CN102076417B - 用于控制破碎过程的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于控制破碎过程的方法、系统和破碎设备。破碎设备包括用于将待破碎材料供给到破碎机的给料器(100)、用于破碎供给的材料的第一破碎机(102)、用于破碎碎料的第二破碎机、和用于将碎料从所述第一破碎机传送到所述第二破碎机的传送器。破碎设备(100)包括用于测量碎料的体积流量的测量部件(111-115)和用于响应于所述碎料的体积流量的变化控制待破碎材料的供给速度的控制部件(109，110)。

Description

用于控制破碎过程的方法和设备

技术领域

本发明涉及控制矿物材料的加工，尤其(尽管并非排他地)涉及用于控制破碎过程的方法和设备。

背景技术

破碎设备通常包括初级破碎机、中间破碎机、一个或多个后破碎机和筛板。根据后破碎机的数量，设备被称为两阶段、三阶段或四阶段破碎设备。在四阶段破碎设备中，第二后破碎机可以由用于使材料成形的后破碎机替代。

利用轮式装载机、挖掘机或运输车辆将原材料供给到给料器，该给料器将材料按量配给到初级破碎机的给料器。第一破碎阶段的产品在传送器上直接输送到中间或后破碎机或输送到筛子。在第二阶段、第三阶段和第四阶段中，破碎和筛选继续以准备期望的最终产品。

最普通的给料器类型是用在预定的基本速度上的振动式给料器。通常，颚式破碎机用作初级破碎机，回转破碎机通常用作中间破碎机，回转和/或圆锥破碎机用作后破碎机。筛子例如是单轴自由振动式或多轴定向冲击式筛子。

当前，用于矿物材料的破碎过程的自动化系统是装置专属的而不是设备专属的，或者它们根本无法在活动应用中使用。为了便于控制该过程，破碎机专属的表面防护装置用于以开-关方式停止/起动供给装置(传送器或给料器)。

当前的所谓开/关方案并未优化破碎过程的生产率，而设备的生产率在很大程度上依赖于操作者的动作。操作者根据其视觉和经验估测来控制给料器的速度。操作者还需要在起动破碎过程之前调节用于各产品的设备的运行参数并且根据特定情况单独地手动供给。

由于操作者的动作直接影响所获得的最终产品的数量和质量，因此操作者的经验对追求期望的破碎结果而言具有重大影响。在控制过程方面经验不足将使破碎结果在产品容积、期望颗粒分布和质量方面变差。

操作者对控制过程的注意力尤为重要，因为即使很小的放松都会导致无法控制。例如，当给料器容量超过初级、中间或后破碎机的容量时将导致破碎机溢流。例如，当给料器容量低于初级、中间或后破碎机容量时将导致所谓的破碎机空载。

操作者的任务是均匀地为给料器供给，使得设备总体上在最佳水平工作。从操作者的角度看，由于利用挖掘机或铲装车递送到给料器的材料通常需要从长距离收集，在这种情况下，给料器在这期间变空并且使该过程的机能变弱，这使得对总体情况的控制进一步复杂。因此，操作者不能轻易地将给料器的填充程度保持在最佳水平。

发明内容

当前，已经发明了用于破碎设备的过程控制系统，利用该系统可以消除或至少缓解现有技术中存在的前述缺点。

根据本发明的方法能够至少部分地替代操作者进行的控制破碎过程的调节动作。

该系统并不在很大程度上依赖根据破碎操作者的使用的动作，因为操作者的人工调节需求减弱。因此，留给操作者更多的时间来完成其它任务，例如随时注意该过程是否具有足够的材料。除了载入和/或设定控制参数之外，操作者的任务仍然包括注意加工材料的供应是否充足。给料器的填充程度对于使加工系统在最佳水平工作以及最佳地控制设备生产来说是最重要的。

自动过程控制使破碎设备的生产率最佳。另外，其对于改进最终产品的质量以及保持期望的颗粒尺寸分布是有效的。此外，例如在供给变化或者最终产品变化时，良好的调节参数可以直接用作默认值。如果需要，该过程的调节参数可以根据使用的供给和/或制造的最终产品预先存储并且快速加载以使用。可以使控制过程中的使用者专属差别最小化。

通过在不影响控制该过程的情况下使破碎过程进入最佳水平，能够另外获得更均匀的最终产品质量和更小的能耗。

为了实现这些目的，根据本发明的方法具有如独立权利要求1的特征部分记载的特征。

根据本发明的破碎设备具有如独立权利要求6的特征部分记载的特征。

根据本发明的系统具有如独立权利要求11的特征部分记载的特征。

根据本发明的计算机程序产品具有如独立权利要求12的特征部分记载的特征。

计算机程序产品可以存储在计算机可读存储介质上。

本发明可应用于控制破碎设备对各种矿物材料的破碎过程。这些设备包括固定设备、可移动设备和例如履带式活动破碎设备。

附图说明

以下参照附图对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示出了破碎设备；

图2以流程图示出了根据本发明的方法；

图3示出了活动式破碎设备；

图4示出了破碎设备形成的系统。

具体实施方式

图1示出了破碎设备100，该破碎设备100在其执行过程中优选地是固定的。作为替代方案，类似的配置可以设置在破碎设备的若干可动部件或自动推进的活动式破碎设备中。破碎设备包括给料器101、初级破碎机102、第一传送器103、中间破碎机104、第二传送器105和后破碎机106。另外，破碎设备包括卸载传送器107，用于将最终产品卸载到例如堆场108。优选地，破碎设备包括筛子130，该筛子有助于将大尺寸碎片从由破碎机102破碎的材料中筛出并且大尺寸碎片被沿着传送器133传送回到破碎机102。在单层筛子的情况下，小尺寸碎片、即过筛材料在破碎机104中被破碎。在双层筛子的情况下，下层的大尺寸碎片被引导到破碎机104，而小尺寸碎片被引导越过破碎机104例如到达传送器105。筛子131和132以及连接到筛子131和132的传送器134和135以相应的方式工作。

破碎设备还包括体积传感器(111至113和传感器114、114、136至138)，通过所述传感器，将破碎机(102、104和106)和传送器(103、105、107、133、134、135)中碎料的量作为体积来测量。

破碎设备包括位于传送器上的用于测量被传送材料的体积流量的一个或多个传感器。在本发明的一种优选实施方式中，所述传感器位于初级破碎机102和中间破碎机104之间的传送器上和/或位于给后破碎机106供料的传送器105上。传感器例如优选地是超声传感器，但也可以使用适于测量在传送器上移动的体积流量的其它相应的传感器类型。

此外，破碎设备包括操作者控制中心109，该操作者控制中心109通常是可支承或固定式控制面板，该控制面板具有用于控制破碎过程的显示器和用户接口。控制中心还包括在破碎设备中执行根据本发明的方法的控制单元110。控制单元接收例如来自传感器111至115和136至138的诸如测量数据的信息。另外，控制单元可以从破碎机收集有关破碎机的转速或功耗的信息，以及从传送器和给料器收集有关传送器和给料器的液压系统的功耗或压力并由此收集有关材料的输送速度和量的信息。

图1中示出的配置是所谓的三阶段破碎过程。第一阶段通过给料器101和初级破碎机102完成，第二阶段通过中间破碎机104和传送器105完成，第三阶段通过后破碎机106和卸载传送器107完成。操作者操作挖掘机120或诸如铲装车的类似的材料移送装置，并且将待破碎的材料从堆场212移送到给料器101。

图2示出了根据本发明的方法，该方法的阶段可以优选地作为计算机程序产品的计算机程序代码来执行。该方法被示出为在两阶段破碎过程、即包括两个独立的破碎机的破碎过程的环境中执行。根据本发明的方法可以应用于参照图1、3或4示出的多阶段破碎过程。

在阶段201中，通过用户接口将值输入到操作者控制中心109来设定系统的初始值。操作者根据待破碎材料的属性、颗粒尺寸和尺寸分布设定初始值，例如设定破碎机的值。此外，操作者限定给料器的最大速度，即，给料器每单位时间对待破碎材料执行多少次移动脉冲。根据给料器或给料器的性能，下限频率例如是25Hz。上限可以在过程中针对特定情况根据给料器的性能和/或例如给料器的设定、待制造的种类或供料质量来限定。换句话说，给料器的受控容量的材料流量被设置成配合其它过程并且特别是配合后破碎机的容量。

初级破碎机室的表面高度的控制优选地通过开/关原理、如位于喉形通道旁边适当水平位置的超声传感器来执行。操作者设定初级破碎机的控制参数。

例如可以通过模拟(4至20mA/0至10V)超声传感器来执行提升传送器的材料流量的测量。也可以使用适于测量材料流量的其它传感器。从控制中心的用户接口，操作者设定期望的控制限度，该控制限度例如可以是取决于传送器的速度和被传送的材料垫的高度的变量。控制限度例如可以用立方米/每秒或其它适当的单位来表示。

在阶段202中，当待破碎材料例如通过挖掘机、铲装车或以一些其它方式供给到给料器时，破碎过程开始。控制中心109和110可以被设置成接收功耗、滚动速度、液压系统压力的信息(图中未示出)或装置101至105的可以用于控制破碎过程的其它相应信息。

在阶段203中，在破碎过程中，优选连续测量破碎过程中由传送器103(115)输送的材料流量。该测量也可以在预定或不定间隔不时发生。

在阶段204中，观察在某个或每个传送器的带上输送的材料的体积流量与预定限定值相比是否变大(相应地是否变小)。如果体积流量的量发生改变，则在阶段205中，将给料器101的速度调节到更小(相应地更大)以使其处于预定限定值的范围内。作为替代方案，可以使给料器101完全停止预定的时间段或者使其减慢到不具有供给特性的速度。给料器101的容量主要通过测量传送器103、133和/或105、134的材料流量或者测量在破碎机102至105中破碎的材料的体积来控制。该控制旨在控制待引导至后破碎机的材料流量并由此利用循环中材料量的信息和后破碎机的表面高度的预期增大和减小控制后破碎机的可工作表面高度。在提升传送器103、105、107、133至135上供给到后破碎机的材料量旨在根据需要通过控制给料器101的速度而保持在合适的水平。

替代地或附加地，根据增大或减小每单位时间传送的材料流体积的期望结果，可以使提升传送器103、105、107、133至135的速度变大或变小。控制传送器的速度连同控制给料器速度已经改进了控制。

在阶段206中，研究初级破碎机102的破碎室的表面高度。当表面保持在高处预定时间时，给料器减速并且在设定时间后给料器停止。在表面已经下降之后，经过设定时间给料器自动起动。观察表面高度旨在防止初级破碎机溢流并且另一方面也防止其空载、保持喉形部充满。

相应地，研究中间破碎机104的破碎室的表面高度。当表面保持在高处预定时间时，给料器101和/或传送器103减速并且在设定时间后给料器和/或传送器停止。在表面已经下降之后，经过设定时间给料器和/或传送器自动起动。与初级破碎机的情况一样，观察表面高度旨在防止中间破碎机溢流并且在另一方面也防止其空载。

也可以测量第二后破碎机106的破碎室的表面高度。当表面保持在高处预定时间时，给料器101和/或传送器103和/或传送器105减速并且在设定时间后给料器和/或传送器103和/或传送器105停止。在表面已经下降之后，经过设定时间给料器和/或传送器通过控制单元109、110自动起动。观察表面高度旨在防止后破碎机溢流并且在另一方面防止其空载。

在阶段205中，控制单元109、110基于由传感器111至115测量的信息与阶段204和206一致地控制由给料器101供给的材料的供给速度。附加地或者替代地，控制单元109、110可以基于测量信息控制传送器103和/或105、133至135的速度。

图3示出了履带式活动破碎设备410，该破碎设备包括给料器411、诸如颚式破碎机的初级破碎机412、传送器413、控制单元414、履带架415、传送器体积传感器416和破碎机的破碎室体积传感器417。活动式破碎设备也可以通过诸如轮或支腿的其它部件而活动。

图4示出了包括若干个活动式破碎设备的系统，该系统包括第一破碎单元410、第二破碎单元420和操作者工作中心109。之前描述的根据本发明的方法可以应用于该系统。

第一破碎设备已经在之前参照图3进行了详细描述。第二破碎设备420包括：优选地也包括传送器的给料器421、诸如圆锥或回转破碎机的后破碎机422、卸载传送器423、控制单元424、履带架425、破碎机的破碎室体积传感器427、体积传感器427、以及给料器421、429的体积传感器426。

此外，该系统包括操作者控制中心109，该操作者控制中心具有与活动式破碎设备410和420连接的无线通信。

在破碎过程中，待破碎材料由操作者120供给到第一破碎设备410的给料器411，从此处又被进一步供给到初级破碎机412，初级破碎机在图示应用的情况下是颚式破碎机。预破碎的石料从颚式破碎机通过传送器413进一步递送到第二破碎设备420的给料器421，该给料器可以用作后破碎机422之前的一种类型的中间储存器。第一破碎设备410的体积传感器416和第二破碎设备的体积传感器426测量到达后破碎机422的材料量，优选地是材料体积。

两个破碎设备均经由控制单元414、424与操作者控制中心通信连接，控制单元被设置成收集有关破碎参数的测量信息并且将其进一步提供给控制中心109。由传感器416和426和替代和/或附加地由传感器417和426测量的信息经由优选的无线通信连接提供给控制中心109，在控制中心的控制单元110中以依据根据本发明的方法的方式将其作为计算机程序产品加以处理，由此形成给料器411、421、429的控制信息。所述信息经由通信连接进一步发送至第一破碎设备410的控制单元414并且从此处进一步发送至给料器411的控制系统。相应地，所述信息经由通信连接进一步发送至第二破碎设备420的控制单元424并且从该处进一步发送至给料器421、429的控制系统。控制中心109的位置在本发明的优选实施方式中邻近操作者120，例如作为无线图形用户接口显示器位于挖掘机的机舱中。

根据本发明的实施方式尤其适用于控制矿物材料的加工。与此相关的图示的矿物材料可以是矿砂、矿石或砂砾、诸如混凝土、瓷砖或柏油的不同类型的可循环使用的建筑废物。

并不意于将本发明局限于通过例子示出的上述实施方式，而是本发明意于在由权利要求书限定的本发明构思中广泛地应用。

Claims (11)

1.一种用于控制矿物材料在加工装置中的破碎过程的方法，所述加工装置包括：用于供给待破碎材料的给料器(101)、用于破碎由给料器(101)供给的材料的第一阶段破碎机(102)、用于破碎在前一阶段中破碎的材料的至少一个下一阶段破碎机(104，106)、以及用于将碎料从前一阶段破碎机传送到所述下一阶段破碎机的至少一个传送器(103，105，107)，其中，待破碎材料被供给到所述第一阶段破碎机，其特征在于，在所述方法中，通过测量部件(111-115)测量两个或多个破碎阶段之间的一个或多个位置的材料的体积流量，并且响应于前一阶段中破碎的材料的体积流量的变化通过控制部件(109，110)控制用于所述下一阶段破碎机的待破碎材料的供给速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，指示存在于破碎机的破碎室中的材料体积的瞬时变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，指示传送器上正被传送的材料体积的瞬时变化。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，响应于所指示的体积瞬时变化控制所述第一阶段破碎机的供给。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，响应于所指示的体积变化控制所述下一阶段破碎机的供给。

6.一种用于破碎材料的破碎设备(100)，其中，所述破碎设备包括：用于将待破碎材料供给到破碎机的给料器(101)、用于破碎供给的材料的第一阶段破碎机(102)、用于破碎在前一阶段中破碎的材料的至少一个下一阶段破碎机(104，106)、以及用于将碎料从所述前一阶段破碎机传送到所述下一阶段破碎机的至少一个传送器(103，105，107)，其特征在于，所述破碎设备(100)包括在两个或多个破碎阶段之间的一个或多个位置用于测量碎料的体积流量的测量部件(111-115)和用于响应于前一阶段中破碎的材料的体积流量的变化控制用于所述下一阶段破碎机的待破碎材料的供给速度的控制部件(109，110)。

7.根据权利要求6所述的破碎设备(100)，其特征在于，所述破碎设备包括用于测量破碎机(102，104，106)的破碎室中的材料体积的测量部件(111-113)。

8.根据权利要求6所述的破碎设备(100)，其特征在于，所述破碎设备包括用于测量传送器(103，105)上传送的材料体积的测量部件(114，115)。

9.根据权利要求7或8所述的破碎设备，其特征在于，所述测量部件(109，110)被设置成基于待测量的体积流量控制从所述传送器(103)向所述第一阶段破碎机(102)的供给。

10.根据权利要求7或8所述的破碎设备，其特征在于，所述测量部件(109，110)被设置成基于待测量的体积流量控制从所述传送器(103)向所述下一阶段破碎机(104)的供给。

11.一种用于控制破碎过程的系统，其中，所述系统包括第一阶段破碎设备(410)和至少一个下一阶段破碎设备(420)，所述第一阶段破碎设备进一步包括：用于供给材料的第一阶段给料器(411)、用于破碎供给的材料的第一阶段破碎机(412)和用于将碎料传送到下一阶段破碎设备(420)的传送器(413)，所述下一阶段破碎设备进一步包括用于将前一阶段中破碎的材料供给到下一阶段破碎机的下一阶段给料器(421，429)和用于破碎前一阶段中破碎的材料的所述下一阶段破碎机(422)，其特征在于，所述系统包括在两个或多个破碎阶段之间的一个或多个位置用于测量碎料的体积流量的测量部件(416，417，427，428)和用于响应于前一阶段中破碎的材料的体积流量的改变控制用于所述下一阶段破碎机的待破碎材料的供给速度的控制部件(109，110)。