Способ контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 50 4 В 02 С 25/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр"(56) Авторское свидетельство СССР Кф 733730, кл. В 02 С 25/00, 1977.Авторское свидетельство СССР У 347081, кл, В 02 С 25/00, 1971.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИИНИЯ ВНУТРИМЕЛЬНИЧНОЙ ЗАГРУЗКИ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,ЯО 1333412 А 1 использовано для контроля технологического цикла измельчения в черной и цветной металлургии и промышленности стройматериалов, позволяет повысить точность контроля. Для достижения этой цели измеряют силовые характеристики внутримельничной загрузки во время вращения мельницы, измеряют мгновенное значение крутящего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, в качестве силовых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значения сил действующих на мелющее тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикулярном ему, после чего измеряют изменения измеренных сил и крутящего момента во времени, а параметры движения внутримельничной , загрузки определяют по средним значе133341ниям сил и крутящего момента и харак-. теристическим временаму соответству щим экстремальным значениям сил и крутящего момента Г,"одержит силовосп. ринимающий датчик, выполненный в ви-. де упругого стержняс наклоненными на него тремя парами тензопреобразователей 2, герметично защищенного кожухом 3 размер которого соизмеримразмером мелющего тела ч, закрепленного на конце датчика, измерительную аппаратуру, в которую входит трехканальный усилитель 5, измерители 6, 7, 8,и регистрирующуюаппаратуру 9 в виде осциллографа Кроме того, у мельницы есть крьпшса 10, 2 с.п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к измельча-. нию руд и материалов и может быть использовано для контроля технологического цикла измельчения в черной и цветной металлургии и промьппленьости 5 , стройматериалов.Цель изобретения - повышение точности контроля оКа фиг.1 изображена диаграмма изменений мгновенных значений сил во1 О времени; на фиг, 2 - схема устройства для реализации способ.",.; На фиг,3 схема закрепления датчика.При помощи силовоспринимающегс к:,ат",.15 чика непрерывно и одновременно сз" еряют мгновенные значения компонент сил, действующих на мелющее тель ври его перемещении внутри различньп. зон движения внутри мельничной загрузкис 0 в радиальном по отношению к барабану направлении (радиальной составляющей Р) и перпендикулярном к нему (угловой составляющей Р), и крутящий мо-" мент мелющего тела вдоль оси мельницы (момент сил вращения мелющих тел Р). Одновременно на регистрирующем приборе (на диаграмме Осциллографа или скоростного самопишущего прибора) записываются изменения этих мгновенЗО ных значений сил во времени (фиг.1).ПО данным этих диаграмм определяют средние значения укаэанных компонент сил (трех составляющих сил) по формулам,1Р = -- Р (й) ЙСл ТаО1Р 1: -- 1С) йЧ Т " 4 где Т - время усреднения измерения,Определение средних значений указанных вел:чин ;:Ожет выполняться либо численным графьч ским интегриро"ванием с диаграмм", либс измерениемнепосредственнсходе эксперимента .соответствующими интеграторами средних значенийПо найденным средним значениямтрех составляющих сил и характеристическим временам процесса определяютследующие параметры движения внутримельничной загрузки и процесса измельчения1. Массу внутримельничной загрузкиш - А, (Р ь 1 Рч )и характер ее распределения в пространстве мельницы( д = А (Р ЫР (е) , (2) где А и А, - эмпирическая константа определяемая при калибровке датчика;у (1:) = м- угол поворотамельницы; ы - угловая скоростьвращения мельницыс текущее время,Измерение массы загрузки по указанной формуле обусловлено тем, что при прохождении датчика через зону измельчения внутримельничная загрузка Оказывает давление на шар (закрепленный на датчике), при этом резуль" тирующая сила, действующая в момент времени С (мгновенное Значение), оп ределяется векторной суммой компонент Р(г); Р" Р К).При движении датчика в течение времени Тз 133341 вдоль образующей мельницы (К = К ) среднее значение результирующей силы (эа время Т) пропорционально массе загрузки.Эксперимент показал (фиг.1), что временные зависимости составляющих сил имеют специфический вид независимо от режима работы мельницы, а именшС 10 но повторяющуюся функцию эп ---2 мельницы возможно стандартными методами определять центр тяжести загрузки или высоту его подъема при вращении мельницы. В результате этого можно определить величину потенциальнои энергии, Заполняемую загрузкой, которая в конечном итоге затрачивается на иэмельчение,Так, средняя потенциальная эне Р гия мелющих тел может быть вычислена по формулес гс = (1 з 1 п ) (5)ср ( 1 1 15 где В - эмпирическая кОнстанта, зависящая от массы загрузкиВопределяемая калибровкой постандартным методикам.- характеристические време на, связанные с моментамивыхода датчика иэ зоны измельчения и достижения иммаксимальной высоты подъема ппп Р(Т),4. Как показал анализ многочисленных кривых кинетики, составляющаясилы Р (момент сил вращения мелющихтел) является характеристикой тренияскольжения между мелющими телами изависит от крупности измельчаемогоматериала его массы, абразивныхсвойств материала и мелющих тел.Таким образом, при измеряемой загрузке применение среднего значения модуля тангенциальной составляющей характеризует изменение среднего значениятекущей крупности измельчаемого ма- териала Ш гТ О(3) А(Р+Р,1) . Р а И)+1 Ру1 К(у)= К - Ао 452 Г1 Ф = (4)фгде, 1 - характеристические времена на кинетическойкривой, соответствующие 50максимальной радиальнойсоставляющей силы(фиг.1)Эта формула справедлива, поскольку разность с 4 1 имеет смысл пе риода вращения (времени одного оборота мельницы).3. При-определении характера распределения шаровой загрузки в объеме для Р(Е) и зхпыт для Р, 1 Р 1(с 1 Рч 1, Р, тогда массу внутримельничной загрузки можно определить по формулеТ Если усреднение вести в промежутке времени дТ, то среднее значение компонент сил будет функцией времени (а вследствие 1 = о - и функцией угла) .,При этом по кинетическим зависимостям Ра(г) и Р 1(С) можно вычислить характер распределения массы загрузки в объеме мельницы по формуле (2) .При условии постоянства плотности упаковки шаровой загрузки можно определять пространственные границь 1 загрузки в объеме мельницы где К,- координаты границы шаровой загрузки;А - константа, зависящая отплотности шаровой загрузки.2. Измерение характеристических моментов времени на кинетических зависимостях Ра, Рч(С), Р позво= ляет измерять угловую скорость мельницы по формулеР, (с)ас, 16огде с - эмпирическая константа, зависящая от абразивных свойствизмельчаемого материала иопределяемая калибровкой.5. Измеряя значение г в моментвремени Т, можно по относительнойскорости иэ,".;-.нения ее-и поЙгг йссреднему значению сил, действующихна мелющее тело во всем обьеме шаровой загрузки, определить удельнуюинтенсивность измельчения по формулеВ = В(Р, ( )Р( )), (7) где В - эмпирическая константа, зависящая от скорости изменений крупности и массы загрузки, определяемая при калибровке.40 45 50 55 6. По среднему значению радиальной составляющей силы Р и крутящего момента Р,. можно оценить интенсивность потребления энергии шаровой загрузки по формулеЕ =С( -С) цР, Р(8),где .,С - эмпирическая константа,определяемая при калибровке,Значение Е вычисляется по формулеЕ = Мы,где М - крутящий момент создаваемыйшаровой загрузкой, расредоточенной вдоль образующейбарабана мельницы.Этот момент может быть рассчитан приизмерении по предлагаемому способуизменений сил трения вдоль образующей мельницы (при К = 1, ).Оно равнопроизведению нормального давления(загрузки) на коэффициент трения7, С учетом того, что износ твердых тел при прочих равных условияхопределяется величиной нормальныхусилий, которые по предлагаемому способу измеряются непрерывно в ходевсего процесса измельчения, можно показать, что измеряемые силовые параметры Р(1), Ря, Р (1) могут бытьиспользованы и для оценки износа мелющих тел.По аналогии с выражением для оценки абразивного иноса, зависящего от величины нормальных усилий0 = КР 1,можно записать выражение для опенки износа мелющих тел вследствие абразивного взаимодействия мелющих тел и измельчаемого материала через измеряемые по способу параметры Ч К 1 Р (Р (г) + Р (т) ),(9) где К - коэффициент износа, зависящий от абразивной стойкости мелющих тел при измельчении данного материала (определяется эмпирически традиционными методами: по потере массы при измельчении конкретного материала) .Аналогичным образом может быть определен абразивный износ футеровки по формуле О = К, Р Р, (О) где К - коэффициент износа, характеризующий абразивную стойкость материала футеровки: 5 10 15 20 25 30 чч Р 1, Рт(Г) - измеренные средние значения сил, действующих на шар,движущийся внутри шаровой "агрузкивблизи поверхности барабаня мельницы,На фиг, 2 приведена схема устройства для реализации предлагаемогоспособа,Устройство состоит из силовоспринимающего датчика, выполненного в виде упругого стержня 1 с наклееннымина него тремя парами тензопреобразователей 2 (показаны точками), герметично защищенного кожухом 3, размеркоторого соизмерим с размером мелющего тела 4, закрепленного на концедатчика, например, при помощи резьбового соединения.Тензопреобразователи 2, обеспечивающие измерение компонент сил, сое"динены с измерительной и регистрируюшей аппаратурой. Измерительная аппаратура включает в себя трехканальныйусилитель 5 и измерители б, 7 и 8.Регистрирующая аппаратура включает всебя многоканальный осциллограф 9(или быстродействующий самописец).Кроме того, на фиг. 2 показана крьппка О мельницы.Одна из трех пар тензопреобразователей 2 расположена на боковой поверхности упругого стержняпод угОлом 45 к его оси, а две другиепопарно на противоположных поверхностях симметрично относительно осии под углом 90 одна к другой, причем одна из них ориентирована вдоль радиуса мельницы,Датчик может быть закреплен накрьппке мельницы в любом месте с возможностью перемещения вдоль радиусакрышки с целью измерения сил в различных зонах (по радиусу) движениявнутримельничной загрузки, Б крайнемот центра мельницы положении датчиккрепится на крышке с зазором от барабана, равным максимальному отклонению датчика вдоль радиуса и приполной внутримельничной загрузке длятого чтобы при измерении датчик некасался барабана мельницы,При установке датчика на крышкемельницы он ориентирован так чтобымаксимальная чувствительность датчика к одной компоненте силы была нап,равлена вдоль радиуса, к другой -перпендикупярно радиусу, а ориентация чув .твительности - к крутящемумоменту вдоль ,и мельницы.7 133Устройство работает следующим образом. При вращении мельницы датчик, вращаясь со скоростью, равной угловой скорости мельницы, непрерывно перемещается внутри различных зон мельничной загрузки, двигаясь вместе с ней и при этом испытывая на себе через мелющее тело 4 удары со стороны окружающих мелющих тел. Электрические сигналы, пропорциональные компонентам сил, действующим на мелющее тело (присоединенное к силовоспринимающему датчику), усиливаются усилителем 5, а затем поступают на входы быстродействующих регистраторов (многоканальный осциллограф 9 или самописец), выходы которых связаны с измерителями 6, 7 и 8 средних значений компонент сил, По средним значениям компонент сил и по характеристическим временам, соответствующим экстремальным значениям этих компонент, производится оценка параметров процесса измельчения и движения мельничной загрузки. Для проверки способа и устройства изготовлена установка, схема. которой представлена на фиг.2.Установка состоит из корпуса мель - ницы с крышками. На боковой крышке жестко укрепляют силоноспринимающий датчик так, чтобы ось вращения мельницы была параллельна оси датчика. На другом конце мельницы укрепляют мелющее тело (один из шаров загрузки) при помощи резьбоного соединения.Расстояние от оси датчика до оси вращения мельницы устанавливают таким,чтобы зазор, образованный между мелющим телом на датчике и барабаном мельницы, был не менее 1 мм. Силовоспринимающий датчик выполняют в виде упругого стержня, по боковым сторонам которого параллельна его оси и под уголом 90 в плане наклеивают две пары тензопреобразователей. Каждая пара тензопреобразователей, расположенных . на противоположных сторонах стержня, является плечами полумоста для измерения силы в направлении, перпендикулярном оси датчика. Такое расположение тензопреобразователей.позволяет осуществить ориентацию направления максимальной чувствительности датчика к силам в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно его оси, Третью пару тензопреобразователей наклеивают на поверхности датчи 34128Рка под углом 45 к его оси и онаслужит для измерения крутящего момента, Сигнал каждой пары тензопреобразавателей независимо от других поступает по отдельному каналу. в блокусиления и регистрации трехканального тензоусилителя, Для возможности1регистрации сигналов датчика в про цессе вращения барабана мельницы предусмотрена система соединения регистрирующей аппаратуры с тензопреобразователями посредством подвижных скользящих контактов, которые устанавлива ют на боковой крышке мельницы. Пре- дусмотренная возможность вращениядатчика вокруг собственной оси в точке установки его на боковой крышкепозволяет ориентировать его направле О ния чувствительности в плоскостивращения барабана вдоль радиуса мельницы и перпендикулярно ему. Полностьюсобранную мельницу устанавливают навалки рольганга, который имеет воз можность плавно регулировать скоростьвращения от 2,1 до 6,9 1/с, Изменение массы шаровой загрузки осуществляют через боковую крышку мельницы,Установленный датчик в процессе враЗо щения мельницы вращается вместе сней, и производится непрерывно и одновременно измерение сигналов датчика. Калибровку чувствительности датчика производят по стандартной методике калибровки силовых датчиков,Анализ результатов показывает,что рассчитанная масса загрузки остается постоянной при изменении скорости вращения барабана, что свиде О тельствует о верности расчета этойвеличины по среднему значению составляющих сил, Как показывают прямыеизмерения некоторых параметров (угловая скорость, запасенная энергия, ин 45 тенсивность энергопотребления), расчетные значения этих параметров сог. -ласук 1 тся с измеренными в эксперименте, что свидетельствует а возможности расчета с достаточной точностьюразличных параметров процесса измельчения (энергетических, временных,пространственных и др.) по измеренным временным зависимостям составляющих сил, действующих на один из шаров загрузки мельницы. Это обстоятельство является существенным изначительно расширяет информативность предлагаемого способа по сравнению с известным, в котором опреде 133341ляется только параметр внутримельничной загрузки (масса),Таким образом, предлагаемые способ и устррйство позволяют контроли 5 ровать различные параметры движения внутримельничной загрузки барабанных мельниц (массу загрузки, угловую скорость мельницы, запасенную энергию шаров, интенсивность энергопотреоле ния и износа шаров и футеровки и др,), необходимые для оптимизации работы мельницы и оперативного управления циклом измельчения, что особенно важно при колебании физико-ме ханических и структурных свойств руды. Формула изобре тения201. Способ контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающий измерение силовых характеристик внутримельничной загрузки во время вращения 25 мельницы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют мгновенное значение крутящего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, а в качестве си- З 0 ловых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значения сил, действующих на мелющее г 1 Отело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикулярному е.1 у, после чего измеряют изменение измеренных си: и крутящего момента во времени, а параметры движения внутримельничной загрузки определяю 1 по средним значениямсил и крутящего момента и характеристическим временам, соответствующимэкстремальным значениям сил и крутящего момен 1 а. 2. Устройство для контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающее силовоспринимающий датчик и измерители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности контроля, датчик выполнен в виде упругого стержня с тремя парами тензопреобразователей, одна из которых расположена на боковой поверхности под углом 45 к оси стержня, а две другие попарно на противоположных поверхностях, симметрично относительно оси и под углом 90 друг к другу, причем упругий стержень одним концом закреплен на крышке мельницы вдоль ее оси с возможностью перемещения в радиальном направлении, а к другому концу упругого стержня присоединено мелющеетело.,4/ венно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная Произ Тира ИИПИ Государс по делам иэ 3035, Москва, венного комитета ССС бретений и открытий Ж, Раушская наб.,