Способ автоматического управления агрегатом измельчения с замкнутым циклом

"Ф1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (72) Е.Е.Андреев, Г.Е.Златорунская, П.В.Кузнецов, А,Д.Маслов, Е.А.Окунев и О.Н,Тихонов(56) Авторское свидетельство СССР Р 691194, кл. В 02 С 25/00, 1972,Авторское свидетельство СССР Р 1036375, кл, В 02 С 25/00, 1983. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ МОКРОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ С ЗАМКНУТЬСЯ ЦИКЛОМ, включаюший измерение и стабилизацию на заданных значениях производительности агрегата, запаса материала в мельнице и плотности готового продукта и п иск оптимального значения производительности агрегата пошаговым и менением заданных значений запас материала в мельнице и плотности готового продукта, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности управления, измеряютгранулометрический состав дробленойруды, .потребляемую агрегатом мощность и шум зоны помола, фиксируютмомент начала перегрузки мельницы,а поиск оптимального значения производительности агрегата осуществляют в моменты изменением типа руды,определяемого по соотношению характерных классов в гранулометрическомсоставе, дробленой: руды, и осуществляют его до момента начала перегрузки агрегата, причем Фиксацию момента начала перегрузки агрегата осуществляют по достижению скоростиуменьшения потребляемой агрегатоммощности значения, не менее чем вдва раза превышающего скорости уменьшения шума зоны помола, 122231220 Изобретение относится к автоматическому регулированию в оптимальном режиме вращающихся барабанных мельниц мокрого измельчения, работающих в замкнутом цикле с классифицируюащим аппаратом, и может быть использован для регулирования измельчительных агрегатов в цветной и черной металлургии, промышленности строительных материалов, промышленности обо О гащения нерудных материалов и т,д,Цель изобретения - повышение точности управления.Способ осуществляют следующим образом, 15Поисковая часть системы регулирования подключается только в моменты смены типа руды по измельчаемости и (или) содержанию первичных шламов, когда возникает реальная необходимость определить новые установки контурам стабилизации запаса. материала в агрегате и плотности готового продукта. При этом изменение физико-механических свойств дробленой руды определяют не через реакцию на выходе объекта (по известному способу), т.е, по изменению циркулирующей нагрузки, а следовательно, запаса материала в мельнице, а непосредственно по входу объекта без запаздывания. Это способствует более стабильной работе цикла измельчения, сокращая время поисковых колебаний.Возможность судить о типе дробленой руды по измельчаемости и содержанию первичных шламов по данным ее гранулометрического анализа на характерные классы крупности позволяет повысить оперативность получения информации о физико-механических своист 40 вах руды, поступающей на измельчение по сравнению с известными методами, и применить для этой цели инструментальные методы контроля (например, многоситовой гранулометр).45В качестве индикатора начала наступления предварительного режима используется показатель соотношения скоростей изменения параметров шума зоны помола и потребляемой активной мощности двигателя электропривода мельницы. Благодаря этому повысилась точность фиксации момента начала перегрузки мельницы, причем достигается эта диагностика на более ранней 55 ,стадии, и к тому же устранено влияние дрейфа статических характеристик датчиков шума и мощности под действием стационарных и нестационарных помех поскольку используются на абсолютные значения сигналов соответствующих датчиков, а относительный фактор, определяемый различием скоростей их изменения, который гораздо объективнее и точнее отражает искомую си- туацию. Это позволяет значительно повысить стабильность и точность регулирования производительности измельчительного агрегата.На фиг. 1 показана зависимость между содержанием крупного и определяющего классов крупности; на фиг.2 зависимость межцу содержанием определяющего мелкого классов крупности; на фиг.3 - блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ.Зависимость между содержанием крупного (+25 мм) и определяющего (-0,16+0 мм) классов для четырех различных типов руд (фиг.1) используется для идентификации типа дробленой руды по результатам ее гранулометрического анализа. В основу классификации руд по измельчаемости положены данные химико-минералогических анализов на содержание минерала, от которого зависит измельчаемость руд. Например, для сырья таким минералом является нефелин(Не). Из двух основных минералов представленных в руде, апатита и Ие, именно последний является наиболее упорным к измельчению Поэтому чем выше содержание (11 е) в дробленой руде, тем труднее она измельчается. Это подтверждается данными по предельной удельной производительности мельниц а, покр классу (-0,16+Омм), которую можно достичь на соответствующем типе руды, По мере увеличения содержания Ме от 33-34 (для первого типа руды) до 39-403 (для четвертого типа руды) этот показатель снижается от 2,02 до 1,84 т/м ч, Данные по содержанию5Ые и предельная производительность ц даны на графиках кривых, характеризующих руды соответствующих типов.Повышение содержания Ме в дробленой руде однозначно связано со снижением в ней зерен свободного апатита, которые аккумулируются в основном в определяющем классе (-0,16+ +О мм). Поэтому повышение содержания определяющего класса (при заданном содержании крупного класса) свидетельствует о поступлении легчеиэмель 1222312чаемой руды, т.е. с меньшим содержанием Не и большим апатита.Зависимость между содержанием определяюшего (-0,016+0 мм) и мелкого (-0,071+0 мм) классов крупности (фиг.2) используется при нахождении содержания первичных шламов в рудах для трех различных типов руд по измельчаемости. Верхний график относится к первому, средний - ко второму и нижний - к третьему типу руд. На каждом графике штриховкой показана область изменения содержания вторичных по нефелину минералов (Ме) (образовавшихся в процессе окисления Ие), которые и образуют первичные шламы в дробленой руде.Из фиг. 2 и 3 видно, что для каждого типа руды по измельчаемости содержание первичных шламов (вторичных по нефелину минералов), может изменяться, причем возрастает с увеличением содержания мелкого класса (-0,071+0 мм) при эаданном содержании определяющего (-0,16+0 мм) класса. фиг. 2 дает сведения о степени окисленности руды, эта информация необходима для корректировки грансостава готового продукта и реагентного режима на флотацию.Блок-схема системы управления по предлагаемому способу (фиг. 3)включает конвейер-питатель 1 подачи руды, наклонный конвейер с весоизмеритель,ным устройством 2, шаровую мельницу 3, классификатор 4, датчик 5 расхода воды, регулятор 6 расхода воды, исполнительный механизм 7 расхода воды, регулирующий клапан 8 расхода воды, датчик 9 плотности, регулятор 10 плотности готового продукта, датчик 11 расхода руды, регулятор 12 расхода руды, исполнительный механизм 13 расхода руды, регулируемый привод 14 конвейера-питателя, датчик 15 контроля шума зоны помола, регулятор 16 стабилизации запаса материала в мельнице, оптимизатор 17, датчик 18 грансостава дробленой руды и датчик 19 мощности потребляемой мельницы.Блок-схема работает следующим образом.В установившемся режиме контура стабилизации производительности (датчик 11 расхода рды, регулятор 12 рас,хода руды, исполнительный механизм 13 расхода руды, регулируемый привод 14 конвейер-питателя), запаса материала в мельнице (датчик 15 шума зоны5 1 О 15 20 помола, регулятор 16 стабилизации запаса материала в мельнице, регулятор 2 расхода руды), расхода воды в классификатор (датчик 5 расхода воцы, регулятор 6 стабилизации расхода воды, исполнительный механизм 7 расхода воды, регулирующий клапан 8 расхода воды), плотности готового продукта (датчик 9 плотности, регулятор 10 плотности готового продукта, регулятор 6 стабилизации расхода воды), поддерживают заданные значения регулируемых параметров, обеспечивая оптимальное заполнение мельницы 3 пульпой и оптимальную плотность готового продукта. Наличие кроме ведущих контуров стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта ведомых контуров стабилизации расхода дробленой руды и водыв классификатор повышает устойчивость и стабильность работы системы в целом,Поскольку для каждого типа руды существует своя оптимальная величина заполнения мельницы и своя опти- .мальная плотность готового продукта, при которых обеспечивается максимальная производительность агрегата по готовому продукту заданнойкрупности, то в системе предусмотрено устройство поиска вышеоэначеннных оптимальных установок регулятором 10 и 16. Это устройство включает оптимизатор 17, датчик 18 грануЗ 5 лометрического состава дробленой руды, датчик 15 шума зоны помола мельницы, датчик 19 активной мощности,потребляемой электродвигателем мель.ницы. Устройство выполняет. следующие 40 функции:с 1) Идентификация тестов типовдробленой руды по результатам еегранулометрического анализа на крупный (+25 мм), определяющий (-0,16+ 45 +О мм ), и мелкий (-0,071+Омм)классы. Для идентификации используетсяинформация датчика 18 грансостава иданные по разновидностям перерабатываемых руд (фиг. 1 и 2), заложенные 50 в памяти оптимизатора 17. Болееподробно случаи идентификации рассмотрены в предлагаемых примерах.3) Включение поисковой части системы при переходе с единого типа руды 55 на другой. Эта Функция реализуетсяпутем скачкообразного изменения назаданную величину задания контуромстабилизации запаса материала в мель(2) дй дА2у Й нице и плотности готового продукта.При этом, если произошел переход с трудно-на легкоизмельчаемую руду, то оптимизатор 17 увеличивает задание регуляторам 16 и 10 и наоборот, Аналогичного характера воздействие оказывает оптимизатор 17 при повышении содержания первичных шламов в дробленой руде.ь) Нахождение оптимума произво дительности агрегата по соотношению скоростей изменения параметров шума эоны помола (А) и потребляемоймельницей мощности (М), Здесь следует различать два момента - переход от трудноизмельчаемой руды к легкоизмельчаемой и обратный переход.Рассмотрим последовательно оба момента.Если при переходе от трудноизмельчаемой руды к легкоизмельчаемой скорость уменьшения мощности в два или более раза превышает скорость уменьшения шума, т.е. наблюдается соотношен ие 25 то оптимизатор фиксирует найденныйрежим как предварительный, если сост- З 0ношение (1) не наблюдается, то повторяется положительный скачок задания контуром стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта. 35 При переходе с легкоизмельчаемого типа руды на трудноизмельчаемый никаких изменений задания перечисленным контурам не производится до тех пор, пока не начнет выполняться соотношение (1). После того, .как оптимизатор зафиксирует режим, соответствующий приближению перегрузки мельницы (соотношение (1), производится "отрицательный" скачок, т,е. обратного знака (в сторону уменьшения запаса и плотности), а его величина. состав" ляет лишь половину величины "положительного" скачка.503) Выдача оптимальных уставок системам стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта.После того, как оптимизатор 17 зафиксирует режим выхода из зоны начала перегрузки мельницы, чему соответствует соотношение(при уменьшении мошности и шума), текущие уставки на регуляторах 10и 16 фиксируются как оптимальные ипоисковая часть алгоритма отключается, а система переходит в режим стабилизации на найденных оптимальных уставках.Оптимизатор 17 осуществляет постоянное сравнение скоростей изменения параметров шума и мощности в режиме стабилизации с тем, чтобы исключить возможность перегрузки мельницы, даже при работе на данном типе руды. Если такая ситуация, т.е. соотношение (2), имеет место в режиме стабилизации, то оптимизатор 17 автоматически уменьшит задание в контурах стабилизации на заданную величину.П р и м е р 1. Система регулирования работает при оптимальных уставках в контурах стабилизации на втором типе руды (фиг.1). Это руда средней измельчаемости, содержит 35-36 Ие и имеет предельную удельную производительность ц = 1,92 т/м ч.Текущий анализ грансостава дробленой руды на характерные классь. крупности дал следующие результаты: (+25 мм) 6,8 ; (-0,16+0 мм) 15 ; ( - 0,071+0 мм) 8,2Пользуясь фиг. 1 и 2, находим, что по содержанию крупного (+25 мм) и определяющего (-0,16+0 мм) классов данная руда относится к первому типу (точка А, фиг,1), которая находичся на пересечении перпендикуляров, вос тановленных к осям координат в точках, соответствующих содержанию характерных классов крупности; на оси абсцисс 6,8 класса (+25 мм), на оси ординат 15,0(-О,6+О мм).Эта руда легкоизмельчаемая, так как содержит меньшее количество минерала, от которого зависит измельчаемость (Ие = 33-343), Предельнаяудельная производительность, которой можно достичь на этих рудах,составляет ц ,т = 2,02 т/м ч.Цля Руд первого типа (фиг,2, верхний график) находим по содержаниюопределяющего и тонкого классов интерполяцией между кривыми ИеВтор2,5 и Яе , 1,60 содержание первичных шламов (характеризующие степень окисленности руд и их флотационные свойства). По содержанию пер(2) В случае необходимости данный шаг повторяют.После выхода из критической области, что фиксируется по первому моменту выполнения условия (2), фиксируются и принимаются в качестве оптимальных текущие величины уставок на регуляторах 1 О и 6.Приближение аварийного режима при выполнении условия (2) фиксируется лишь в том случае, если шум и мощность изменяются (в фазе и только при уменьшении). Получение соотношения (2), когда параметры шума и мощности растут или изменяются в противофазе, не есть признак перегрузки.Приближение предаварийного режи ма при выполнении условия (2) объясняется следуюп 1 ими обстоятельствами, Переполнение мельниц суммарной эагвичных шламов 2,17 (координаты точки А) руда очень шламистая.Полученные результаты идентификации дробленой руды свидетельствуюто необходимости корректировки процесса измельчения в направлении увеличения производительности иэмельчительного агрегата и плотности готового продукта.Идентификацию типа руды проводят 10оптимизатором, имеющим в памяти графики фиг. 1 и 2, заданные в видесоответствующих уравнений,Необходимая корректировка осуществляется путем увеличения на заданную 15величину Ьэ задания в контурахстабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта,После изменения задания и по окончании переходных процессов в агрегате определяется реакция агрегата назто изменение задания. Если при этомвыполняется условие (2), то повторяется приращение задания в соответствующих контурах в том же направлениии той же величины.При выполнении условия (1) оптимизатор фиксирует момент достижениякритической области предаварий режимов работы агрегата, которая соответствует окрестности оптимума производительности измельчительного агрегата, В этом случае поисковая частьсистемы осуществляет реверс, зада,ние койтурам стабилизации изменяетсяв обратном направлении, т.е. в сто 1рону уменьшения на величину Ь2 фА рузкой (пески плюс исходное питание) приводит к уменьшению шума зоны помола эа счет демпфирующего действия пульпового заполнения мельницы на шаровую нагрузку. Однако градиент уменьшения шума 3 4 /31 по мере увеличения заполнения мельниц пульпой снижается, Этим и обьясняетсянеуспех контроля наступления перегруэки мельницы по одному только параметру шума. Кроме того при переполнении мельницы пульпой изменяется вяэкость внутримельничной нагрузки, что приводит к проскальзывайию последней и снижению мощности. В отличиеот шума зоны помола с ростом пульпового заполнения градиент уменьшениямощности 1 8 /31 увеличивается,Если имеет место обратный переход, т.е. с легкоизмельчаемой руды на трудноиэмельчаемую, то никаких поисковых воздействий до получения соотношения(2) не проводят. После получения соотношения (2) осупествляют шаг назад на величинУ 1/2 Ь эцА . Далее Работа системы протекает аналогичным образом.Система может внести автоматическую корректировку задания контурамстабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта также независимо от информации датчика 18, если в процессе работы обнаружится наступление предаварийногорежима, т.е. наблюдается соотношение П р и м е р 2. В условиях переработки руд средней измельчаемости (второй тип) используют на переработку более шламистые руды. Оптимальные установки в контурах стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта соответствуютрудам второго типа по иэмельчаемости при содержании Ме , р 1,37, Текущий гранулометрический анализ показывает, что содержание вторичных понефелину минералов возросло до 1,07(фиг,2), Требуется корректировка технологического режима, Поскольку тип руды по измельчаемости не изменяется то изменение задания в контуре стабилизации запаса материала в мельнице не требуется (если только не наступит ситуация, описываемая соотношением (2). В контуре стабилизации плотности готового продукта требуется увеличить задание на заданную величину. При поступлении менее шла% % ъ ЭЮ г е ю 8 чдержание класса + ГХим О исмРюай руде мистых руд коррекций производитсяв обратном направлении. Коррекцияосуществляется, если изменение содержания вторичных по нефелину минералов происходит на 0,3 абс.% и более, Величина коррекции в контурахстабилизации как плотности готового продукта, так и величины запаса материала в мельнице зависит от типоразмера измельчительного агрегата и принятой технологической схемы измельчения.Таким образом, способ автоматической оптимизации агрегата мокрого измельчения с замкнутым циклом позволяет при минимуме поисковых воздействий обеспечить максимальную для данных текуших условий производительность агрегата по готовому продуктузаданного качества.Предлагаемый способ является уни версальным и пригоден не только дляуправления процессом измельчения хибинских апатитовых руд, но и в других случаях. При этом для каждойсырьевой базы должны быть выбраны 10 свои конкретные характерные классы,по содержанию которых можно определять физико-механические характеристики дробленой руды.Способ позволяет повысить ста бильность и не менее,чем в два раза,точность регулирования работы иэмельчительного агрегата.1222312 ь Одержание класса -0, 7 б 40 мм6 исходной Рцде е Фае. ЮСоставитель В,Алекперовлич Техред И. Попович Корректор В. Бутя Редактор Заказ 1639/ 6 Тираж 582 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш