RU2375116C1

RU2375116C1 - Method of automatic control of operation of autogenous grinding mill

Info

Publication number: RU2375116C1
Application number: RU2008130752/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Евгеньевич Андреев (RU); Евгений Евгеньевич Андреев; Надежда Валерьевна Николаева (RU); Надежда Валерьевна Николаева; Владислав Валерьевич Львов (RU); Владислав Валерьевич Львов; Ольга Юрьевна Коваль (RU); Ольга Юрьевна Коваль
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2009-12-10

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: invention refers to field of automatic monitoring and control of feed of mill of wet autogenous grinding of ore minerals. Method of automatic control of autogenous grinding mill operation includes measurement and stabilisation at preset values of grinding capacity, stock of materials in mill and density of finished product. Also it includes measurement of grinding capacity increment in current and previous equal time intervals, calculation of difference between increments of grinding capacity in current and previous equal time intervals, and, depending on difference sign, change of preset values of material stock and finished product density for increase of material stock and reduction of finished product density at positive sign of difference and cessation of preset values change at first obtained negative sign of difference. As preset values, specified values of material stock amount and finished product density obtained at next-to-last step of task change are used, and time intervals between measurements of increment of capacity are determined from moment of end of transient processes for material stock in mill. In addition, power consumed by mill is measured and moment of oncoming overload of grinding assembly is determined by value of amplitude of power high-frequency oscillations, at that power is recorded at each step of change of task to stabilisation loops. When amplitude of power high-frequency oscillations achieves preliminary preset limit value, successive step changing of task to loops of stabilisation of grinding assembly operation is performed for recovering from mode of overload.

EFFECT: enhancement of reliability and quality of control.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического контроля и управления загрузкой мельниц мокрого самоизмельчения руд и может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of automatic control and loading control of wet self-grinding mills and can be used in the construction, chemical and other industries.

Известен способ автоматического управления процессом измельчения (В. Flintoff. Introduction to Process Control. An Overview // Mineral Processing Plant Design, Practice, and Control. Proceedings. Vol.2. Published by the Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. Edited by Andrew L. Mular, Dough N. Halbe, and Derek J. Barratt. 2002), в котором для достижения максимальной производительности при сохранении желаемого класса крупности управление происходит на основании текущего соотношения питания, нагрузки, мощности и скорости.A known method for automatically controlling the grinding process (B. Flintoff. Introduction to Process Control. An Overview // Mineral Processing Plant Design, Practice, and Control. Proceedings. Vol.2. Published by the Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. Edited by Andrew L. Mular, Dough N. Halbe, and Derek J. Barratt. 2002), in which, to achieve maximum performance while maintaining the desired size class, control is based on the current ratio of power, load, power and speed.

В этом способе определяют скорость изменения нагрузки и мощности с помощью датчиков. Недостатком этого способа является то, что зависимость мощности от величины нагрузки имеет неоднозначный характер. Кроме того, параметр мощности подвержен влиянию различного рода помех, вследствие чего имеет место недостаточно точное регулирование процесса измельчения.In this method, the rate of change of load and power is determined using sensors. The disadvantage of this method is that the dependence of power on the magnitude of the load is ambiguous. In addition, the power parameter is subject to various kinds of interference, as a result of which there is insufficiently precise regulation of the grinding process.

Так же известен способ управления работой мельницы самоизмельчения (патент №2080932, кл. В02С 25/00, 1997.06.10), в котором обеспечение максимальной производительности мельницы самоизмельчения достигается за счет повышения точности регулирования.Also known is a method of controlling the operation of a self-grinding mill (patent No. 2080932, class B02C 25/00, 1997.06.10), in which the maximum productivity of the self-grinding mill is achieved by increasing the accuracy of regulation.

В этом способе измеряют величины электрических характеристик работы приводного двигателя мельницы и заполнения мельницы. Недостатком этого способа является то, что характеристики электрических величин зависят от состояния энергетической системы питания мельниц, что приводит к ложным срабатываниям, искажением информации.In this method, the electrical characteristics of the mill drive motor and mill fill are measured. The disadvantage of this method is that the characteristics of the electrical quantities depend on the state of the power system of the mill power, which leads to false positives, distortion of information.

Известен способ автоматического управления работой измельчительного агрегата (а.с. №1036375, 23.08.83, кл. В02С 25/00, бюл. №31), принятый за прототип, включающий измерение и стабилизацию на заданных значениях производительности мельницы, запаса материала в мельнице и плотности готового продукта, а так же измерение приращения производительности мельницы за текущий и предыдущий равные промежутки времени.A known method of automatically controlling the operation of the grinding unit (AS No. 1036375, 08.23.83, class B02C 25/00, bull. No. 31), adopted as a prototype, including measurement and stabilization at given values of mill productivity, stock of material in the mill and density of the finished product, as well as measuring the increment of mill productivity for the current and previous equal time intervals.

Недостатком прототипа является то, что для безопасной работы измельчительного агрегата важна ранняя диагностика приближения момента перегрузки, которая в данном способе отсутствует. Это приводит к снижению надежности системы управления.The disadvantage of the prototype is that for the safe operation of the grinding unit, early diagnosis of the approach of the moment of overload, which is absent in this method, is important. This leads to a decrease in the reliability of the control system.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и качества управления загрузкой мельниц мокрого самоизмельчения руд.The technical result of the invention is to increase the reliability and quality of loading control of wet ore grinding mills.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления работой мельницы самоизмельчения, включающем измерение и стабилизацию на заданных значениях производительности мельницы, запаса материала в мельнице и плотности готового продукта, измерение приращения производительности мельницы за текущий и предыдущий равные промежутки времени, вычисление разницы между приращениями производительности мельницы за текущий и предыдущий промежутки времени и в зависимости от знака разницы изменение заданных значений запаса и плотности готового продукта в направлении увеличения запаса материала и снижения плотности готового продукта при положительном знаке разницы и прекращение изменения заданных значений при получении первого отрицательного знака разницы, причем в качестве заданных значений установленные величины запаса материала и плотности готового продукта, полученные на предпоследнем шаге изменения задания, а промежутки времени между замерами приращений производительности, определенные с момента окончания переходных процессов по запасу материала в мельнице, согласно изобретению, измеряя мощность, потребляемую мельницей, определяют момент приближения перегрузки измельчительного агрегата по величине амплитуды высокочастотных колебаний мощности, которую фиксируют на каждом шаге изменения задания контурам стабилизации, и при достижении амплитудой высокочастотных колебаний мощности заранее установленной пороговой величины производят последовательное пошаговое изменение заданий контурам стабилизации работы измельчительного агрегата в направлении выхода из режима перегрузки.The technical result is achieved in that in a method for automatically controlling the operation of a self-grinding mill, including measuring and stabilizing at given values of mill productivity, stock of material in the mill and density of the finished product, measuring the mill productivity increment over the current and previous equal time intervals, calculating the difference between productivity increments mills for the current and previous periods of time and depending on the sign of the difference Asa and density of the finished product in the direction of increasing the stock of the material and reducing the density of the finished product with a positive difference sign and the cessation of changes in the set values when the first negative sign of the difference is received, the set values of the material stock and density of the finished product obtained at the last but one step tasks, and the time intervals between measurements of productivity increments, determined from the moment of the end of transient processes on the stock of mat The series in the mill, according to the invention, by measuring the power consumed by the mill, determine the moment of approach of the overload of the grinding unit by the magnitude of the amplitude of the high-frequency oscillations of the power, which is fixed at each step of changing the job to the stabilization circuits, and when the amplitude of the high-frequency oscillations of the power reaches a predetermined threshold value, a sequential stepwise changing tasks to the stabilization loops of the grinding unit in the direction of exit from the per downloads.

Сущность способа заключается в том, что на каждом шаге корректировки заданий контурам стабилизации системе автоматического управления фиксируется амплитуда высокочастотной составляющей мощности и сравнивается с пороговой величиной. Пороговая величина амплитуды определяется индивидуально для каждого объекта управления. В качестве первого приближения можно взять эту величину примерно равной половине значения амплитуды высокочастотной составляющей при нормальном режиме работы системы автоматического управления.The essence of the method lies in the fact that at each step of adjusting the tasks to the stabilization loops, the automatic control system records the amplitude of the high-frequency component of the power and compares it with a threshold value. The threshold value of the amplitude is determined individually for each control object. As a first approximation, we can take this value approximately equal to half the value of the amplitude of the high-frequency component during normal operation of the automatic control system.

Критическим моментом при работе измельчительного агрегата замкнутого цикла является опасность его спонтанного перехода в режим, соответствующий попаданию на правую (неустойчивую) ветвь статической характеристики Q_c=f (М) (фиг.1). Такое может случиться в результате дрейфа статических характеристик агрегата по причине изменения физикомеханических или минералогических характеристик исходного питания измельчительного агрегата (крупность, твердость, плотность, измельчаемость руды) или его режимных параметров (заполнение мелющими телами, износ футеровки и т.д.). Этот режим характеризуется лавинообразным нарастанием циркуляции с резким снижением выдачи готового продукта и последующей перегрузкой мельницы с переходом в аварийный режим. Вероятность такой ситуации повышается по мере приближения к точке А (пику характеристики Q_c=f (М) (фиг.1). Как упоминалось ранее, такую неприятную ситуацию можно предугадать путем сравнения знаков изменения параметров запаса М и производительности Qc или мощности N (на устойчивой ветви статических характеристик они изменяются в одном направлении, а на неустойчивой - противофазе).A critical moment during the operation of the grinding unit of the closed cycle is the danger of its spontaneous transition to the mode corresponding to falling onto the right (unstable) branch of the static characteristic Q _c = f (M) (Fig. 1). This can happen as a result of the drift of the static characteristics of the aggregate due to changes in the physicomechanical or mineralogical characteristics of the initial feed of the grinding aggregate (fineness, hardness, density, grindability of the ore) or its operating parameters (filling with grinding media, wear of the lining, etc.). This mode is characterized by an avalanche-like increase in circulation with a sharp decrease in the output of the finished product and subsequent overloading of the mill with the transition to emergency mode. The likelihood of such a situation increases as one approaches point A (peak of the characteristic Q _c = f (M) (Fig. 1). As mentioned earlier, such an unpleasant situation can be predicted by comparing the signs of the change in the margin parameters M and productivity Qc or power N (by stable branches of static characteristics, they change in one direction, and on an unstable branch - antiphase).

Сущность изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 представлен график статических характеристик замкнутого цикла, фиг.2 - зависимость амплитуды высокочастотной составляющей мощности от запаса материала в мельнице. На фиг.3 представлена блок-схема системы управления, реализующей способ.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a graph of the static characteristics of a closed cycle, figure 2 - dependence of the amplitude of the high-frequency component of the power from the supply of material in the mill. Figure 3 presents a block diagram of a control system that implements the method.

Работа системы осуществляется следующим образом.The system is as follows.

В установившемся режиме контура стабилизации подачи руды, включающем датчик веса 4 руды, регулятор стабилизации подачи 5 руды и исполнительный орган 6 запаса материала в мельнице, датчик веса 7 мельницы, регулятор стабилизации запаса 8 материала и плотности готового продукта, датчик плотности 12 готового продукта, датчик мощности 13, оптимизатор 9, регулятор стабилизации плотности 10 готового продукта и исполнительный орган подачи 11 воды, поддерживают требуемые заданные значения регулируемых параметров, обеспечивая оптимальное заполнение мельницы 1 пульпой и оптимальную плотность готового продукта. При отсутствии возмущений по качественным показателям исходного питания (крупность, твердость, измельчаемость) контур стабилизации исходного питания 4-5-6 поддерживает постоянное (заданное) значение производительности. При этом в стабилизируемом контуре запаса в мельнице 7-8-6 соотношение исходная руда/циркулирующая нагрузка не изменяется и регулятор 8 не выдает никаких корректирующих воздействий в систему стабилизации исходного питания 4-5-6. Так же есть еще один стабилизируемый контур запаса в мельнице 13-8-6, который сравнивает амплитуды высокочастотной составляющей мощности и сравнивается с пороговой величиной, и если пороговая величина еще не достигнута, то регулятор 8 не выдает никаких корректирующих воздействий в систему стабилизации исходного питания 4-5-6.In the steady-state mode of the ore supply stabilization circuit, including a 4 ore weight sensor, 5 ore supply stabilization regulator and an executive body 6 of the material stock in the mill, 7 mill weight sensors, a stock stabilization regulator of 8 material and finished product density, a finished product density sensor 12, a sensor power 13, optimizer 9, the regulator of the stabilization of the density 10 of the finished product and the executive body of the water supply 11, support the required setpoints of the adjustable parameters, providing optimal filling m lnitsy 1 pulp and optimum density of the finished product. In the absence of disturbances in the quality indicators of the initial power supply (particle size, hardness, grindability), the stabilization loop of the initial power supply 4-5-6 maintains a constant (predetermined) performance value. Moreover, in the stabilized supply circuit in the mill 7-8-6, the ratio of the initial ore / circulating load does not change and the regulator 8 does not give any corrective actions to the stabilization system of the initial supply 4-5-6. There is also another stabilized supply circuit in the mill 13-8-6, which compares the amplitudes of the high-frequency component of the power and compares with a threshold value, and if the threshold value has not yet been reached, then the regulator 8 does not give any corrective actions to the stabilization system of the initial power supply 4 -5-6.

При изменении условий на входе в агрегат (плотности и твердости руды) начнет уменьшаться циркулирующая нагрузка и, следовательно, весовое заполнение мельницы (запас материала в ней), что немедленно отразится в показаниях датчиков 7 и 13. Снижение сигнала с датчиков 7 и 13 будет компенсироваться регулятором 8, который начнет увеличивать задание контуру 4-5-6 до тех пор, пока не установится равновесие в контурах 7-8-6 и 13-8-6, т.е. величина запаса материала не примет прежнее заданное значение. В этом случае в стабилизирующих контурах запаса материала в мельнице 7-8-6 и 13-8-6 по истечении времени переходного процесса соотношение исходная руда/циркулирующая нагрузка изменится в направлении увеличения, доли исходного питания за счет циркулирующей нагрузки, т.е. стабилизирующий контур 4-5-6 будет поддерживать новое (увеличенное) заданное значение производительности. В случае поступления более твердых или более трудноизмельчаемых руд картина процессов в системе регулирования носит качественно обратный характер.When the conditions at the inlet of the unit change (ore density and hardness), the circulating load and, consequently, the weight filling of the mill (material stock in it) will begin to decrease, which will immediately be reflected in the readings of sensors 7 and 13. The decrease in signal from sensors 7 and 13 will be compensated regulator 8, which will begin to increase the task of the contour 4-5-6 until then, until the equilibrium is established in the circuits 7-8-6 and 13-8-6, i.e. the stock of material will not take the previous set value. In this case, in the stabilizing contours of the stock of material in the mill 7-8-6 and 13-8-6, after the transition time, the ratio of the initial ore / circulating load will change in the direction of increase, the proportion of the initial feed due to the circulating load, i.e. a stabilizing circuit 4-5-6 will maintain a new (increased) setpoint performance. In the case of receipt of harder or more difficult to grind ores, the picture of processes in the regulatory system is qualitatively inverse.

Очевидно, что в случае изменения свойств исходного питания необходима корректировка заданных значений контурам стабилизации с тем, чтобы привести в соответствие изменившиеся условия в агрегате с возможностями последнего и требованиями технологии. Поиск новых оптимальных заданий осуществляется контурами 4-9-8 и 10-9-8.It is obvious that in case of changes in the properties of the initial power supply, it is necessary to adjust the setpoints to the stabilization loops in order to bring the changed conditions in the unit into line with the capabilities of the latter and the technology requirements. The search for new optimal tasks is carried out by circuits 4-9-8 and 10-9-8.

Увеличение задания в контуре 4-5-6 служит сигналом к включению оптимизатора 9. Последний на некоторую установленную постоянную величину увеличивает задание в контуре 7-8-6 и уменьшает задание в контуре 12-10-11. По истечении времени переходного процесса оптимизатором 9 осуществляется анализ реакции агрегата на это увеличение. Если получено увеличение производительности в контуре 4-5-6, а в контуре 13-8-6 амплитуда высокочастотной составляющей мощности уменьшается, то направление корректировки заданных значений (в сторону увеличения контуров 7-8-6 и в сторону уменьшения контуру 12-10-11) сохраняется; в противном случае осуществляется реверс. Рост производительности агрегата при увеличении задания по запасу материала М отвечает (фиг.1) нахождению агрегата на левой части ветви статической характеристики Q_c=f(M). Получение первого же отрицательного приращения производительности свидетельствует о переходе в неустойчивую область. Поэтому оптимальным будут считаться задания, полученные на шаге, предшествующем получению отрицательного приращения производительности, что отвечает нахождению агрегата в окрестностях оптимуму производительности.Increasing the reference in circuit 4-5-6 serves as a signal to turn on the optimizer 9. The latter increases the reference in circuit 7-8-6 by some set constant value and decreases the reference in circuit 12-10-11. After the transition time, the optimizer 9 analyzes the reaction of the unit to this increase. If an increase in productivity is obtained in the circuit 4-5-6, and in the circuit 13-8-6 the amplitude of the high-frequency component of the power decreases, then the direction of correction of the set values (in the direction of increasing the circuits 7-8-6 and in the direction of decreasing the circuit 12-10- 11) saved; otherwise, reverse. The increase in productivity of the unit with an increase in the task of the stock of material M corresponds (Fig. 1) to finding the unit on the left side of the branch of the static characteristic Q _c = f (M). Getting the first negative performance gain indicates a transition to an unstable area. Therefore, the tasks obtained at the step preceding the receipt of a negative productivity increment will be considered optimal, which corresponds to finding the aggregate in the vicinity of the optimum productivity.

Таким образом, система регулирования, представленная на фиг.3, включает четыре контура стабилизации 4-5-6, 7-8-6, 13-8-6 и 12-10-11, работающих непрерывно и поддерживающих оптимальные задания по заполнению мельницы пульпой и плотности готового продукта, и контуры поиска и выдачи оптимальных заданий 4-9-8, 4-9-10 и 13-9-8, эпизодически (по мере надобности) корректирующих заданные значения вышеозначенным контурам 7-8-6, 13-8-6 и 12-10-11 при изменении входных величин агрегата (твердость, крупность, измельчаемость исходной руды). Предлагаемый способ обеспечивает повышение устойчивости, точности и качества регулирования работы мельниц самоизмельчения по сравнению с известными, что, в конечном счете, сказывается на повышении технико-экономических показателей процесса измельчения. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составит 5-8% в год.Thus, the control system shown in figure 3, includes four stabilization circuits 4-5-6, 7-8-6, 13-8-6 and 12-10-11, working continuously and supporting optimal tasks for filling the mill with pulp and the density of the finished product, and the contours of the search and the issuance of optimal tasks 4-9-8, 4-9-10 and 13-9-8, which occasionally (as needed) correct the set values of the above-mentioned circuits 7-8-6, 13-8 -6 and 12-10-11 when changing the input values of the unit (hardness, fineness, grindability of the original ore). The proposed method provides increased stability, accuracy and quality of regulation of the operation of self-grinding mills in comparison with the known, which ultimately affects the improvement of technical and economic indicators of the grinding process. The economic effect of the implementation of the proposed method will be 5-8% per year.

Claims

A method for automatically controlling the operation of a self-grinding mill, including measuring and stabilizing at specified values of mill productivity, stock of material in the mill and density of the finished product, measuring the increment of mill productivity for the current and previous equal time intervals, calculating the difference between increments of mill productivity for the current and previous time intervals and depending on the sign of the difference, the change in the set values of the stock and density of the finished product is directed and increase the stock of material and reduce the density of the finished product with a positive difference sign and stop changing the set values when the first negative sign of the difference is received, and the set values of the material stock and density of the finished product obtained at the penultimate step of changing the task and time intervals are used as set values between measurements of increments of productivity are determined from the moment of the end of transient processes by the stock of material in the mill, characterized in that then the power consumed by the mill is additionally measured, and the moment of approaching the overload of the grinding unit is determined by the magnitude of the amplitude of the high-frequency power oscillations, the latter being fixed at each step of the change in the task of the stabilization circuits and, when the amplitude of the high-frequency oscillation of the power reaches a predetermined threshold value, a sequential step-by-step change of the tasks of the stabilization contours is performed the operation of the grinding unit in the direction of exit from the overload mode.