Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині

Реферат: Винахід належить до гірничопереробної галузі, а саме - до пристрою фіксації рівня шуму в барабанному млині і може бути використаний на підприємствах, що використовують для UA 110281 C2 (12) UA 110281 C2 подрібнення сировини (корисної копалини) барабанні млини. Пристрій містить мікрофонний блок, з'єднаний з блоком перетворення, що підключений до блока живлення й засобів візуалізації, виконаних, наприклад, у вигляді світлових індикаторів. Мікрофонний блок містить підсилювач електрично пов'язаний з блоком перетворення, у якому він підключений до входу підсилювача, виконаного з можливістю регулювання рівня величини сигналу. Вихід підсилювача з'єднаний зі смуговим фільтром, вихід якого підключений до амплітудного детектора, який зв'язаний із входом джерела струму, керованого напругою, виконаного з можливістю формування вихідного сигналу, значення постійного струму якого пропорційне рівню завантаження млина і становить стандартизоване значення 4,0-20,0 мА. Значення сигналу 20 мА відповідає шуму млина при відсутності завантаження. Значення сигналу 4 мА відповідає фоновому технологічному шуму при повній зупинці млина. Джерело струму, кероване напругою, з'єднано з блоком індикації, що являє собою зв'язані між собою джерело опорної напруги, блок компараторів, а також засоби візуалізації, наприклад, у вигляді лінійки світлодіодів. Живлення мікрофонного блока здійснюється по інформаційній лінії зв'язку - по інтерфейсному каналу зв'язку, від блока перетворення, а живлення схеми блока перетворення здійснюється від внутрішнього вторинного джерела живлення. Винахід забезпечує автоматизацію роботи барабанного млина, стабільність якісного подрібнення сировини при зміні типу завантажувальній в нього шихти з корисних копалин UA 110281 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничопереробної галузі промисловості і може бути використаний на підприємствах, що використовують для подрібнення сировини (корисної копалини) барабанні млини, наприклад на гірничозбагачувальних комбінатах, що здійснюють переробку сировини. Винахід може бути використаний для встановлення на барабанних млинах як пристрій, що забезпечує: контроль процесу подрібнення; продуктивності устаткування, яке подрібнює; ступеня завантаження млина і іншого допоміжного устаткування, що взаємодіє з барабанним млином тощо. Відомий пристрій керування барабанним млином шляхом застосування звукометричного контролю з використанням мікрофона, що сприймає задану смугу звукових частот, які підсилюють і перетворюють до необхідного рівня, який може бути прийнятий виконавчими пристроями для зміни до оптимального режиму роботи млина стосовно до рудної маси, яка переробляється, зі специфічними фізико-механічними властивостями (Марюта А.Н. та інші. Автоматизация процессов обогащения руд. - К.: Техніка, 1972. - С. 53-56). При реалізації винаходу об'єм подачі руди залежить від рівня звукометричного сигналу. Мікрофон установлюється в місці, що забезпечує максимальну чутливість і максимальну вибірковість звукового сигналу, що фіксується. Конструкція мікрофона повинна враховувати можливість зниження негативного впливу фонових шумів працюючого поруч технологічного устаткування, шум якого спотворює зафіксований сигнал. Це вимагає установки додаткового обладнання, яке забезпечує необхідну чистоту сигналу й можливість адекватного реагування виконавчих пристроїв. Сигнал мікрофона, що сприймає шум працюючого млина, випрямляється, згладжується фільтром та подається на електронний потенціометр блока перетворення. Регулятор через пристрій дистанційного керування впливає на живильник, що змінює об'єм подачі руди (завантаження млина) до заданого обсягу. Недоліком відомого пристрою є те, що оптимальний режим роботи млина задається і є постійним. Пристрій настроюється на певну вузьку смугу частот, яку знаходять шляхом експериментальних досліджень відповідно до конкретного типу руди зі стабільними фізикомеханічними властивостями. У випадку подрібнення руди, що надходить із іншого гірничодобувного підприємства, необхідні попередні випробування пристрою та виконання налаштування спектра звукових частот, параметри яких відповідають оптимальному рівню подрібнення руди, що надійшла. Використання відомого пристрою є недостатньо оптимальним і ефективним через змінність руди, вимагає необхідність зупинок виробництва на період налаштування, негативно позначається на собівартості переробки руди, особливо технологічного циклу її подрібнення. Найбільш близьким рішенням, вибраним, як найближчий аналог, є пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині, включає мікрофонний блок, з'єднаний із блоком перетворення, що підключений до блока живлення й засобам візуалізації (Гончаров Ю.Г. та інші. Автоматический контроль и регулирование технологических процессов. - М.: Недра, 1968. - С. 127-135). Відомий пристрій використовує принцип виміру рівня звукометричного сигналу й відрізняється застосуванням спеціальних блоків згладжування та усереднення сигналів. Звуковий сигнал - шум барабанного млина, надходить на чутливий елемент мікрофона, від якого подається в електронно-підсилювальний блок. Застосування у відомому пристрої відповідних фільтрів забезпечує чистоту сигналу, що фіксується. Це дозволяє підвищити надійність роботи пристрою й, відповідно, стабільність роботи млина з підтримкою заданого режиму подрібнення зі стабілізацією гранулометричного складу пульпи, що надходить на подальше збагачення. Недоліком відомого пристрою є те, що наявність фільтрів не забезпечує необхідної адаптивності до параметрів руди, що переробляється. Пристрій сприймає сигнал, що генерується млином у вузькому діапазоні, та не передбачає можливості фіксації поточного шуму, перетворення його в сигнал, що порівнюється з сигналами, збереженими як критерії роботи млина при різних режимах і при різних типах руди (корисної копалини), що подрібнюється. Застосування пристрою вимагає постійних корегувань налаштування на шуми млина при різних режимах роботи, що через зупинки та недостатні оперативність і оптимальність налаштування при іншому типі руди (корисної копалини), збільшує собівартість переробки руди і негативно позначається на якості виробленої продукції. Задача винаходу є вдосконалення конструкції пристрою фіксації рівня шуму в барабанному млині за рахунок того, що шум, який найбільше яскраво характеризує роботу млина після фільтрації і згладжування, - фіксується. За допомогою зовнішнього модуля вихідний сигнал пристрою може бути перетворений у цифровий сигнал для передачі в обчислювальну систему комплексу АСУ ТП з метою аналізу, управління і візуалізації процесу. 1 UA 110281 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Технічний результат від реалізації винаходу полягає у тому, що забезпечується стабільність процесу подрібнення руди, попередження перенавантаження елементів млина. Пристрій при роботі має високий ступінь адаптивності до технологічних умов, що змінюються. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині включає мікрофонний блок, з'єднаний із блоком перетворення, який підключений до блока живлення і засобам візуалізації. Відповідно до винаходу, мікрофонний блок містить підсилювач і пов'язаний із блоком перетворення. Мікрофонний блок, підключений до входу підсилювача, виконаний з можливістю регулювання рівня величини сигналу. Вихід підсилювача з'єднано зі смуговим фільтром. Вихід смугового фільтра підключено до амплітудного детектора, що зв'язаний зі входом джерела струму, керованого напругою. Джерело струму, кероване напругою, виконано з можливістю формування вихідного сигналу постійного струму, значення якого пропорційне рівню завантаження млина і становить стандартизоване значення 4,0-20,0 мА. Значення сигналу 20 мА відповідає шуму млина при відсутності завантаження, а значення сигналу 4 мА відповідає фоновому технологічному шуму при повній зупинці млина. Джерело струму, кероване напругою, з'єднане із блоком індикації. Блок індикації являє собою пов'язані між собою джерело опорної напруги, блок компараторів, а також засіб візуалізації. Засоби візуалізації можуть бути виконані у вигляді лінійки світлодіодів, монітора комп'ютера або самописця. Живлення мікрофонного блока здійснюється по інформаційній лінії зв'язку по інтерфейсному каналу зв'язку від блока перетворення. Живлення схеми блока перетворення здійснюється від внутрішнього вторинного джерела живлення. Для підвищення ефективності фіксації шуму й оптимального керування роботою барабанного млина джерело струму, кероване напругою, формує струм від 4,0 до 20,0 мА та зв'язане зі входом у пропорційно-інтегрально-диференційного регулятору, що формує керуючий сигнал для приводів виконавчих механізмів, які здійснюють подачу води й руди в барабанний млин. Заявлений винахід ілюструється структурною схемою пристрою фіксації рівня шуму в барабанному млині. Робота подрібнення барабанних млинів супроводжується виникненням шумових ефектів різної фізичної природи. Характеристики цих шумових полів (інтенсивність, частотні властивості) значною мірою залежать від ступеня заповнення барабана млина матеріалом, що подрібнюється, та складових цього матеріалу. Це визначає можливість побудови систем регулювання подрібнення в млинах, заснованих на використанні цих ефектів. Стабілізація процесу на певних шумових характеристиках дозволяє адаптувати процес подрібнення під тип руди корисної копалини, що подрібнюється, й деякою мірою стабілізувати якість процесу подрібнення. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині забезпечує одержання якісної оцінки шумових ефектів для застосування в системах контролю й керування технологічним процесом подрібнення. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині базується на використанні амплітуди інтенсивності звукового поля акустичного шуму млина, яке створюється ударами молольних тіл та матеріалу, що подрібнюється, у взаємодії із футерівкою млина. Пристрій може знайти широке застосування в кольоровій, чорній металургії й суміжних областях. Зокрема, використання широкого спектра шумових сигналів, вимірюваного й аналізованого в реальному масштабі часу, дозволяє більш адекватно вибрати частотні діапазони і їхні комбінації для виявлення найбільш стійких параметрів, що характеризують процес подрібнення в млинах. Це дозволяє застосовувати той самий прилад практично для будь-яких типів млинів, які відрізняються типами футерівки і тіл, що подрібнюють, а також використовувати ці прилади в локальних системах автоматичного регулювання на будь-яких типах програмно-технічних комплексів. Важливою вимогою експлуатаційників є стабільність показань приладу при умовах, що змінюються у часі, з урахуванням зношення (спрацювання) футерівки млина, зміні параметрів акустичного тракту. Якщо вплив останніх двох факторів, як показало дослідження, усуваються відповідним вибором інформативних ознак зі спектра сигналу, то зношення (спрацювання) футеровки млина призводить до повільної зміни амплітуди сигналу, тобто потрібне періодичне налаштування пристрою. 2 UA 110281 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У реальних умовах для цього не потрібно спеціальних впливів на млин, досить скористатися даними, що отримані під час природного періодичного розвантаження млина, що виникає з технологічних причин. При налаштуванні пристрою необхідно враховувати весь діапазон шуму, який виникає при різних режимах млина з урахуванням того, що відповідному рівню шуму відповідає робота млина з різним ступенем навантаження. Фіксування значень сигналу на рівні повного розвантаження та рівні її мінімального завантаження дозволяє забезпечити необхідну відтворюваність показань навіть при зношуванні футерівки й зміні шумового фону. При роботі пристрою, що забезпечує фіксацію рівня шуму в барабанному млині в складі АСУ ТП, процес підстроювання може виконуватися автоматично без участі оператора. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині включає мікрофонний блок 11 з'єднаний із блоком перетворення 12. Для роботи пристрою його підключають до блока живлення 10. Режими роботи млина залежно від ступеня завантаження контролюються засобами візуалізації у числі яких можуть бути світлові індикатори 8, а також, наприклад, при необхідності монітори комп'ютерів, самописці й інші прилади, що реєструють. Для посилення сигналу мікрофонний блок 11, що містить мікрофон 1, з'єднаний з підсилювачем 2, і пов'язаний із блоком перетворення 12. За допомогою блока перетворення 12 користувач одержує можливість судити про роботу млина в режимі реального часу, а також використовувати винахід в системах автоматичного керування, при використанні комплексних оцінок вимірюваних параметрів і дозволяє підтримувати роботу млина в оптимальному режимі. У блоці перетворення 12 мікрофонний блок 11 підключений до входу підсилювача 3. Підсилювач 3 регулює рівень сигналу що надходить від мікрофона 1, закріпленого на конструктивних елементах млина. Вихід підсилювача 3 з'єднаний зі смуговим фільтром 4. Вихід смугового фільтра 4 підключений до входу амплітудного детектора 5. Вихід амплітудного детектора 5 підключений до входу джерела струму керованого напругою 9 (ДСКН). Джерело струму 9 формує вихідний сигнал, значення постійного струму якого пропорційно рівню завантаження млина і становить від 4,0 до 20,0 мА. Джерело струму, кероване напругою, з'єднане через блок компараторів 6 з блоком індикації 8. Блок індикації 8 з'єднаний з джерелом опорної напруги 7 та блоком компараторів 6. У спрощеному варіанті, засоби візуалізації являють собою лінійку світлодіодів, кількість яких залежить від дискретності величини сформованого інформаційного сигналу. Живлення мікрофонного блока 11 здійснюється по інформаційній лінії зв'язку - по інтерфейсному каналу зв'язку від блока перетворення 12. Живлення схеми блока перетворення 12 здійснюється від внутрішнього вторинного джерела живлення 10. Пристрій реалізується таким чином. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині кріпиться на конструктивних елементах барабанного млина. Місце кріплення визначається, виходячи, в основному, із двох умов: повинна фіксуватися максимальна інтенсивність шуму в барабані, який виникає при роботі млина, повинна забезпечуватися мінімізація фіксації стороннього й фонового шуму. У повному комплекті пристрій виконаний із двох блоків: мікрофонний блок 11 і блок перетворення 12 (електронний модуль). Лінії зв'язку між мікрофонним блоком 11 і блоком перетворення 12 здійснюється по лінії дротового зв'язку. При варіантному виконанні пристрою, можуть використовуватися додаткові електронні блоки, що забезпечують бездротовий зв'язок між мікрофонним блоком 11 і блоком перетворення 12, що знімає обмеження на відстань між джерелом шуму - барабанним млином і блоком перетворення 12 розташовуваного, наприклад, у загальному комплекті АСУ цеху подрібнення. При роботі млина формується звуковий сигнал складного частотного й амплітудного спектра. Це викликано різноманіттям джерел звуку, які виникають при обертанні млина, перекочуванням тіл подрібнення, роботою приводів млина й завантажувальних пристроїв. Звуковий сигнал, що характеризує процес подрібнення надходить на мікрофонний блок 11 у мікрофон 1, де підсилюється 2 по амплітуді, тому що передавати по лінії зв'язку не посилені аналогові сигнали проблематично, тому що вони піддані впливу перешкод і тощо. З виходу мікрофонного блока 11 сигнал подається на вхід підсилювача 3 блока перетворення 12, де відбувається підсилення рівня сигналу і далі надходить на вхід смугового фільтра (СФ) 4, який пропускає сигнали тільки в необхідній смузі частот. Це забезпечує одержання певної амплітудно-частотної характеристики та інше. 3 UA 110281 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 З виходу смугового фільтра 4 сигнал подається на амплітудний детектор 5, що призначений для формування вихідної напруги постійного струму, пропорційного амплітуді вхідної змінної напруги і далі надходить на вхід джерела струму, керованого напругою 9. Джерело струму, кероване напругою (ДСКН) 9, це електронна схема, на виході якої формується сигнал у вигляді постійного струму, пропорційного тому сигналу, який подається на вхід. Вихід ДСКН 9 зв'язують з електронними системами, які здійснюють оптимальне управління функціонуванням барабанного млина при подрібненні рудної маси. У варіантному виконанні пристрою ДСКН 9, яке формує струм від 4 до 20 мА, може бути зв'язане зі входом у пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор, що формує керуючий сигнал для приводів виконавчих механізмів, що здійснюють подачу води й руди в барабанний млин. ДСКН 9 формує стандартизований вихідний сигнал 4,0-20,0 мА, пропорційний рівню завантаження млина. Серед стандартних сигналів струму й напруги найбільш зручним є сигнал струму 4,0-20,0 мА. Він якнайкраще вирішує проблеми, що пов'язані з передачею сигналів від вилучених датчиків до вторинних вимірювальних приладів. Індикація фактичного процесу подрібнення в млині пов'язана пропорційно із виникаючим шумом. Блок індикації 8, з'єднаний із джерелом опорної напруги 7, компараторів 6 і містить світлодіодні індикатори або інші засоби візуалізації. Кількість світлодіодних індикаторів залежить від необхідності одержання проміжних значень рівня сигналу. Живлення схеми блока перетворення 12 здійснюється від внутрішнього вторинного джерела живлення 10. Рівень вхідного сигналу (чутливість) може регулюватися, наприклад, резистором модуля. Дослідно-промислові випробування пристрою показали, що його використання на гірничозбагачувальних комбінатах дозволяє реалізувати алгоритми контролю і керування процесом подрібнення, підвищити ефективність використання барабанних млинів. Це забезпечує можливість оперативного контролю протікання процесу подрібнення руди і його автоматизації для одержання високоякісного промислового продукту - залізорудної пульпи, призначеної для одержання товарного концентрату. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині, який містить мікрофонний блок, з'єднаний з блоком перетворення, що підключений до блока живлення й засобів візуалізації, виконаних, наприклад, у вигляді світлових індикаторів, який відрізняється тим, що мікрофонний блок містить підсилювач, електрично пов'язаний з блоком перетворення, у якому він підключений до входу підсилювача, що виконаний з можливістю регулювання рівня величини сигналу, при цьому вихід підсилювача з'єднаний зі смуговим фільтром, вихід якого підключений до амплітудного детектора, який зв'язаний з входом джерела струму, керованого напругою, що виконаний з можливістю формування вихідного сигналу постійного струму, значення постійного струму якого пропорційне рівню завантаження млина і становить стандартизоване значення 4,020,0 мА, причому значення сигналу 20 мА відповідає шуму млина при відсутності завантаження, а значення сигналу 4 мА відповідає фоновому технологічному шуму при повній зупинці млина, при цьому джерело струму керованої напруги з'єднано з блоком індикації, що являє собою пов'язані між собою джерело струму, кероване напругою, блок компараторів, а також засоби візуалізації, наприклад, у вигляді лінійки світлодіодів, при цьому живлення мікрофонного блока здійснюється по інформаційній лінії зв'язку - по інтерфейсному каналу зв'язку від блока перетворення, а живлення схеми блока перетворення здійснюється від внутрішнього вторинного джерела живлення. 2. Пристрій фіксації рівня шуму в барабанному млині за п. 1, який відрізняється тим, що джерело струму, кероване напругою, яке формує струм стандартизованого значення 4,0-20,0 мА, зв'язане з входом у пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор, що формує керуючий сигнал для приводів виконавчих механізмів, які здійснюють подачу води й руди в барабанний млин, або ж цей сигнал використаний в алгоритмах керування і оптимізації процесу в комплексах АСУТП. 4 UA 110281 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5