PL229177B1 - Sposób i układ sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych - Google Patents

Abstract

Sposób sterowania odbiorem produktów wzbogacania w wodnej osadzarce pulsacyjnej polega na pomiarze czujnikiem (1) w czasie każdego cyklu pulsacji powietrza roboczego pomiaru grubości warstwy produktu dolnego (4). Po czym, wyniki pomiarów z co najmniej dwóch cykli uśrednia się i na podstawie uśrednionej wartości dokonuje się sterownikiem przedziału (12) korekty ilości wody dolnej poprzez wysterowanie przepustnicy wody (8) i korekty ilości powietrza roboczego (11) poprzez regulację czasami otwarcia w zespole zaworów talerzowych (10). Ponadto dokonuje się stabilizacji grubości warstwy produktu dolnego (4) przez sterowanie rozwarciem szczeliny przepustu (6) i położeniem zasuwy przedziałowej (3). Układ sterowania został wyposażony w czujnik (1) do pomiaru grubości warstwy produktu dolnego (4) usytuowany jest przed przepustem (6) odprowadzającym produkt dolny (4). Przy czym, czujnik (1) wyposażony jest w okalającą go ze wszystkich stron osłonę ołowianą (2) z usytuowaną w jej dolnej części szczeliną pomiarową (2a).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych, znajdujący zastosowanie w procesie wzbogacania węgla kamiennego.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 136114 urządzenie do regulacji wygarniania produktu ciężkiego w osadzarce wodnej, które zawiera element pomiarowy grubości warstwy produktu ciężkiego w postaci pływaka, którego rura jest umieszczona wewnątrz cewek indukcyjnego czujnika położenia wykonanego w postaci impulsowego indukcyjnego czujnika różnicowego złożonego z ferromagnetycznego rdzenia umieszczonego wewnątrz rury pływaka i dwóch identycznych cewek indukcyjnych. Cewki indukcyjne czujnika są połączone elektrycznie poprzez przetwornik pomiarowy z układem sterującym regulatora cyfrowego utworzonego z dwóch generatorów o różnych częstotliwościach licznika rewersyjnego, sterownika silnika skokowego i układu ręcznego sterowania. Układ sterowania ręcznego oraz dwa generatory o różnych częstotliwościach są połączone poprzez układ sterujący z wejściami licznika rewersyjnego. Wejście impulsów z generatora niższej częstotliwości licznika rewersyjnego oraz jedno z wyjść układu sterującego są połączone ze sterownikiem silnika skokowego stanowiącego element wejściowy hydraulicznego serwomechanizmu, którego ruchomy element wyjściowy jest połączony z organem wykonawczym. Przetwornik pomiarowy i układ sterujący są równolegle połączone z układem sterowania pulsacją generującym impulsy wyznaczające chwile rozpoczęcia pomiarów grubości warstwy produktu ciężkiego. Impulsowy indukcyjny czujnik różnicowy jest przymocowany do ruchomego elementu wyjściowego hydraulicznego serwomechanizmu poprzez mechanizm śrubowy umożliwiający zmianę jego położenia wzdłuż osi pionowej.

Znany jest też z polskiego opisu patentowego Nr 166 025 sposób regulacji rozdziału mieszaniny ziaren na warstwy w osadzarce wodnej. Polega on na pomiarze, radiometrycznym popiołomierzem zawartości popiołu w próbce pobieranej okresowo z frakcji górnej wypływającej z osadzarki. Impulsy pomiarowe z popiołomierza są przetwarzane w sterującym układzie elektronicznym, który steruje położeniem czujnika pływakowego poprzez zmianę jego gęstości i urządzeniem do wypływu frakcji ciężkiej, w zależności od składu densymetrycznego warstw węgla znajdującego się w końcowej strefie koryta osadzarki. Rozwiązanie to polega więc na tym, że pomiary dokonywane są okresowo, a wyniki pomiarów otrzymuje się z opóźnieniem związanym z czasem ich trwania. Ponadto, korekta nastaw w tym rozwiązaniu dotyczy jednego czynnika sterowania pracą osadzarki to jest gęstości czujnika pływakowego. Wynalazek ten nie przewiduje pomiaru grubości warstwy produktu we frakcji dolnej.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego Nr 184138 układ automatycznej kontroli regulacji procesu wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych, który charakteryzuje się tym, że elementy tworzące rozwiązanie sterują wewnętrzną pracą w poszczególnych przedziałach osadzarki. Przy czym, sterownik połączony jest z urządzeniami wykonawczymi automatyki, którego sygnały sterują pracą w przedziałach osadzarki poprzez transmisyjne łącze z radiometrycznym popiołomierzem stanowiącym miernik ciągłego pomiaru zawartości popiołu w koncentracie. Ponadto układ ma radiometryczny popiołomierz ciągłego pomiaru popiołu w przeroście wychodzącym z osadzarki, który jest połączony poprzez transmisyjne łącze ze sterownikiem.

Znany jest z polskiego opisu patentowego Nr 201951 sposób sterowania pracą urządzenia odbioru produktów w wodnej osadzarce pulsacyjnej, polegający113 indywidualnym sterowaniu elementami wykonawczymi odbioru, które poruszają się ruchem nadążnym za pływakiem czujnika pływakowego, a ich parametry ruchu określa się poprzez automatyczną zmianę wartości nastaw parametrów dynamicznych sterowników.

Ponadto znany jest z polskiego opisu wynalazku zgłoszonego do opatentowania Nr P.403911 sposób sterowania odbiorem produktów wzbogacania w wodnej osadzarce pulsacyjnej, który polega na pomiarze popiołomierzem zawartości popiołu we wzbogacanym materiale na wysokości lub poniżej progu przelewowego osadzarki. Pomiar ten dokonuje się poprzez pomiar natężenia promieniowania naturalnego emitowanego przez wzbogacany materiał. Na podstawie tej zmierzonej wartości dokonuje się korekty natężenia odbioru produktu dolnego wzbogacanego materiału. Pomiar zawartości popiołu dokonuje się miernikiem promieniowania naturalnego emitowanego przez wzbogacany materiał. Popiołomierz wykorzystujący zjawisko promieniowania naturalnego, posiada tak skonstruowane osłony ołowiane, aby na wynik pomiaru nie wpływało promieniowanie otoczenia (osłona górna) i promieniowanie pochodzące od produktu ciężkiego znajdującego się w dolnej strefie przedziału roboczego (osłona dolna).

PL 229 177 B1

Znane układy i sposoby sterowania odbiorem produktów w osadzarkach wodnych poprzez sterowanie położeniem elementami wykonawczymi odbioru np. przepustu produktu dolnego i/lub położeniem zasuwy przedziałowej opierają się wskazania gęstościomierza lub popiołomierza. W każdym z przypadków podstawowym elementem pomiarowym jest pływak o precyzyjnie dobranej gęstości, który pełni rolę wskaźnika położenia warstwy o gęstości rozdziału. Wyniki pomiarów z popiołomierza lub gęstościomierza izotopowego służą do korekty błędów wynikających z oddziaływania mechanicznego pulsującego, wzbogacanego materiału na pływak. Wadą znanych rozwiązań jest stosowanie czujników pływakowych przeznaczonych do precyzyjnego sterowania układem odbioru, tak aby uzyskany produkt górny miał założoną gęstość lub zawartość popiołu. Wadą czujników pływakowych jest ich podatność na oddziaływanie mechaniczne wzbogacanego węgla, a szczególnie ciężkiego kamienia w wzbogacanej mieszaninie.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie z układów sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych awaryjnych podatnych na oddziaływanie mechaniczne czujników pływakowych oraz zapewnienie poprawnego pomiaru grubości warstwy produktu dolnego umożliwiającego poprawny dobór parametrów procesowych.

Istota sposobu sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych według wynalazku polega na pomiarze czujnikiem pomiaru grubości warstwy produktu dolnego, w czasie każdego cyklu pulsacji powietrza roboczego. Po czym, wyniki pomiarów z co najmniej dwóch cykli uśrednia się i na podstawie tak uśrednionej wartości dokonuje się sterownikiem przedziału korekty ilości wody dolnej poprzez wysterowanie przepustnicy wody, korekty ilości powietrza roboczego poprzez regulację czasami otwarcia w zespole zaworów talerzowych oraz realizuje się stabilizację grubości warstwy produktu dolnego przez sterowanie rozwarciem szczeliny przepustu i położeniem zasuwy przedziałowej.

Układ sterowania według wynalazku zawiera czujnik do pomiaru grubości warstwy produktu dolnego, który jest usytuowany przed przepustem odprowadzającym produkt dolny i ma okalającą go ze wszystkich stron osłonę ołowianą z usytuowaną w jej dolnej części szczeliną pomiarową skierowaną w kierunku produktu dolnego znajdującego się nad pokładem sitowym.

Zastosowanie sposobu i układu sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych według wynalazku poprzez ciągły pomiar grubości warstwy dolnej pozwoliło na wyeliminowanie, stosowanych w dotychczasowych układach, awaryjnych czujników pływakowych, co w zasadniczy sposób zwiększa niezawodność pracy osadzarek, Poprawny pomiar grubości warstwy dolnej wpływa na dobór parametrów procesowych wody dolnej oraz czas trwania podrzutu materiału, co stabilizuje proces rozwarstwiania materiału w przedziale osadzarki i stanowi podstawę realizacji algorytmów stabilizujących właściwe sterowanie wielkością szczeliny odprowadzającej produkt dolny i zasuwy przedziałowej. Efektem jest zmniejszenie ilości węgla w odpadach i zmniejszenie ilości kamienia w koncentracie. Nawet niewielka poprawa dokładności rozdzielania wzbogacanego materiału przekłada się na znaczące efekty ekonomiczne - wynika to z wydajności maszyny, która sięga nawet 700 ton na godzinę.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat technologiczny wraz z blokowym układem sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnej osadzarce pulsacyjnej.

W sposobie według wynalazku nadawa dostarczona do przedziału roboczego osadzarki stanowi mieszaninę wody i cząsteczek materiału o różnych gęstościach właściwych. W dolnej części przedziału roboczego, pod pokładem sitowym 5 znajduje się dzwon powietrzny 7, do którego doprowadzane jest rurociągiem 11 powietrze robocze. Otwarcie zaworu wlotowego w zespole zaworów talerzowych 10 powoduje zwiększenie objętości powietrza w dzwonie powietrznym 7, wyparcie z niego wody i w efekcie ruch wznoszący wody i wzbogacanego materiału w przedziale roboczym. W kolejnej fazie cyklu otwierany jest zawór wylotowy zabudowany w zespole zaworów talerzowych 10, zmniejsza się objętość powietrza w dzwonie 7, a wzbogacany materiał swobodnie opada na pokład sitowy 5. W fazie tej następuje swobodne, grawitacyjne przemieszczanie się cząstek z prędkością zależną od ich gęstości, co prowadzi do rozwarstwienia materiału i powstania tzw. łoża czyli warstwy produktu dolnego 4 o dużej gęstości. Grubość tej warstwy produktu dolnego 4 ma istotny wpływ na dalszy proces rozwarstwiania materiału znajdującego się nad nią. Pomiar grubości warstwy produktu dolnego 4 realizowany jest czujnikiem 1. Sygnał pomiarowy z czujnika 1 jest przesyłany do układu sterownika przedziału 12 i ma wpływ na ilość powietrza wtłaczanego rurociągiem 11 w czasie cyklu podrzutu, na ilość wody dolnej dostarczanej rurociągiem 9, wspomagającej rozluzowanie wzbogacanego materiału, na stopień otwarcia szczeliny przepustu 6 sterowanego przez pozycjoner 13 oraz na położenie zasuwy przedziałowej 3 sterowanej

PL 229 177 B1 pozycjonerem 14. Na poprawne rozwarstwienie wzbogacanej substancji ma wpływ ilość powietrza odpowiedzialnego za ruch pulsujący wznosząco-opadający w przedziale roboczym oraz ilość dostarczanej wody, która umożliwia właściwe rozluzowanie materiału podczas procesu wzbogacania. Zapotrzebowanie na wodę i powietrze zmienia się w zależności od grubości warstwy produktu dolnego 4, która to warstwa jest na bieżąco mierzona czujnikiem 1 grubości warstwy produktu dolnego 4. Ilość produktu dolnego 4 zależy od ilości i jakości nadawy, które to wielkości są zmiennymi procesowymi. Jak wykazały badania przemysłowe pomiar grubości warstwy produktu dolnego 4 dokonywany najkorzystniej metodą pomiaru natężenia promieniowania naturalnego umożliwia skuteczną regulację ilości wody poprzez przepustnicę wody 8 rurociągu wody dolnej 9 i regulację ilości powietrza przez zespół zaworów talerzowych 10 w czasie cyklu podrzutu wzbogacanego materiału, a w efekcie stabilizację gęstości koncentratu. Do sterowania uchyleniem lub domknięciem szczeliny przepustu 6 wystarcza sygnał pomiarowy informujący o zmierzonej grubości warstwy produktu dolnego 4. Wynik pomiaru grubości warstwy jest uwzględniany w każdym cyklu podrzutu materiału, ale jest uformowany jako wartość średnia, wyliczana na podstawie wyników cząstkowych z ostatnich kilkunastu cykli np. 10 cykli o okresie 1,2 sekundy. Wraz z rozpoczęciem podrzutu materiału do pozycjonerów 13, 14 i przepustnicy wody 8 przesyłane są sygnały ustalające położenie ww. elementów wykonawczych. Ze względu na stosunkowo niewielką dynamikę procesu, wartości przesyłane w kolejnych cyklach nie zmieniają się gwałtownie.

Układ do realizacji sposobu sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych składa się z układu sterownika przedziału 12, który połączony jest z pozycjonerem przepustu 13, z pozycjonerem zasuwy 14, czujnikiem 1 do pomiaru grubości warstwy produktu dolnego, z przepustnicą wody 8 oraz zespołem zaworów talerzowych 10. Przy czym, czujnik 1 do pomiaru grubości warstwy produktu dolnego 4 usytuowany jest przed przepustem 6 odprowadzającym produkt dolny 4. Z kolei czujnik 1 wyposażony jest w okalającą go ze wszystkich stron osłonę ołowianą 2 z usytuowaną w jej dolnej części szczeliną pomiarową 2a, która ogranicza odbierane promieniowanie naturalne do promieniowania pochodzącego jedynie od produktu dolnego 4 znajdującego się tuż nad pokładem sitowym 5.

Wykaz pozycji:

- czujnik (pomiar grubości warstwy produktu dolnego),

- osłona,

2a - szczelina pomiarowa,

- zasuwa przedziałowa,

- produkt dolny,

- pokład sitowy,

- przepust (odprowadzający produkt dolny),

- dzwon powietrzny,

8- przepustnica wody,

- rurociąg wody dolnej,

- zespół zaworów talerzowych,

- rurociąg powietrza,

- układu sterownika przedziału,

- pozycjoner przepustu,

- pozycjoner zasuwy.

Claims (2)

1. Sposób sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych polegający na pomiarze parametrów wzbogacanego materiału w czasie każdego cyklu pulsacji powietrza roboczego i na tej podstawie korekcie parametrów pulsacji powietrza roboczego, znamienny tym, że czujnikiem (1) w czasie każdego cyklu pulsacji powietrza roboczego dokonuje się pomiaru grubości warstwy produktu dolnego (4), po czym wyniki pomiarów z co najmniej dwóch cykli uśrednia się i na podstawie uśrednionej wartości dokonuje się sterownikiem przedziału (12) korekty ilości wody dolnej poprzez wysterowanie przepustnicy wody (8) i korekty ilości powietrza roboczego (11) poprzez regulację czasami otwarcia w zePL229 177 Β1 spole zaworów talerzowych (10) oraz dokonuje się stabilizacji grubości warstwy produktu dolnego (4) przez sterowanie rozwarciem szczeliny przepustu (6) i położeniem zasuwy przedziałowej (3).

2. Układ sterowania odbiorem produktów wzbogacania węgla w wodnych osadzarkach pulsacyjnych zawierający sterownik, z którym połączone są elementy wykonawcze zasuwy przedziałowej, wypustu produktu dolnego, przepustnicy wody, zawory powietrza oraz czujnik pomiarowy parametrów wzbogacanego materiału, znamienny tym, że czujnik (1) do pomiaru grubości warstwy produktu dolnego (4) usytuowany jest przed przepustem (6) odprowadzającym produkt dolny (4) i wyposażony w okalającą go ze wszystkich stron osłonę ołowianą (2), która ma w dolnej części szczeliną pomiarową (2a) skierowaną w kierunku produktu dolnego (4) znajdującego się nad pokładem sitowym (6).