Система управління розподілювачем потоку рудної галі

Реферат: Система управління розподілювачем потоку рудної галі містить пристрій завантаження рудної галі у рудно-гальковий барабанний млин, електронні пристрої обробки інформації та виконавчі пристрої. Розподілювач потоку рудної галі містить регульований виконавчий пристрій, виконаний з можливістю зміни об'єму подачі рудної галі з барабанного млина мокрого самоподрібнення в рудно-гальковий барабанний млин і циркуляційно у барабанний млин мокрого самоподрібнення, при цьому виконавчий пристрій виконаний з можливістю взаємодії з розвантажувальною частиною барабанного млина мокрого самоподрібнення і зв'язаний із системою управління, а в приводі рудно-галькового барабанного млина розміщений датчик активної потужності привода, що підключений до перетворювача сигналу датчика активної потужності привода млина в пропорційний аналоговий сигнал, значення якого становить від 4,0 до 20 мА, при цьому перетворювач пов'язаний із блоком порівняння фактичного значення аналогового сигналу - потужності привода млина з її заданим значенням, при цьому до блока порівняння підключений задатчик потужності привода і блок регуляторів, що містить пропорційио-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією, при цьому блок регуляторів виконаний з можливістю перетворення різниці між фактичним сигналом активної потужності привода із заданим сигналом у виконавчий сигнал для системи управління, з'єднаною з приводом виконавчого пристрою, що за допомогою блока зворотного зв'язку пов'язаний із блоком регуляторів, який має пропорційно-інтегральнодиференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією. UA 93045 U (12) UA 93045 U UA 93045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої промисловості, зокрема до пристроїв, що застосовуються при автоматизації гірничо-збагачувальних комплексів і забезпечують подрібнення руди до необхідного гранулометричного складу. Корисна модель дозволяє одержати рудні частки з максимальним розкриттям рудних зерен для виробництва високоякісного концентрату при наступному застосуванні гравітаційного, гідравлічного і магнітного збагачення. Зокрема, корисна модель забезпечує ефективний розподіл рудної галі між млинами першої і другої стадій здрібнення за критерієм максимального завантаження рудною галею млина другої стадії (рудно-галькового млина). Система управління розподілювачем потоку рудної галі (система) призначена для оптимізації, підвищення рівня автоматизації і ефективності процесу відділення рудної галі, об'єм якої в рудно-гальковому млині забезпечує регламентований режим здрібнення при раціональному навантаженні на привід. Корисна модель дозволяє оптимізувати процес здрібнення значних об'ємів руди в балансі системи подачі рудної галі, забезпечити оптимальне навантаження на млин другої стадії і тим самим забрати зайве навантаження по галі із млина першої стадії. Система управління може бути використана там, де необхідно оперативне управління процесом розподілу рудної галі при мінімальних затримках реакції системи. Особливо ефективне застосування системи управління на потужних збагачувальних фабриках із переробки рудної маси при безперервному технологічному циклі із застосуванням у першій стадії млина мокрого самоподрібнення (ММС) і в другій стадії рудно-галькових млинів: від подрібнення рудної маси до одержання товарного концентрату для металургійної промисловості. Відомий розподільний пристрій у вигляді дозатора, що забезпечує подачу рудної галі в барабанний млин. Дозуючий пристрій забезпечує завантаження в барабанний млин самоподрібнення рудної маси в необхідних обсягах. У млинах самоподрібнення в процесі переробки у рудній масі присутні три класи тіл, що мають різні функції: тіла, які мелють (великі шматки руди); тіла, що подрібнюють ("дріб'язок"); проміжні тіла округлої форми, розміри яких недостатні для використання ("рудна галя"). Частина "рудної галі" певного розміру (крупності) прямує до рудно-галькових млинів наступних стадій подрібнення в якості тіл, що мелють. Надлишок рудної галі знижує продуктивність рудногалькового млина через зменшення корисного об'єму млина. Тому, надлишок рудної галі виводять із циклу млина на повторне (додаткове) подрібнення (Рудоподготовка для процессов самоизмельчения Ю.С. Мец, А.П. Левицкий. Нові технології № 2 (28) - 2010. Науковий вісник КУЕІТУ с. 192-196). Ефективність та оптимальність управління процесом формування потоків рудної галі при роботі млина суттєво впливає на: - якість подрібнення руди, - навантаження на приводи, - експлуатаційний ресурс приводів, - показники енергоємності процесу тощо. Недоліком відомого розподілювача потоку рудної галі є те, що його робота здійснюється у статичному режимі без зміни процесу подачі рудної галі при умовах, що змінюються. Основним недоліком відомого пристрою розподілювача потоку рудної галі є те, що він здійснює транспортування рудної галі, а не її відбір у необхідній оптимальній кількості. Побудова відомого пристрою розподілювача потоку рудної галі не передбачає використання системи управління, що забезпечить можливість оперативного управління та для забезпечення необхідної ефективності роботи в умовах, що змінюються. Найбільш близьким аналогом є система управління розподілювачем потоку рудної галі, що включає пристрій завантаження рудної галі у рудно-гальковий барабанний млин, електронні пристрої обробки інформації та виконавчі пристрої (Патент Росії № 2062148). Відповідно до відомого аналога, пристрій містить електронні пристрої обробки інформації, які пов'язані з датчиками заповнення млина, а також датчиком сили, що з'єднаний з тензодатчиком. Датчик сили, що встановлений у пружному піднімальному пристрої, який виконаний з можливістю видачі сигналу при кожному повороті барабана при контактуванні і виході з контакту піднімального пристрою з завантаженням, що подрібнюється у барабані. Датчик сили може бути виконаний із пружним чутливим стрижнем, переважно із пружинної сталі, що прокладено усередині піднімального пристрою з можливістю виміру свого положення при зміні положення піднімального засобу в діаметральній площині від дії переважних навантажень. Чутливий стрижень може бути орієнтований у піднімальному пристрої за радіусом барабана млина. 1 UA 93045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліком відомої системи управління є те, що її робота передбачена тільки в стаціонарному режимі: з урахуванням конкретної сировини, що подрібнюється. Тому, при зміні характеристик сировини або необхідності зміни режиму подрібнення сировини вимагається додаткове налаштування роботи пристрою на конкретні умови. Використання відомої системи управління призводить до відсутності можливості оперативної зміни режимів роботи виходячи з фізико-механічних властивостей сировини, що подрібнюється. Система управління може працювати тільки в сталому режимі. Переналаштування роботи відомої системи управління потребує додаткових витрат праці і часу, що негативно позначається на простоях обладнання і, відповідно, собівартості продукції. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи управління розподілом потоку рудної галі за рахунок того, що її виконують у вигляді пристрою, яка у залежності від навантаження на привід млина, потрібної якості подрібнення та інших технологічних показників, здійснює управління об'ємом подачі рудної галі в рудно-гальковому млині. Подача галі у млин здійснюється у широкому діапазоні технологічних регламентів і надає можливість змінити режим подачі галі при мінімальному запізнюванні системи. Технічний результат від використання системи управління полягає у тому, що: - підвищується рівень автоматизації процесу здрібнення рудної маси; - забезпечується чутливість та оперативність реагування системи на технологічні умови, що змінюються; - знижується собівартість переробки рудної маси на збагачувальному комбінаті; - забезпечується постійний зв'язок у режимі реального часу положення виконавчого органа розподілювача рудної галі з фактичним об'ємом подачі рудної маси в млин; - система управління забезпечує можливість формування бази даних, що передбачає різні умови подрібнення сировини виходячи з конкретних фізико-механічних параметрів рудної маси. Поставлена задача вирішується тим, що система управління розподілювачем потоку рудної галі, включає пристрій завантаження рудної галі у рудно-гальковий барабанний млин, електронні пристрої обробки інформації та виконавчі пристрої. Відповідно до корисної моделі, система управління розподілювачем потоку рудної галі вмикає регульований виконавчий пристрій, що виконаний з можливістю зміни об'єму подачі рудної галі з барабанного млина мокрого самоподрібнення в рудно-гальковий барабанний млин і циркуляційно у барабанний млин мокрого самоподрібнення. Виконавчий пристрій виконано з можливістю взаємодії з розвантажувальною частиною барабанного млина мокрого самоподрібнення і закріплено на осі. Виконавчийпристрій має телескопічну тягу пов'язану із приводом, що підключений до системи управління. У приводі рудно-галькового барабанного млина розміщений датчик активної потужності приводу, що підключений до перетворювача сигналу датчика активної потужності приводу млина в пропорційний аналоговий сигнал, значення якого становить від 4,0 до 20 мА. Перетворювач пов'язано з блоком порівняння фактичної величини аналогового сигналу - потужності приводу млина з її заданим значенням. До блоку порівняння підключено задатчик потужності приводу і блок регуляторів, що містить пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією. Блок регуляторів виконаний з можливістю перетворення різниці між фактичним сигналом активної потужності приводу із заданим сигналом у виконавчий сигнал для системи управління, з'єднаною з виконавчим приводом розподілювача потоку розподілювача рудної галі, що за допомогою блока зворотного зв'язку пов'язаний із блоком регуляторів, який має пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією. Корисна модель ілюструється блок-схемою розподілювача потоку рудної галі з системою управління. Розподілювач потоку рудної галі з системою управління містить у собі виконавчий пристрій 1, виконаний з можливістю зміни об'єму подачі рудної галі з барабанного млина мокрого самоподрібнення 2 в рудно-гальковий барабанний млин 3 і циркуляційно у барабанний млин мокрого самоподрібнення 2. Виконавчий пристрій 1 взаємодіє з розвантажувальною частиною барабанного млина 2 і закріплений на осі, при цьому він оснащений телескопічною тягою, пов'язаною із приводом. Привід виконавчого пристрою 1 пов'язаний із системою управління 4. У приводі рудногалькового барабанного млина 3 розміщений датчик активної потужності приводу 5. Датчик активної потужності 5 підключений до перетворювача сигналу активної потужності приводу 6 млина 3 в пропорційний аналоговий сигнал, значення якого становить від 4,0 до 20 мА. Перетворювач 6 пов'язано із блоком порівняння 7 фактичної величини аналогового сигналу - активної потужності приводу млина з її заданою (еталонною) величиною. 2 UA 93045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 До блока порівняння 7 підключено задатчик 8 потужності приводу. Блок порівняння 7 пов'язано з блоком регуляторів 9, що містить пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією. Блок регуляторів 9 виконано з можливістю перетворення різниці між фактичним сигналом активної потужності приводу із заданою у виконавчий сигнал для системи управління 4. Система управління 4 з'єднана з приводом виконавчого пристрою 1 розподілювача потоку рудної галі, що за допомогою блоку зворотного зв'язку 10 пов'язано із блоком регуляторів 9, який містить пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтноімпульсною модуляцією. Виконавчий пристрій 1 розподілювача потоку рудної галі виконано з можливістю регулювання об'єму потоку рудної галі як циркуляційне навантаження на барабанний млин 2 і робоче завантаження в рудно-гальковий барабанний млин 3. Руда 11 подається у барабанний млин мокрого самоподрібнення 2. На виході з барабанного млина 2 руда поступає на сепаратор, а рудна галя 13 взаємодіє з виконавчим пристроєм 1, який розподіляє її між барабанним млином 2 та рудно-гальковим млином 3. Збагачена руда 11 після сепарації 12 розподіляється на хвости збагачення 14 і концентрат 15 з визначеним вмістом корисного компонента. Пристрій реалізується в такий спосіб. На гірничо-збагачувальних комбінатах тонке подрібнення рудної маси досягається за рахунок подрібнення рудної маси в різного роду барабанних 2 і рудно-галькових 3 барабанних млинах, що працюють у парі циркуляційного навантаження разом із класифікаторами. Розвантаження барабанних млинів 2 мокрого самоподрібнення класифікується у бутарі з отвором 20 мм на два класи: надрешітний (галя) - крупністю від мінус 70 мм до плюс 20 мм, що подається в рудно-галькові млини 3 як подрібнююче середовище; та підрешітний - крупністю від мінус 20 мм до плюс 0 мм, що направляється на класифікацію у спіральний класифікатор. Галя 13 на виході із млина 2 за допомогою виконавчого пристрою 1 розподіляється на два потоки. Одна частина повертається знову в барабанний млин 2 першої стадії мокрого самоподрібнення, друга частина надходить у млин другої стадії здрібнення - рудно-гальковий барабанний млин 3. Основним завданням розподілювача потоку рудної галі є підтримка завантаження рудногалькового барабанного млина на заданому рівні, що забезпечує його максимальну продуктивність. Розподілювач потоку рудної галі з системою управління являє собою виконавчий пристрій 1, закріплений на приводному валу, що з'єднаний тягою, наприклад, телескопічною, із прямохідним механізмом лінійного типу. Для забезпечення максимальної продуктивності рудно-галькового барабанного млина 3 використаний алгоритм із контролем активної потужності приводу рудно-галькового барабанного млина 3 реалізований на базі ПІД і ШІМ регуляторів 9. Час, протягом якого виконавчий пристрій 1 відкритий/закритий, визначає регулятор по відхиленню поточної потужності приводу рудно-галькового барабанного млина 3 від заданої. Суть ПІД-ШІМ регулювання полягає в підтримці параметра шляхом послідовного включення/вимикання виконавчого механізму. Параметри керуючого імпульсу, за допомогою якого відкривають і закривають виконавчий пристрій 1, змінюються залежно від довжини імпульсу включення і паузи між імпульсами. За рахунок ПІД-ШІМ - регулятора 9 відбувається регулювання роботи приводу виконавчого пристрою періодичного включення і відключення струму. Регулятор 9 дозволяє змінювати в підключеному стані паузи між підключеннями, а також, при необхідності, дозволяє регулювати і підтримувати необхідну швидкість обертання ротора приводу. Таким чином, завдання регулятора 9 полягає у виконанні керуючого впливу або заданого режиму роботи виконавчих пристроїв або їхніх приводів, робота яких дозволяє підтримувати роботу агрегату в оптимальному режимі відповідно до конкретних умов роботи, виходячи з перетворених сигналів датчика, що фіксує необхідні дані за допомогою регулятора 9 забезпечуються робота регулюючих систем, завдяки чому технологічний режим триває в заданому режимі навіть при коливаннях зовнішніх умов. При використанні пропорційно-інтегрально-диференціального регулятора 9 (ПІДрегулятора) і його точному налаштуванні, досягається краща точність управління порівняно з двопозиційним, наприклад, релейним регулятором. При ПІД-регулюванні сигнал управління залежить не тільки від різниці між поточним і заданим значенням (значення помилки або неузгодженості), а також від накопиченої помилки (інтеграла) і від швидкості зміни помилки в часі (диференціала). У результаті ПІД-регулятор 9 забезпечує таке значення сигналу 3 UA 93045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 управління, при якому помилка в сталому режимі прагне до нуля. Якість управління визначається багатьма факторами, ключовими є недетермінованість об'єкта управління, точність вводу-виводу регулятора 9 і інтенсивність зовнішніх впливів. Таке сполучення регуляторів 9 дозволяє відпрацьовувати завдання на завантаження млина другої стадії по параметру контролю активної потужності з можливістю пошуку за критерієм максимальної продуктивності по переробці галі. ПІД-регулятор дозволяє відпрацьовувати вплив по різниці сигналу і завдання (активна потужність приводу МГР) з урахуванням відомих факторів, які залежать від налаштування впливу пропорційної частини (абсолютне відхилення), диференціальної частини (критерій прогнозу) і інтегральної частини (критерій помилки попереднього періоду, що практично перекриває математичну обробку по всіх необхідних факторах, що впливають на процес регулювання, а наявність адаптивної частини налаштувань регулятора у вигляді пошуку критерію максимуму завантаження млина МГР реалізує функцію максимального виводу галі з циклу млина першої стадії (млин ММЗ). Функція ШІМ у цьому випадку використана для виконавчого механізму з дискретним управлінням для реалізації дії періодичного відкриті і закриття заслінки розподілювача рудної галі. Дана дія необхідна в практичній реалізації вузла регулювання тому, що перебуваючи в нерухомому стані цей вузол піддається засміченню пісками дрібних фракцій, супутніх потоку галі, а при наявності постійних переміщень, реалізованих за допомогою ШІМ, цей процес мінімізований. Здрібнена руда з розвантажувальної частини барабанного млина мокрого самоподрібнення 2 надходить на класифікацію в спіральному класифікаторі. Відділена на виході з барабанного млина 2 рудна галя 13 надходить на додаткове здрібнення в рудно-гальковий барабанний млин 3. Ефект подрібнення рудної галі 13 залежить від фізико-механічних властивостей руди і ступеня завантаження млина 3. Стосовно до кожного типу руди і ступеня її подрібнення показником параметрів одержуваного продукту є показник активної потужності приводу. Цей показник динамічно змінюється при різних режимах млина: недовантаженні, перевантаженні або оптимальному завантаженні. Значення активної потужності приводу фіксують датчиком активної потужності 5, що перебуває в електричному ланцюзі приводу рудно-галькового барабанного млина 3. При завантаженні рудно-галькового барабанного млина 3 сигнал активної потужності від датчика 5 надходить у перетворювач 6, де трансформується в уніфікований аналоговий сигнал, значення якого коливається у межах від 4 до 20 мА. Використовується перетворювач 6 із уніфікованим вихідним сигналом 4-20 мА, який відповідає потужності в первинному ланцюзі приводу (2 МВт). Використання такого діапазону аналогового сигналу дозволяє однозначно ідентифікувати обриви в ланцюзі і тим самим реагувати на несправності як електричного ланцюга, так і датчика. Значення сигналу 4 мА відповідає мінімальному завантаженню млина 3, а 20 мА максимально припустимому ступеню завантаження. Аналоговий сигнал від перетворювача 6 надходить у блок порівняння 7. До блоку порівняння 7 підключено задатчик 8, що являє собою електронно-обчислювальний пристрій, що містить базу, в яку, в свою чергу, внесені дані оптимальних режимів подрібнення, які відповідають фактичному значенню активної потужності приводу млина 3 з урахуванням фізикомеханічних властивостей рудної маси. Порівняння отриманого сигналу активної потужності із сигналом у базі даних із задатчика 8, забезпечує одержання різниці. Якщо значення різниці сигналів дорівнює або близьке до нуля, то режим подрібнення відповідає оптимальному, якщо різниця в сигналах істотна, то формується коригувальний сигнал, що надходить у блок регуляторів 9. Блок регуляторів, що містить пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією, формує керуючий виконавчий сигнал для системи управління 4. Підсумковою роботою блока регуляторів 9 є перетворення різниці між фактичним сигналом активної потужності приводу із заданою у виконавчий сигнал для системи управління 4. Із системи управління 4 сигнал надходить на привід виконавчого пристрою 1 розподілювача потоку рудної галі. Виконавчий пристрій 1, виконаний, наприклад, у вигляді заслінки, змінює напрямок потоку галі 13. У результаті чого, якщо рудно-гальковий барабанний млин 3 перевантажений, то зайва галя 13 направляється у барабанний млин 2 для подрібнення. Якщо рудно-гальковий барабанний млин 3 недовантажений, то виконавчий пристрій 1 направляє рудну галю 13 в рудно-гальковий барабанний млин 3. Особливу роль в оптимальній подачі сировини відіграє наявність зворотного зв'язку виконавчого пристрою 1 із блоком регуляторів 9. Завдяки блоку зворотного зв'язку 10, у блок 4 UA 93045 U 5 10 15 20 регуляторів 9 надходить інформація в режимі реального часу про фактичне положення регулятора потоку і, відповідно, про надходження в рудно-гальковий барабанний млин 3 відомого об'єму рудної галі 13. Завдяки блоку зворотного зв'язку 10 забезпечується постійне формування коригувальних сигналів, що надходять із блоку регуляторів 9 у блок системи управління 4, завдяки якій виконавчий пристрій 1 забезпечує подачу в рудно-гальковий барабанний млин 3 або як циркулююче навантаження - у барабанний млин 2 першої стадії здрібнення. На виході з барабанного млина 2 руда поступає на сепаратор, а рудна галя 13 взаємодіє з виконавчим пристроєм 1, що розподіляє її між барабанним млином 2 та рудно-гальковим млином 3. Збагачена руда 11 після сепарації, за допомогою, наприклад, магнітного сепаратора 12, розподіляється на хвости збагачення 14 і концентрат 15 з визначеним вмістом корисного компонента. Виконані дослідно-промислові випробування заявленої системи управління розподілювачем потоку рудної галі показали, що її високі експлуатаційні характеристики, забезпечують зниження собівартості збагачуваної сировини за рахунок високої якості здрібнення. Техніко-економічний результат від використання системи управління розподілювачем потоку рудної галі полягає у тому, що підвищується рівень автоматизації, ефективності і оптимальності процесу здрібнення рудної маси, підвищується експлуатаційний ресурс приводів і виконавчих механізмів рудногалькового барабанного млина, що приводить до зниження аварійних простоїв, викликаних необхідністю проведення позапланових ремонтів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 Система управління розподілювачем потоку рудної галі, що містить пристрій завантаження рудної галі у рудно-гальковий барабанний млин, електронні пристрої обробки інформації та виконавчі пристрої, яка відрізняється тим, що розподілювач потоку рудної галі містить регульований виконавчий пристрій, виконаний з можливістю зміни об'єму подачі рудної галі з барабанного млина мокрого самоподрібнення в рудно-гальковий барабанний млин і циркуляційно у барабанний млин мокрого самоподрібнення, при цьому виконавчий пристрій виконаний з можливістю взаємодії з розвантажувальною частиною барабанного млина мокрого самоподрібнення і зв'язаний із системою управління, а в приводі рудно-галькового барабанного млина розміщений датчик активної потужності привода, що підключений до перетворювача сигналу датчика активної потужності привода млина в пропорційний аналоговий сигнал, значення якого становить від 4,0 до 20 мА, при цьому перетворювач пов'язаний із блоком порівняння фактичного значення аналогового сигналу - потужності привода млина з її заданим значенням, при цьому до блока порівняння підключений задатчик потужності привода і блок регуляторів, що містить - пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією, при цьому блок регуляторів виконаний з можливістю перетворення різниці між фактичним сигналом активної потужності привода із заданим сигналом у виконавчий сигнал для системи управління, з'єднаною з приводом виконавчого пристрою, що за допомогою блока зворотного зв'язку пов'язаний із блоком регуляторів, який має пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор і регулятор із широтно-імпульсною модуляцією. 5 UA 93045 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6