Способ управления процессом измельчения в промышленных барабанных мельницах

СОЮЗ ОжТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И 8793 594 В 02 С 25/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТ СССРИ ОТКРЫТИЙ ОПИСАН ОБРЕТЕН ВТОРСНОМ ТВУ мическои сис ия угловой чна мельницы,Ю М Об еь(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государствен ный университет им. 300-летия воссое" динения Украины с Россией (72) А,Н. Марюта(56) АвторсР 620213, хлАвторскоеР 856557, кл(54)(57) СПОИЗМЕЛЬЧЕНИЯНЫХ МЕЛЬНИЦАсоставляющих 6(088.8)кое свидетельство СССРВ 02 С 25/00, 1978,свидетельство СССРВ 02 С 25/00, 1979.СОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМВ ПРОМЬШЛЕННЫХ БАРАБАНХ, включающий, измерениенизкочастотных колебаиий динамической системы барабанмельницы - синхронный привод и изменение управляющих воздействийпутем регулирования расхода воды взагрузке, мельницы, шарового и рудного заполнения и скорости вращениябарабана мельницы, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности управления, измеряют угловую частоту вращения барабанной мельницы, а изменениеуправляющих воздействий осуществляютдо достижения средней угловой частотой низкочастотных колебаний динамы удвоенного значетоты вращения барабаИзобретение относится к управлению процессами помола минеральногосырья в барабанных мельницах и можетбыть:использовано в черной и цветнойметаллургии, строительной и горно.химической промышленности, а такжев других отраслях народного хозяй-.ства,Цель изобретения - повышение точности и надежности управления.0Сущность изобретения состоит втом, что при помощи входных управляющих воздействий обеспечивают такоесостояние внутримельничной нагрузки(внутримельничного заполнения и коэффициента внутреннего трения), чтособственные фрикционные колебанияцентра тяжести малоподвижного ядрасоответствуют режиму устойчивогопараметрического резонанса. 20На фиг. 1 показана схема поперечного сечения внутримельничной нагрузки на фиг. 2 - фрагмент диаграммы Айнса-Стретта для оценки характера параметрического резонанса отсостояния внутримельничной нагрузки в плоскости коэффициентов а и ;на фиг. 3 - зависимость амплитудыА), фрикционных колебаний, соответ-ствующих устойчивому параметрическому резонансу на угловой частотеоот степени внутримельничного заполн г. 1). Халоподвижстью ное ядро 3 .материала траектория .мельницы.ром 3 и ма АО В имеет колебл, движущ вмест ся относительноегося по круговымс барабаном 1т, что между яд 2 вдоль линииикционньй контакт. то з налом сто ф Схема поперечного сечения барабана мельницы (фиг. 1) содержит бара бан 1 мельницы, материал 2 (или шары), вращающийся совместно с внутренней поверхностью барабана 1 мельницы, рудную (или шаровую) нагрузку 3, обозначающую так называемое, центральное 40 малоподвижное ядро, материал 4, летящий по параболическим траекториям; О - центр тяжести ядра АВОДА; Л- угловая скорость вращения барабана мельницы; К - внутренний радиус бара бана.Барабан 1 мельницы вращается.стоянной угловой скоростью Я , антр тяжести О, малоподвижногоа АВО А колеблется с угловой ско=ос 1 лгде Ч= 1 -Чь- угловые колебанияцентра тяжести О, околравновесных значенийлугла Ф;Е - коэффициент трения;К - расстояние центра тяжести О, внутримепьничной нагрузки от центвращения О барабанамельницы; ра К, - радиус сегмловного бар(для малоподядра).угловая скорость 3, характеризут собственную частоту колебаний центра тяжести малоподвижного ядра. Как видно из выражения (2), и определяется, главным образом, степенью внутримельничного заполнения.Линейное дифференциальное равнение (1).имеет коэффициенти 1 который периодически меняется во времени, Такого рода дифференциальные уравнения приводятся к уравнению Матье.Стандартные коэффициенты а и ч, уравнений Матье определяются по фор- мулам ента усабанавижного Силы или моменты сил, действующие в области зоны фрикционного контакта, можно экспериментально зафиксировать в определенной области частот, выделив соответствукнций сигнал, например, из переменной составляющей активной мощности приводного двигателя мельницы либо из сигнала вибраций элементов электромеханической системы барабан мельницы - синхронный привод. Динамика центра тяжести относительно материала 2 описывается уравнениемЬ Щ т ь +с (Ц+),Р О где1238793 4грузки от центра вращения 0 барабана мельницы (при Я =О): 2 о) 9= гД. - 8 Гз КМ=111 Оценить устойчивость фрикционныхколебаний центра тяжести малоподвижного ядра 3 внутримельничной нагрузки (фиг. 1) можно по значениям коэф рфициентов ц ис использованием диаграммы Айнса-Стретта. На фиг. 2приведен фрагмент этой диаграммы,характерный для оценки режимов фрикционных колебаний внутримельничнойнагрузки барабанных мельниц. Заштрихованные зоны на этой диаграмме характеризуют фрикционные колебания ядра 3, соответствующие устойчивомупараметрическому резонансу, незаштри-охованные зоны - неустойчивому параметрическому резонансу.Для того, чтобы воспользоватьсядиаграммой Айнса-Стретта, нужнознать численные значения коэффициентов а и , которые, как видно извыражений (3) и (4), меняют свои значения при изменении внутримельничиого заполнения (Р.,Р, ) и величиныкоэффициента трения . Ниже приведен алгоритм, который позволяет вычислить эти коэффициенты для любойстепени внутримельничного заполне-.ния и любых реальных значений коэффициента трения для всех типов барабанных мельниц,Для выбранного типа барабанноймельницы необходимо задаться данными: внутренним радиусом К барабанамельницы, м; длиной Ъ мельницы, м;угловой скоростью Я вращения бараба-,40на мельййцы, ; удельным весом Мствнутримельничной нагрузки, -величиной коэффицента Г трения, 45 Требуется также задаться диапазоном изменения центрального угла о заполнения мельницы материалом (например, 90.-180 ) через каждые ай . 5 (например, через 2,5),Центральный угол Апереводится в радианы 5ыр=0,666 К (6)с, ы ы-- зг -Соз -2Определяется степень внутримель-.ничного заполнения Задаются, диапазоном изменения угла - , характеризующего центральное малоподвижное ядро (например,65-60 , фиг. 1), и точностью его определения Е (например, Е =0,005), Затем определяется угол2Полагая, что малоподвижное ядро представляет собой сегмент условного барабана с радиусом К, определяют фф,5 п2Определяется масса в малоподвижного ядра ш 0 э 51 е Во (Л -81 п Л)(9) лЗатем определяются угол Ф , по формуле (2) и) и сд по формулам(3) и (4) коэффициенты а и ч, диаграммы Айнса-Стретта.Приведенный алгоритм используется для оценки устойчивости фрикционных колебаний малоподвижного ядра практически для всех типов барабанных мельниц (шаровых .и самоизмелъчения). Результаты расчетов по.алгоритму и производственных экспериментов пап- . ностью совпадают, Например, на фиг. 2 в верхнем левом. углу предсставлены результаты расчетов для мельницы ИРГ 4,0 х 7,5 (рудногалечная мельница) е такими исходными данными; К 2,0 м; 1.7,5 м; Г=0,3-0,6.(5) . 55 Определяется расстояние К центра тяжести О внутрнмельничной наЦифрами 5-10 обозначены соответственно величины внутримельничного заполнения мв процентах: 20, 25, 30, 35, 123879340, 45. Из графиков (фиг. 2) видно, что с увеличением степени внутримельничного заполнения от 20 до 45% (при изменении Г от 0,3. до 0,6) всегда находятся такие значения коэффициентов а и , когда рабочая точка пересекает узкий диапазон заштрихованной зоны диаграммы Айнса-Стретта. В зоне пересечения этого диапазона 1 О наблюдаются фрикционные колебания, характерные для устойчивого параметрического резонанса, Зона эта не широка и соответствует 1,5-3,0% внутри- мельничного заполнения, а само за полнение ч лежит в пределах от. 43 (Е, =0,3) до 31% (Е =0,6). Частота собственных колебаний о), в этом случае располагается вблизи значения 2 Я =3,768 (от в 3=3,51 до, =3,36 ),Качественная характеристика амплитуды А 3, устойчивых фрикционных па Раметрических колебаний центра тяжести малоподвижного ядра на частоте м, приведена на фиг. 3.Когда фрикционные колебания цент ра тяжести малоподвижного ядра 3 (фиг. 1) соответствуют неустойчивому параметрическому резонансу, их экспериментально зафиксировать практи. чески невозможно. Это можно объяс- З 5 нить тем, что в этом случае за один оборот вращения барабана мельницы генерируются нестационарные колебания с широким спектром частот. Картина коренным образом меняется, как 49 только рабочая точка попадает в устойчивую (заштрихованную) зону диаграммы Айнса-Стретта. Здесь четко генерируются фрикционные колебания с частотойо 3, . Их можно выделить, 45 например, из переменной составляющей сигнала активной мощности приводного двигателя. Для этой цели необходимо создать инфранизкочастотный уэкополОсный фильтРу кОторый бы ПРО 50 пускал только эти колебания. Тогда сигнал на выходе такого фильтра является индикатором того, что рабочая точка попала в устойчивую (заштрихованную) зону диаграммы Айнса-Стретта55 На основании проведенньж исследований можно объяснить физику существенной эффективности фрикционныхколебаний ядра 3 в режиме устойчивого параметрического резонанса. Существенная интенсификация процессаизмельчения в этом случае должнапроисходить в зоне контакта ядра 3 сматериалом 2 вдоль линии АО В (фиг1)2за счет интенсивной работы составляюод, 1 1щей 2 Й Г -- ф- входящей в диф" К,йсференциальное уравнение (1) и пропорциональной реверсивному моменту силтрения, По сравнению содностороннимтрением реверсивное трение болеечем в два раза повышает износ трущихся пар как прн сухом контакте, таки прн наличии смазки. При устойчивом/параметрическом резонансе центра тяжести малоподвижного ядра 3 внутримельничной нагрузки (фиг. 1) работасилы реверсивного трения вдоль линииАОВ проявляется наиболее явно. Этои способствует интенсификации процесса измельчения истиранием и раздавлнванием.Таким образом, если поддерживает".ся такое состояние внутримельничнойнагрузки, когда собственная частотафрикционных колебаний центра тяжестималоподвижного ядра соответствуетустойчивому параметрическому резо"нансу, то повышаются точность и надежность выделения из низкочастотныхколебаний полезного сигнала управле-ния на собственной частоте колебаний3, и эффективность измельчения реверсивным трением, снижается энергоемкость процесса,Результаты экспериментальных исследований показали, что при поддержании режима устойчивого параметрического резонанса резко (на 6"12%)возрастает производительность мельниц по выходному продукту помола(обычно по помолу класса меньше0,074 мм) . Это явление характернодля любых типов барабанных мельниц,включая шаровые, самоизмельчения ирудногалечные. В этом оптимальномрежиме работы мельниц снижается также и энергоемкость процесса помолана 8-13%.. 2 Асано л,Ы Ф 4 Я 3итель В. Алек К.Ходанич Сост Техр По Николайчук о ак одписн Заказ 3324/3 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 582 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035. Москва, Ж, Раушск