CC BY
88
Автоматизированная система двухстадийного дробления.
Т.А.Суэтина, И.Х.Наназашвили, С.Ю.Золотарев
Основным критерием при выборе конкретной технологической схемы процесса двухстадийного дробления (рис.1) должны служить ее потенциальные возможности по реализации и перенастройке рецептов и поддержанию требуемой производительности.
Наличие на первой стадии двух дробилок с различающимися зерновыми характеристиками позволяет не только стабилизировать производительность всей схемы, но и достичь более высокой производительности первичного дробления, максимально загружая обе дробилки.
Однако из-за громоздкости технологических агрегатов такую технологическую схему (рис. 1 а) нерационально использовать на небольших дробильно-сортировочных заводах и передвижных дробильно-сортировочных установках. Технологические схемы (рис. 1 б, в) представляют собой два предельных способа использования схемы с четырьмя дробилками.
При полном отклонении заслонки шиберного бункера на первичной стадии поток материала будет подвергаться переработке либо в конусной, либо в щековой дробилке. В качестве критерия оценки схем дробления можно принять область определения рецептов, то есть область, в пределах которой можно реализовать рецепт с заданным соотношением крупной, средней и мелкой фракций товарного щебня.
Самая широкая область определения рецептов - у варианта с четырьмя дробилками (рис. 1 а). При использовании в качестве первичной конусной дробилки (рис. 1 б) эта область существенно сужается. Область определения рецептов двухстадийного процесса дробления с первичной щековой дробилкой (рис. 1 в) уже, чем при использовании схемы с четырьмя дробилками. Однако в сравнении с вариантом (рис. 1 б) она шире и дает большие возможности при варьировании соотношений фракций.
Область определения рецептов структуры (рис. 1 в) покрывает до 70% площади области (рис. 1 а), причем рецепты, не доступные третьей схеме, находятся преимущественно в той
части диаграммы, где соотношение крупной и средней фракций превышает 1,5, что крайне редко встречается в рецептах заполнителей современных бетонных смесей. Поэтому нет необходимости в технологически сложных и громоздких схемах дробления с двумя первичными дробилками, достаточно использовать схему с первичной щековой дробилкой и вторичными дробилками с различающимися зерновыми характеристиками (рис. 2). Такие схемы имеют минимальное количество транспортных операций перерабатываемого материала. Работа дробилок в замкнутом цикле с грохотом после щековой дробилки является наиболее экономичным способом получения заданного состава фракционированного щебня.
Функции системы порождают ее структуру и должны быть ей адекватны. Система управления процессом дробления и сортировки является комплексной и включает в себя два взаимосвязанных подконтура локального управления дробилкой и грохотом.
Грохот обладает экстремальной статической характеристикой, которая смещается с изменением расхода дробленого материала, поступающего из разгрузочного отверстия дробилки (РОД).
Экспериментальные исследования горизонтального виброгрохота на двух рабочих поверхностях с размерами отверстий 40x40 и 20x20 позволили выявить технологические возможности и рациональные области применения грохотов. В качестве исходного материала использовался гранитный щебень с содержанием 40% верхнего класса и 35% зерен размером меньше половины размера отверстий. Критериями оценки результатов экспериментальных исследований служили эффективность Е грохочения и максимальная производительность 0 по исходному материалу, при которой обеспечивались качественные показатели процесса.
На графиках (рис. 3) приведены зависимости эффективности грохочения Е от исходной производительности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что характер
Рис. 1. Схема двухстадийного дробления с дробилками различных типов на первичной и вторичной стадиях (Дщ - дробилка щековая, Дк - дробилка конусная; фу ф2 - коэффициенты перераспределения потока материала шиберными бункерами; уЛ, у2, У3 - выход товарных фракций щебня)
зависимостей £=/(0) при рассеве на ситах с отверстиями различных диаметров на всех режимах примерно одинаков, имея ярко выраженный максимум (рис. 3). Для поддержания максимального значения показателя эффективности грохочения необходимо использование системы экстремального регулирования (СЭР), эффективная работа которой зависит от случайных изменений свойств объекта и условий его работы, т.е. от изменения производительности дробилки.
Случайные воздействия приводят к ложным переключениям в системе, которые оцениваются числом переключений за конечное время наблюдений.
Число сбоев системы за время наблюдения Тн зависит от отношения (х/а) и может быть определено по формуле:
т.
,.,(х/ а) =
_
2ла 2а2
ТТн_ 4т,
где х - шаг квантования регулярной величины; а - сред-неквадратическое отклонение; тк - время корреляции.
Величина х определяется из условия допустимой динамической ошибки системы, а значение а - характеристиками возмущающего воздействия. Очевидно, что увеличение нежелательно в силу ограничения динамической погрешности системы. Поэтому необходимо понижать значение а, изменяя режим дробления. Последнее обстоятельство является критерием выбора системы управления процессом дробления, которая должна обеспечить минимум а.
Необходимо комплексное рассмотрение процессов дробления-сортировки в единстве их неразрывности и взаимовлиянии. Использование системы экстремального регулирования (СЭР) для поиска максимума статической характеристики грохота предполагает соблюдение ряда технических требований к характеру изменения производительности 0 материального потока дробилки. Качество оптимизации процесса сортировки независимо от типа используемой СЭР определяется потерями на поиск в регулярном режиме и числом ложных переключений на конечном интервале наблюдений. Управление грохотом с помощью экстремальной системы будет представлять собой непрерывный процесс поиска максимума координат статической характеристики в виде пробного изменения настроек, анализа результатов измерений и определения направления к экстремуму. В соответствии с этим набором функций разрабатывается структура СЭР.
Стабилизация значений 0 и его статистических параметров должна осуществляться системой регулирования процесса дробления, придавая ему свойства, обеспечивающие работу СЭР без сбоев.
Таким образом, достаточно общая структура комплексной системы автоматизации дробильно-сортировочной установки будет иметь вид на рисунке. 4.
Первый контур системы автоматического регулирования (САР) должен обеспечить стабилизацию производительности дробилки 0 , включая в себя измеритель ее текущего
Рис. 2. Функциональная схема системы двухстадийного дробления:
1 - первичная щековая дробилка; 2 - трехситовый грохот; 3 - весовые транспортеры; 4, 5, 9 - шиберные бункеры; 6 - вторичная щековая дробилка; 7 - вторичная конусная дробилка; 8 - накопительные бункера
86 4 2009
значения, сравнение этого значения с заданием 0дз и воздействие в соответствии со знаком ошибки А на регулирующий орган с целью изменения параметра управления - разгрузочной щели дробилки.
Рис.3. Зависимость эффективности грохочения от производительности на сите с отверстиями: а - 40x40 мм; б - 20x20 мм; 1, 3 - прямолинейная траектория колебаний, амплитуды соответственно равны 4,6; 4 мм; 2, 4 - эллиптическая траектория, амплитуды соответственно равны 4; 3,5
Рис. 4. Функциональная схема комплексной системы автоматизации дробильно-сортировочной установки: 1, 4 - щековая дробилка; 2 - грохот; 3 - интегратор расхода; 5 - конусная дробилка; 6 - бункер
Второй контур системы в соответствии со сформированной экстремальной статической характеристикой грохота (формирователь) осуществляет поиск ее экстремума системой экстремального регулирования СЭР. Система экстремального регулирования определяет значение расхода, служащее задающим воздействием для САР контура стабилизации 0д. Определение фракционного состава надре-шетного продукта производится за счет двухступенчатого грохочения. При этом содержание нижнего класса в надрешетном продукте определяется по массе весовыми транспортерами с жесткой подвеской, расположенными под грохотом. Разность между содержанием нижнего класса в исходном и надрешетном продуктах определяется на основе взвешивания весовыми транспортерами массы, оставшегося нижнего класса в исходном материале после повторного грохочения.
Эффективность режима сортировки существенным образом зависит от производительности входного потока материала 0, поступающего на грохот из дробилки. Это, в свою очередь, влияет на производительность всей дробильно-сортировочной установки, значительно уменьшая выход фракционированного щебня и увеличивая долю сверхмерного щебня при отсутствии системы автоматического управления процессом грохочения.
Рассмотрение грохота в качестве элемента неразрывной технологической цепи «дробление-сортировка» позволяет решить задачу повышения ее технико-экономических показателей за счет управления процессом грохочения фракционируемого материала.
Оптимизация работы грохота по критерию эффективности Е предполагает выдерживание его экстремального значения при определенном значении расхода щебня, поступающего из разгрузочного отверстия дробилки.
Разработанная оптимальная технологическая схема и система автоматического регулирования процессами дробления-сортировки обеспечивают максимальную производительность непрерывного процесса получения фракционированного щебня.
The Automated System of Two-phasic Crushing. By T.A.Suetina, I.H.Nanazashvili, S.J.Zolotarev
Complex consideration of processes of crushing-sorting in unity of their indissolubility and interference allows to define the optimum technological scheme and develop system of automatic control by crushing and sorting units, providing the maximum productivity of continuous process of reception fraction rubble.
Ключевые слова: дробление, технологический процесс, автоматизация, модель, фракционированный щебень.
Key words: crushing, technological process, automation, model, fraction rubble.
