SU1333412A1 - Способ контрол параметров движени внутримельничной загрузки барабанной мельницы и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измельчению руд и материалов, может быть использовано дл  контрол  технологического цикла измельчени  в черной и цветной металлургии и промышленности стройматериалов, позвол ет повысить точность контрол . Дл  достижени  этой цели измер ют силовые характеристики внутримельничной загрузки во врем  вращени  мельницы, измер ют мгновенное значение крут щего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, в качестве силовых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значени  сил, действующих на мелющее тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикул рном ему, после чего измер ют изменени  измеренных сил и крут щего момента во времени, а параметры движени  внутримельничной , загрузки определ ют по средним значес оэ 00 оо 4 5 Физ. 2

Description

133341

ни м сил и крут щего момента и сарак-- теристическим временам соответс;тву,0 щим экстремальным значени м си.п и крут щего Г4ом®нта„ Содержит силовосп- ринимающий датчик} выполненный в виде упругого стэржн  1 с и;аклоненны ми на него трем  парами тензопреюбра- зователей 2, герметично защиш,енкого

1

Изобретение относитс  к измельчению руд и материалов и может быть использовано дл  контрол  технолот ичес кого цикла измельчени  в черной и цветной металлургии и промышленности стройматериалов,

11ель изобретени  - повышение точ-- ности контрол ,

На фиг. изображена диаграмм;, изменений мгновенных значений сил во времени; на фиг, 2 - схема устройства дл  реализации способе.; на фиг 3 схема закреплени  датчика.

При помощи силовоспринимаюш,егс .датчика непрерывно и одновремен.ио иг-зг е- р ют мгновенны е значени  компонент сил действующих на мелющее тело при его перемещении внутри различных зон движени  внутри мельничной загрузки в ради.альном по отношению к бара5а.ну направлении (радиальной состав.п к)ш,ей Ро) и перпендикул рном к нему (угловой составл ющей Р.) , и крут щий момент мелющего тела вдоль оси мельни- (момент сил вращени  мелющих тел

Р.) , Одновременно на оегистрир; тощем

/ приборе на диаграм1уге осцшшографа

или скоростного самопишущего прибора записываютс  изменени  этих мгновенных значений сил во време.ни (фиг) По данным этих диаграмм определ ют средние значе.ни  указанньвс компонент сил (трех составл ющих сил) по- формулам :

|Р„

I

J P,.(t)dt| -f., ifP,(t)l dt;

/.

Р,. (t)/ dt,

3; размер когорого coнзмepи с размером мелющего тела 4, закрепленного на конце датчика измерительную аппаратуру в в котор то входит трехка- нальный усилитель 5, измерители 6, l,j 8,5 и регистрирующую аппаратуру 9 в виде осциллографа;Кроме того,у мельницы есть крышка 10. 2 СоП, ф-лы 3 ил.

где Т - врем  усреднени  измерени .

Определение средних значений указанных ведгмин ;«ожет вьпюлн тьс  либо численным графт. интегрированием с диагрйммы, либо измерением непосредствеикс ъ оде эксперимента соответст.в | ющики рг -ггеграторами средних значенкйо

По найденным средним значени м трех составл ющих сил и характеристическим временам процесса определ ют следующие параметры движени  внутри- мельничной загрузки и процесса измельчени ,,

1 о Массу внутркмельничной загрузки

А, (Р

)

(1)

5

0

5

0

и характер ее распределени  а пространстве мельницы

in(i) A,,(p(t;) + P(t);. , (2У

где А., и А,- - эмгсирическа  константа , определ ема  при калибровке датчика

If tf (t) w t - угол поворота

мельницы; ы - углова  скорость вращени  мельницы ; t - текущее врем ,

Измерение массы загрузки гго указанной формуле обусловлено тем, что при прохождении датчика через; зону измельчени  внутримельнична  загрузка оказывает Давление на шар (закрепленный на датчике) при эток; результирующа  силаэ действующа  в момент времени t (.мгновенное Значение) , определ етс  векторной суммой компонент PgCt); P,(t)| P(t), npH движении датчика в течение времени Т

)

вдоль образующей мельницы (R R среднее значение результирующей силы (за врем  Т) пропорционально массе загрузки.

Эксперимент показал (фиг,1), что временные зависимости составл ющих сил имеют специфический вид независимо от режима работы мельницы, а именI . U) t

но повтор ющуюс  функцию sin -J-

дл  Рр (t) и sintot дл  Pi(t), , Р„, тогда массу внутримельничной

рузки можно определить по формуле

т

133

m

Если усреднение вести в промежутке времени дС Т, то среднее значение компонент сил будет функцией времени (а вследствие Lf wt - и функцией угла). .При этом по кинетическим зависимост м Р (t) и Pc/(t) можно вы- числить характер распределени  массы загрузки в объеме мельницы по форму- ле (2).

При условии посто нства плотности упаковки шаровой загрузки можно определ ть пространственные границы загрузки в объеме мельницы

K(v) , где R, ч

- А

Pglt) + lPy(t)l

m

А, координаты границы шаровой загрузки; константа, завис ща  от плотности шаровой загрузки ,

2, Измерение характеристических моментов времени на кинетических зависимост х Pjj(t), Pi(t) , P-fCt) позвол ет измер ть угловую скорость мельницы по формуле

W

2ТГ

- t.

(4)

где t

4

f-

характеристические времена на.кинетической кривой, соответствующие максимальной радиальной составл ющей силы (фиг.1).

Эта формула справедлива, поскольку разность t, имеет смысл периода вращени  (времени одного оборота мельницы).

3. При-определении характера распределени  шаровой загрузки в объеме

l , -

10

20

25

333412 .

мельницы возможно стандартными методами определ ть центр т жести загрузки или высоту его подъема при вращении мельницы. В результате этого можно определить величину потенциальной энергии, Заполн емую загрузкой, котора  в конечном итоге затрачиваетс  на измельчение.

Так, средн   потенциальна  энерги  мелющих тел может быть вычислена по формуле

В (I - sin , (5)

15 где В - эмпирическа  константа, завис ща  от массы загрузки, определ ема  калибровкой по стандартным методикам, tj,tJ - характеристические времена , св занные с моментами выхода датчика из зоны измельчени  и достижени  им максимальной высоты подъе- ма min ) .

4.Как показал анализ многочисленных кривых кинетики, составл юща  силы Р (момент сил вращени  мелющих тел)  вл етс  характеристикой трени  скольжени  между мелющими телами и . зависит от крупности измельчаемого материала его массы, абразивных свойств материала и мелющих тел.Таким образом, при измер емой загрузке применение среднего значени  модул  тангенциальной составл ющей характеризует изменение среднего значени  текущей крупности измельчаемого материала

t f с|Р - J |P(t)l dt, (6)

о

где с - эмпирическа  константа, завис ща  от абразивных свойств измельчаемого материала и определ ема  калибровкой.

5.Измер   значение г в момент времени t, можно по относительной

I dr скорости из. анени  °

среднему значению сил, действующих на мелющее тело во всем объеме шаровой загрузки, определить удельную интенсивность измельчени  по формуле

S BfP-Ct) + I Р С) (7)

30

35

40

45

50

55

B(P.;,(t)

Pc;(t)l),

где В - эмпирическа  константа, завис ща  от скорости изменений крупности и массы загрузки, определ ема  при калибровке.

6. По среднему значению радиальной составл ющей силы PgCt) и крут щего момента Р-;. можно оценить интенсивность потреблени  энергии шаровой загрузки по формуле

if,

Е G(t3 - t.) ф Р

.где J.G - эмпирическа  константа,

определ ема  при калибровке . Значение Е вычисл етс  по формуле

Е Mw, где М - крут щий момент, создаваемый

шаровой загрузкой, расредоточенной вдоль образующей

барабана мельницы.

Этот момент может быть рассчитан при измерении по предлагаемому способу изменений сил трени  вдоль образующей мельницы (при R R,) .Оно равно произведению нормального давлени  (загрузки) на коэффициент трени „

7, С учетом того 5 что износ твердых тел при прочих равных услови х определ етс  величиной нормальных усилий, которые по предлагаемому способу измер ютс  непрерывно в ходе всего -процесса измельчени , можно показать , что измер емые силовые параметры P(t), Pfj(t), P,,(t) могут быть использованы и дл  оценки износа мелющих тел,

По анагюгии с выражением дл  оценки абразиЕ:ного износа, завис щего от величины нормальных усилий

Q K.,

можно записать выражение дл  оценки износа мелющих тел вследствие абразивного взаимодействи  мелющих тел и измельчаемого материала через измер емые по. способу параметры

Q Kjp(t) (Р (t) + P(t)l )

где К - коэффициент износа, завис щий от абразивной стойкости мелющих тел при измельчении данного материала (определ етс  эмпирически традиционными методами: по потере массы при измельчении конкретного материала ) .

Аналогичным образом мохсет быть определен абразивный износ футеровки по формуле

KjPft(t)

|P(t)l

(10)

где Kj .- коэффициент износа, характеризующий абразивную стойкость материала; футеровки:

12

P,(t).

P(t) - измеренные сред

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ние значени  сил9 действующих на шар, движущийс  внутри шаровой загрузки вблизи поверхности барабана мельницы.

На фиг, 2 приведена схема устройства дл  реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из силовоспри- нимающего датчика;, выполненного в виде упругого стержн  1 с наклеенными на него трем  парами тензопреобразо-- вателей 2 (показаны точками), герметично защищенного кожухом 3, размер которого соизмерим с размером мелющего тела 4, закрепленного на конце датчика, например, при помощи резьбового соединени .

Тензопреобразователи 2, обеспечивающие измерение компонент сил, соединены с измерительной и регистрирующей аппаратурой. Измерительна  аппаратура включает в себ  трехканальный усилитель 5 и измерители 6, 7 и 8, Регистрирующа  аппаратура включает в себ  многоканальный осциллограф 9 (или быстродействующий самописец). Кроме TorOj на фиг, 2 показана крышка 10 мельницы.

Одна из трех пар тензопраобразо- вателей 2 расположена на боковой поверхности упругого стержн  под углом 45 к его оси, а две другие -, попарно на противоположных поверхност х симметрично относительно оси и под углом 90 одна к другой, причем одна из них ориентирована вдоль радиуса мельницы.

Датчик -может быть закреплен на крышке мельницы в любом месте с возможностью перемещени  вдоль радиуса крышки с целью измерени  сил в различных зонах (по радиусу) движени  внутримельничной загрузки, В крайнем от центра мельницы положении датчик крепитс  на крышке с зазором от барабана , равным мaкcимaльнo y отклонению датчика вдоль радиуса,, и при полной внутримельничной загрузке дл  того, чтобы при измерении датчик не касалс  барабана мельницы.

При установке датчика на крьшке мельницы он ориентирован так, чтобы максимальна  чувствительность датчика к одной компоненте силы была нап- .равлена вдоль радиуса, к другой - перпендикул рно радиусу, а ориентаци  чувствительности - к крут щему моменту адоль мельницы.

713

Устройство работает следующим образом . При вращении мельницы датчик, враща сь со скоростью, равной угловой скорости мельницы, непрерывно перемещаетс  внутри различных зон мельничной загрузки, двига сь вместе с ней и при этом испытыва  на себе через мелющее тело 4 удары со стороны окружающих мелющих тел, Электричес- кие сигналы, пропорциональные компо- нентам сил, действующим на мелющее тело (присоединенное к силовоспри- нимающему датчику), усиливаютс  усилителем 5, а затем поступают на вхо- ды быстродействующих регистраторов (многоканальный осциллограф 9 или самописец ) , выходы которых св заны с измерител ми 6, 7 и 8 средних значений компонент сил. По средним значе- ни м компонент сил и по характеристическим временам, соответствующим экстремальным значени м этих компонент , производитс  оценка параметров процесса измельчени  и движени  мель- ничной загрузки. Дл  проверки способа и устройства изготовлена установка , схема, которой представлена на фиг.2,

Установка состоит из корпуса мель- ницы с крышками. На боковой крышке жестко укрепл ют силовоспринимающий датчик так, чтобы ось вращени  мельницы бьта параллельна оси датчика. На другом конце мельницы укрепл ют мелющее тело (один из шаров загрузки) при помощи резьбового соединени ,Рассто ние от оси датчика до оси вращени  мельницы устанавливают таким,чтобы зазор, образованный между мелющим телом на датчике и барабаном мельницы , был не менее 1 мм. Силовоспринимающий датчик выполн ют в виде упругого стержн , по боковым сторонам которого параллельно его оси и под уг- лом 90 в плане наклеивают две пары тензопреобразователей. Кажда  пара тензопреобразователей, расположенных на противоположных сторонах стержн ,  вл етс  плечами полумо ста дл  измер ни  силы в направлении, перпендикул ном оси датчика. Такое расположение тензопреобразователей. позвол ет осуществить ориентацию направлени  максимальной чувствительности датчика к силам в двух взаимно перпендикул рных направлени х относительно его оси. Третью пару тензопреобразовате- лей наклеивают на поверхности датчи

8

ка под углом 45 к его оси и она служит дл  измерени  крут щего момента . Сигнал каждой пары тензопреобразователей независимо от других поступает по отдельному каналу.в блок усилени  и регистрации трехканально- го тензоусилител . Дл  возможности регистрации сигналов датчика в процессе вращени  барабана мельницы предусмотрена система соединени  регистрирующей аппаратуры с тензопреобразо- вател ми посредством подвижных скольз щих контактов, которые устанавливают на боковой крышке мельницы. Предусмотренна  возможность вращени  датчика вокруг собственной оси в точке установки его на боковой крыШке позвол ет ориентировать его направлени  чувствительности в плоскости вращени  барабана вдоль радиуса мельницы и перпендикул рно ему. Полностью собранную мельницу устанавливают на - валки рольганга, который имеет возможность плавно регулировать скорость вращени  от 2,1 до 6,9 1/с. Изменение массы шаровой загрузки осуществл ют через боковую крышку мельницы. Установленный датчик в процессе вращени  мельницы вращаетс  вместе с ней, и производитс  непрерывно и одновременно измерение сигналов датчика . Калибровку чувствительности датчика производ т по стандартной методике калибровки силовых датчиков, Анализ результатов показыва:ет, что рассчитанна  масса загрузки остаетс  посто нной при изменении скорости вращени  барабана, что свидетельствует о верности расчета этой величины по среднему значению составл ющих сил. Как показывают пр мые измерени  некоторых параметров (углова  скорость, запасенна  энерги , интенсивность энергопотреблени ), расчетные значени  этих параметров сог- ласущтс  с измеренными в эксперименте , что свидетельствует О возможности расчета с достаточной точностью различных параметров процесса измельчени  (энергетических, временных, пространственных и др.) по измеренным временным зависимост м составл ющих сил, действующих на один из шаров загрузки мельницы. Это обсто тельство  вл етс  существенным и значительно расшир ет информативность предлагаемого способа по сравнению с известным, в котором опреде913

л етс  только параметр внутримельничной загрузки (масса).

Таким образом,, предлагаемые способ и устррйство позвол ют контролировать различные параметры движени  внутримельничной загрузки барабанных мельниц (массу загрузки, угловую скорость мепьницы, запасенную энергию шаров, интенсивность энергопотреблени  и износа шаров и футеровки и др.), необходимые дл  оптимизации работы мельницы и оперативного управлени  циклом измельчени , что особенно важно при колебании физико-механических и структурных свойств руды .

Claims (2)

1. Способ контрол  параметров движени  внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающий измерение силовых характеристик внутримельничной загрузки во врем  вращени  мельницы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , измер ют мгновенное значение крут щего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, а в качестве силовых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значени  сил, действующих на мелющее

2 О

тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикул рному ему, после чего измер ют изменение измеренных сш: и крут щего момента во времени, а параметры движени  внутримельничной загрузки определ ют по средним значени м сил и крут щего момента и характеристическим временам, соответстБующим экстремальным значени м сил и крут щего момента.

2. Устройство дл  контрол  параметров движени  внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающее силовоспринимающий датчик и измерители , отличающеес  тем, что, с целью пов1 1шени  точности контрол , датчик выполнен в виде упругого стержн  с трем  парами тензопре- образователей, одна из которых расположена на боковой поверхности под углом 45° к оси стержн , а две другие - попарно на противоположных поверхност х , симметрично относительно оси и под углом 90 друг к другу, причем упругий стержень одним концом закреплен на крыщке мельницы вдоль ее оси с возможностью перемещени  в радиальном направлении, а к другому концу упругого стержн  присоединено мелющее тело.

BptHfl С

Фаг.1 tif

Редактор М.Петрова

Составитель В.Алекперов Техред М.Ходанич

Заказ 3901/9Тираж 572Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие г.Ужгород, ул.Проектна , 4

us.3

Корректор Е.Рошко