Способ управления процессом измельчения в планетарной центробежной мельнице с замкнутым дифференциальным приводом

Способ управления процессом измельчения в планетарной центробежной мельнице с замкнутым дифференциальным приводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается измельчения различных материалов, может быть использовано в строительной, горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности, где в качестве измельчителей используются планетарные центробежные мельницы непрерывного действия, содержащие помольные барабаны со свободными мелющими телами, позволяет повысить качество управления и снизить энергозатраты измельчения. Для достижения этой цели измеряют производительность мельницы по готовому продукту, мощность, потребляемую приводами мельницы, сепаратора и конвейеров возврата недоизмельченного материала в мельницу, частоты вращения водила и центрального колеса планетарной передачи и расход питания мельницы. Вычисляют КПД замкнутого дифференциального привода помольных барабанов в зависимости от вычисляемого отношения частоты вращения центрального колеса планетарной передачи по частоте вращения водила, величины удельных энергозатрат измельчения в зависимости от измеряемых параметров и КПД замкнутого дифференциального привода. Изменяют пропускную способность мельницы с учетом минимизации удельных энергозатрат измельчения при одновременной стабилизации мелющих тел, а изменение массы мелющих тел осуществляют пробными шагами. 3 ил. (Л со 1C

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„;SU 141 927 (51)4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4097752/29-33 (22) 03 ° 06.86 (46) 23.08.88. Бюп. N - 31 (71) Конструкторско-технологическое бюро "Стройиндустрия" (72) А.С.Дубровин (53) 621.926(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NP 808156., кл. В 02 С 25/00, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

М- 1349782, кл. В 02 С 25/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ПЛАНЕТАРНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ

МЕЛЬНИЦЕ С ЗАМКНУТЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ

ПРИВОДОМ (57) Изобретение касается измельчения различных материалов, может быть использовано в строительной, горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности, где в качестве измельчителей используются планетарные центробежные мельницы непрерывного действия, содержащие помольные барабаны со свободными мелющими телами, позволяет повысить качество управления и снизить энергозатраты измельчения. Для достижения этой цели измеряют производительность мельницы по готовому продукту, мощность, потребляемую приводами мельницы, сепаратора.и конвейеров возврата недоизмельченного материала в мельницу, частоты вращения водила и центрального колеса планетарной передачи и расход питания мельницы. Вычисляют

КПД замкнутого дифференциального привода помольных барабанов в зависимости от вычисляемого отношения частоты вращения центрального колеса планетарной передачи по частоте вращения водила, величины удельных энергозатрат измельчения в зависимости от измеряемых параметров и КПД замкнутого дифференциального привода. Изменяют пропускную способность мельницы с учетом минимизации удельных энергозатрат измельчения при одновременной стабилизации мелющих тел, а изменение массы мелющих тел осуществляют пробными шагами. 3 ил.

1417927

Изобретение относится к области измельчения различных материалов и может быть использовано в строительной, горнообогатительной, химической и других отраслях промышленности„ где в качестве измельчителей используются планетарные центробежные мельницы (ПЦМ) непрерывного действия, содержащие помольные барабаны со свободными 10 мелющими телами.

Цель изобретения — повышение качества управления и снижение энергозатрат измельчения.

Сущность изобретения заключается 15 в следующем.

Для каждого вида материала, измельчаемого в помольных барабанах ПЦМ свободными мелющими телами, определяется такая (оптимальная) энергия ме- 20 лющих тел и такое (оптимальное) количество взаимодействующего с ними измельчаемого материала, при которых после каждого взаимодействия мелющего тела с измельчаемым материалом дости- 2S гается наибольший выход измельченного материала требуемой дисперсности.

Однако в связи с тем, что после одного взаимодействия мелющего тела с измельчаемым материалом лишь относительно небольшая по массе часть участвовавшего во взаимодействии материала переводится в класс частиц, имеющих требуемую дисперсность, то в процессе поиска оптимальных параметров измельчения находят еще и такое (оптимальное) количество взаимодействий между мелющими телами и иэмельчаемым материалом в помольных барабанах ПЦМ, при котором достигается наи- 40 больший прирост готового продукта требуемой дисперсности.

Поиск оптимальной энергии мелющих тел и оптимального соотношения между количеством мелющих тел и измельчаемо- 45

ro материала в помольных барабанах

ПЦМ производят при постоянстве потребляемой мельницей мощности. Поэтому увеличение (уменьшение) частоты взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, зависящей от частоты вращения помольных барабанов относительно водила, сопровождается соответственным уменьшением (увеличением) энеРгии взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом, зависящей от частоты вращения водила. Последнее обусловлено тем, что потребляемая мельницей мощность равна произведению энергии взаимодействия мелющих тел на частоту этих взаимодействий.

Таким образом, поскольку величина частоты взаимодействий мелющих тел с измельчаемым материалом зависит от величины оптимальной энергии мелющих тел, то оптимальное количество взаимодействий между мелющими телами и и измельчаемым материалом в помольных барабанах ПЦМ находят за счет управления временем пребывания измельчаемого материала в них, т.е. за счет управления пропускной способностью мельницы.

Величиной, по которой судят о нахождении оптимальных параметров измельчения, являются минимальные энергозатраты получения готового продукта заданной дисперсности из питания мельницы, имеющего различные физикомеханические характеристики и гранулометрический состав. Поэтому используемое в предлагаемом способе адаптивное управление частотами вращения водила и помольных барабанов относительно водила, количествами мелющих тел и измельчаемого материала в помольных барабанах, а также пропускной способностью мельницы обеспечивает такое отслеживание текущих возмущений входных величин по наблюдениям выходной переменной и величине управляющего воздействия, при котором оценка состояния наблюдаемой системы совпадает с желаемой. Так как известно, что принципиальным преимуществом адаптивного алгоритма управления является возможность идентификации нестационарных объектов не требуется большой априорной информации об объекте управления и действующих на него возмущениях. При этом текущие оценки параметров, формируемых адаптивным алгоритмом управления, отслеживают фактические изменения статических и динамических свойств объекта и могут быть использованы в контурах адаптации систем автоматического управления.

B связи с тем, что рабочий объем помольных барабанов ПЦМ на один-два порядка меньше рабочего объема обычной барабанной мельницы, имеющей равную с ПЦМ производительность, то ПЦМ имеют весьма малое транспортное запаздывание между изменяющейся входной величиной (изменяющейся характеристикой гранулометрического состава и

1927

I5

ЗО

40

45 тел.

55 з

141 свойствами материала исходного питания) и выходной величиной (минимальными энергозатратами получения готового продукта заданной дисперсности), которую в процессе работы ПЦМ необходимо найти и стабилизировать. Следовательно, адаптивное управление процессом измельчения в ПЦМ обеспечивает наиболее точное, по сравнению с другими типами мельниц, содержащих помольные барабаны со свободными мелющими телами, отслеживание изменяющихся свойств и характеристик исходного питания.

На фиг.1 показан пример устройства, реализующего способ, с положительным передаточным отношением простой зубчатой передачи, образованной из планетарной передачи остановкой водила; на фиг.2 — пример устройства, реализующего способ, с отрицательным передаточным отношением простой зубчатой передачи, образованной иэ пла\ нетарной передачи остановкой водила, на фиг.3 — блок-схема автоматического управления этим устройством, Устройство содержит ПЦМ с замкнутым дифференциальным приводом, систему питания мельницы, систему получе-. ния готового продукта и возврата недоизмельченного материала в мельницу.

ПЦМ с замкнутым дифференциальным приводом состоит из водила 1, установленного на подшипниках 2 в корпусе 3, помольных барабанов 4, установленных на подшипниках (не показаны) на водиле 1, замкнутого дифференциального привода помольных барабанов, привода водила, систем питания и разгрузки помольных барабанов 4 °

Замкнутый дифференциальный привод помольных барабанов состоит из планетарной и регулируемой передач.

Планетарная передача замкнутого дифференциального привода помольных барабанов состоит из центрального колеса 5 сателлитов 6, установленных на помольных барабанах 4 и находящихся в зацеплении с центральным колесом 5, и водила 1. При этом центральное колесо 5 может быть установлено либо в корпусе 3 на подшипниках 7, либо на валу, который в свою очередь установлен.на подшипниках 7 на водиле 1 (фиг.2).

Регулируемая передача привода помольных барабанов состоит из управляемой трансмиссии 8, промежуточных шестерен 9 и 10, связывающих один вал управляемой трансмиссии 8 с центральным колесом 5, и промежуточных шестерен 11 и 12, связывающих второй вал управляемой трансмиссии 8 с установленной на водиле 1 шестерней 13.

Привод водила состоит из двигателя 14 и управляемой трансмиссии 15, вход которой связан с двигателем 14, а выход через шестерни 16 и 17 — с установленной на водиле 1 шестерней

13.

Система питания помольных бараба-. нов состоит из установленной в полой цапфе водила 1 загрузочной воронки 18 и патрубков 19, установленных на полой цапфе водила 1 и связывающих внутреннюю полость этой цапфы с загрузочными горловинами помольных барабанов 4.

Система разгрузки помольных барабанов 4 состоит иэ расположенных в их нижних частях выпускных отверстий 20, диаметр которых в два-три раза меньше диаметра мелющих тел, регулятора про-. пускной способности мельницы и приемного конуса 21.

Регулятор пропускной способности мельницы состоит из колец 22, установленных на наружной поверхности помольных барабанов 4 и жестко связанных с штоками 23, концы которых через подшипники (не показаны) связаны с тягой 24, полого винта 25, через подшипник связанного с тягой 24 и установленного с возможностью перемещения по шлицам неподвижной оси

26, гайки 27, установленной на подшипнике (не показан) на оси 26 и несущей венец 28 червячного колеса, червяка 29, находящегося в зацеплении с. венцом 28.

Система питания мельницы состоит из бункера 30 исходного материала, конвейера-питателя 31 с управляемым двигателем 32, автоматических конвейерных весов 33, бункера 34 мелющих тел с лопастным дозатором 35 мелющих

Система получения готового продукта и возврата недоизмельченного материала состоит из сепаратора (или группы сепараторов) 36 с управляемым двигателем 37, автоматических конвейерных весов 38 и 39, элеватора 40 с управляемым двигателем 41 и конвейера 42 с управляемым двигателем 43.

1417927

Блок-схема автоматической системы управления состоит из системы стабилизации потребляемой мельницей мощности, системы поиска и стабилизации

6 оптимальной степени заполнения помольных барабанов, системы сепарации и возврата недоизмельченного материала в мельницу, системы поиска первого минимума удельных энергозатрат из- 10 мельчения, системы стабилизации количества мелющих тел в помольных барабанах и системы поиска второго минимума удельных энергозатрат измельчения. 15

Система стабилизации потребляемой мельницей мощности состоит из датчика 44 мощности, фильтра 45, элемента 46 сравнения и регулятора 47 управляемой трансмиссии 15. 20

Система поиска и стабилизации оптимальной степени заполнения помольных барабанов состоит из датчика 48 частоты вращения водила 1, фильтра

49, экстремального регулятора 50, 25 датчика 51 расхода автоматических конвейерных весов 33, элемента 52 сравнения, регулятора 53 управляемого двигателя 32 конвейера-питателя 31

Система сепарации и возврата не- чп доизмельченного материала в мельницу состоит из регулятора 54 управляемого двигателя 37 сепаратора (или группы сепараторов) 36, датчика 55 расхода автоматических конвейерных весов 39, регулятора 56 управляемого двигателя

41 элеватора 40, регулятора 57 управляемого двигателя 43 конвейера 42.

Система поиска первого минимума удельных энергозатрат измельчения состоит из датчика 58 частоты вращения центрального колеса 5 планетарной передачи фильтра 59, блока 60 деления, блока 61 вычисления КПД мельницы (фиг.3), блока 62 умножения, сумматора 63, датчика 64 мощности управляемсго двигателя 37, датчика 65 мощности управляемого двигателя 41, датчика 66 мощности управляемого двигателя 43, блока 67 деления, фильтра

68, датчика 69 расхода автоматических конвейерных весов 38, экстремального регулятора 70, логического блока 71 с памятью, коммутирующего устройства

72, регулятора 73 лопастного дозатора мелющих тел 35, коммутирующего устройства 74 и регулятора 75 управляемой трансмиссии 8.

Система стабилизации количества мелющих тел в помольных барабанах состоит иэ датчика 48 частоты вращения водила 1, фильтра 49, элемента 76 сравнения, задатчика 77 с памятью, коммутирующего устройства 72 и регулятора ?3 лопастного дозатора 35 мелющих тел.

Система поиска второго минимума удельных энергозатрат состоит из экстремального регулятора 70, логического устройства 71 с памятью, коммутирующего устройства 74, регулятора

78 управляемого двигателя 79 регулятора пропускной способности мельницы.

Способ осуществляют следующим образом.

Включают ПЦМ С замкнутым дифференциальным приводом, двигатель 14 которой через управляемую трансмиссию 15, шестерни 16, 17 и 13 сообщает водилу 1 требуемую частоту вращения п,, Водило 1, вращаясь в корпусе 3 на подшипниках 2, обеспечивает переносное движение помольных барабанов 4.

Сателлиты 6, вращаясь вместе с водилом 1, вследствие разности между частотой и вращения водила 1 и частотой п вращения центрального колеса 5 обкатываются внутри или вокруг (фиг.2) центрального колеса 5, обеспечивая тем самым вращение помольных барабанов 4 относительно водила с частотой

1 и . При этом управляемая трансмиссия

8 за счет изменения отношения

П вЂ” обеспечивает требуемую разность и, частот водила 1 и центрального колеса 5, при которой достигается необходимая частота вращения п помольных барабанов 4.

Известно, что при положительном передаточном отношении простой зубчатой передачи, образованной из планетарной передачи привода помольных барабанов остановкой водила 1, отношение i должно быть меньше единицы, а при отрицательном передаточном отношении простой зубчатой передачи, образованной из планетарной передачи; привода помольных барабанов остановкой водила 1, отношение i, должно быть больше единицы. Это обусловлено тем, что передаточное отношение ПЦИ определяемое как отношение частоты вращения п помольных барабанов 4 ото носительно водила 1 к частоте враще-

7 1417927 ния и, самого во отрицательным пр ношения

Известно, что

К5 в передаче мо ным колесом 5 на

4 следующим обра шения дf лила должно быть (,) и всех значениях от- 4 Я

I где -N< — мощность, потребляемая покоэффициент участия

5 мольными барабанами 4. щности N5 централь- Установлено, что КПД замкнутого помольные барабаны дифференциального привода помольных зом зависит от отно- барабанов зависит от коэффициента

Участия К5 56 (п т при 0 15, - 1 (фиг ° 1); C5I l56

I 56 при i«6 0 (фиг,1); и при i ) 1 (фиг. 2), (2) 1

1 + К(— — — -) К

А+ 2Т

= -1 — ††- - — критическое

2 )r или минимально возможное значение передаточного отношения

ПЦ, 1А+2Г ..

1 — —.г — (1 + — ---) -) и i

res г (фиг. 2) .

° I при 65с 0.! - Ед

6 передаточное отношение простой зубчатой передачи, образованной из планетарной передачи привода помольных барабанов остановкой водила 1; число зубьев центрального колеса 5 планетаргде Ь вЂ” КПД простой зубчатой передас 56 чи, образованной из планетарной передачи привода поо Г1 мольных барабанов остановкой водила 1, /51 — КПД регулируемой передачи 8 дривода помольных барабанов, вход (выход) которой связан с водилом 1, а выход (вход)— с центральным колесом 5 планетарной передачи.

Пределы изменения отношения 1 в зависимости от знака передаточного отношения i простой зубчатой передачи, образованной из планетарной передачи привода помольных барабанов остановкой водила 1, определены следующим образом.

Поскольку максимальные по абсолютной величине значения отношения i, должны удовлетворять неравенству (3)

I п4

Где k = = i65 (i5I 1) текущее значение передаточного отношения ПЦМ; ной передачи привода помольных барабанов;

20 Z — число зубьев сателлита б планетарной передачи, закрепленного на помольном барабане 4, А = — — максимально допустимая

r толщина слоя самофутеровки на внутренней поверхности помольного барабана, равная диаметру мелющего тела d

30 и выраженная в долях от внутреннего радиуса помольного барабана 4, R — расстояние между осью вращения водила 1 и осью вращения помольного барабана 4 относительно водила 1, r — внутренний радиус помольного барабана 4, 40 то иэ (3) следует, что в зависимости

I от знака передаточного отношения максимальные по абсолютной величине значения отношения i должны быть ограничены неравенствами

1 А+2 IR

I — —.—,-(! + — — -) -) i при 1 )0

1 2

65 (фиг. 1) (4) Далее, поскольку при приближении отношения справа и слева к единице, как это следует из (1) и (2), КПД замкнутого дифференциального привода помольных барабанов стремится к нулю, определяют минимальные по абсолютной

9 1417927 in величине значения отношения i на- Решая (2) относительно коэффициенходящиеся в окрестности единицы. та участия К5, получают

К

2 Ф (. 56 (51 )(.5Ь 6

1-(5

F(— — — -)g

Ф L5(I пр 0

О, получают предельное значение коэффициента участия К, при находящихся в окрестности единицы значениях отношения 151

Учитывая, что минимально допускаемое значение КПД привода помольных барабанов ", а также учитывая

56 из (1) (4), что значениям О i (1

15 и К (О соответствуют значения пере5 ( даточного отношения i65 > О, а значеI

1.1 — ) 56 — -1,-4- — — — —,— c 0 при i 0 (фиг. 1)

65 (. 56 (6) . К = — — — — -- — — )О при i с О (фиг.2), /и((н 1 — 1 51

65 уМ((н(5()

5(1 зависящее от ь мин

ПЦИ с замкнутым дифференциальным приУстановлено, что величина мини- 25 водом определяют из L y мально допустимого значения КПД замк- 1м (-((э (7) нутого дифференциального привода по- где „ — КПД управляемой трансмиссии мольных барабанов """ Ь 0,4, по- ",5, вход которой связан с двигателем скольку при значениях м"", поиск 14, а выход — с водилом 1. минимума удельных энергозатрат из- ЗО Выразив из (1) отношение i51 через мельчения на фоне больших потерь мощ- коэффициент участия К5 получают ности в приводе помольных барабанов невозможен. Кроме того при близких

Э

К5

51 К (8) к единице значениях отношения ! Следовательно, поскольку коэффициент частота вращения и помольных барабаучастия К5 ограничен величиной КПД, НоВ ОтнОсительнО вОдила 1 KBK это )ми(((6), следует из (3), резко падает, а час- Ф

0,4, то из 18), с учетом определяют минимальные по абсолютной тота вращения водила 1 из-за стабиливеличине значения отношения i 51 в зации потребляемой мельницей мощности окрестности единицы в зависимости от соответственно возрастает. Последнее 4О ( знака передаточного отношения хь5 . приводит к увеличенным потерям мощности, обусловленным аэродинамическим Таким образом, в соответствии с сопротивлением воздуха, что в еще (4), (6) и (8) изменение отношения большей степени снижает величину по- 151 в зависимости от знака передаточлезной мощности, реализуемой в по- 4> Ного отношения i65 производят в премольных барабанах 4. При этом КПД м делах

1-т — (1+

1 А+2 R К

° (1Г 5 K5 — 1

)1-) e 1 а — -> — при i О (фиг.1)

65 2 (9)

+ — -) -) o i = — — при х (0 (фиг.2) .

А+2 +R .1 д65 2 "1Г К5 - 1

Затем при максимальной пропускной Включают управляемый делитель 32 способности мельницы, когда кольца конвейера-питателя 31 и двигатель

22, расположенные на наружной поверх- автоматических конвейерных весов 33. ности помольных барабанов 4, полно- 5r„ Поступающее при этом из бункера 30 стью открывают выпускные отверстия исходное питание взвешивают на авто20, включают систему питания мельни- матических конвейерных весах 33, пос.— цы, которая работает следующим об- ле чего из загрузочной воронки 18 исразом. ходный материал попадает в патрубки

14

19 и из них в помольные барабаны 4.

Величину первоначальной производительности конвейера-питателя 31 задают экстремальным регулятором 50, управляющий сигнал с которого подают на элемент 52 сравнения, где его c сравнивают с сигналом датчика 51 расхода автоматических конвейерных весов 33. С выхода элемента сравнения разность сигналов экстремального регулятора 50 и датчика 5 1 расхода подают на вход регулятора 53, который в соответствии с величиной и знаком этой разности управляет частотой вращения двигателя 32, обеспечивая тем самым заданную экстремальным регулятором 50 производительность конвейера-питателя 31.

Попавший в пустые помольные барабаны 4 исходный материал становится их загрузкой, которая в соответствии со степенью заполнения помольных барабанов нагружает двигатель 14.

При этом система стабилизации потребляемой мельницей мощности и система поиска оптимальной степени заполнения помольных барабанов следующим образом выводят двигатель 14 на полную мощность при оптимальной степени заполнения помольных барабанов

4 и произвольной частоте вращения центрального колеса 5.

Датчик 44 измеряет потребляемую двигателем 14 мощность и подает соответствующий сигнал на вход фильтра

45. Выделенную фильтром 45 постоянную составляющую сигнала мощности подают на элемент 46 сравнения, где его сравнивают с заданным значением мощности двигателя 14. С выхода элемента 46 сравнения разность этих сигналов подают на вход регулятора 47, который посредством управляемой трансмиссии 15 изменяет частоту вращения водила 1. Так, например, если потребляемая мельницей мощность меньше заданной на элементе 46 сравнения номинальной мощности двигателя 14, то частоту вращения водила 1 увеличивают, если потребляемая мельницей мощность превышает номинальную мощность двигателя 14, то частоту вращения водила 1 соответственно снижают. .Одновременно с этим датчик 48 измеряет частоту вращения водила 1 и подает соответствующий сигнал на вход фильтра 49. Выделенную фильтром 49 постоянную составляющую сигнала час17927

5

55 тоты вращения водила 1 подают на вход экстремального регулятора 50, который, увеличивая или уменьшая величину задания на элементе 52 сравнения, таким образом изменяет производительность конвейера-питателя 31, чтобы обеспечить нахождение локального минимума частоты вращения водила 1.

Существование этого минимума обусловлено тем, что при оптимальной степени заполнения помольных барабанов

4, равной 0,5-0,6, потребляемая ими мощность при данных частотах вращения водила 1 и центрального колеса 5 максимальна ° Поэтому при стабилизации потребляемой мельницей мощности изменением частоты вращения водила 1 и постоянной в данный момент времени частоте вращения центрального колеса

5 нахождение оптимальной степени заполнения помольных барабанов 4 сопровождается максимальным моментом на водиле 1, т.е. локальным минимумом частоты вращения водила 1. Таким образом, если изменением частоты вращения водила 1 стабилизируют потребляемую мельницей мощность, то изменением расхода питания мельницы по локальному минимуму частоты вращения водила 1 находят и стабилизируют степень заполнения помольных барабанов 4.

Достигнув выпускных отверстий 20, материал под действием центробежных сил инерции выбрасывается из помольных барабанов 4 в корпус 3, откуда под действием силы тяжести попадает в приемный конус 21, а затем — иа вход сепаратора (или группы сепараторов) 36 системы получения готового продукта и возврата недоизмельченного материала, которая работает следующим образом.

С выхода датчика 51 на вход регулятора 54 подают измеренное значение величины расхода питания. После этого регулятора 54 таким образом изменяет частоту вращения управляемого двигателя 37, чтобы количество протекающего через сепаратор (или группу) сепараторов) 36 воздуха быпо достаточным для вьщеления из потока выдаваемого из мельницы материала, готового продукта требуемой дисперсности.

После сепарации готовый продукт выдается на автоматические конвейерные весы 38, а недоизмельченный материал — на автоматические конвейерные

1417927

40

50 весы 39. Датчик 55 автоматических конвейерных весов 39 измеряет. величину потока недоизмельченного материала и выдает пропорциональный величине этого потока сигнал на входы регуляторов 56 и 57, которые, изменяя частоты вращения управляемых двигателей

41 и 43, запускают элеватор 40 и конвейер 42 на производительность, соответствующую производительности измеренной автоматическими конвейерными весами 39.

С конвейера 42 недоизмельченный материал подают на автоматические конвейерные весы ЗЗ, где он взвешивается вместе с исходным питанием и с заданной экстремальным регулятором 50 скоростью вновь подается в загрузочную воронку 18.

Система поиска первого минимума удельных энергозатрат измельчения по соотношению

Ч

М и + с + К (10)

Q где q — удельные энергозатраты из— мельчения производительность мельницы по готовому продукту, = к 3 g — КПД планет ар ной центробежной мельницы. (8) и (2), мощность, потребляемая двигателем 14 привода водила;

N — мощность, потребляемая приводом сепаратора суммар ная мощность, потр ебляемая приводами конвейеров возврата недоизмельченного материала в мельницу, следующим образом вычисляет величину удельных энергозатрат измельчения, а также находит их частный и первый . минимумы.

Измеренную датчиком 58 частоту п вращения центрального колеса 5 подают на вход фильтра 59, который выде— ляет постоянную составляющую сигнала частоты п вращения центрального колеса 5 и подает ее на первый вход блока 60 деления. При этом на второй вход блока 60 деления с выхода фильтра 49 подают постоянную составляющую сигнала частоты и вращения водила 1.

Величину вычисленного отношения

П5 — с выхода блока 60 подают на п

1 . вход блока 61, который по соотношениям (2) и (8) вычисляет значение КПД мельницы „1, зависящее от величины отношения а 1 и подает его на первый

30 вход блока 62 умножения. На второй вход блока 62 умножения с выхода фильтра 45 подают постоянную составляющую сигнала потребляемой двигателем 14 мощности. Вычисленное значение полезной (т.е. потребляемой помольными барабанами) мощности g„ N„, подают с выхода блока 62 умножения на один из входов сумматора 63. На другие входы сумматора 63 с датчиков 64-66 подают измеренные значения мощности потребляемой соответственно управляемыми двигателями 37; 4 1 и 43 приводов: сепаратора (или группы сепараторов)

36, элеватора 40 и конвейера 42. С выхода сумматора 63 вычисленное значение суммы мощностей И„ + N + N< подают на первый вход блока 67 деления, а на второй его вход с выхода фильтра 68 подают значение постоянной составляющей Q величины расхода готового продукта, измеренной датчиком

69 автоматических конвейерных весов

38. Вычисленную в соответствии с (10) величину удельных энергозатрат измельчения q с выхода блока 67 деления подают на вход экстремального регулятора 70, выход которого через коммутирующее устройство 74 связан с входом регулятора 75 управляемой трансмиссии 8.

Экстремальный регулятор 70, сравнивая между собой предыдущее и последующее значения установившихся величин q удельных энергозатрат измельчения, которые соответствуют стационарным потокам исходного, измельченного и недоизмельченного материала в реализующем предлагаемый способ устройстве, посредством регулятора 75 так изменяет отношение -, управляемой трансмиссии 8, что установившаяся величина удельных энергозатрат измельчения q на его входе имеет минимальное значение. В свою очередь изменение отношения 1, ограниченное сверху и снизу двойным неравенствОм (9), обуславливает соответственное изменение частоты вращения и центрального колеса 5 и передаточного отношения мельницы k (3).

Таким образом, в процессе поиска частного минимума удельных энергозатрат измельчения, изменение частоты вращения центрального колеса 5 сопровождается стабилизацией потребляемой мельницей мощности путем изменения частоты вращения водила 1 и стабилиj5

1417927 зацией оптимальной степени заполнения помольных барабанов путем изменения расхода питания до достижения локального минимума частоты вращения води5 ла 1. Изменение частоты вращения центрального колеса 5 с целью поиска частного минимума удельных энергозатрат измельчения вызывает изменение как потребляемой мельницей мощности, так и ее пропускной способности.

Существование частного минимума удельных энергозатрат измельчения обусловлено следующим.

Мощность, потребляемая помольными барабанами, реализуется в них в виде энергии и частоты взаимодействий мелющих тел с измельчаемым материалом.

При этом для данного соотношения находящихся в помольных барабанах коли- щ

l честв мелющих тел и измельчаемого материала всегда должна найтись оптимальная форма потребления мощности, т.е. такая оптимальная энергия взаимодействия данного количества мелющих 2б тел с измельчаемым материалом, при которой достигается максимальный выход готового продукта требуемой дисперсности и такая частота их взаимодействий, при которой потребляемая мельницей мощность остается неизменной.

Так, например, при максимальной частоте взаимодействия данного количества мелющих тел с измельчаемым материалом и вследствие стабилизации потребляемой мельницей мощности, минимальной энергии взаимодействия этого количества мелющих тел с измельчаемым материалом, которым соответ- 40 ствуют максимальная (для данного пробного шага увеличения массы мелющих тел в помольных барабанах 4) частота вращения центрального колеса 5 и минимальная частота вращения води- 4> ла 1, преобладающим механизмом измельчения является усталостное разрушение частиц измельчаемого материала.

В этом случае разрушение частиц измельчаемого материала происходит под действием ".àêèõ периодических нагрузок, величина которых много меньше разрушающих условий одноциклового нагружения частиц иэмельчаемого материала. При этом известно, что затраты

55 энергии при усталостном разрушении любого материала тем больше, чем больше разность между величиной нагрузки, при которой происходит его усталостное разрушение, и предельным разрушающим усилием его одноциклового нагружения. Если при данном соотношении в помольных барабанах количеств мелющих тел и измельчаемого материала частота вращения центрального колеса 5 наименьшая, а частота вращения водила 1 соответственно наибольшая, то при этих значениях частот вращения центрального колеса 5 и водила 1 частота взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом наименьшая, а энергия их взаимодействия наибольшая.

При этом между мелющими телами и частицами измельчаемого материала могут развиваться такие усилия, величина которых во много раз больше разрушающих усилий одноциклового нагружения частиц измельчаемого материала, т.е. в этом случае большая часть энергии их взаимодействия рассеется в виде тепла.

Определив величину частного минимума удельных энергозатрат измельчения, найденную при отсутствии мелющих тел в помольных барабанах, экстремальный регулятор 70 подает значение этого частного минимума в первую ячейку памяти логического блока 71.

Затем через коммутирующее устройство

72 логический блок 71 подает команду на регулятор 73, по которой лопастной дозатор 35 производит первый пробный шаг увеличения массы мелющих тел в помольных барабанах.

После первого пробного шага увеличения массы мелющих тел в помольных барабанах 4 экстремальный регулятор

70 посредством изменения отношения управляемой трансмиссии 8 (что приводит к соответственному изменению частоты вращения центрального колеса

5) осуществляет поиск частного минимума удельных энергозатрат измельчения q . Найденное значение qg этого частного минимума удельных энергозатрат измельчения экстремальный регулятор 70 подает во вторую ячейку памяти логического блока 71. После чего ло-, гический блок 71 производит вычитание значения q удельных энергозатрат изо мельчения, записанного в первой ячейке его памяти, из значения q — во второй ячейке памяти блока 71.

В том случае, если эта разность

-q, положительна и больше 1-2 кВт ч о т т.е. первый минимум удельных энерго18

17927

17 14 затрат измельчения после первого пробного шага пропущен, логический блок 71, подавая команду на коммутирующее устройство 72„ отключается от входа регулятора 73. Поэтому в процессе дальнейшего поиска первого ми-. нимума удельных энергозатрат измельчения новые мелющие тела в мельницу не подают, а в самих помольных бара- банах 4 количество мелющих тел по мере их износа и разрушения постепенно уменьшается. При это» плотнс<сть загрузки помольных барабанов 4 со временем также уменьшается, а частота вращения водила 1 (вследствие стабилизации потребляемой мельницей мощности) растет. В процессе уменьшения количества мелющих тел в помольных барабанах 4 от избыточного к оптимальному, экстремальный регулятор 70, изменяя частоту вращения центрального колеса 5, находит текущие значения частных минимумов удельных энергозатрат измельчения и, последовательно сравнивая их между собой, находит первый минимум удельных энергозатрат измельчения. Поиск первого минимума прекращается, когда разность между последукицим и предыдущим значениями текущих частных минимумов достигнет значений больше нуля, но меньше кВт ч

1-2 т

Найденное значение первого минимума экстремальный регулятор 70 подает на вход, логического блока 71, который запоминает его, стирая при этом предыдущие значения найденных частных минимумов. После этого логический блок 71 включает систему стабилизации количества мелющих тел в помольных барабанах 4 и систему поиска второго минимума удельных энергозатрат измельчения, фиксируя при этом соответствующую первому минимуму частоту вращения центрального колеса 5, путем отключения по команде логического блока 71 коммутирующим устройством

74 выхода экстремального регулятора

70 от входа регулятора 75.

Если разность q,-q меньше нуля, т.е. первый минимум удельных энергозатрат измельчения после первого пробного шага еще не достигнут, то через коммутирующее устройство 72 логический блок 71 подает команду на регулятор 73, по которой лопастной дозатор 35 производит второй пробный шаг увеличения масс»< мелющих тел в помольных барабанах 4.

Величину массы мелющих тел первого и второго пробных шагов принимают такой, чтобы степень заполнения ими помольных барабанов после каждого пробного шага увеличивалась на 2-47.

Это вызвано тем, что при меньшей мас1ð се мелющих тел первого или второго пробного шага не произойдет заметного изменения параметров измельчения, т.е. снижения частоты. вращения водила 1, обусловленной стабилизацией потребляемой мельницей мощности. При большей массе мелющих тел первого и второго пробных шагов резко возрастает вероятность пропуска первого минимума удельных энергозатрат измельче20 ния. В том случае, если после первого или второго пробных шагов увеличения массы мелющих тел в помольных барабанах 4 первый минимум удельных энергозатрат будет все же пропущен, 25 то вследствие высокой интенсивности процесса измельчения в помольных барабанах 4 в течение 0,5-1 ч произойдет износ и разрушение избыточной массы мелющих тел первого или второго пробных шагов.