СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДРОБИЛКОЙ И ДРОБИЛКА
METHOD OF CONTROL OVER CRUSHER AND CRUSHER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к дробилке в соответствии с ограничительной частью прилагаемого пункта формулы изобретения 1. Изобретение также относится к способу управления дробилкой в соответствии с ограничительной частью пункта формулы изобретения 8.
Предпосылки создания изобретения
Изобретение относится к дробилкам, предпочтительно к конусным и жираторным дробилкам, но система может также использоваться в других дробилках, например, ударных и щековых дробилках. Обычно конусные и жираторные дробилки используются для промежуточного и мелкого дробления материала, такого как горные породы. Конусные дробилки имеют вертикальный эксцентриковый вал и наклонное внутреннее отверстие в нем. В отверстие вставлен ведущий вал, к которому часто крепится несущий конус. Несущий конус окружен рамой дробилки, к которой прикреплен инструмент под названием наружный дробильный нож, функционирующий в качестве детали, подверженной износу. К несущему конусу, в свою очередь, прикреплен инструмент под названием внутренний дробильный нож, используемый в качестве детали, подверженной износу. Вместе внутренний дробильный нож и наружный дробильный нож образуют дробильную камеру, в которой происходит дробление подаваемого материала. Когда эксцентриковый вал вращается, ведущий вал и в связи с ним несущий конус захватываются в колебательное движение, при этом расстояние между внутренним дробильным ножом и наружным дробильным ножом изменяется в каждой точке во время цикла. Наименьшее расстояние, возникающее во время цикла, называется разводка дробилки, а разница между максимальным и минимальным расстоянием называется ходом дробилки. При помощи регулирования разводки и хода дробилки можно, среди прочего, повлиять на гранулометрический состав дробимого материала и производительность дробилки.
Ведущий вал конусной дробилки обычного типа установлен на подшипниках только под дробящим конусом. В некоторых дробилках верхний конец ведущего вала дробилки далее крепится к раме при помощи верхнего упорного подшипника. Обычно этот подвид конусной дробилки называется жираторной дробилкой.
Для повышения эффективности процесса дробления и степени использования дробилки работу дробилки необходимо отрегулировать, так как качество и количество материала для дробления меняется. У конусных дробилок обычного типа работу можно отрегулировать путем управления разводкой ножей дробилки. В решениях известного уровня техники разводка регулируется на основе потребления энергии (входной мощности) и/или дробящем усилии. Однако, трудно или совсем необязательно, что есть возможность провести такую регулировку на всех дробилках, у которых используется длинный ход.
Жираторную дробилку обычно можно отрегулировать при помощи гидравлической системы таким образом, чтобы ведущий вал мог двигаться в вертикальном направлении относительно рамы дробилки.
Это дает возможность изменить разводку дробилки таким образом, чтобы размер зерна дробимого материала каждый раз соответствовал заданному размеру зерна, и/или оставить разводку постоянной, когда изнашиваются дробильные ножи. У конусных дробилок других типов можно проводить регулировку путем подъема и опускания верхней рамы дробилки и дробильного ножа, установленного на ней, относительно нижней рамы дробилки и ведущего вала, который остается в неподвижном состоянии относительно нижней рамы в вертикальном направлении.
Также было обнаружено, что регулировка разводки на основе потребления энергии и/или дробящего усилия не может использоваться для оказания влияния на размер частиц дробимого материала для получения заданного размера частиц. Например, регулировка больше повлияла на частицы малых размеров и меньше - на частицы более крупных размеров. По этой причине появилась потребность в дальнейшей разработке систем управления.
Краткое описание изобретения
Итак, найдено решение для управления дробилкой таким образом, чтобы была возможность поддерживать эффективность процесса дробления и степени использования дробилки на высоком уровне, и это решение применимо к дробилкам с разной длиной хода.
Для достижения этой цели дробилка в соответствии с изобретением, в первую очередь, характеризуется особенностями, которые будут представлены в описывающей части независимого пункта формулы изобретения 1. Метод в соответствии с изобретением, в свою очередь, прежде всего, характеризуется особенностями, которые будут представлены в описывающей части независимого пункта формулы изобретения 8. Остальные зависимые пункты формулы изобретения представят некоторые предпочтительные варианты исполнения изобретения.
Ниже в описании термин «конусная дробилка» будет использоваться для ссылки на все дробилки, в которых материал дробится при помощи конуса, независимо от метода крепления конуса и его вала. В данном контексте конусная дробилка будет использоваться в качестве примера дробилки, но предлагаемое решение может также применяться в других дробилках, например, ударных и щековых дробилках. Следовательно, дробление материала производится при помощи других дробящих инструментов, а не дробящим конусом. В описании, однако, системы, имеющие отношение к дробящему конусу, тоже могут применяться в других передвижных механизмах дробления.
В одном исполнении изобретения идея состоит в управлении скоростью, или частотой циклов инструментов дробления в дробилке, например, дробящего конуса, на основе потребляемой мощности в исполнительном механизме, передвигающем дробящий конус, и/или дробящего усилия дробилки.
В другом исполнении изобретения идея состоит в управлении частотой циклов инструментов дробления в дробилке на основе распределения частиц в измельченном материале, полученном в дробилке.
В одном исполнении изобретения идея состоит в управлении частотой циклов инструментов дробления в дробилке на основе количества измельченного материала, полученного в дробилке.
В одном исполнении изобретения дробилка включает в себя, как минимум, раму, инструмент дробления и исполнительный механизм для перемещения инструмента дробления. Более того, дробилка включает в себя измерительные приборы для измерения потребляемой мощности в исполнительном механизме и/или дробящего усилия. Дробилка также имеет блок управления для обработки результатов измерений и выработки управляющих данных. Управляющие данные используются для управления регулирующим устройством для регулирования частоты циклов инструмента дробления.
В методе в соответствии с одним исполнением изобретения, в свою очередь, определяются потребляемая мощность в исполнительном механизме и/или дробящее усилие, и эти данные используются для управления частотой циклов инструмента дробления. В одном исполнении изобретения частота циклов регулируется путем управления скоростью вращения исполнительного механизма.
Существует такая частота циклов для инструмента дробления дробилки, при которой с доступной мощностью можно достичь максимальной производительности и степени использования. Данная частота циклов зависит, среди прочего, от качества и интенсивности входящего потока материала для дробления. На частоту циклов также влияет заданные размер частиц и разводка дробилки.
В некоторых моделях целью является определение самой низкой частоты циклов инструмента дробления возможной с потребляемой мощностью дробилки для получения максимальной выработки измельченного материала.
В одном исполнении изобретения постоянно определяются потребляемая мощность в исполнительном механизме и/или дробящее усилие, и постоянно ведется контроль частоты циклов инструмента дробления.
В одном исполнении изобретения частота дробилки регулируется для корректировки гранулометрического состава измельченного материала. Гранулометрический состав измельченного материала корректируется по желанию путем управления дробилкой при различной частоте.
В одном исполнении изобретения частота циклов инструмента дробления регулируется при помощи преобразователя частоты, влияющего на скорость вращения исполнительного механизма.
В исполнении, в котором постоянно проводится регулирование частоты циклов инструмента дробления, можно достигнуть максимальной производительности и степени использования, даже если качество и/или количество материала для дробления значительно изменяется в течение короткого периода времени.
Более того, система регулирования частоты по существу не зависит от хода дробилки. Таким образом, система регулирования в соответствии с изобретением может применяться в разных дробилка, например, в дробилках с длинным и коротким ходом.
Решение, связанное с регулированием частоты инструмента дробления, может также сочетаться с другими устройствами управления, такими как устройства регулирования разводки. В одном исполнении изобретения при необходимости изменяется частота циклов инструмента дробления для соответствия измененной разводке.
В одном исполнении изобретение представляет машиночитаемый носитель, содержащий компьютерный программный продукт, который включает программные кодовые средства, скомпонованные для исполнения способа управления дробилкой
Описание чертежей
Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые основные чертежи, где
Фиг.1 демонстрирует блок дробления жираторной дробилки,
Фиг.2 демонстрирует основную идею дробилки в соответствии с изобретением в упрощенном виде,
Фиг.3 демонстрирует графики с изображением зависимости дробящего усилия от частоты циклов дробящего конуса,
Фиг.4 демонстрирует графики с изображением зависимости производительности дробилки от частоты циклов дробящего конуса,
Фиг.5 демонстрирует графики с изображением зависимости мощности дробилки и потребляемой мощности в исполнительном механизме от частоты циклов дробящего конуса,
Фиг.6 и 7 демонстрируют влияние частоты циклов на гранулометрический состав измельченного материала,
Фиг.8 демонстрирует другой график с изображением зависимости производительности дробилки от частоты дробящего конуса, и
Фиг.9 демонстрирует метод управления в блок схеме.
Для ясности, на чертежах изображены только детали необходимые для понимания изобретения. Конструкции и детали, которые не требуются для понимания изобретения, но являются очевидными для квалифицированного специалиста в данной области техники, не изображены на Фиг. с целью выделения особенностей изобретения.
Полное описание изобретения
Изобретение будет описано более подробно с применением конусной дробилки в качестве примера, но представляемая система может также применяться в других дробилках, например, ударных и щековых дробилках. В описании, однако, системы, имеющие отношение к дробящему конусу, тоже могут применяться в других передвижных механизмах дробления, таких как дробильные щеки щековой дробилки.
Установка конусной дробилки 1, изображенная на Фиг.1, имеет вертикальный эксцентриковый вал 2 и наклонное внутреннее отверстие в нем. Ведущий вал 3 вставлен в отверстие внутри эксцентрикового вала 2, и часто на ведущем валу 3 устанавливают несущий конус 4. Инструмент под названием внутренний дробильный нож 5, используемый в качестве детали, подверженной износу, прикреплен к несущему конусу 4. Несущий конус 4 окружен рамой 6 дробилки, на которой, в свою очередь, установлен инструмент под названием наружный дробильный нож 7, функционирующий в качестве детали, подверженной износу. Вместе внутренний дробильный нож 5 и наружный дробильный нож 7 образуют дробильную камеру 8, в которой происходит дробление подаваемого материала. Когда эксцентриковый вал 2 вращается, ведущий вал 3 и в связи с ним несущий конус 4 захватываются в колебательное движение, при этом расстояние между внутренним дробильным ножом 5 и наружным дробильным ножом 7 изменяется в каждой точке во время цикла. Наименьшее расстояние, возникающее во время цикла, называется разводка S дробилки, а разница между максимальным и минимальным расстоянием называется ходом дробилки. При помощи разводки S и хода дробилки, а также рабочей скорости дробилки можно, среди прочего, повлиять на гранулометрический состав дробимого материала и производительность дробилки.
В данном описании термин «частота циклов» используется для определения того, как быстро изменяется расстояние между внутренним дробильным ножом 5 и наружным дробильным ножом 7 в каждой точке. Например, когда частота равна 60, внутренний дробильный нож 5 перемещается 60 раз в секунду между крайними положениями своей траектории; другими словами, это 3600 циклов в минуту.
На Фиг.2 изображен исполнительный механизм 10, такой как электрический двигатель, который вырабатывает энергию движения, требуемую для установки дробления 1. В системе на Фиг.1 движение исполнительного механизма передается приводным валом 9 эксцентриковому валу 2. В примере исполнительный механизм получает выходной сигнал от регулирующего устройства 11, которое может использоваться для оказания воздействия на скорость вращения исполнительного механизма. В предпочтительном исполнении регулирующее устройство 11 является преобразователем частоты, который используется для воздействия на частоту переменного тока, питающего исполнительный механизм, и тем самым влияет на скорость вращения электрического двигателя.
На Фиг.2, по существу, тоже изображен первый измерительный прибор 12 для измерения потребляемой мощности в исполнительном механизме 10, а также второй измерительный прибор для измерения дробящего усилия. Измерительные приборы 12, 13 могут быть исполнены разными способами. Например, если исполнительным механизмом является электрический двигатель, измерение мощности или измерение тока может быть использовано для измерения потребляемой электрической мощности. Также, расположение измерительных приборов 12, 13 зависит от модели. Например, мощность исполнительного механизма 10 можно измерять до или после блока управления 11. В одном исполнении изобретения измерительный прибор для измерения мощности 12 расположен в связке с блоком управления 11.
Более того, дробящее усилие можно определять и измерять разными способами и на разных участках, в зависимости от модели. В некоторых дробилках дробящее усилие можно определять при помощи приборов, используемых для регулирования разводки. Например, дробящее усилие жираторной дробилки можно определять путем измерения давления цилиндра управления. Также, конусная дробилка может быть оснащена цилиндром, давление которого пропорционально дробящему усилию. Дробящее усилие можно также измерять путем измерения напряжения. Например, приборы измерения давления или приборы измерения напряжения можно использовать в качестве измерительных приборов 13.
Также возможно, чтобы измерительные приборы 12, 13 состояли из нескольких измерительных датчиков, которые по возможности измеряют различные переменные величины. Данные из этих измерительных датчиков используются для создания данных, обозначающих потребляемую мощность в исполнительном механизме 10 и/или дробящее усилие.
На Фиг.2 также изображен блок управления 14, которому передаются данные от первого измерительного прибора 12 и/или второго измерительного прибора 13. Блок управления 14 обрабатывает результаты измерения от первого измерительного прибора 12 и/или второго измерительного прибора 13, предпочтительно при помощи программного обеспечения. На основе этих данных блок управления создает управляющие данные для управления регулирующим устройством 11. Регулирующее устройство 11 управляет скоростью исполнительного механизма 10, например, скоростью вращения электрического двигателя. Движение, возбуждаемое исполнительным механизмом 10, передается приводным валом 9, эксцентриковым валом 2 и ведущим валом 3 несущему конусу 4, при этом частота циклов несущего конуса и дробильных ножей 5 изменяется при изменении скорости исполнительного механизма.
Предпочтительно, чтобы потребляемая мощность в исполнительном механизме 10 и/или дробящее усилие определялись постоянно, и постоянно велся контроль частоты циклов дробящего конуса 4 и внутренних дробильных ножей 5. В данном случае постоянное определение и постоянный контроль относятся предпочтительно к определению и контролю несколько раз в секунду. В одном исполнении изобретения постоянно определяются потребляемая мощность в исполнительном механизме 10 и/или дробящее усилие в виде цепочки событий, повторяемых в равные интервалы, при этом интервал между моментами отдельных измерений может составлять 1-10 секунд. Соответственно, в одном исполнении изобретения постоянно контролируется скорость вращения исполнительного механизма 10 в цепочке событий, повторяемых в равные интервалы, при этом интервалы между моментами отдельных операций контроля могут составлять 1-10 секунд.
Для снижения влияния разниц в отдельных измерениях до минимума можно применять разные операции статистической математики. Например, можно рассчитывать среднее значение для заданного периода измерения, подлежащего использованию в качестве основы для создания данных для регулирования.
На Фиг.3 изображены, в примере, графики, демонстрирующие зависимость дробящего усилия от частоты циклов дробящего конуса 4. Графики на Фиг.3, а также графики на Фиг.4 и 5 основаны на операциях дробления испытательной машиной, в которой стандартный каменный материал был раздроблен до размера частиц примерно 4 -10 мм. На Фиг.3 видно, что дробящее усилие уменьшается при увеличении частоты циклов дробящего конуса 4. Взаимосвязь между дробящим усилием и частотой по существу линейная.
На Фиг.4 изображены, соответственно, графики, демонстрирующие зависимость производительности дробилки от частоты циклов дробящего конуса 4. На Фиг.изображены отдельные графики для измельченного материала с размером частиц менее 4 мм, 4-10 мм и более 10 мм. На Фиг.видно, что производительность снижается при увеличении частоты циклов дробящего конуса 4. Эта взаимосвязь также по существу линейная.
На Фиг.5, в свою очередь, изображены графики, демонстрирующие зависимость предельно допустимой мощности дробилки и потребляемой мощности в исполнительном механизме 10 от частоты циклов дробящего конуса 4. На Фиг.видно, что достигается высокая мощность, но требуется больше энергии при низкой частоте циклов. Соответственно, требуется меньше энергии, но достигается и меньшая мощность при высокой частоте. Эти графики также по существу линейные.
Фиг.6 и 7 демонстрируют влияние частоты циклов на гранулометрический состав измельченного материала при сохранении других условий дробления постоянными. На Фиг.6 частота высокая, а на Фиг.7 частота ниже. При высокой частоте измельченный материал состоит из относительно большего количества частиц малого размера, чем при более низкой частоте.
o
o
o
1
2
На Фиг.8, в свою очередь, изображена взаимосвязь между предельно допустимой мощностью дробилки и частотой циклов инструмента дробления 4. На Фиг. видно, что существует оптимальная точка n, на которой достигается максимальная мощность дробилки. При необходимости оптимальную точку n можно определить при помощи экспериментов; другими словами, путем изменения частоты и одновременного наблюдения за мощностью дробилки. Оптимальную точку n можно определить путем изучения изменений мощности. Более того, существует диапазон частоты n-n, в пределах которого должна применяться частота для того, чтобы дробилка работала согласно требованиям.
На вышепредставленных Фиг.3-8 существует частота циклов для дробящего конуса 4, при которой с доступной мощностью можно достичь максимально возможной производительности и степени использования. Данная частота циклов зависит, среди прочего, от качества и интенсивности входящего потока материала для дробления. На частоту циклов также влияет заданный размер частиц, а также разводка дробилки.
На Фиг.3 и 5 видно, что потребляемая мощность в исполнительном механизме 10 и дробящее усилие дробилки ведут себя, в принципе, одинаково при изменении частоты циклов дробящего конуса 4. Поэтому регулирование частоты циклов дробящего конуса 4 может основываться исключительно на потребляемой мощности в исполнительном механизме 10 или дробящем усилии. В одном исполнении изобретения регулирование частоты циклов дробящего конуса 4 основано, и на потребляемой мощности в исполнительном механизме 10, и на дробящем усилии дробилки, при этом в некоторых случаях достигается лучшая эксплуатационная пригодность при наблюдении за несколькими переменными величинами.
Во многих моделях целью является определение самой низкой частоты циклов дробящего конуса 4 возможной с потребляемой мощностью дробилки, так как таким образом обычно достигается высокая выработка измельченного материала.
В одном исполнении изобретения определяется самая низкая частота циклов, при которой потребляемая мощность в исполнительном механизме 10 и/или дробящее усилие остаются на уровне ниже максимального. После этого частота циклов регулируется по заданному значению. Принцип данного подхода изображен в блок-схеме на Фиг.9.
В одном исполнении изобретения, в свою очередь, определяется максимальная доступная мощность исполнительного механизма, и частота циклов регулируется таким образом, чтобы дробящее усилие и/или мощность исполнительного механизма 10 соответствовала по существу упомянутому максимальному доступному дробящему усилию и/или мощности.
В одном исполнении изобретения данные (предельные значения), обозначающие максимальное доступное дробящее усилие и/или потребляемую мощность в исполнительном механизме 10, находятся в компьютерной программе. Таким образом, результаты измерения сравниваются с предельным значением при помощи программного обеспечения, и частота циклов регулируется на основе сравнения. Предельное значение можно определить для каждой модели через серию испытаний или путем отдельного введения желаемого предельного значения.
В исполнении, в котором постоянно проводится регулирование частоты циклов дробящего конуса 4, можно достигнуть максимальной производительности и степени использования, даже если качество и/или количество материала для дробления значительно изменяется в течение короткого периода времени.
Решение, связанное с регулированием частоты дробящего конуса 4, может также сочетаться с другими устройствами управления, например, устройствами регулирования разводки. В одном исполнении изобретения изменение разводки дробильных ножей повлияет на потребляемую мощность в исполнительном механизме и/или дробящее усилие дробильной установки 1. Если решение о регулировании частоты дробящего конуса 4 основывается на потребляемой мощности в исполнительном механизме и/или дробящем усилии дробильной установки 1, которые определяются соответствующим образом, при необходимости изменяется частота циклов дробящего конуса для соответствия измененной разводке при ее изменении.
В одном исполнении изобретения частота дробилки регулируется для корректировки гранулометрического состава измельченного материала. Гранулометрический состав измельченного материала корректируется по желанию путем управления дробилкой при различной частоте. Например, частоту можно изменять в коротких интервалах между двумя или более значениями. На Фиг.6 и 7 при увеличении частоты доля частиц малого размера в измельченном материале увеличивается, и, соответственно, при уменьшении частоты увеличивается доля частиц крупного размера в измельченном материале. Для выработки измельченного материала с высоким содержанием крупных частиц можно уменьшить частоту. Соответственно, для выработки измельченного материала с высоким содержанием мелких частиц можно увеличить частоту. Регулирование основывается на определении гранулометрического состава материала, измельченного на дробилке, при помощи подходящего измерительного прибора 13. На основе результатов измерения, полученных от измерительного прибора 13, блок управления 14 создает управляющие данные для получения заданного гранулометрического состава. В соответствии с управляющими данными от блока управления 14 частота циклов инструмента дробления 4 регулируется соответствующим регулирующим устройством 11.
Вышеописанная схема регулирования частоты дробильного ножа 4 подходит для использования в различных конусных дробилках, например, дробилках с длинным или коротким ходом, а также в других дробилках, например ударных и щековых дробилках. Система регулирования частоты по существу не зависит от хода дробилки, так как регулирование эффективно основывается на дробящем усилии и/или потребляемой мощности в исполнительном механизме 10, которые по существу не зависят от хода дробилки.
Сочетая различными способами типы и конструкции, раскрытые в связи с различными исполнениями изобретения, представленного выше, можно создавать разные исполнения изобретения в соответствии с общим характером изобретения. Следовательно, вышеописанные примеры не должны толковаться как ограничивающие изобретение, и в исполнения изобретения можно свободно вносить изменения в рамках изобретательских технических характеристик, представленных в пунктах формулы изобретения в данном документе.