CN116197037A - 一种破碎机系统及自动给料方法和破碎机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种破碎机系统及自动给料方法和破碎机控制方法，属于破碎机技术领域，破碎机系统，由料仓料位传感器，破碎机，控制系统和给料机组成，述控制系统采用PID与神经元控制对所述破碎机系统进行控制；控制系统通过料仓料位传感器检测破碎机的进料仓的料位高度，与控制系统设定值比较，控制给料机的进料速度；控制系统检测破碎机的破碎电机负载功率或主轴液压压力，与给定值运算，当运算结果存在偏差时，控制系统计算出排料口位置数据，该位置数据与主轴位置比较，控制系统控制主轴液压电机驱动主轴运动，调整排料口大小。本发明实现了破碎机自动化生产，提高生产效率，降低人员劳动强度的效果。

Description

一种破碎机系统及自动给料方法和破碎机控制方法

技术领域

本发明涉及一种破碎机系统及自动给料方法和破碎机控制方法，属于破碎机技术领域。

背景技术

圆锥式破碎机是选矿厂重要组成设备，主要使用在粗碎、中碎和细碎阶段。该类破碎机能否可靠且高效的工作，决定着整个选矿厂生产效益。

圆锥式破碎机的生产过程是一个非线性、大滞后的系统，该系统受到生产过程中干扰，又具备参数易变的特点，故较难使用一种控制方法实现破碎系统平稳高效运行。近年来随着技术的进步，破碎机的排料口由固定排料口转换成可调排料口和自动调节排料口。排料口的变化，又进一步增加了破碎机自动控制的难度。

长期以来，破碎机特别是粗碎破碎机的给料是采用人工手动调节的方式，该方式不仅自动化程度低，而且生产效率低，操作工人劳动强度高。近十几年来，本领域技术人员对于固定排料口的圆锥式破碎机的自动控制进行了比较多的研究，并取得一定成就，尝试多种当代控制理论和PID控制器相结合的控制策略，并获得良好的仿真效果。但他们都没有解决功率的频繁波动对控制器稳定影响问题，也没有给出排料口变动后自动控制方法。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种破碎机系统及自动给料方法和破碎机控制方法，通过对破碎电机功率、排料口的尺寸以及破碎机进料口料位信号进行控制，实现破碎机自动化生产，提高生产效率，降低人员劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种破碎机系统，由料仓料位传感器，破碎机，控制系统和给料机组成，所述料仓料位传感器安装在所述破碎机的进料仓处，所述给料机出料口放置在所述破碎机的进料仓的进料口处，所述控制系统与所述料仓料位传感器，破碎机的破碎电机，给料机和破碎机的主轴液压电机电连接；所述控制系统采用PID与神经元控制对所述破碎机系统进行控制。

进一步的，所述一种破碎机系统还包括压力传感器，位置传感器，破碎电机功率器；所述压力传感器，位置传感器，破碎电机功率器与控制系统电连接；其中控制系统通过破碎电机功率器控制破碎电机。

进一步的，所述破碎电机功率器可以替换为破碎电机电流、电压传感器。

进一步的，一种破碎机系统的自动给料方法，控制系统通过料仓料位传感器检测破碎机的进料仓的料位高度，与控制系统设定值比较，控制给料机的进料速度。

进一步的，所述控制系统采用PID闭环控制，并加入预估器，PID控制器的参数运用神经元算法。

进一步的，一种破碎机系统的破碎机控制方法，控制系统检测破碎机的破碎电机负载功率或主轴液压压力，与给定值运算，当运算结果存在偏差时，控制系统计算出排料口位置数据，该位置数据与主轴位置比较，控制系统控制主轴液压电机驱动主轴运动，调整排料口大小。

进一步的，所述控制系统采用PID闭环控制，并加入预估器，PID控制器的参数根据破碎机的参数调试确定。

进一步的，所述主轴液压电机驱动主轴上下运动调整排料口大小。

进一步的，一种破碎机系统的控制方法，包括自动给料方法和破碎机控制方法。

本发明选取破碎电机的功率或主轴压力、排料口的尺寸以及破碎机进料口料位信号作为控制参数，通过PID控制器与神经元控制相结合的方法，实现恒功率情况下排矿口尺寸最小、给矿量最大和产品规格一定的情况下，功率最小、给矿量最大的功能，同时实现了破碎机自动化生产，提高生产效率，降低人员劳动强度的效果。

附图说明

图1：破碎机系统结构图；

图2：破碎机系统的自动给料方法控制方框图；

图3：破碎机系统的破碎机控制方法控制方框图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理，结合附图对本发明加以详细说明。

如图1所示，本发明的破碎机系统包括给料系统、破碎机和控制系统，具体由料仓料位传感器1，破碎机3，控制系统6和给料机9组成，其中，给料系统由料仓料位传感器1，给料机9组成。料仓料位传感器1安装在破碎机3的进料仓2处，监测进料仓2内矿料位置，给料机9出料口放置在破碎机3的进料仓2的进料口处，控制系统6与料仓料位传感器1，破碎机3的破碎电机8，给料机9和破碎机3的主轴液压电机10电连接。

破碎机系统的给料系统一般是皮带给料器或振动给料器，这两种给料器都是非线性机构，而且时滞较大；破碎机系统同样是一个大时滞非线性机构，如果把二者作为一个对象控制，控制函数复杂，参数多，在工程中实现比较困难，适应性差。

圆锥式破碎机在破碎腔充满的情况下，效率最高，破碎机的磨损最小。依据圆锥式破碎机这个特点，本发明破碎机系统的控制方法分为自动给料方法和破碎机控制方法两个部分，采用PID控制与神经元控制相结合控制方法。

给料控制部分的PID控制函数参数由神经元控制器通过自学习的方法确定，以适应不同的给料机。该控制部分以破碎机进料口矿料堆积程度，即进料口的料位作为主控参数，给料机电动机的转速作为控制对象，实现给料机依据破碎机的需要平稳给料。

破碎机控制以破碎机的负荷作为主控参数，破碎机负荷可以是破碎电机的负载功率(负载电流)作为主控参数，也可以是主轴液压系统的即时压力作为主控参数。对于不同用途的破碎机，控制策略也不相同。对于选矿厂碎矿破碎机，一般采用排料口尺寸最小、给料量最大的控制策略，即在破碎机挤满矿料的情况下，调节排料口，当破碎机的负荷到达最大时的排料口为最小排料口，满足破碎机破碎比最大的要求。对于砂石矿，一般采用固定排料口，破碎机负荷保持一个合适值，满足砂石产品品质要求的同时，满足产量最大和能源消耗最小的要求。

由于圆锥式破碎机，是通过偏向挤压方式破碎矿料的，故圆锥式破碎机的负荷是脉动的，脉动的负荷值和数量是破碎机实际负荷准确反映，在正常的生产中，脉动的峰值一般相差不大，故本发明中，采用检测一段时间内，破碎机负荷脉动值(破碎电机功率、电流和主轴压力)的数量作为破碎机负荷的反馈值。相较于传统均值法获取破碎机负荷的方法，该方法具备反馈信号精度高、反应迅速，线性度好等特点。

为实现以上功能，本发明破碎机系统还包括检测主轴液压负荷的压力传感器4，检测主轴位置或排料口大小的位置传感器5，破碎电机功率器7。压力传感器4，位置传感器5，破碎电机功率器7与控制系统6电连接。其中控制系统6通过破碎电机功率器7控制破碎电机8，破碎电机功率器7也可以替换为破碎电机电流、电压传感器。

碎矿工艺要求破碎机内充满矿石时，碎矿的效率最高，故本发明采用的控制策略是破碎机进料仓保持一定的矿料，料仓料位传感器1检测破碎机3的进料仓2的料位高度，与设定值比较，通过控制系统6调节给料机9的进料速度，从而维持进料仓2料位稳定在满仓位置。当料仓料位传感器1检测到进料仓2的料位高度低于设定值，加大给料机9的进料速度；高于设定值则减小给料机9的进料速度，甚至停止进料。

如图2所示，为了降低操作人员的劳动强度，提高设备的工作效率，给料机的运行采用PID闭环控制，为适应矿料变化和给料设备的变化，PID控制器的参数运用神经元算法，控制器自学习确定。由于给料机和破碎机的进料仓都是时滞较大的系统，如果不对该控制器进行干涉，控制器会因为超调成震荡状态，控制器无法稳定，故在控制器回路加入预估器，在系统参数变动后，设定的时间内，PID控制器的输出保持稳定输出。

选矿厂碎矿时破碎机控制策落是在允许的功率下，矿料充满破碎腔，破碎比尽量大。由于矿石硬度经常变化，为了使破碎机不过载，人工操作时，常常排料口开的比较大，以便破碎电机负荷保留一定裕度，这样破碎比较小，也不能有效的利用破碎机。本发明破碎机控制策落是把排料口作为控制对象，通过控制主轴的位置来控制排料口的大小，主轴的位置通过位置传感器5获得，通过破碎机3的主轴液压电机10驱动主轴上下移动。主轴液压电机10正转，主轴上移，排料口减小，破碎机3自身的破碎电机8的负荷增大，破碎电机功率7输出值增大，主轴液压压力4增大，产品粒度变小。主轴液压电机10反转，主轴下移，排料口增大，破碎电机8的负荷减小，破碎电机功率7输出值减小，主轴液压压力4减小，产品粒度变大。

如图3所示，控制系统6通过破碎电机功率器7或压力传感器4检测破碎电机负载功率或主轴液压压力，与控制系统6的给定值运算，当运算结果存在偏差时，给出排料口位置数据，该位置数据与主轴位置传感器比较，二者偏差时，主轴液压电机10相应动作，驱动主轴运动，使得排料口作相应变化。破碎电机的负载电流反馈到控制器输入端参与控制器控制。由于主轴的调节系统是非线性系统，排料口的位置与破碎电机负荷电流也不是线性系统，故控制系统6采用PID控制器，进行PID闭环控制，PID控制器参数根据破碎机3的参数现场调试确定。由于主轴调节时间长，故该控制器的时滞很大，为了防止超调，在PID调节器前加入预估器，该预估器读取排料口位置(主轴位移传感器值)，预估PID输入偏差，并加以干涉。

Claims (9)

1.一种破碎机系统，其特征在于，由料仓料位传感器(1)，破碎机(3)，控制系统(6)和给料机(9)组成，所述料仓料位传感器(1)安装在所述破碎机(3)的进料仓(2)处，所述给料机(9)出料口放置在所述破碎机(3)的进料仓(2)的进料口处，所述控制系统(6)与所述料仓料位传感器(1)，破碎机(3)的破碎电机(8)，给料机(9)和破碎机(3)的主轴液压电机(10)电连接；所述控制系统(6)采用PID与神经元控制对所述破碎机系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种破碎机系统，其特征在于，还包括压力传感器(4)，位置传感器(5)，破碎电机功率器(7)；所述压力传感器(4)，位置传感器(5)，破碎电机功率器(7)与控制系统(6)电连接；其中控制系统(6)通过破碎电机功率器(7)控制破碎电机(8)。

3.根据权利要求2所述的一种破碎机系统，其特征在于，所述破碎电机功率器(7)可以替换为破碎电机电流、电压传感器。

4.根据权利要求1所述的一种破碎机系统的自动给料方法，其特征在于，控制系统(6)通过料仓料位传感器(1)检测破碎机(3)的进料仓(2)的料位高度，与控制系统(6)设定值比较，控制给料机(9)的进料速度。

5.根据权利要求4所述的一种破碎机系统的自动给料方法，其特征在于，所述控制系统(6)采用PID闭环控制，并加入预估器，PID控制器的参数运用神经元算法。

6.根据权利要求1所述的一种破碎机系统的破碎机控制方法，其特征在于，控制系统(6)检测破碎机(3)的破碎电机(8)负载功率或主轴液压压力，与给定值运算，当运算结果存在偏差时，控制系统(6)计算出排料口位置数据，该位置数据与主轴位置比较，控制系统(6)控制主轴液压电机(10)驱动主轴运动，调整排料口大小。

7.根据权利要求6所述的一种破碎机系统的破碎机控制方法，其特征在于，所述控制系统(6)采用PID闭环控制，并加入预估器，PID控制器的参数根据破碎机(3)的参数调试确定。

8.根据权利要求6所述的一种破碎机系统的破碎机控制方法，其特征在于，所述主轴液压电机(10)驱动主轴上下运动调整排料口大小。

9.根据权利要求1所述的一种破碎机系统的控制方法，其特征在于，包括自动给料方法和破碎机控制方法。

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