TR202022675A2 - Cevher öğütme deği̇rmenleri̇nde kullanilan kauçuk astarlarin ve li̇fterbarlarin aşinmasina yöneli̇k gerçek zamanli taki̇p ve tahmi̇n si̇stemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş; madencilik sektöründe kullanılan cevher öğütme değirmenlerinin içyapısındaki kauçuk astarlarda ve lifterbarlarda zamanla oluşan aşınma ve yıpranmanın gerçek zamanlı olarak takip edilmesini ayrıca aşınan kısımların ne zaman değiştirileceğine dair tahminler elde edilmesini sağlayan bir sistem ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME CEVHER ÖGÜTME DEGIRMENLERINDE KULLANILAN KAUÇUK ASTARLARIN VE LIFTERBARLARIN AsiNMAsiNA YÖNELIK GERÇEK ZAMANLI TAKIP VE TAHMIN SISTEMI TEKNIK ALAN Bulus; madencilik sektöründe kullanilan cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve Iifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin gerçek zamanli olarak takip edilmesini ayrica asinan kisimlarin ne zaman degistirilecegine dair tahminler elde edilmesini saglayan bir sistem ile ÖNCEKI TEKNIK Madencilik sektöründe cevherin ögütülmesi için degirmenler kullanilmaktadir. Ögütme isleminin gerçeklesebilmesi ve degirmen gövdesinin asinmaya karsi korunmasi için degirmenlerin iç kismi genelde kauçuk astar ve Iifterbarlar ile kaplanmaktadir. Zamanla asinan bu astarlar ve Iifterbarlar yenisiyle degistirilmekte ancak asinmanin anlik (gerçek zamanli) takibi mevcut teknoloji ile mümkün olmadigi için degisim zamani teknik bilgi birikim ve tecrübeye göre belirlenmekte ve degisim islemleri buna göre ayarlanmaktadir. Degisim islemlerindeki duraklamalardan ve tam olarak asinmayan astarlarin ve yasanmaktad ir.

Cevher hazirlama tesislerinde ilk yatirim ve isletme maliyetleri en yüksek ekipmanlar cevher ögütme degirmenleridir. Ayrica bu tip tesislerde ögütme islemleri %35'lik bir enerji tüketim payi ile enerji tüketiminde ilk sirada yer almaktadir. Ögütme isleminde yaygin olarak bilyeli, çubuklu ve otojen/yari-otojen degirmenler kullanilmaktadir. Degirmen türü, ögütülmesi istenen cevherin özelliklerine, ürün giris ve çikis tane boyutuna ve kapasiteye göre belirlenmektedir. Ögütme isleminin yüksek etkinlikte gerçeklestirilebilmesi için ögütmeye etki eden parametrelerin optimize edilmesi gerekmektedir. Düsük ögütme performansi, ögütme sonrasi uygulanan zenginlestirme (gravite ayirma, flotasyon ve benzeri) ve/veya liç süreçlerini ve dolayisiyla cevher hazirlama tesisindeki metalürjik performansi olumsuz etkilemektedir. Çünkü zenginlestirme ve Iiç süreçlerini etkileyen önemli parametrelerin basinda tane boyutu gelmektedir.

Tüm bu sebeplerden dolayi bir cevher hazirlama tesisindeki en önemli süreçlerden bir tanesi cevher ögütme asamasidir. Ögütme isleminin etkin bir sekilde gerçeklesebilmesi için cevherin ve ögütücü ortamin (bilye, çubuk ve benzeri) dönen degirmen içerisinde belirli bir yükseklige tasindiktan sonra ögütücü ortamin merkezkaç ve yerçekimi kuvvetiyle degirmen içerisine düserek cevher ile temasinin saglanmasi gerekmektedir. Degirmen gövdesinin asinmaya karsi korunmasi ve ögütmenin gerçeklesebilmesi için gereken cevher ve ögütücü ortam hareketinin saglanmasi amaciyla degirmenlerin iç kismi astar ve lifterbarlar ile kaplanmaktadir. Degirmenlerdeki astar ve Iifterbar malzemesi olarak döküm malzeme, çelik, seramik, polimer tabanli malzemeler veya lastik (kauçuk) kullanilabilmektedir. Kauçuk astarlar, döküm ve çelik astarlara göre teknik ve ekonomik açidan önemli üstünlüklere sahiptir. Kauçuk astarlar, asagida sayilan üstün özelliklerinden dolayi döküm ve çelik astarlarin yerini almakta ve günümüzde daha da yayginlasmaktadir; - ögütme islemi esnasinda olusan gürültü azaltilmakta, - lastik ve döküm/çelik yogunlugu sirasiyla 1,25 g/cm3 ve 7,5 g/cm3 oldugundan degirmen agirligi düsürülmekte, degirmen yataklarinin maruz kaldigi yük ve buna bagli olarak mekanik arizalar azaltilmakta, - güç tüketiminde %4 ila %5 seviyesinde düsüs elde edilmekte, - döküm ve çelik astarlar bilye asinmasini arttirdigi için kauçuk astar kullanimi ile birlikte bilye kullanim ömrü arttirilmakta ve bilye tüketiminde düsüs saglanmakta, - lastik, darbe sogurma özelligi nedeniyle döküm malzemeye göre daha az asinmakta ve buna bagli olarak astar ömrü artmakta, - maliyet düsüsü saglanmakta, - birçok kimyasala karsi daha dirençli bir yapi olusmakta, - asindirici malzemelere karsi yüksek dayanim elde edilmekte, - korozyona karsi yüksek dayaniklilik saglanmakta, - degisim ve bakim islemleri teknik açidan kolaylasmaktadir. Ögütmenin etkin sekilde devam edebilmesi için belirli bir kritik seviyenin üstünde asinan astar ve Iifterbarlarin degistirilmesi gerekmektedir. Astar ve Iifterbar degisim süreleri astar üretici firmanin taahhüt ettigi garanti sürelerinde yapilmaktadir. Bu sürelerin belirlenmesi tecrübe esasina göre yapilmaktadir. Astar ve lifterbar degisimi esnasinda cevher tesisinde üretime ara verilmektedir. Astar ve lifterbar degisiminin gereken zamanda yapilmasi hem üretimde yasanan duraklamalarin hem de maliyetlerin en düsük seviyelerde tutulmasi açisindan kritik anlamda önemlidir. Astar maliyetleri degirmen isletme giderleri içerisinde ögütücü ortam ve enerji tüketimiyle birlikte en önde gelen maliyet kalemlerinden Degirmenin durdurulmasini takiben astar ve lifterbar asinma profilinin tespit edilmesinde kullanilan dört temel teknik bulunmaktadir, bunlar; üç boyutlu lazer tarama cihazi ile degirmen içinin üç boyutlu (3D) görüntü analizi, iki boyutlu tarama cihazi ile belirli bir degirmen diliminin görüntü analizi, mekanik ölçüm aletleri (bir çesit kumpas) ile ölçüm, ultrasonik cihazla ve akustik algilayicilar ile ölçüm seklindedir. Üç boyutlu lazer tarayici vasitasiyla degirmen içinin tamamen görüntülenmesi sayesinde astar ve lifterbar seviyesinin degisimi açik bir sekilde görülebilmektedir.

Akustik (ultrasonik) algilayicilar da 40 cm”den daha kalin kauçuk astarlarin ölçümü için kullanilabilmektedir. Bununla beraber, astar ve Iifterbar asinma profilinin belirlenmesinde; basit olmasi, kolay bir kullanima sahip olmasi ve ekonomik olmasi sebepleriyle mekanik ölçüm aletleri de kullanilmakta ayrica ayni görev için dijital ölçüm aleti de bulunmaktadir.

Yukarida anlatilan tekniklerin hepsinde degirmen durdurulduktan sonra asinma seviyesi belirlenebilmektedir. Elde edilen astar ve lifterbar asinma bilgileri ile en uygun astar ve Iifterbar degisim zamani öngörülmeye çalisilmaktadir. Fakat mevcut bilgi ve teknoloji imkânlariyla astar ve Iifterbar asinma bilgilerinin edinilmesi için degirmenin durdurulmasi gerekmektedir. Bu durum ise zaman ve maliyet kayiplarina yol açmaktadir.

Konuyla ilgili yapilan arastirma neticesinde bazi çalismalara rastlanmistir.

RÖSLER TYRE INNOVATORS isimli bir firma, agir hizmet kamyonlarinin lastik dislerinin anlik asinmasini takip eden bir sistem gelistirmistir. Bahsi geçen sistem, asinmanin yaninda anlik sicakligi ve lastik basincini da ölçmekte ayrica kamyonun konumunun uydudan takibini saglamaktadir. Sistem sadece kamyonlara yönelik olarak gelistirilip uygulanmistir.

OUTOTEC firmasinin gelistirdigi MillMapper teknolojisi, degirmen durdurulduktan sonra iç kisminin bir lazer tarayici sistem ile üç boyutlu olarak taranmasi ve asinma seviyelerinin belirlenmesi esasina dayanmaktadir. MULTOTEC isimli bir firma ise MultoScan isimli bir sistem sayesinde astar profilinin istenen bir kismini iki boyutlu olarak haritalandirmaktadir.

DIGITAL CONTROL LAB isimli bir firma, gelistirdigi MillSlicer teknolojisiyle degirmen giris ve çikis tonajlarini ayrica titresim seviyelerini ölçerek ögütme performansini iyilestirdiklerini ve astar asinmasini azalttiklarini öne sürmektedir.

Bahsedilen teknoloji asinmayi dogrudan ölçememektedir. Ayni firmanin gelistirdigi MineralScan Lite isimli sistem ise MillSlicer sisteminin daha düsük maliyetli bir benzeri niteligindedir.

U87677079B2 yayin numarali bir patent dokümaninda degirmen astar ve patentin ürüne dönüstügü ve endüstriyel olarak madenlerde uygulandigina dair bir bilgiye rastlanilmamistir. Ayrica bahsi geçen patent incelendiginde asinma tespitinin yani sira sicaklik ve basinç takibi yapildigina dair bir ibare bulunmamakta ve birbirinden farkli tipte algilayicilarin varligindan bahsedilmemektedir. Bahsi geçen patent dokümani ile ilgili bir diger önemli nokta ise ölçüm verilerinin kablosuz haberlesme sistemi yardimiyla buluta aktarilmasi, depolanmasi ve modellenmesi gibi islemlerden bahsedilmemesidir. çalismamiza konu olan sistemden ayrilmaktadir.

Sonuç olarak, mevcut teknikte var olan ve günümüzde kullanilmakta olan yapilanmalara ve uygulamalara ait eksikliklerin ve dezavantajlarin ortadan kaldirilmasina olan gereksinim, ilgili teknik alanda bir gelistirme yapmayi zorunlu kilmaktadir.

BULUSUN AMACI Mevcut bulus yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldirmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere gelistirilmis, cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve Iifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin gerçek zamanli olarak takip edilmesini ayrica asinan kisimlarin ne zaman degistirilecegine dair tahminler elde edilmesini saglayan bir sistem ile Bulusun amaci; astar ve Iifterbar asinma durumlarinin gerçek zamanli olarak takip edilmesi ve degisim zamanlarinin en uygun sekilde tahmin edilmesinin saglanmasidir.

Bulusun baska bir amaci; asinma seviyesi ile birlikte asinmaya etki eden sicaklik ve basinç gibi degerlerin de anlik olarak takip edilmesinin saglanmasidir.

Bulusun diger bir amaci; astar ve Iifterbar degistirilme islemlerinden kaynaklanan duraksamalarin önüne geçerek üretim maliyetlerinin önemli ölçüde düsürülmesinin saglanmasidir. Örnegin bir altin madeninde cevher ögütme olmaktadir ve büyük ölçekli bir degirmenin degisimi 12 ila 24 saati bulabilmektedir.

Bulusun bir baska amaci; degirmenlerden alinan veriler ile birlikte yapay zekâ yaklasimlari kullanilarak astar ve lifterbarlarin asinma davranislarinin ve asinma ile cevherin özellikleri arasindaki iliskinin modellenmesi ve ileriki zamanlar için asinma tahminlerinde bulunulmasinin saglanmasidir.

Bulusun bir diger amaci; sistemin farkli madenlerde uygulanmasi sayesinde farkli tip cevherlerdeki astar ve lifterbar asinmalarinin tek bir veri tabaninda toplanmasi, böylece ilk kez kauçuk kaplama yapilan bir degirmen için en dogru astar ve lifterbar asinma tahminin gerçeklestirilmesinin saglanmasidir.

Bulusun baska bir amaci; astar ve lifterbarlarin anlik takibinden elde edilen veriler sayesinde astar ve lifterbarlarin tam asinmadan degistirilmesinin önüne geçilmesi ve böylelikle astar ve lifterbar ürünlerinin üretilmesi esnasinda olusan çevresel zararlarin en az seviyeye indirilmesi ve tasarruf saglanmasidir.

Bulusun diger bir amaci; kullanilan astar ve lifterbar geometrisinin verimliliginin belirlenmesi ve gerekirse geometri tasariminin astar ve lifterbar degisiminden önce iyilestirilebilmesinin saglanmasidir.

Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklamanin göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.

SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Yukarida kisaca özetlenen ve asagida daha detayli ele alinan mevcut bulusun uygulamalari, bulusun ekteki çizimlerde betimlenen örnek uygulamalarina basvurarak anlasilabilir. Ancak ekteki çizimlerin yalnizca bu bulusun tipik uygulamalarini betimledigini ve bulus, bu nedenle, diger esit derecede etkili uygulamalara izin verebilecegi için, kapsamini sinirladiginin varsayilmayacagini belirtmek gerekir.

Anlasilmayi kolaylastirmak adina, sekillerde ortak olan özdes elemanlari belirtmek için, mümkün hallerde özdes referans numaralari kullanilmistir. Sekiller ölçekli çizilmemistir ve açiklik için basitlestirilebilir. Bir uygulamanin elemanlari ve özelliklerinin daha fazla açiklamaya lüzum olmaksizin diger uygulamalara faydali bir biçimde dâhil edilebilecegi düsünülmektedir.

Sekil-1: Bulusa konu sistemin sematik bir görünümüdür.

REFERANS NUMARALARI 1. Algilama modülü 2. Veri toplama dügümü 3. Haberlesme koordinatörü 4. Bulut/internet . Veri toplama takip ve tahmin merkezi 6. Raporlama ve kullanici arayüzü BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bulus konusu sistemin bu detayli açiklamadaki tercih edilen alternatifleri, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir.

Bulus; madencilik sektöründe kullanilan cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve lifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin gerçek zamanli olarak takip edilmesini ayrica asinmaya yönelik dogru ve gerçekçi tahminlerin elde edilmesini saglayan bir sistem ile ilgilidir.

Bulus ile önerilen çözüm, degirmenlerde kullanilan astarlarin ve lifterbarlarin içerisine yerlestirilecek özel algilama modülleri (1) ile bir gömülü sistem teknolojisi gelistirmek ve bu sistemle asinma, performans ve diger parametrelerin anlik takibini ve kontrolünü saglamaktir. Algilama modülleri (1), elektromekanik algilayicilar, kapasitif algilayicilar ve akustik algilayicilar içermektedir.

Bulus, kauçuk astarlardaki asinma seviyesinin, sicaklik ve basinç degerlerinin ölçülmesini saglayan algilama modülleri (1) içermektedir. Algilama modüllerinden (1) gelen veriler degirmen disinda konumlandirilmis veri toplama dügümlerine (2) kablolu veya kablosuz bir sekilde, oradan kablosuz olarak haberlesme koordinatörüne (3) ve oradan da bulut/internet (4) yardimiyla veri toplama takip ve tahmin merkezine (5) aktarilmaktadir. Veri toplama takip ve tahmin merkezindeki (5) verilere ve analiz sonuçlarina raporlama ve kullanici arayüzü (6) üzerinden ulasilabilmektedir.

Sistem tarafindan toplanan veriler üzerinden basta zaman serisi tahmin modelleri olmak üzere yapay zekâ yaklasimlari ile tahmin modelleri olusturularak farkli cevherler için astar ve litterbar asinma tahminleri gerçeklestirilmektedir.

Astarlardaki ve Iifterbarlardaki asinma, sicaklik ve basinç degerleri bulus konusu sistemin bir parçasi olan algilama modülleri (1) ile ölçülmektedir. Lifterbar sicakligi algilama modüllerindeki (1) anakart üzerinde yer alan yari iletken sicaklik algilayicisi ile -40 °C ila +125 °C araliginda ve 1 0C dogrulugunda ölçülmektedir.

Lifterbar üzerindeki basinç ise yük hücresi ve düsük gürültülü yüksek kazançli bir kuvvetlendirici ile ölçülmektedir. Alinan asinma, sicaklik ve basinç verileri algilama modülleri (1) üzerinde yer alan mikrodenetleyici tarafindan belirlenen veri paketi ile veri toplama dügümlerine (2) asenkron seri haberlesme ile 9600 bps hizinda kablolu veya kablosuz olarak iletilmektedir.

Algilama modülleri (1) ile veri toplama dügümleri (2) arasinda dört kablo bulunmaktadir. Bunlardan ikisi ile algilama modüllerine (1) enerji verilmekte, üçüncü kablo ile algilama modüllerine (1) komut yollanmakta, dördüncü kablo ile ölçüm verileri okunmaktadir. Algilama modülleri (1) ile veri toplama dügümleri (2) arasinda haberlesme hizi 9600 bps olarak belirlenmistir. Bu hiz ihtiyaca göre yazilimsal olarak 110 bps ila 115200 bps arasinda degistirilebilmektedir. Ilave olarak algilama modülleri (1) ile veri toplama dügümleri (2) arasinda ihtiyaca göre çift yönlü kablosuz sayisal haberlesme de gerçeklestirilebilmektedir.

Veri toplama dügümleri (2) bagli olduklari tüm algilama modüllerinden (1) aldiklari ölçüm verilerini tekrar paketlemekte ve kablosuz olarak haberlesme koordinatörüne (3) iletmektedir. Haberlesme koordinatörüne (3) ulasan veriler Ethernet üzerinden bulut/internete (4) yüklenmektedir. Bulut/internetten (4) elde edilen veriler, veri toplama takip ve tahmin merkezine (5) ulasmakta ve ilgili veriler burada analiz edilerek asinma, sicaklik, basinç gibi degerler gerçek zamanli olarak takip edilmekte ayrica yapay zekâ kullanimi ile birlikte farkli cevherler için astar ve Iifterbar asinma tahminleri gerçeklestirilmektedir. Ilgili takip bilgilerine, analiz ve tahmin sonuçlarina ulasmak amaciyla raporlama ve kullanici arayüzü (6) kullanilmaktadir.

Bulusa konu sistemde kullanilan haberlesme protokolleri, cevher ögütme degirmenlerinin konumlari ve bulunduklari sartlara göre degisiklik göstermekte olup WiFi, Ethernet, ZigBee, LoRaWAN, hücresel ag (3G) ve uydu haberlesmesi seklinde olabilmektedir.

Claims (2)

ISTEMLER

1. Bulus; madencilik sektöründe kullanilan cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve lifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin gerçek zamanli olarak takip edilmesini ayrica yapay zekâ yaklasimlariyla, asinan kisimlarin farkli cevher tiplerine göre degerlendirilerek ne zaman degistirilecegine dair tahminler elde edilmesini saglayan bir sistem olup özelligi; cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve lifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin ayrica asinmaya etki eden sicaklik ve basinç degerlerinin algilanmasini saglamak üzere astarlara ve Iifterbarlara konumlandirilmis, ayrica elektromekanik ve akustik algilayicilar içeren algilama modülleri (1), - algilama modüllerinden (1) gelen ölçüm verilerinin okunmasini, algilama modüllerine (1) komut gönderilmesini, enerji iletilmesini ayrica algilama modüllerinden (1) gelen ölçüm verilerinin haberlesme koordinatörüne (3) kablosuz olarak iletilmesini saglamak üzere degirmen disina konumlandirilmis veri toplama dügümleri (2), - veri toplama dügümlerinden (2) gelen verileri bulut/internet (4) üzerine aktarmak üzere haberlesme koordinatörü (3), - haberlesme koordinatöründen (3) gelen verileri bulut/internet (4) vasitasiyla alarak depolamak, bu verileri anlik olarak izlemek ayrica bu verileri kullanarak yapay zeka yaklasimiyla analizler ve tahminler yapmak üzere veri toplama takip ve tahmin merkezi (5), - kullanicilarin gerçek zamanli takip verilerine, analiz ve tahmin sonuçlarina ulasmalarini saglamak amaciyla raporlama ve kullanici arayüzü (6) içermesidir.

2. Istem 1'e uygun bir sistem olup özelligi; cevher ögütme degirmenlerinin konumlari ve bulunduklari sartlara göre haberlesme protokolü olarak WiFi ve/veya Ethernet ve/veya ZigBee ve/veya LoRaWAN ve/veya hücresel ag (3G) ve/veya uydu haberlesmesi kullanilmasi ile karakterize edilmesidir. . Bulus; madencilik sektöründe kullanilan cevher ögütme degirmenlerinin içyapisindaki kauçuk astarlarda ve lifterbarlarda zamanla olusan asinma ve yipranmanin gerçek zamanli olarak takip edilmesini ayrica yapay zekâ yaklasimlariyla, asinan kisimlarin farkli cevher tiplerine göre degerlendirilerek ne zaman degistirilecegine dair tahminler elde edilmesini saglayan bir sistemin isleyisine iliskin bir usul olup özelligi; - kauçuk astarlardaki ve lifterbarlardaki asinma seviyesinin, sicaklik ve basinç degerlerinin algilama modülleri (1) tarafindan anlik olarak ölçülmesi, - algilama modüllerinden (1) gelen verilerin degirmen disinda konumlandirilmis veri toplama dügümlerine (2) iletilmesi, - veri toplama dügümleri (2) tarafindan okunan verilerin kablosuz olarak haberlesme koordinatörüne (3) aktarilmasi, - haberlesme koordinatörüne (3) gelen verilerin bulut/internet (4) yardimiyla veri toplama takip ve tahmin merkezine (5) aktarilmasi, - veri toplama takip ve tahmin merkezinde (5) toplanan verilerin depolanmasi, anlik olarak izlenmesi ve bu veriler üzerinden basta zaman serisi tahmin modelleri olmak üzere yapay zekâ yaklasimlari ile tahmin modelleri olusturularak farkli cevherler için astar ve lifterbar asinma tahminlerinin gerçeklestirilmesi, - veri toplama takip ve tahmin merkezindeki (5) verilere, analiz ve tahmin sonuçlarina raporlama ve kullanici arayüzü (6) üzerinden ulasilmasi adimlarini içermesidir.