Способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет аявки йо Государственный комите СССР ио делам изобретений и открытийпубликовано 2 308,81, Бюллетень Й 3) УДК 621,92 б (088. 8) ата опубликования описания непропетровский ордена Трудового Красного и горный институт им .Артема 71) Звявител 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БАРАБАННЫ САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУДЬНИЦ ной ной ти, го в спосо ельницачающем частотных ьы фбаИзобретение относится к управлениюпроцессом помола минерального сырьяв барабанных мельницах самоизмельчения и может быть использовано в черн цветной металлургии, строительн горнохимической промышленноса также в других отраслях народнохозяйства.Известны способы управления процессом помола минерального сырья вмельницах мокрого самоизмельчения,основанные на измерении и поддержании экстремального значения мощности приводного двигателя или экстремального значения составляющего па"раметра мощности Г 11. Недостаткамиуказанного способа является то, чтоони не используют специфическиеистирающив свойства ядра, образующе-,гося в центре внутрнмельничной нагруэ ки и дакщего основной прирост гото"вого класса в разгрузке мельницы,а также большие энергозатраты наодну тонну измельченного материала,а также большая интенсивность износалифтеров и футеровки мельниц,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд,включающий измерение низкочастотных З 0 колебаний динамической системы "барабан мельницы - синхронный привод",изменение расхода воды в загрузкемельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения 21,Однако способ не решает задачу оптимизации управления процессом помола в барабанных мельницах самоизмельчения руд на основе использования низкочастотных колебаний динамической системы ибарабан мельницы -синхронный привод",Цель изобретения - повышение истирающего действия в зоне между ядром, сосредоточенным в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращакщимися вместе с барабаном мельницы, стабилизация величиныкоэффициента граничного трения скольження между ядром внутримельничнойнагрузки и слоями материала, вращающегося совместно с внутренней по"верхностью барабана мельницы, сниже"ние интенсивности износа лифтеров ифутеровки мельниц.Это достигается тем, чтобе управления барабанными мми самоизмельчения руд, вклюизмерение составляющих низкоколебаний динамической систе20 рабан мельницы - синхронный привод,"вменение расхода воды в загрузкемельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения, осуществляютдо достижения максимального значенияамплитуд первой гармонии низкочастотных колебаний,При этом изменение расхода водыосуществляют до достижения заданногопостоянного значения амплитудой тре-,тьей гармоники низкочастотных колебаний,Кроме того, изменение внутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки настатической характеристике "степеньзаполнения барабана мельницы иэмельчаемым материалом - амплитуда первойгармоники низкочастотных колебаний"динамической .системы - фбарабан мельницы - синхронный привод" расположения справа от экстремума.На фиг. 1-5 показана схема реализации предлагаемого способа.Схема содержит барабан 1 мельницы,рудную нагрузку 2, образующую такназываемое ядро, материал 3, вращающийся совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы, оползающийматериал 4 ( фиг. 3) или летящий попараболичеоким траекториям фиг. 4),О - цр т ядругол поворота центра тяжести ядраАБОА;Й, -угловая скорость вращения барабана мельницы . На фиг; 5приведена структурная схема, поясняющая принцип реализации способауправления, на котором изображендвигатель 5, редуктор б, муфту 7,вал-шестерню 8, зубчатый .венец 9,мельницу 10, измеритель 11 мощности,преобразующее устройство 12, параллельные фильтры 11 и 14, измеритель 4015 и 16 амплитуд, регистрирующие уотройства 17 и 18, бункера 19 и 20,питатели 21 и 22, вентиль 23Сущность способа заключаетсяв следующем. 45При малой степени заполнениябарабана мельницы измвльчавмым материалом режим движения внутримельничной нагрузки каскадный ( фиг.1и фиг, 2) . В этом случае весь материал как бы перекатывается вокругсвоеобразного центра тяжести, сосредоточенного в точке 01, двигаясьвверх по круговым (область АО ВСА),а затем оползая вниз по наклонным(область АВО А) траекториям.В фустановившемся,режиме работы рудной нагрузки центр тяжести 01 рудного тела 2 неподвижен и смещен относительно вертикальной оси барабанамельницы на угол 8 в сторону вращения барабана. Рудйов тело 2 (фиг.1)создает давление Я на внутреннююповерхность барабана 1 мельницы вкаждой точке линии АОВ их соприкосновения, 65 Сила трения скольжения Г в точке С, лежащей на линии АОВ междувнутренней поверхностью барабана 1мельницы и материалом 2, создаеттормозной момент в точке О, действующей на барабан 1 мельницы от рудной нагрузки 2. На рудное тело 2 вкаждой точке линии АОВ. действуетдвижущий момент, который и поворачивает центр тяжести О, на угол 9Этот момент создает тангенциальнаясоставляющая М реакции внутреннейповерхности барабана мельницы М. Такая реакция показана в точке О нафиг, 1, Очевидно, что н установившемся режиме работы ннутримельничнойнагрузки силы Г и й равны,Барабан мельницы скользит относительно рудных частиц, н результатечего материал измельчается ндоль линии АОВ за счет силы трения ГтПри дальнейшем увеличении руднойнагрузки увеличивается сила Г и есттестненно, повышается эффективностьизмельчения трением в каждой точкелинии АОВ. Существует некоторое предельное рудное заполнение, когда материал своей внешней поверхностьювсе еще касается внутренней поверхности барабана мельницы (Фиг, 2) .При дальнейшем увеличении внутримельничной нагрузки часть материала 3 начинает вращаться вместе с барабаном 1 мельницы (фиг. 3). Затем материал, вращающийся вместе с барабаном мельницы ндоль линии АА первхоедит на траектории полета или оползания 4, а в центре внутримельничнойнагрузки образуется ядро 2Сила трения Г прижимающая руднуючастицу массой а, н точка О 1 к другимчастицам или к внутренней поверхности барабана мельницы, и сила трения скольжения Е , действующая нарудную частицу в точке О в установив-,шемся режиме работы рудной нагрузкив точке О, равны. В. этом случае материал ядра скоЛьзит вдоль линии АО Ввнутри барабана мельницы уже не повнутренней поверхности барабана, а послою материала 3, который вращаетсясовместно с внутренней поверхностьюс барабана мельницы, Этим самым эффективность измельчения трением повышается, а ннутренняя поверхность барабана мельницы практически не истирается,Дальнейшее увеличение внутримвльничного рудного заполнения приводитк эпюре поперечного сечения барабана мельницы, приведенной на фиг, 4,Такая эпюра характерна для существующих технологических режимов измельчения, Большая часть материала вращается вместе с барабаном мельницы,на что затрачивается подавляющая частьподводимой к мельнице энергии. ядро2, расположенное н центре рудной нагрузки, становится малым, следонательно, сила граничного трения скольжения Г в точке О, также мала. Отсюдаясно, что эффективность измельчениятрением здесь незначительна, а расходэлектроэнергии очень большой, Крометого, возникает большой эффект истирания Футеровки и лифтеров в зоне ,где скапливается материал.Очевидно, что наиболее эффективныйрежим работы барабанных мельниц представлен на фиг. 3, так как здесь обеспечивается наибольший прирост измель- Оченного продукта. Интенсивность жеизнашивания футеровки и лифтеров небольшге из-за отсутствия скапливающегося материала,В барабанных мельницах центр тяжести ядра постоянно колеблется относительно некоторого установившегося значения угла с определенной частотой и амплитудой, В процессе измельчения материала с этой частотой ко Олеблется вся электромеханическая система "барабан мельницы - синхронный привод", включая активную мощность, которую приводной синхронныйдвигатель мельницы потребляет изсети.Частота Х и амплитуда двпервойгармонии колебаний угла поворота центра тяжести внутримельничной загрузки зависит от количества материалав мельнице, а амплитуда третьей гармоники О пропорциональна коэффициенту граничного трения скольженияС увеличением массы частота колебаний уменьшается, а амплитуда их растет. Ио мере загрузки мельницы 1 35материалом масса ядра 2 вначале растет (фиг. 1-2), В предельном случаена фиг, 2) она максимальна, а затемначинает уменьшаться. Это значит,что максимальная амплитуда первой 40гармоники низкочастотных колебанийи должна соответствовать случаю, при 13 денному на фиг. 2. Вид статической характеристики "степень заполнения барабана измельчающим материалом - амплитуда первой гармоникинизкочастотных колебаний" динамической системы носит экстремальный характер,Для того, чтобы резко снизитьинтенсивность истирания футеровкии лифтеров барабанной мельницысамоизмельчения материалов, целесообразно поддерживать такой режим работы, при котором рабочая точка на статической характеристике сдвинута 55вправо от экстремального значения.Для того, чтобы стабилизироватьсилу трения материала, необходимо путем расхода воды на входе мельницыстабилизировать амплитуду третьей р)гармоники низкочастотных колебаний,которая пропорциональная коэффициенту.граничного трения скольженияСинхронный двигатель 5 через редуктор 6 и муфту 7 приводит во вращенне вал-шестерню 8, а затем посредством цилиндрического зубчатого венца 9 передает вращение барабану мельницы 10. При вращении барабана мельницы в динамической системе "барабан мельницы-синхронный привод" возникают механические и электрические колебания, в связи с чем колеблется также и полезная мощность, потребляемая из сети синхронным приводом В цепи питания двигателя 5 включен измеритель 11 мощности. Преобразующее устройство 12 выделяет электрический сигнал, пропорциональный переменной составляющей активной мощности, потребляемой двигателем 5 из сети, Этот сигнал далее подается на ,вход двух параллельных фильтров 13 и 14, выделяющих первую и третью гармонические составляющие в диапазоне частот ,Й -2 Й, и Зь). - 6 Л соответственно, где .Л. - угловая скорость вращения барабана мельницы. На этот частный диапазон должны быть настроены Фильтры 13 и 14. Электрические сигналы с выхода частотных фильтров поступают на вход измерителей 15 и 16 амплитуд гармонических составлякщих. Далее электрические сигналы, пропорциональные амплитуде первой О В иЩ третьей О 3 гармоническим составляющим, с выхода измерителей 15 и 16 амплитуд поступают на вход регистрирующих устройств 17 и 18, которые фиксируют величины, пропорциональные степени загрузки барабанных мельниц самоизмельчения материалом, и коэффициент граничного трения скольжения между ядром и материалом, вращакщимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы.При помощи регулируемых питателей 21 и 22 из бункеров 19 и 20 мелкой и крупной руди одновременно в загрузку мельницы подают такое количество материала, чтобы обеспечить оптимальное внутримельничное заполнение,когда рабочая точка М( фиг.6) на статической характеристике"степень заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом - амплитуда первой гармоники о ч низкочастот 6иых колебаний" перемейной составляющей активной мощности окажется смещенной в диапазоне справа от экстремума в точке М.Постоянное заданное значение третьей гармоники О низкочастотных колебаФй переменноРсоставляющей мощности поддерживают путем изменения расхода воды в загрузке мельницы вентилем 23, Такой режим можно обеспечить только в том случае,если коэффициент гра- ничного трения скольжения между ядром и материалом, вращающимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы,изменяется в сравнительно узких пределах. Если же он изменяется в широких пределах,.то поддерживать эацан 856557ное постоянное значение амплитуды третьей гармоники колебаний а 8 следует путем изменения соотношения расходов крупной и мелкой руды из бункеров 19 и 20,Если руда подается в мельницу только из одного бункера, то путем изменения расхода воды в загрузке мельницы удается поддерживать заданное значение о,в в сравнительно узком диапазоне.0формула из обретения1. Способ управления барабанными . 15 мельницами самоизмельчения руд, вклю" чающий измерение составляющих низкочастотных колебаний динамической системы "барабан мельницы"синхронный привод", изменение расхода воды 2 О в загрузке мельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыаения истирающего действия в зоне между ядром, сосредоточенным .в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращающимися вместе с барабаном мельницы, изменение внутримельничного рудного заполнения осуществляют до достижения максимального значения амплитуд первой гармоники низкочастотных колебаний.2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабилизации величины коэффициента граничного трения скольжения между ядром внутримельничной нагрузки и слоями материала, вращающегося совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы,иэменение расхоца воды осуществляют до достижения заданного постоянного значения амплитудой третьей гармоники низкочастотных колебаний.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й:с я тем, что, с целью снижения интенсивности износа лифтеров и Футеровки мельниц, изменение внутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки на статической характеристике "степень заполнения барабана мельнйцы измельчаемым материалом - амплитуда первой гармоники низкочастотных колебаний" динамической системы "барабан мельницы - синхронный привод" расположения справа от экстремума.Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе1. АвторсКое свидетельство СССР Р 408660, кл, В 02 С 25/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 620273, кл. В 02 С 25/00, 1978.85 б 557 х,4 маХ НИИПИ Закаэ 7056/В Тираа бб 1 Подпилиал ППП фПатеятф, г. ужгород, ул