RU2117535C1

RU2117535C1 - Device for automatically controlling air concentration in pulp of flotation machine

Info

Publication number: RU2117535C1
Application number: RU95106289A
Authority: RU
Inventors: В.А. Воронов; Б.П. Леонов; К.А. Панин; А.Ю. Сметанина
Original assignee: Акционерное общество "Механобр инжиниринг автоматик"
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1998-08-20
Also published as: RU95106289A

Abstract

FIELD: mineral dressing. SUBSTANCE: device comprises flotation machine chamber with impeller and air-in-pulp concentration measuring element. The latter is constructed as two pairs of pipes placed at different levels in the flotation machine chamber. Ends of one pair of tubes are disposed in aerated pulp zone and ends of the other pair in non-aerated pulp zone. Tubes are connected with differential pressure gages, their electric ports being connected to dividing unit attached to regulator. Output of the latter is connected with frequency converter attached to electrical motor input connected with impeller. EFFECT: automated flotation process. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизации процессов обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при управлении, регулировании и контроле работы флотомашины. Автоматическое измерение объемной концентрации воздуха в пульпе позволяет оперативно управлять процессом флотации путем поддержания заданной аэрации пульпы. The invention relates to the field of automation of mineral processing and can be used in the management, regulation and control of the operation of the flotation machine. Automatic measurement of volumetric air concentration in the pulp allows you to quickly control the flotation process by maintaining a given pulp aeration.

Известны различные способы аэрации пульпы при флотации. Наиболее близким взятым за прототип, является устройство регулирования аэрации пульпы, включающее камеру флотомашины, измерительный элемент, регулятор и исполнительный механизм. В данном устройстве измеряется расход воздуха, поступающий во флотомашину, по значению которого в регуляторе оценивается концентрация воздуха в пульпе (газосодержание) с использованием экспериментальных зависимостей и определяется то положение, которому соответствует по экспериментальным зависимостям максимум содержания воздуха в пульпе. (см. а.в. N 1604485, кл. МКИ B 03 D 1/00, 1988 г.). Various flotation aeration methods are known. The closest taken as a prototype is a pulp aeration control device, including a flotation chamber, a measuring element, a regulator and an actuator. In this device, the air flow into the flotation machine is measured, the value of which in the regulator estimates the air concentration in the pulp (gas content) using experimental dependences and determines the position to which the maximum air content in the pulp corresponds according to the experimental dependences. (see A.V. N 1604485, class MKI B 03 D 1/00, 1988).

Данное изобретение касается способов флотационного обогащения и использует метод контроля концентрации по косвенному показателю - расходу воздуха. Однако известно, что указанная концентрация зависит в значительной степени и от других факторов - плотности, вязкости, температуры пульпы, динамических возмущений в потоке пульпы и т.д. Следовательно точность поддержания максимальной концентрации воздуха не высока. В то же время регулирующее воздействие осуществляется фактически путем изменения продольного перемешивания, тогда как сам расход воздуха в качестве воздействия не используется. Данное обстоятельство снижает качество регулирования. This invention relates to flotation concentration methods and uses a method for controlling concentration by an indirect indicator - air flow. However, it is known that this concentration also depends to a large extent on other factors — density, viscosity, pulp temperature, dynamic disturbances in the pulp stream, etc. Therefore, the accuracy of maintaining maximum air concentration is not high. At the same time, the regulatory effect is actually carried out by changing the longitudinal mixing, while the air flow itself is not used as the impact. This circumstance reduces the quality of regulation.

Задача настоящего изобретения состоит в улучшении условий флотации за счет автоматического регулирования концентрации воздуха во флотируемой пульпе. The objective of the present invention is to improve the flotation conditions by automatically controlling the concentration of air in the floated pulp.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве автоматического регулирования концентрации воздуха в пульпе флотационной машины, содержащем камеру флотационной машины с импеллером и измерительным элементом концентрации воздуха в пульпе, регулятор и исполнительный механизм в виде электродвигателя, измерительный элемент выполнен в виде двух пар трубок, размещенных на разных уровнях в камере флотомашины, причем концы одной пары трубок расположены в зоне аэрированной пульпы, а концы другой - в зоне неаэрированной пульпы, устройство снабжено дифференциальными манометрами, устройством деления и преобразователем частоты, при этом манометры соединены с указанными трубками, а электрические выходы манометров подключены к устройству деления, соединенному с регулятором, выход которого подключен к входу преобразователя частоты, присоединенному к входу электродвигателя, связанного с импеллером. The problem is solved due to the fact that in the device for automatically controlling the air concentration in the pulp of a flotation machine containing a flotation machine chamber with an impeller and a measuring element of air concentration in the pulp, a regulator and an actuator in the form of an electric motor, the measuring element is made in the form of two pairs of tubes, placed at different levels in the chamber of the flotation machine, with the ends of one pair of tubes located in the area of aerated pulp, and the ends of the other in the area of non-aerated pulp, ystvo provided with a differential pressure gauge device and dividing the frequency converter, wherein the gauges are connected to said tubes, manometers and electrical outputs are connected to a dividing device connected to the controller, the output of which is connected to the input of the frequency converter coupled to the input of the motor associated with the impeller.

Новизна предложения состоит в новой совокупности известных признаков. Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой признаков новой совокупности позволяет получить новое свойство, выраженное в том, что благодаря связи между концентрацией воздуха в пульпе и ее удельным весом, а также зависимости указанной концентрации от скорости вращения импеллера, создано устройство, обеспечивающее автоматическое регулирование концентрации воздуха в пульпе с большей точностью, что, в свою очередь, позволяет получить технический эффект, выраженный в поддержании заданной аэрации пульпы при изменении внешних условий. The novelty of the proposal is a new set of well-known features. The inventive step is confirmed by the fact that the interaction between the features of the new aggregate allows one to obtain a new property, expressed in that, due to the relationship between the concentration of air in the pulp and its specific gravity, as well as the dependence of this concentration on the speed of rotation of the impeller, a device is created that provides automatic control the concentration of air in the pulp with greater accuracy, which, in turn, allows you to get a technical effect, expressed in maintaining a given aeration of the pulp pr changes in external conditions.

На чертеже представлена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит две питающие трубки 1, соединяющие напорный бак 2 с камерой флотационной машины 3. В пульпу 4 введены концы измерительных трубок 5, длина которых обусловлена выбором зоны контроля аэрации пульпы. Компенсационные трубки 6 также погружены в пульпу, но их открытые концы находятся в той зоне камеры флотомашины, где аэрация практически отсутствует. Трубки 6 используются для компенсации погрешности измерения, обусловленной колебаниями содержания твердого в пульпе. Разность давлений на первой паре трубок 5 зависит от концентрации воздуха и содержания твердого в пульпе. Разность давлений на концах второй пары трубок 6 зависит только от содержания твердого в пульпе. Исключение погрешности, вызванной колебаниями твердого осуществляется делением первой разности давлений на вторую. The device contains two feed tubes 1 connecting the pressure tank 2 with the camera of the flotation machine 3. The ends of the measuring tubes 5 are introduced into the pulp 4, the length of which is determined by the choice of the zone for controlling the aeration of the pulp. Compensation tubes 6 are also immersed in the pulp, but their open ends are in that area of the chamber of the flotation machine, where aeration is practically absent. Tubes 6 are used to compensate for measurement errors due to fluctuations in the solids content in the pulp. The pressure difference on the first pair of tubes 5 depends on the air concentration and the solids content in the pulp. The pressure difference at the ends of the second pair of tubes 6 depends only on the solid content in the pulp. The exception of the error caused by the oscillations of the solid is carried out by dividing the first pressure difference by the second.

Напорный бак 2 заполняют водой из магистрального трубопровода 7, а избыток воды переливается в сливную воронку 8. К трубкам 5, 6 подсоединены посредством отборных трубок 9 дифференциальные манометры имеющие соответственно электрические выход 10 и 11. Отношение выходных электрических сигналов дифманометров 10, 11 определяется устройством деления 12, выходной сигнал которого пропорционален концентрации воздуха. Выход устройства 12 включен на вход регулятора 13, определяющего по величине отклонения концентрации воздуха от заданной величины необходимое управляющее воздействие. Выход регулятора 13 подсоединен к входу частотного преобразователя 14, выход которого подключен к управляющему входу электродвигателя 15 импеллера 16. The pressure tank 2 is filled with water from the main pipeline 7, and the excess water is poured into the drain funnel 8. Differential pressure gauges with electrical output 10 and 11 are connected to the tubes 5, 6, respectively. The ratio of the output electrical signals of the pressure gauges 10, 11 is determined by the division device 12, the output of which is proportional to air concentration. The output of the device 12 is connected to the input of the controller 13, which determines the necessary control action from the deviation of the air concentration from the set value. The output of the controller 13 is connected to the input of the frequency converter 14, the output of which is connected to the control input of the electric motor 15 of the impeller 16.

Устройство 12 определяет отношение плотностей аэрированной и неаэрированной пульпы, однозначно зависящее от концентрации воздуха в ней. Device 12 determines the ratio of the densities of aerated and non-aerated pulp, which uniquely depends on the concentration of air in it.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Из напорного бака 2 вода течет по питающим трубкам 1, измерительным 5 и компенсационным трубкам 6 в пульпу 4 камеры 3 флотомашины. Для обеспечения постоянного напора бак 2 работает с переливом, а избыток воды сливается в сливную воронку 8. Давление на концах трубок 5 и 6 зависит от плотности аэрированной и неаэрированной пульпы, а также от глубины погружения трубок и определяется соотношениями:

где
γ₁γ_п - плотности аэрированной и неаэрированной пульпы соответственно.From the pressure tank 2, water flows through the supply tubes 1, measuring 5 and compensation tubes 6 into the pulp 4 of the chamber 3 of the flotation machine. To ensure constant pressure, tank 2 works with overflow, and excess water is drained into a drain funnel 8. The pressure at the ends of the tubes 5 and 6 depends on the density of the aerated and unaerated pulp, as well as on the immersion depth of the tubes and is determined by the relations:

Where
γ ₁ γ _p are the densities of aerated and non-aerated pulp, respectively.

h₁, h₂, h₃, h₄ - глубины погружения измерительных и компенсационных трубок. (см. чертеж)
Разность давлений, измеряемая дифманометром 11
ΔP₁₂= P₁-P₂= γ(h₁-h₂) = γΔh₁₂
Разность давлений, измеряемая манометром 10
ΔP₃₄= P₃-P₄= γ_п(h₃-h₄) = γ_пΔh₃₄
Дифференциальные манометры преобразуют разность давлений в электрическое напряжение:
U₁₂ = K • Δ P₁₂
U₃₄ = K • Δ P₃₄
где
U₁₂, U₃₄ электрические напряжения на выходе дифманометров.h ₁ , h ₂ , h ₃ , h ₄ - the immersion depth of the measuring and compensation tubes. (see drawing)
Differential pressure measured by a differential pressure gauge 11
ΔP ₁₂ = P ₁ -P ₂ = γ (h ₁ -h ₂ ) = γΔh ₁₂
Pressure difference measured by a manometer 10
ΔP ₃₄ = P ₃ -P ₄ = γ _p (h ₃ -h ₄ ) = γ _p Δh ₃₄
Differential pressure gauges convert the pressure difference into electrical voltage:
U ₁₂ = K • Δ P ₁₂
U ₃₄ = K • Δ P ₃₄
Where
U ₁₂ , U ₃₄ electrical voltage at the output of differential pressure gauges.

K - коэффициент пропорциональности
Отношение напряжений U₁₂ и U₃₄

где
α - концентрация воздуха в аэрированной пульпе.K - proportionality coefficient
The ratio of voltages U ₁₂ and U ₃₄

Where
α is the concentration of air in the aerated pulp.

Как видно из последней формулы выход устройства 12 определяется концентрацией воздуха α и не зависит от плотности неаэрированной пульпы γ_п .As can be seen from the last formula, the output of the device 12 is determined by the air concentration α and does not depend on the density of the unaerated pulp γ _p .

Регулятор 13 рассчитывает управляющее воздействие по ПИД - закону регулирования и изменяет его таким образом, чтобы уменьшить рассогласование измеренного значения концентрации воздуха α от заданного значения. Результат расчета передается с выхода регулятора 13 на вход частотного преобразователя 14, изменяющего соответствующим образом скорость вращения электродвигателя 15.

The controller 13 calculates the control action according to the PID control law and changes it in such a way as to reduce the mismatch of the measured value of the air concentration α from the set value. The calculation result is transmitted from the output of the regulator 13 to the input of the frequency converter 14, which accordingly changes the rotation speed of the electric motor 15.

Claims

A device for automatically controlling the air concentration in the pulp of a flotation machine, comprising a flotation chamber with an impeller and a measuring element, as well as a regulator and an actuator in the form of an electric motor, characterized in that the measuring element is made in the form of two pairs of tubes placed at different levels in the flotation chamber, moreover, the ends of one pair of tubes are located in the zone of aerated pulp, and the ends of the other pair are in the zone of unaerated pulp, the device is equipped with differential pressure gauges, block m division and frequency converter, wherein the gauges are connected to said pipes, electrical outlets manometers connected to dividing unit connected to a regulator whose output is connected to the output of the frequency converter connected to the output of the motor associated with the impeller.