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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Setzmaschinensteuerung für
die Hubgröße und/ oder Frequenz einer Naß-Setzmaschine für die Aufbereitung von
Rohmineralien, insbesondere von Rohkohle, Naß-Setzmaschin für die Aufbereitung von
Rohmineralien weisen in ihren heute bekannten Ausführungen teilweise schon eine
vom Bedienungspersonal einstellbare Hub- und/oder Frequenz-Steuerung auf.
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Das Bedienungspersonal stellt den Hub und/ oder die Frequenz entsprechend
der für die jeweils aufzubereitende Rohmineral-Mischung vorhandenen Erfahrungswerte
ein. Diese Erfahrungswerte ergeben sich durch Betriebsversuche oder werden durch
Aufbereitungsversuche auf Labormaschinen gewonnen. Es ist dabei nachteilig, daß
das Bedienungspersonal nur spät oder gar nicht auf Änderungen in der Aufgabe-Korngröße
und/ oder Zusammensetzung der Rohmineralien reagieren kann, da sich die Veränderungen
für das Bedienungspersonal nur in schlechteren Aufbereitungsergebnissen zeigen Kleinere
Abweichungen von den Durchschnittswerten können gar nicht ausgesteuert werden,und
auch bei großen Änderungen der Zusammensetzung des Rohmaterials und der Aufgabe-Korngröße,
zum Beispiel wenn in einem Kohleterminal Kohleladungen aus verschiedenen Lagerstätten
oder in einer Schachtanlage Kohle aus unterschiedlichen Feldern aufbereitet werden,
ist die - Reaktion des Bedienungspersonals stets zeitverzögert und im allgemeinen
insgesamt unzureichend.
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Es ist Aufgabe der Erfindung,eine Setzmaschinensteuerung anzugeben,
die auch bei in Zusammensetzung und Korngröße stark schwankenden Rohmineralien stets
eine optimale Aufbereitung gewährleistet und die Einstellung der Setzmaschine insbesondere
von der verzögerten und stets subjektiven Beurteilung des Aufbereitungsergebnisses
durch das Bedienungspersonal unabhängig macht. Dabei soll eine vollständig selbsttätige
Einstellung des Setzmaschinen-Hubs und/oder der Setzmaschinen-Frequenz erreicht
werden, so daß keine Bedienung mehr, sondern nur noch eine Überwachung der Setzmaschine
notwendig ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Größe und/oder die Frequenz
des Setzhubes in Abhängigkeit von den wechselnden Aufbereitungs-Eigenschaften des
Aufgabegutes selbsttätig nach vorherbestimmten Optimierungskurven eingestellt wird.
Durch die Verwendung von vorherbestimmten Optimierungskurven und eine selbsttätige
Einstellung der wesentlichen Aufbereitungsparamete r wird erreicht, daß Schwankungen
im Rohgut nach Zusammensetzung und/ oder Körnung ohne Eingreifen des Bedienungspersonals
und vor dem Auftreten eines schlechteren Aufbereitungsergebnisses ausgeglichen werden
können. So kann die Aufbereitung auf der Setzmaschine stets optimal ablaufen, Aufbereitungsfehler
werden vermieden und ein maximales Ausbringen der wertvollen Mineralbestandteile
erreicht.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Größe und/
oder Frequenz des Setzhubes in Abhängigkeit von der Korngröße der größten Rohgutanteile
eingestellt wird. Auf diese Art und Weise
wird vc teilhaft der Parameter
des Setzvorganges zur Steuerung der Setzr schiene verwendet, der den größten Einfluß
auf das Setzergebnis hat. Bei erhöhten Feinkornanteilen werden der Setzhub herabgesetzt
und die Frequenz des Setzvorganges erhöht. Falls jedoch mehr grobkörniges Rohgut
auf die Setzmaschine gelangt, werden der Hub erhöht und die Frequenz erniedrigt.
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Es ist dabei in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Rohgut
in Kornklassen aufgeteilt wird und daß die Größe und/oder Frequenz des Setzhubes
vorzugsweise nach der mittleren Korngröße der beiden anteilig größten Kornklassen
eingestellt wird. So ergibt sich eine besonders vorteilhaft praktikable und gleichzeitig
genaue Ausführung des e rfind ungsgemäßen Steuerungsve rfahrens, da auf diese Weise
nur die Kornfraktionen, deren Parameter das Aufbereitungsergebnis hauptsächlich
beeinflussen, zur Setzmaschinensteuerung herangezogen werden. Die anteilig kleinen
Kornklassen beeinflussen das Setzergebnis nicht erheblich, insbesondere der Feinstgutanteil
braucht nicht berücksichtigt zu werden, da seine Aufbereitung im Rahmen des Waschwasser-Aufbe
reitungs-Prozesses erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Größe
und/oder Frequenz des Setzhubes in Abhängigkeit von dem Fremdstoffgehalt im Rohgut,
zum Beispiel der Asche bei der Aufbereitung von Kohle, verändert wird. Die Berücksichtigung
des zweiten Parameters, der einen wesentlichen Einfluß auf das Aufbereitungsergebnis
hat, nämlich des Fremdstoffgehaltes im Rohgut, verbessert vorteilhaft das Aufbereitungsergebnis
weiter.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Größe
und/oder Frequenz des Setzhubes konstant gehalten wird, solange die Abweichung der
Korngröße und/oder des Fremdstoffgehaltes einen vorherbestimmten Grenzwert nicht
überschreitet.
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Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, daß die Zahl der Steuerungseingriffe
an der Setzmaschine beschränkt bleibt, so daß ein stabiles Arbeitsverhalten der
Setzmaschine erhalten wird. Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, nicht jede
meßbare geringfügige Änderung in der Korngröße und/oder dem Fremdstoffgehalt der
aufgegebenen Mineralien zu berücksichtigen, da die Kurven zur Optimierung des Setzhubes
und der Setzfrequenz im Bereich der auftretenden Änderungen relativ flach sind.
Erst bei größeren Abweichungen - zum Beispiel bei Abweichungen von mehr als 5 %
oder 10 % in der Korngröße und/oder im Fremdstoffgehalt - ist es vorteilhaft, den
Setzhub und/oder die Frequenz der Setzmaschine zu ändern. So wird auch vorteilhaft
verhindert, daß kleine periodische Schwankungen in der Korngröße und/oder Zusammensetzung
des Rohminerals zu überflüssigen Änderungen in der Arbeit der Setzmaschine führen.
Lediglich größere Abweichungen, die das Setzergebnis nennenswert verschlechtern
würden, werden berücksichtigt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Setzhubhöhe
direkt gemessen wird. Eine direkte Messung der Setzhubhöhe ist besonders aussagekräftig,
da so die entsprechende Bewegung der Mineralien auf dem Setzbett erfaßt wird. Störeinflüsse,
zum Beispiel durch Reibung, werden unterdrückt. Die Pulsfrequenz der Setzmaschine
braucht nicht extra gemessen zu werden, sie wird an der Ventilsteuerung eingestellt.
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Es ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Setzhubhöhe
durch die Abtastung der Setzflüssigkeits-Oberfläche elektrisch oder durch Ultraschall,
insbesondere über einen zumindest teilweise metallischen Schwimmer gemessen wird.
Die Abtastung der Setzflüssigkeits-Oberfläche - sei es induktiv oder kapazitiv oder
durch Ultraschall - kann so besonders vorteilhaft berührungslos und durch Meßgeräte
erfolgen, die über der Setzmaschine angeordnet sind und somit besonders einfach
justiert und gewartet werden können. Die Verwendung eines zumindest teilweise metallischen
Schwimmers erhöht die Abtastgenauigkeit und unterdrückt die Anzeige von Oberwellen.
Es ist dabei vorteilhaft möglich, die Überwachung der Setzmaschine mit Direktanzeige
der Maschinenparameter in einer, von der Setzmaschine getrennten Bedienungswarte
durchzuführen.
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In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Setzhubhöhe
indirekt über die Arbeitsflüssigkeits-Bewegung in den Erregerkammern gemessen wird.
Die Erregerkammern sind - verglichen mit dem Setzbett - relativ klein, so daß sich
hier eine entsprechend größere Bewegung der Setzflüssigkeit ergibt. Dies kommt insbesondere
einer elektrischen Sondenmessung, die bereits in einer großen Zahl von Setzmaschinen
erprobt ist, entgegen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Setzhubhöhe
und/oder Frequenz durch eine Veränderung der Ventil-Öffnungszeiten und Zeitpunkte
gesteuert wird. Auf diese Art und Weise kann vorteilhaft mit einem konstanten Arbeitsluftdruck
gearbeitet werden, so daß sich eine Änderung des Arbeitsluftdruckes zur Steuerung
der Setzmaschine erübrigt.
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In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Setzhubhöhe
durch eine Veränderung der Mineralschichtdicke auf dem Setzbett, insbesondere über
eine By-Pass-Führung des Mineralienstromes, gesteuert wird. Die Veränderung der
Setzbett-Belegung mit Mineralien, die einfach durch eine By-Pass-Führung mit Repetierung
eines Mineralien-Teilstromes eingestellt werden kann, ergibt ebenfalls eine Beeinflussung
der Setzhubhöhe. Es ist so nicht mehr notwendig, die Ventil-Öffnungszeiten oder
Zeitpunkte zu verändern. Nachteilig, jedoch in Kauf nehmbar, ist dabei die Zunahme
der Trägheit der Steuerung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bestimmung
des Fremdstoffgehaltes durch Gamma- oder Röntgenstrahlen erfolgt, mit denen fortlaufend
insbesondere ein By-Pass-Strom des Aufgabegutes auf seinen Fremdstoffgehalt hin
gemessen wird. So ist es leicht und einfach möglich, den Fremdstoffgehalt - bei
Kohle zum Beispiel den Aschegehalt - mit erprobten Meßgeräten zu messen, deren Genauigkeit
nicht von einer Labormessung abweicht.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Veränderung
der Hubgröße und/ oder Hubfrequenz bei Änderungen der Korngrößen-Anteile und/oder
des Fremdstoffgehaltes des Aufgabegutes entsprechend vorherbestimmter und insbesondere
in einem frei programmierbaren Steuergerät gespeicherter Optimierungsfunktionen
erfolgt. Durch die Speicherung der Optim ie rungsfunktione n in einem frei programmierbaren
Steuergerät ist eine Korrektur der
Optimierungskurven besonders
leicht und einfach möglich. So können Veränderungen im Setzverhalten der aufzubereitenden
Mineralien jederzeit und ohne größeren Aufwand einprogrammiert werden. Auch eine
Veränderung der Zusammensetzung der Austragsteilströme, zum Beispiel zur Änderung
der Mittelgut-Eigenschaften, ist ohne weiteres möglich.
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Das frei programmierbare Steuergerät kann über die Steuerung der Setzmaschinenpulsung
hinaus auch die Verriegelungsschaltung der Setzmaschinen-Funktionsteile und -Hilfsgruppen
übernehmen. Für die gesamte Setzmaschinensteuerung ist damit nur noch ein einziges,
neuerdings handelsübliches Steuergerät erforderlich. Es ist dabei besonders vorteilhaft,
wenn das Steuergerät in Relaistechnik programmierbar ist, da es so jedem Elektrotechniker
möglich ist, die Verriegelungsschaltung, die Ventilsteuerung etc. ebenso zu ändern
wie die eingegebenen Optimierungskurven, bei denen nur die Lage bestimmter Netzpunkte
eingegeben werden muß.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, die ein
besonders vorteilhaftes Beispiel zeigen und aus denen weitere Einzelheiten entnehmbar
sind.
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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen: In Fig. 1 ein Fluß-Diagramm des
automatischen, optimierten Steue rungsverfahrens nach der Erfindung sowie in Fig.
2 eine Hubsteuerung der Setzmaschine zur Durchführung der Erfindung.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 den Rohmineralstrom - etwa einen Rohkohlestrom
- sowie 2 den Teilstrom zur Bestimmung der Zusammensetzung des Rohmineralstromes
- etwa bei Kohle des Aschegehaltes -und 3 den Teilstrom zur Korngrößen-Bestimmung.
Der Teilstrom 2 durchläuft - wenn es sich um Kohle handelt - das Asche-Bestimmungsgerät
6 und der Teilstrom 3 das Korngrößen-Bestimmungsgerät 5. Das Asche-Bestimmungsgerät
6 ist vorzugsweise ein bekanntes, horizontal oder vertikal arbeitendes Asche-Bestimmungsgerät
mit Förder- und Preßschnecke, während das Krongrößen-Bestimmungsgerät 5 vorzugsweise
als Siebdeck mit nachgeschalteten Bandwaagen für die einzelnen Kornklassen-Teilströme
ausgebildet ist. Die Teilströme 2 und 3 vereinigen sich nach der Aschebestimmung
bzw. der Korngrößen-Bestimmung wied er mit dem Rohkohlestrom 1 und werden mit diesem
zusammen der Setzmaschine 4 aufgegeben. Die Setzmaschine 4 trennt das aufgegebene
Rohgut vorzugsweise in Berge, Mittelgut und Reinkohle. Die Berge werden in bekannter
Weise aufgehaldet oder wieder verfüllt, während das Mittelgut und die Feinkohle
in der Aufbereitungsanlage weiterverarbeitet werden. Das Korngrößen-Bestimmungsgerät
5 gibt ein Signal 5' und das Asche-Bestimmungsgerät 6 ein Signal 6' auf das Steuergerät
7, in dem Optimierungskurven 7, und 7', gespeichert sind. Die Optimierungskurven
7' und 7', sind entweder durch Laborversuche bestimmt oder werden entsprechend den
in der Praxis erkannten Abhängigkeiten von optimalem Setzhub und optimaler Setzfrequenz
von der Korngröße des Aufgabegutes bzw. des Bergegehaltes gebildet.
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Hierzu gibt es auch Material in den bekannten Aufbereitungs-Fachbüchern.
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Das Steuergerät 7 gibt der Setzmaschine 4 Signale entsprechend den
Optirn.erungskurven 7' und 7', und steuert so die schematisch angedeuteten Ein-
und Auslaßventile 12, die vorzugsweise auf dem Wind kessel 13 angeordnet sind.
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In dem Wind kessel 13 wirkt die Arbeitsluft 11, deren Druck vorteilhaft
unverändert bleibt. Die Beeinflussung des Setzhubes geschieht durch eine Veränderung
der Setzmaschinen-Ve ntil-Öffn ungszeiten bzw. der Öffnungs- und Schließzeitpunkte.
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In Fig. 2 bezeichnet 12 ein schematisch angedeutetes Setzmaschinenabteil
mit den Pulsluftkammern 13 und 25. Zumindest in einer Pulskammer, hier der Pulskammer
13, des Setzmaschinenabteiles 12 ist eine Sonde 14 angeordnet, die die Pulsations-Bewegung
der Setzmaschinen-Flüssigkeit in den Pulskammern mißt. Von der Sonde 14 wird ein
Signal 14' dem Transmitter 15 aufgegeben, der das Signal umgewandelt den beiden
Grenzwertschaltern 16 und 17 aufgibt. Die Grenzwertschalter 16 und 17 erhalten Grenzwert-Vorgaben
durch das Steuergerät 7, so daß sich die Pulsbewegung in der Kammer 13 nur entsprechend
der Grenzwert-Vorgaben durch die Optimierungskurven 7' und 7,, einstellen kann.
Von den Grenzwertschaltern 16 und 17 werden Signale 16' und 17' auf die Und-Glieder
18 und 19 abgegeben, an denen auch das Signal 20' ansteht, das die Funktionsfähigkeit
der übrigen Setzmaschinenteile und der Hilfsvorrichtungen angibt. Falls die übrigen
Setzmaschinenteile und Hilfsvorrichtungen betriebsbereit sind, geben die Und-Glieder
18 und 19 Signale 18' und 19' auf die Ventilsteuerung 21 und 22 ab, die so entsprechend
der Grenzwertvorgaben die Ventiel 23 und 24 steuern.
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Obwohl die vorstehende Erfindung in erster Linie für die Aufbereitung
von Kohle gedacht ist und daher am Beispiel einer Rohkohle-Aufbereitung gezeigt
wird, ist sie natürlich gleichermaßen für die Aufbereitung von anderen Mineralien
- zum Beispiel von Erz -geeignet.
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In allen Fällen erfolgt eine On-Line-Steuerung der Setzmaschine aufgrund
von Optimierungskurven, die für jeden Rohmi neral-Zustand insbesondere die optimale
Setzhubgröße und Setzhubfrequenz angeben. Als weitere Parameter können zum Beispiel
auch die Aufgabemenge und die Unterwasserzuführung verändert werden.
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