Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Основы процессов производства и транспортирования закладочных смесей при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Автоматизация приготовления литых твердеющих смесей в шаровой мельнице

Приготовление ЛТС в шаровой мельнице, особенно с использованием в качестве вяжущих отвальных продуктов (металлургические шлаки, золы уноса, хвосты обогащения руд и угля и т. п.), делает весьма важным в технологии выдерживание заданной крупности помола и количественное соотношение исходных компонентов в шихте. Эти параметры определяют прочность и расслаиваемость создаваемого искусственного массива и транспортабельность закладочной смеси в трубопроводе [125].

Традиционно закладочные комплексы по приготовлению ЛТС оснащены весодозаторами непрерывного действия типов СБ-71, 4273 ДН. В системе управления дозаторами этих типов не предусмотрено суммирование информации по нескольким компонентам шихты закладки и контроль пробуксовки ленты. В целях суммирования информации предложена система автоматического регулирования подачи компонентов закладочной шихты в мельницу и контроля работы весодозаторов на участке подготовки шихты. Система имеет два канала.

Первый канал регистрирует подачу компонентов шихты и суммирование их количества. Он работает следующим образом: сигналы с тензопреобра- зователей весодозаторов поступают на преобразователи напряжения - ток Ф 7029 с выходным унифицированным сигналом 0-5 МА и далее - на сумматоры А-04, самопишущие приборы (СП), где регистрируется масса компонентов шихты закладки на диаграммной ленте.

Второй канал контроля имеет следующие блоки: узел встройки магнитов (М), узел встройки герконовых выключателей (ГВ), электронный блок управления устройством сигнализации (БУУС), световое табло (СТ), электрический звонок (ЭЗ). Работа данного канала заключается в следующем: в рабочем состоянии ведомый барабан дозатора вращается, положение магнитов относительно герконовых выключателей постоянно изменяется, в результате чего контакты выключателя срабатывают с частотой, пропорциональной вращению ведомого барабана. Электронное реле блока управления устройством сигнализации настроено на минимальную частоту срабатывания герконовых выключателей. На световом табло отражается информация о трех состояниях: в аварийном режиме - лампочка мигает с определенной частотой, оперативное отключение дозатора - лампочка не горит, дозатор в рабочем режиме - лампочка горит ровным светом. При пробуксовке ленты дозатора включается дополнительная звуковая сигнализация.

Суммарная масса шихты закладки перед мельницей измеряется конвейерными весами и является управляющим сигналом работы дозаторов.

Автоматическое измерение плотности пульпы закладки на сливе производится массовыми, пьезометрическими или радиоактивными плотномерами и регулируется подачей воды в мельницу. Гранулометрический состав закладочной смеси на выходе из мельницы определяется гранулометром.

Контроль заполнения мельницы материалами закладочной смеси осуществляется также по общему уровню (интенсивности) шума в узкой полосе частот. Типовым устройством для контроля уровня шума является установка «Звук». Установка состоит из микрофона, вторичного прибора с реостатным датчиком, электронного регулятора с корреляцией связи между уровнем шума мельницы и подачей воды, исполнительного механизма, изменяющего расход воды в мельницу, контура для стабилизации плотности слива и контура стабилизации соотношения Т:Ж. Система контроля и стабилизации питания мельниц исходным продуктом обеспечивает максимальную производительность цикла измельчения только при заданной крупности измельчаемого сырья и оптимальной загрузке мельницы мелящими телами.

Известно [126], что максимально возможная производительность мельницы зависит от крепости и крупности измельчаемого материала, заданной тонины их помола.

Оценивая имеющиеся результаты измельчения шихты закладки с позиций различных схем автоматизации помола, можно утверждать следующее. При автоматическом регулировании плотности слива количественные и качественные изменения в питании мельницы приводят только к количественному изменению выхода готового продукта при сохранении качества, определяемого плотностью смеси. При неизменном качестве питания увеличение загрузки мельницы повышает выход готового продукта лишь до определенного значения. Перезаполнение мельницы приводит к уменьшению выхода готового продукта: подаваемый материал недоизмельчается.

Качественное изменение питания (твердость, хрупкость, соотношение между различными компонентами) влияет только на абсолютную производительность мельницы и выход активного класса крупности (-0,08 мм) в готовом растворе.

Таким образом, правомерно утверждать, что между питанием мельницы шихтой закладки и выходом готовых смесей имеется вполне определенная зависимость (рис. 5.5) с явно выраженным максимумом. Величина его зависит от качественных свойств питания. Именно этот максимум производительности в каждый момент времени должна отыскивать и поддерживать система автоматического регулирования производительности мельничного узла.

Зависимость производительности Q по готовой закладочной смеси от питания мельницы исходными компонентами с различным качественным составом

Рис. 5.5. Зависимость производительности Q по готовой закладочной смеси от питания мельницы исходными компонентами с различным качественным составом

Предъявленным требованиям отвечает система экстремального регулирования, являющаяся одним из видов самонастраивающихся систем автоматики. Все типы стабилизирующих систем автоматического регулирования (САР) выполняют одну задачу - поддержание регулируемой величины или отношения величин на заданном уровне. После отклонения регулируемой величины от заданного значения (под воздействием возмущающих факторов) регулятор должен через определенный промежуток времени приводить ее к требуемому значению.

При программном регулировании суть не меняется, так как САР должна поддерживать регулируемую величину на уровне, являющемся заданной функцией времени или какого-либо параметра.

Во многих процессах оптимальный режим работы соответствует экстремуму регулируемой величины. В этих случаях возникает необходимость экстремального регулирования, задачей которого является отыскание и поддержание экстремальных значений регулируемой величины.

Чтобы экстремальный регулятор мог действовать, необходимо определить вид той зависимости, экстремум которой мы хотим найти. Это можно достигнуть введением в процесс искусственного (принудительного) возмущения. Специальным прибором определяется реакция системы (объекта) на возмущение, то есть определяется характер (величина и знак) изменения регулируемого параметра. Если возмущение приводит к изменению регулируемой величины в нужную сторону (по направлению к экстремуму), то оно допускается экстремальным регулятором до достижения экстремума. Если же регулируемая величина удаляется от экстремума, то происходит реверс исполнительного органа и начинается приближение к экстремуму. Следовательно, решение основной задачи обеспечивается выполнением простейших логических операций, хотя необходимость защиты регулятора от помех (случайных возмущений) несколько усложняет полное решение задачи.

В такой постановке система экстремального регулирования (СЭР) представляет собой простейшую самонастраивающуюся систему автоматического регулирования. В отличие от обычной системы с заданной настройкой, СЭР способна учитывать возможные непредвиденные изменения и автоматически перестраивать свою работу, поддерживая оптимальные условия работы мельниц. Необходимым условием подобной самонастройки является непрерывный поиск (в простейшем случае - сканирование).

Функциональная схема системы экстремального регулирования мельничного способа приготовления литой твердеющей закладки

Рис. 5.6. Функциональная схема системы экстремального регулирования мельничного способа приготовления литой твердеющей закладки

Функциональная схема СЭР включает следующие основные элементы (рис. 5.6):

о - объект экстремального регулирования (шаровая мельница);

Р - регулирующий орган (вода, качественные и количественные показатели измельчаемого материала);

ДПЭ - датчик показателя экстремума, определяющий величину, характеризующую положение системы относительно точки экстремума

(чаще всего это производная выходной величины по входной ^^);

уу - управляющее устройство, предназначенное для определения характера воздействия на исполнительное устройство в зависимости от сигнала датчика показателя экстремума;

иу - исполнительное устройство, чаще всего это реверсивный двигатель непрерывного или шагового действия.

Из методов получения производной наиболее применимы: непосредственное дифференцирование; вспомогательная пробная синусоидальная модуляция с последующим фазовым детектированием; приближенное дифференцирование - аппроксимация производной при помощи первых разностей.

Отличительной особенностью СЭР является способность решать задачи, недоступные системам обычного регулирования с заданной настройкой. Одна из таких задач - поддержание оптимального режима работы мельницы с учетом непредвиденных и зачастую трудно поддающихся контролю изменений его свойств и параметров. Эта особенность СЭР во многих случаях позволяет создать относительно простые системы автоматического регулирования сложных технологических процессов, так как анализируется лишь конечный результат реакции объекта на искусственные возмущения входа.

По способу поиска экстремума СЭР делятся на системы с независимым и с зависимым поиском.

Автоматическое регулирование сильно инерционных систем, к которым как объект регулирования относится и мельничный узел приготовления твердеющих смесей, связано со специфическими трудностями. Прежде всего необходимо учитывать время запаздывания в исполнении мелящего узла команд. Анализ систем экстремального регулирования показывает, что для объектов с большим временем запаздывания единственно приемлемой является шаговая СЭР с «обсуждением» результатов каждого последующего шага по результатам предыдущего вне связи с фактом прохода экстремума. Поэтому управляющее устройство, определяющее номер шага перемены знака, должно быть основано на принципе анализа знаков производных и взятых в виде первых разностей. Дискретный по времени характер воздействия на процесс значительно упрощает осуществление этого принципа в шаговой системе регулирования. Запаздывание в объекте здесь просто учитывается соответствием Ау(и) = F[Ax(u -1)], где Лу(и) = у(и +1) - у(и) - первая разность.

Если время запаздывает в объекте т3 меньше интервала между шагами Г, то влияние запаздывания полностью исключается, и управляющее устройство строится как для безынерционных систем. Таким образом, в шаговых СЭР, у которых т3 < Г, качество регулирования оценивается так же, как качество регулирования безынерционных систем. Время запаздывания в объекте влияет только на быстродействие системы регулирования.

Устойчивость СЭР при действии случайных возмущений определяется принципом работы СЭР и свойством объекта. Наиболее устойчивы

СЭР с пропорциональным шагом и с синусоидальной модуляцией. Метод синусоидальной модуляции невозможно использовать для экстремального регулирования сильно инерционных объектов из-за низкой частоты модуляции. Особенностью СЭР с пропорциональным шагом является то, что каждый последующий шаг зависит не только от знака, но и от величины производной, то есть Ax(n +1) = кАу(п), где Ay(n) = у(п -1) - y(n) = FAx(n); к - коэффициент пропорциональности.

Применение СЭР с пропорциональным шагом дает принципиальную возможность отключения регулятора при достижении экстремума. Действительно, по мере приближения к экстремуму величина шага уменьшается со снижением крутизны, и, наконец, будет сделан шаг, результат которого окажется меньше области нечувствительности, и система становится вблизи оптимального режима. В отключенном состоянии система может находиться любое время, пока не изменятся условия. Остановка СЭР при достижении экстремума возможна только с учетом реальных характеристик объекта, когда изменение качественных свойств входа вызывает изменение выхода.

Для определения у непосредственным дифференцированием и методом отсчета первой разности необходимо «запоминающее» устройство. Для сильно инерционных систем время «памяти» должно составлять несколько, а то и десятки минут. Для сильно инерционных систем рационально перейти от запоминания электрической величины к фиксации механических перемещений. Для этой цели можно использовать пиквольт- метры с механической фиксацией пика либо компенсационные устройства.

Величина выхода у(п) в виде электрического сигнала или механического перемещения измеряется компенсационным методом. Изменение у(п) вызывает разбаланс схем, напряжение которого подается на вход усилителя. Выход усилителя управляет работой двигателя-компенсатора, который изменяет вторичный элемент равновесной схемы до наступления в схеме равновесия. Если двигатель-компенсатор отключить на время Т (интервал между шагами) и произвести шаг на входе, то при следующем включении он скомпенсирует рассогласование в схеме измерения, вызванное изменением выхода в период произведенного шага. При этом направлением компенсации определяется знак первой разности у, а временем компенсации (при неизменной скорости двигателя-компенсатора) - ее величина. С наступлением равновесия в схеме двигатель-компенсатор отключается и процесс повторяется. Производится очередной шаг на входе. Выдерживается интервал времени Г, необходимый для успокоения системы и учета времени задержки. Включается двигатель-компенсатор - отсчитывается новое значение у по величине и знаку. Знак у определяет направление последующего шага.

Если время запаздывания в объекте тз » tK (tK - время компенсации результата очередного шага), то включение двигателя-компенсатора и изменение входа (шаг) можно производить одновременно. При этом можно считать, что за время, необходимое двигателю-компенсатору для компенсации результата предыдущего шага, очередной шаг на входе не успеет вызвать изменение выхода. В этом случае максимально просто решается схема СЭР с пропорциональным шагом. Действительно, если величина шага пропорциональна времени включения исполнительного механизма (серво-двигатель с постоянными оборотами) Ах(п + 1) = k , а время включения равно времени компенсации результата предшествующего шага двигателем-компенсатором t = к{Ау(п), то цикл работы замкнется по вышеприведенным равенствам: Ах(п + 1) = кк2Ау(п) = кАу(п); Ау(п) =у(п - 1) -у(п) = = FAx(n), где к - коэффициент пропорциональности.

Изменение скорости серводвигателя позволяет регулировать коэффициент пропорциональности, что делает СЭР весьма гибкой в управлении. Направление вращения серводвигателя (шага) определяется командным устройством, анализирующим комбинации знаков приращений.

Применение компенсационных устройств в качестве запоминающих с неограниченным временем «памяти» облегчает задачу остановки СЭР при достижении экстремума. Такая остановка для СЭР с ограниченным временем «памяти» опасна: может произойти выход в одно из крайних положений при действии медленных изменений входа или параметров системы. В данном случае это исключено, так как любые медленные изменения в итоге превысят область нечувствительности регулятора и вызовут его срабатывание, в результате чего будет найден новый экстремум, соответствующий измененным условиям. Таким образом, СЭР, оставленная при достижении экстремума, работает как САР, но при отклонении от установившегося режима включается в режим автоматического поиска нового экстремума.

Необходимость создания самонастраивающейся системы обусловлена постоянным влиянием на положение оптимума медленных изменений параметров объекта и условий работы вследствие износа мелющих шаров и футеровки мельницы, изменения твердости и крупности исходных компонентов питания мельницы, их соотношения. В этих условиях ведение процесса в оптимальном режиме возможно только при непрерывном автоматическом следовании за изменяющейся настройкой объекта, за значением входной величины, соответствующей экстремуму выходной.

В мельничном узле приготовления активированной Л ТС имеют место и другие возмущения: неоднородность и неравномерность питания мельницы, значительные изменения водного режима, влияющие в определенных пределах на количество и качество активации ЛТС. Эти изменения имеют более высокую частоту колебаний и определяют выбор конкретной системы экстремального регулирования и ее отдельных элементов.

На рис 5.7 представлена самонастраивающаяся система авторегулирования процесса измельчения материала закладки в шаровой мельнице, основным элементом которой является экстремальный регулятор с пропорциональным шагом.

Блок-схема самонастраивающейся системы авторегулирования мельничного способа приготовления литой твердеющей закладки

Рис. 5.7. Блок-схема самонастраивающейся системы авторегулирования мельничного способа приготовления литой твердеющей закладки

Самонастраивающаяся система состоит из следующих основных узлов:

  • 1. Узел поддержания постоянства плотности слива: пьезометрическая станция (ПС) с дифманометром, измерительный прибор типа ЭПИД с реостатным задатчиком, пропорциональный регулятор (ПР1) типа ПР-220 и задвижка с исполнительным механизмом (ИМ1).
  • 2. Узел поддержания постоянства тоннажа и качества шихты питания мельницы: регулируемый питатель с исполнительным механизмом (ИМ2), конвейерные весы (КВ) с вынесенным показывающим и регулирующим вторичным прибором (ВП) и автоматический регулятор (АР2) с задатчиком (ЗР).
  • 3. Экстремальный регулятор, на выход которого поступает импульс от датчика (Д) поплавкового расходомера слива (ПР), выход (ИМЗ) изменяет установку задатчика регулятора питания мельницы, дозирующего в нужном расходе компоненты твердеющей закладочной смеси и подачу шихты в мельницу.

Основные узлы могут работать как самостоятельные регуляторы, так и в системе экстремального регулирования.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы