СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПОТОКА РУДНОЙ ГАЛИ
METHOD OF ORE BOULDERS STREAM DISTRIBUTION CONTROL

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам автоматизации процесса измельчения минеральной массы в барабанных мельницах. В частности, изобретение относится к способам, которые обеспечивают автоматизацию управления оптимальной загрузкой барабанных мельниц, с помощью которых на горно-обогатительных комбинатах измельчают руду и рудную галю, которая обеспечивает доведение измельчаемого продукта до необходимого гранулометрического состава.
Оптимальность работы приводного оборудования обусловлена необходимостью нагрузки на исполнительные и приводные механизмы, которые обеспечивают устранение вероятности преждевременного износа и возникновение внештатных ситуаций, которые приводят к остановке мельниц на внеплановый ремонт.
Способ предназначен для высокопроизводительных мельниц, которые применяются на горно-обогатительных комбинатах для автоматизации рационального управления распределением потока рудной гали между мельницами мокрого самоизмельчения и барабанными мельницами, которые измельчают рудную галю. Критерием оптимальности, которая обеспечивает функционирование системы управления распределения руд, является загрузка рудной галей барабанной мельницы, благодаря которой осуществляется максимальное качество измельченной рудной массы при рациональной нагрузке на привод, который позволяет оптимизировать процесс измельчения значительных объемов руды в балансе системы подачи рудной гали и обеспечить оптимальную нагрузку на барабанную мельницу.
Способ реализуется в тех случаях, когда необходима минимизация задержки технологической системы с целью предупреждения перегрузки мельницы исходным материалом и предупреждения нагрузки на приводную часть оборудования, предупреждая его преждевременный износ .Это позволяет использовать способ в технологическом цикле переработки рудной массы с применением мельниц мокрого самоизмельчения (ММС) и во второй стадии рудно-галечных мельниц: от измельчения рудной массы до получения товарного концентрата для металлургической промышленности.
Известен способ управления распределением потока рудной гали при загрузке мельницы. Способ предусматривает подачу сигнала от системы управления на загрузочное устройство, привод которого, в зависимости от конструкции и мощности, обеспечивает загрузку рудной гали в барабанную мельницу первой стадии измельчения или в рудно-галечную мельницу для измельчения частиц рудной гали до необходимого гранулометрического состава (Взрывная рудоподготовка для процессов самоизмельчения. Ю.С. Мец, А.П. Левицкий. Новые технологии №2 (28) - 2010. Научный вестник КУЕIТУ, с. 192-196).
Недостатком известного способа является то, что настройка параметров исполнительного устройства распределителя потока рудной гали осуществляется в стационарном режиме относительно процесса измельчения и, соответственно, изменяемости перерабатываемого сырья. При изменении физико-механических свойств сырья, новая настройка исполнительного устройства распределителя потока рудной гали требует значительного времени, указанную настройку невозможно выполнить оперативно и непосредственно во время процесса измельчения сырья, что приводит к вероятности перегрузки мельницы, нарушения оптимального режима измельчения рудной массы, перегрузки привода и конструктивных элементов, что приводит к ускоренному износу и необходимости внеплановых ремонтов.
Реализация способа распределения потока рудной гали с настройкой исполнительного устройства в стационарном режиме при значительных объемах переработки рудной массы и изменяемой технологической нагрузки на измельчающее оборудование приводит к вероятности переизмельчения или недоизмельчения рудной массы, что приводит к потерям руды с хвостами обогащения или необходимости дополнительного измельчения руды в барабанной мельнице, к непроизводительной нагрузке на технологическое оборудование и к увеличению себестоимости получения железорудного концентрата.
Известный способ позволяет обеспечить только доставку рудной гали в мельницу в заданном объеме. Изменение объемов подачи рудной гали, а тем более изменение регламентированных технологических потоков способ не предусматривает.
Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления распределением потока рудной гали, который содержит дозированную загрузку рудной гали в рудно-галечную мельницу (Патент России №2062148).
В соответствии с известным способом, осуществляют контроль заполнения рудной массой барабанной мельницы с помощью датчиков. Полученную информацию передают в блок обработки информации. В зависимости от степени загрузки барабанной мельницы, информация поступает в блок управления исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, с помощью которого обеспечивается изменение объема гали, который поступает в барабанную мельницу.
Реализация известного устройства основана на реагировании тензометрической системы на смену веса мельницы в процессе текущей ее загрузки. По мере загрузки мельницы и изменения ее веса до необходимого уровня, регулируется загрузка рудной массы. По достижении необходимого объема загрузки, а значит и массы загруженной мельницы, прекращается загрузка рудной гали.
Недостатком известного способа является то, что его эффективность ограничена физико-механическими свойствами рудной гали. Способ не предусматривает оценки параметров исходного сырья и оперативного изменения технологических режимов при минимальной задержке на регулирование процесса, который реализуется путем подачи гали на измельчение в мельницу первой стадии измельчения или подачи необходимого объема гали, которая поступает на доизмельчение до необходимого гранулометрического состава.
Способ может быть реализован только для установленного вида сырья. Основным недостатком способа является то, что он не предусматривает формирования оперативной базы данных, необходимой для принятия системой управления адекватного решения по формированию управляющего сигнала, который обеспечивает оптимальную загрузку мельниц галей, критерием которой является:
- оптимальный объем материала, загружаемый в барабанную рудно-галечную мельницу;
- оптимальная нагрузка на приводные двигатели;
- минимизация нагрузки на исполнительные узлы и механизмы.
Задачей изобретения является усовершенствования способа управления распределением потока рудной гали за счет контроля активной мощности приводного двигателя мельницы, величина которого определена относительно каждого типа перерабатываемого сырья. Распределение потока рудной гали осуществляется на два технологических потока, один из которых направляют назад в барабанную мельницу, а второй поток направляют в рудно-галечную мельницу для доизмельчения до необходимого гранулометрического состава.
Согласно заявляемого способа, формирование оптимального режима измельчения изменяется в оперативном режиме при минимальных затратах времени на принятие адекватного решения.
Способ предусматривает оптимальную загрузку рудно-галечной барабанной мельницы, которая обеспечивает его оптимальное измельчение.
Технический результат от использования способа заключается в том, что:
- повышается уровень автоматизации процесса измельчения рудной массы;
- обеспечивается высокий уровень реагирования системы на изменяемые технологические условия;
- снижается себестоимость переработки рудной массы на обогатительном комбинате;
- обеспечивается постоянная связь в режиме реального времени положения исполнительного устройства распределителя потока рудной гали с фактическим объемом подачи рудной массы в мельницу;
- обеспечивается возможность формирования базы данных, которая предусматривает разные условия измельчения сырья, относительно конкретных физико-механических параметров рудной массы.
Поставленная задача решается за счет того, что способ управления распределением потока рудной гали включает дозированную загрузку рудной галей рудно-галечной барабанной мельницы.
В соответствии с изобретением, рудную галю, полученную при разгрузке мельницы мокрого самоизмельчения, разделяют на два технологических потока: один из которых направляют, как циркулирующая нагрузка, в барабанную мельницу мокрого самоизмельчения, а второй поток направляют в барабанную рудно-галечную мельницу. Формирование технологических потоков осуществляют с помощью исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, управление которым осуществляют с помощью системы управления. С помощью информационного датчика формируют сигнал активной мощности привода рудно-галечной мельницы, который превращают в пропорциональный аналоговый сигнал, значение которого составляет от 4,0 до 20 мА. Полученный аналоговый сигнал активной мощности привода сравнивают с эталонным значением активной мощности привода, значение которого соответствует типу перерабатываемого сырья. Определяют разность значений фактического и эталонного сигналов и полученную величину разности сигналов подают в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и регулятор с широтно-импульсной модуляцией. С помощью регуляторов превращают значение разности между фактическим и эталонным сигналами активной мощности привода в исполнительный сигнал, которые подают в систему управления. С помощью системы управления формируют регулирующий пропорциональный сигнал, который направляют в исполнительное устройство распределителя потока рудной гали, с помощью которого изменяют объем гали, которые подают в рудно-галечную мельницу. С помощью информационного датчика формируют информационный сигнал о фактическом положении исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, которые передают в виде корректирующего сигнала в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и регулятор с широтно-импульсной модуляцией. В регуляторах формируют корректирующий сигнал и передают его в систему управления, с помощью которой вносят изменения в положение исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, изменяя объем рудной гали, который поступает в барабанную мельницу мокрого самоизмельчения и в барабанную рудно-галечную мельницу.
Способ реализуется таким образом.
На горно-обогатительных комбинатах тонкое измельчение рудной массы достигается за счет измельчения рудной массы в разного рода барабанных и рудно-галечных мельницах.
Разгрузку барабанных мельниц мокрого самоизмельчения классифицируется в бутаре с отверстием 20 мм на два класса: надрешетный (галя) - крупностью от минус 70 мм до плюс 20 мм, который подается в рудно-галечную мельницу в качестве измельчающей среды, и подрешетный - крупностью от минус 20 мм до плюс 0 мм, который направляется на классификацию в спиральный классификатор. Пески классификатора возвращаются на измельчение в барабанную мельницу, слив является питанием первой стадии магнитной сепарации.
В свою очередь, на выходе из мельницы галя с помощью исполнительного устройства распределителя потока рудной гали разделяется на два потока. Одна часть возвращается снова в барабанную мельницу первой стадии, другая - поступает в мельницу второй стадии измельчения - галечную рудно-галечную мельницу.
Основной задачей распределителя потока рудной гали является поддержка загрузки рудно-галечной мельницы на заданном уровне, обеспечивая ее максимальную производительность.
Исполнительное устройство распределителя потока рудной гали представляет собой поворотную заслонку, закрепленную на приводном валу, который соединен тягой, например, телескопической, с прямоходным исполнительным механизмом линейного типа.
Для обеспечения максимальной производительности рудно-галечной мельницы использован алгоритм с контролем активной мощности привода рудно-галечной мельницы, реализованный на базе ПИД и ШИМ регуляторов. Время, на протяжении которого исполнительное устройство распределителя потока рудной гали открыто/закрыто, определяет регулятор по отклонению текущей мощности рудно-галечной мельницы от заданной.
Суть ПИД-ШИМ регулирования заключается в последовательном включении/выключении исполнительного устройства распределителя потока рудной гали. Параметры управляющего импульса, с помощью которого открывают и закрывают исполнительное устройство распределителя потока рудной гали, изменяются в зависимости от длины импульса включения и паузы между импульсами. За счет ПИД-ШИМ регуляторов происходит регулирование работы привода исполнительного устройства периодического включения и отключение тока. Относительно приводов, регуляторы позволяют изменять в подключенном состоянии паузы между подключениями, а также, при необходимости, можно регулировать и поддерживать необходимую скорость вращения ротора привода.
Таким образом, задача регулятора состоит в выполнении управляющего воздействия или заданного режима работы исполнительных устройств или их приводов, работа которых позволяет поддерживать работу агрегата в оптимальном режиме в соответствии с конкретными условиями работы, исходя из преобразованных сигналов датчика, который фиксирует необходимые данные. С помощью регулятора обеспечивается работа регулирующих систем, благодаря чему технологический режим длится в заданном режиме даже при колебаниях внешних условий.
Благодаря пропорционально-интегрально-дифференциальному регулятору (ПИД-регулятору) и точной его настройке, достигается лучшая точность управления по сравнению с двухпозиционным, например, релейным регулятором. При ПИД-регулировании сигнал управления зависит не только от разности между текущими и заданным значениями (значение ошибки или несогласования), а также от накопленной ошибки (интеграла) и от скорости изменения ошибки во времени (дифференциала). В результате ПИД-регулятор обеспечивает такое значение сигнала управления, при котором ошибка в постоянном режиме стремится к нулю.
Качество управления определяется многими факторами, где ключевыми являются: недетерминированность объекта управления, точность ввода-вывода регулятора и интенсивность внешних воздействий.
Такое соединение регуляторов позволяет отрабатывать задачу на загрузку рудно-галечной мельницы по параметру контроля активной мощности с возможностью поиска по критерию максимальной производительности по переработке гали.
ПИД-регулятор позволяет отрабатывать воздействие по разности сигнала и задаче (активная мощность привода рудно-галечной мельницы) с учетом известных факторов, которые зависят от настройки воздействия пропорциональной части (абсолютное отклонение), дифференциальной части (критерий прогноза) и интегральной части (критерий ошибки предыдущего периода), которая практически перекрывает математическую обработку всех необходимых факторов, влияющих на процесс регулирования. Наличие адаптивной части настройки регулятора в виде поиска критерия максимума загрузки мельницы МГР реализует функцию максимального вывода гали из цикла мельницы первой стадии (мельница ММС).
Функция ШИМ в этом случае использована для исполнительного механизма с дискретным управлением для реализации действия периодического открытия и закрытия исполнительного устройства распределителя потока рудной гали.
Данное действие необходимо для практической реализации узла регулирования ввиду того, что, находясь в недвижимом состоянии, этот узел подвергается засорению песками мелких фракций, которые есть в потоке гали, а при наличии постоянных перемещений, реализованных с помощью ШИМ-регуляторов, этот процесс минимизирован.
Измельченная руда из разгрузочной части барабанной мельницы поступает на классификацию в спиральном классификаторе. Отделенная на выходе из барабанной мельницы, рудная галя поступает на дополнительное измельчение в рудно-галечную мельницу или как циркулирующая нагрузка барабанной мельницы, из которой она была извлечена.
Регулирование технологических потоков осуществляется за счет изменения пространственной ориентации исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, которые выполняют в виде регулируемой заслонки.
В зависимости от пространственной ориентации исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, изменяется объем подачи рудной гали в барабанную мельницу или барабанную рудно-галечную мельницу.
Установлено, что наиболее объективным показателем, который характеризует степень загрузки мельницы, является изменение активной мощности привода мельницы.
Исходя из этого, изменение степени загрузки оценивают по величине активной мощности привода мельницы, которую фиксируют с помощью информационного датчика.
С помощью информационного датчика во время работы приводного двигателя формируют сигнал активной мощности привода рудно-галечной мельницы.
Для следующей обработки сигнал активной мощности превращают в пропорциональный аналоговый сигнал, значение которого составляет от 4,0 до 20 мА.
Полученный во время работы рудно-галечной мельницы рабочий аналоговый сигнал активной мощности привода сравнивают с эталонным сигналом активной мощности привода.
Сигналы формируют в виде базы данных, которую сохраняют в устройстве долгосрочной памяти электронно-вычислительной машины. Каждый эталонный сигнал соответствует тому или другому типу рудной массы и разным режимам работы мельницы.
Рабочий аналоговый сигнал сравнивают с заданным, значение которого соответствует данному типу барабанной мельницы и физико-механическим параметрам рудной перерабатываемой массы. При сравнении этих значений высчитывается значение расхождения. Если разность величин сигналов остается в пределах допустимого, то рудно-галечная мельница работает в установленном режиме, и исполнительное устройство распределителя потока рудной гали обеспечивает необходимый объем подачи рудного сырья по обеим технологическим потокам.
Если значение разности значительно (значительное отклонение) в ту или другую сторону, то это означает, что: или мельница работает с перегрузкой и происходит недоизмельчение рудной гали, или мельница работает не на полную мощность и есть определенный риск получения неравномерного измельчения, в результате которого будет получена или не измельченная, или переизмельченная рудная масса.
Полученное значение разности сигналов подают в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и регулятор с широтно-импульсной модуляцией. С помощью этих регуляторов превращают величину разности между фактическим рабочим и эталонным сигналом активной мощности привода в исполнительный сигнал.
Исполнительный сигнал подают в систему управления, где формируют регулирующий пропорциональный сигнал. Этот сигнал обеспечивает возможность исполнительному устройству распределителя потока рудной гали сделать его перемещение, в результате которого происходит изменение объемов подачи рудной массы в барабанную мельницу или в рудно-галечную мельницу.
Изменение положения исполнительного устройства распределителя потока рудной гали фиксируется информационным датчиком. Этот датчик позволяет сформировать информационный сигнал о фактическом положении исполнительного устройства распределителя потока рудной гали.
Этот информационный сигнал передают в виде корректирующего сигнала в пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и регулятор с широтно-импульсной модуляцией.
В регуляторах информационный сигнал превращают в корректирующий сигнал и передают его в систему управления. Система управления вносит корректирующие изменения в положение исполнительного устройства распределителя потока рудной гали, изменяя объем рудной гали, который поступает в классификатор и в рудно-галечную мельницу.
Опытно-промышленные испытания способа распределения потока рудной гали показали его высокую эффективность и возможность реализации на всех горно-обогатительных комбинатах, где применяются барабанные мельницы самоизмельчения.
Способ позволяет обеспечить высокую эффективность измельчения рудной гали в рудно-галечной барабанной мельнице при оптимальной нагрузке привода.
Способ позволяет снизить вероятность преждевременного износа привода и конструктивных элементов мельницы и тем самым повысить их эксплуатационный ресурс.