CC BY
22
УДК 681.011.56
В О. КОНДРАТЕЦЬ, О.М. СЕРБУЛ
Центральноукрашський нащональний техшчний ушверситет
МОДЕЛЮВАННЯ САМОНАЛАГОДЖУВАЛЬНОÏ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ РОЗР1ДЖЕННЯМ П1СК1В В ПРИЙМАЛЬНОМУ ПРИСТРОÏ ЗАВИТКОВОГО ЖИВИЛЬНИКА
Кульовий млин, що подрiбнюе nicKU двоспiрального класифiкаmора i виконуе основну роботу, працюе без пiдтримання оптимального розрiдження пульпи i тому допускае велик перевитрати електрично'1 енерги, куль i футеровки та зменшуе вихiд готового продукту. Доведено, що необхiдне розрiдження пульпи можливо формувати у приймальному пристро'1 завиткового живильника кульового млина. Для цього запропонована самоналагоджувальна система з частковою iнварiантнiстю подачi води у пiсковий жолоб за сигналами рiвня пульпи i спiввiдношення тверде^дке в нш. Запропонована методика розрахунку продуктивностi магiстралей i функцюнальна схема системи керування.
Ключовi слова: двоспiральний класифжатор, кульовий млин, тверде^дке, рiвень, тиск пульпи, iнварiантнiсть
В.А. КОНДРАТЕЦ, А.Н. СЕРБУЛ
Центральноукраинский национальный технический университет
МОДЕЛИРОВАНИЕ САМОНАСТРАИВАЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗЖИЖЕНИЕМ ПЕСКОВ В ПРИЕМНОМ УСТРОЙСТВЕ УЛИТКОВОГО
ПИТАТЕЛЯ
Шаровая мельница, которая измельчает пески двухспирального классификатора и выполняет основную работу, работает без поддержания оптимального разжижения пульпы и поэтому допускает большой перерасход электрической энергии, шаров и футеровки, а также снижает выход готового продукта. Доказано, что необходимое разжижение пульпы возможно формировать в приемном устройстве улиткового питателя шаровой мельницы. Для этого предложена самонастраивающаяся система с частичной инвариантностью подачи воды в песковый желоб по сигналам уровнемера пульпы и соотношения твердое/жидкое в ней. Предложена методика расчета продуктивности магистралей и функциональная схема системы управления.
Ключевые слова: двухспиральный классификатор, шаровая мельница, твердое/жидкое, уровень, давление пульпы, инвариантность
V.A. KONDRATETS, A.N. SERBUL
Central Ukrainian National Technical University
MODELING OF THE SELF-ADJUSTING SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF LIQUEFACTION OF THE SAND IN ACCEPTABLE DEVICE OF A SPIRAL FEEDER
A ball mill that grinds the sands of a double-helix classifier and performs the main job, works without maintaining optimal pulp liquor and therefore allows a large over-expenditure of electrical energy, balls and lining, and also reduces the yield of the finished product. It is proved that it is possible to form the necessary pulp liquefaction in the receiving device of the cochlear feeder of a ball mill. For this purpose, a self-adjusting system with a partial invariance of water supply to the sand chute by the signals of the pulp level meter and the solid/liquid ratio in it is proposed. The technique of calculation of productivity of highways and the functional scheme of a control system is offered.
Keywords: double helix classifier, ball mill, solid/liquid, level, pulp pressure, invariance
Постановка проблеми
Середнш вмют зал1за в бщних рудах Украши складае близько 35 %, що вимагае ïx збагачення. Значна частка з них - це мщш руди, яш у перших стад1ях подр1бнюють спочатку у стержневому млиш, що працюе у вщкритому цикт, а потам у кульовому млиш, що переробляе шски двострального класифшатора. Кульовий млин, що виконуе основну роботу скорочення крупносп матер1алу, працюе без шдтримання необхвдного розрвдження пульпи. При цьому молольш тша працюють неефективно, матер1ал погано осереднюеться за крупшстю та транспортуеться вздовж барабана з неоптимальною швидшстю, що стае наслщком перевитрачання електрично1 енерги, куль i футеровки та зменшення виходу готового продукту. Такий стан не узгоджуеться з законодавством Украши щодо впровадження ресурсозбер^аючих технологш в промисловосп та енергетищ. Осшльки дана стаття спрямована на розв'язання поставлених задач ресурсо- та енергозбереження i вщповщае науковш тематищ Центральноукрашського нацюнального техшчного ушверситету, ïï тема е актуальною.
Аналiз останшх дослвджень i публiкацiй
Вiдомi системи автоматичного керування, розробленi для кульових млишв з циркулюючим навантаженням, для даного циклу подрiбнення не шдходять. Пристрш [1], запропонований для кульових млишв, що подрiбнюють пiски двостральних класифiкаторiв з акумулюванням пiскового потоку i наступним вимiрюванням об'емно! витрати у пiсковому жолобi класифiкатора, не гарантуе надшно! роботи, оскiльки його канал може забиватись стороншми предметами. Використання витратомiрiв, що сканують поверхню пiскового потоку [2], у даному циклi подрiбнення не забезпечуе необхщно! точностi вимiрювання об'емно! витрати пульпи. Це примушуе задачу стабшзацп розрщження пiскiв вирiшувати у приймальному пристро! завиткового живильника кульового млина. Така задача устшно розв'язана застосуванням двоетапного досягнення необхiдного значения розрiдження пульпи [3], однак система автоматичного керування виходить достатньо складною, особливо в частиш реалiзацi! контуру подачi невелико! витрати води безпосередньо у завантаження кульового млина. Альтернативний шдхщ побудови системи з прямим розрщженням пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника шхто не розглядав.
Мета дослвдження
Метою дано! роботи е математичне моделювання самоналагоджувально! системи прямого автоматичного керування розрвдженням пiскiв у приймальному пристро! завиткового живильника з побудовою и функцiонально! схеми.
Викладення основного матерiалу досл1дження
Необхвдне значення розрвдження пульпи будемо ощнювати за спiввiдношенням тверде/рвдке в приймальному пристро! завиткового живильника кульового млина. У приймальний пристрш завиткового живильника пульпа надходить з тскового жолоба, де створюеться при перемшуванш обводнених пiскiв i додано! води. Шски, що розвантажуються стралями класифiкатора, виступають ведучим технологiчним параметром у даному процеа, оск1льки змiнюються в залежностi вiд типу руди i режиму роботи обладнання. Коливання !х продуктивностi в основному здшснюеться в межах 70...125 кг/с. В залежносп вiд кiлькостi пiскiв необхвдно додавати певну витрату води у тсковий жолоб класифiкатора для досягнення заданого значення спiввiдношення тверде/рiдке.
Дослщження динамiки завиткового живильника [4] показало, що вш описуеться диференцiальними рiвняннями першого порядку з постiйними коефщентами як за рiвнем, так i за розрiдженням пульпи. При типовому обладнанш мае сталу часу 65,2 с i володiе змiнним затзнюванням 2,6...5,6. Хвильовi процеси у завитковому живильнику [5, 6], крiм того, створюють необхщшсть осереднення сигналiв, що приводить до отримання запiзнiло! шформацп. Такi властивостi керованого об'екта не дозволяють отримати достатню точнiсть регулювання, застосовуючи принцип зворотного зв'язку. За таких умов найкращим пiдходом е регулювання за збурним впливом, однак точно вимiряти витрату шсшв тут немае можливостг
У завитковому живильнику шдтримуеться баланс за об'емною витратою пульпи. К1льк1сть пульпи, що надшшла у приймальний пристрiй, дорiвнюе об'емнш витратi матерiалу, завантаженому у кульовий млин. При цьому у приймальному пристро! в усталеному режимi роботи шдтримуеться цшком визначений рiвень пульпи Ну i спiввiдношення тверде/рiдке ку, що визначаеться масовою витратою шсшв Qp i води. Шски транспортують з класифiкатора певну шлькють води, яку можна визначити коефщентом пропорцiональностi к1. З врахуванням сказаного в усталеному режимi роботи спiввiдношення тверде/рiдке буде дорiвнювати
ку =-^-, (1)
У к^Р + Qwg
де Qwg - масова витрата води у пiсковий жолоб класифжатора.
Подамо Qp = QvpSp, де Qvp - об'емна витрата шсшв, дР - густина твердого. Об'емна витрата пульпи дорiвнюе
Q = Qvp + Qvw, (2)
де Qvw - загальна об'емна витрата води у пульт.
З шшого боку, об'емна витрата пульпи дорiвнюе
Q = к2Ну, (3)
де к2 - коефiцiент, що характеризуе завитковий живильник, м2/с.
Прирiвнявши правi частини (2) i (3) i зробивши перетворення, отримуемо
У к2
^ ^ Q
1 к,
де 8Р - густина води.
Залежносл (1) i (4) е статичними математичними моделями завиткового живильника по каналам сшвввдношення тверде/рвдке i рiвня пульпи. З залежностей (1) i (4) видно, що рiвень пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника i спiввiдношення тверде/рвдке е функцiями шсково! продуктивностi класифiкатора Qp. За ввдомими ку i Ну з рiвнянь (1) i (4) можливо визначити масову витрату пiскiв класифiкатора Qp, однак iнварiантне управлiння за Qp ефективно здiйснити не можливо, осшльки на визначений параметр у такому випадку також впливають транспортне, емк1сне запiзнювання та запiзнювання шформаци. Тому бiльш докладнiше розглянемо статичш характеристики завиткового живильника.
Моделювання статики завиткового живильника здшснимо при ki = 0,12, к2 = 0,15 м2/с, 8p = 3300 кг/с, Sw = 1000 кг/с. Залежностi рiвня пульпи в приймальному пристро! завиткового живильника ввд шсково! продуктивностi класифжатора при незмiнних спiввiдношеннях тверде/рiдке (ку = const) показанi на рис. 1, а. З рис. 1, а видно, що залежносл лшшш, чутливiсть рiвня до масово! витрати пiскiв дещо збiльшуеться при зменшенш спiввiдношення тверде/рiдке. Данi залежносл характеризують процес при пiдтриманнi незмшного значення спiввiдношення ку, що на практищ у звичайному режимi роботи здiйснити практично не можливо. Бшьш характерним режимом буде незмшна витрата води Qwg у шсковий жолоб при змiнi масово! витрати шсшв класифiкатора Qp. Залежносл, що вiдповiдають даному режиму роботи, наведеш на рис. 1, б. З рис. 1, б видно, що щ залежносл також лшшш, вiдрiзняються однаковою чутливштю рiвня пульпи до масово! витрати шсшв. При будь-якш незмiннiй витратi води в шсковий жолоб класифшатора рiвень пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника однаково зростае за умов конкретного збшьшення масово! витрати шсшв. Справедлива i зворотна дiя, що ввдповвдае зменшенню масово! витрати пiскiв.
0,7 ^0,6 | 0,5
I
Й0,4 щ
м
д
0,3
0,2
>
1
3
Q8 Ю
S
10,6
£
¡0,4
0,3
70 80 90 100 110 ПО
Шскова продуктившсть, кг/с
а)
130 140
0,2
1
2
3\
70 80 90 100 110 120 ВО 140 Шскова продуктивность, кг/с б)
Рис. 1. Залежшсть р1вня пульпи в приймальному пристро!" завиткового живильника ввд тсково! продуктивной при незм1нних значеннях сшвввдношення тверде/р1дке: 1 - 2,5; 2 - 3,5; 3 - 4,5 (а) та незмшних значеннях витрати води в тсковий жолоб класифгсатора: 1 - 55; 2 - 35; 3 - 15 кг/с (б)
Як видно з залежносл (1), сшвввдношення тверде/рвдке у приймальному пристро! завиткового живильника нелшшно залежить ввд масово! витрати Qp шсшв класифшатора, тому дещо розширимо зм^ аргументу при математичному моделюванш. Залежностi спiввiдношення тверде/рiдке у приймальному пристро! завиткового живильника при незмшних витратах води у тсковий жолоб класифжатора подан на рис. 2. З графшв рис. 2 видно, що при зменшенш витрати води у шсковий жолоб нелшшшсть залежностей зростае. Чутливють сшвввдношення тверде/рвдке до витрати шсшв зб№шуеться зi зменшенням витрати води в пiсковий жолоб. Зростання витрати пiскiв супроводжуеться збшьшенням спiввiдношення тверде/рiдке при певнiй витрал води у пiсковий жолоб.
При управлшш розрвдженням пульпи у кульовому млинi, що подрiбнюе пiски мехашчного двоспiрального класифiкатора, необх1дно в конкретних технолопчних умовах пiдтримувати певне значення сшвввдношення тверде/рвдке у приймальному пристро! завиткового живильника. Задамося його значениям 2,5 i на рис. 2 проведемо меж1 можливих змiн ввд кутп до кутах, тобто будемо шдтримувати задане значення у дiапазонi Аку = ку тах - ку тп. Зввдси слвдуе, що при певнш витратi води у шсковий жолоб класифжатора буде цiлком визначений дiапазон змiни масово! витрати шсшв. При зб№шених витратах води дiапазон варiацi! витрати пiскiв буде розширюватись. З iншого боку, це означае, що при заданому спiввiдношеннi тверде/рвдке ку = ку г при конкретнш витратi пiскiв повинна забезпечуватись певна витрата води в шсковий жолоб. Незмшне значення витрати води при змш витрати пiскiв у певних межах забезпечуе стабiлiзацiю розрвдження пульпи з похибкою Лку = кутах - кутЫ. Тод^ задаючись певним допустимим значенням
5,5
§4,5
j 3,5
й 2.5
QJ "
у mil
■В
О 0,5
1 .
J 2 3-.
Лку = const, можливо виокремити ряд пiддiапазонiв подачi води Qwg = const i забезпечити управлшня з частковою iнварiантнiстю [7].
З використанням залежностей (1) i (4) виокремимо пiддiапазони змши витрати води в пiсковий жолоб при Лку = 0,3; 0,2 i 0,1 в межах експлуатацшно! змши витрати шсшв вiд 70 до 125 кг/с. Параметри математичного моделювання приведенi в табл. 1, де перший рядок ввдноситься до вах розглянутих процесiв i вiдповiдаe вихвднш магiстралi подачi води у тсковий жолоб класифiкатора. З даних табл. 1 видно, що при Лку = const витрата додано! води у окремих щвдапазонах е рiзною. При Лку = 0,3 маемо всього чотири пiддiапазони. Зменшення Лку супроводжуеться зростанням кiлькостi пiддiапазонiв.
Зростання витрати пiскiв приводить до зб№шення рiвня пульпи у приймальному пристро!, який змiнюеться в межах 0,302...0,565 м. Кожному дiапазону Лку = const ввдповвдае конкретна змiна рiвня пульпи ЛНу, яка мае тенденцш до збiльшення з ростом витрати шсшв. Задаш перепади розрвдженосл пульпи Лку i конкретнi значення рiвня пульпи Ну у приймальному пристро! завиткового живильника, як видно з даних табл. 1, можливо використати при вдентифшаци витрати шсшв i оргашзаци керування спiввiдношенням тверде/рвдке з частковою iнварiантнiстю. Заданий дiапазон
30
60
90 120 150 180 210 Шскова продуктиЕшсть, кг/с
240 270
Рис. 2. Залежшсть ствввдношення тверде/рвдке ввд продукгивностi iik'Kiii механ1чного двосп1рального класифжагора при виграп води в мкковий жолоб: 1 - 15; 2 - 35; 3 - 55 кг/с
змши сшвввдношення тверде/рвдке ку
к у
визначае точшсть стабшзацп параметра. Чим менше Лку
тим точнiшою буде система з частковою iнварiантнiстю. При зменшенш Лку звужуеться i дiапазон змiни рiвня пульпи. Тобто, пвдвищення точностi стабiлiзацi! розр1дження пульпи вимагае пвдвищення точностi вимiрювальних засобiв.
Таблиця 1
Параметри моделювання подачi додатково! води в тсковий жолоб класифжатора при змш витрати пiскiв за умов шдтримання спiввiдношення тверде/р1дке в приймальному пристро! завиткового живильника на рiвнi 2,9
Диапазон змiни розрiдження пульпи в приймальному пристро! Масова витрата шсшв класифшатора, кг/с Витрата додано! води в тсковий жолоб окремим засобом, кг/с Сумарна витрата додано! води в тсковий жолоб, кг/с Рiвень пульпи в приймальному пристро!, м Перепад рiвнiв пульпи в приймальному пристро!, м
2,9_3,2 70 15,74 15,74 0,302 0
81,77 2,64 18,38 0,353 0,051
95,48 3,09 21,47 0,410 0,059
111,53 3,61 25,08 0,482 0,072
130,29 4,21 29,29 0,563 0,081
2,9...3,1 77,70 1,73 17,47 0,336 0,033
86,24 1,92 19,39 0,372 0,036
95,72 2,13 21,52 0,413 0,041
106,23 2,36 23,88 0,459 0,046
117,88 2,62 26,50 0,509 0,050
130,81 2,91 29,41 0,565 0,056
2,9...3 73,78 0,85 16,59 0,319 0,017
77,77 0,89 17,48 0,336 0,017
81,94 0,94 18,42 0,354 0,018
86,34 0,99 19,41 0,373 0,019
90,98 1,05 20,46 0,393 0,020
95,91 1,10 21,56 0,414 0,021
101,06 1,16 22,72 0,436 0,022
106,5 1,22 23,94 0,460 0,024
112,22 1,29 25,23 0,485 0,025
118,27 1,36 26,59 0,511 0,026
124,64 1,43 28,02 0,538 0,027
к = РУН ^ у) , (5)
р ' § 'Н у РН)
Iдентифiкувати спiввiдношення тверде/рвдке в приймальному пристро! завиткового живильника можливо за допомогою запропонованого алгоритму [8]
'у ^Т^'ну-К)
де РН - наднормальний тиск пульпи у доннiй частинi приймального пристрою; § - прискорення земного тяж1ння.
Наднормальний тиск пульпи та !! рiвень у приймальному пристро! завиткового живильника найкраще вимiряти вiдкритим знизу пдростатичним перетворювачем [9], який являе собою вертикально встановлений вiдрiзок цилiндрично! труби з внутршшм дiаметром 98 мм, встановлений на вщсташ вiд днища, що вiдповiдае початковому рiвню захоплення матерiалу. У верхнiй частинi перетворювач закритий i через штуцер iмпульсною трубкою з'еднаний з вторинним перетворювачем тиску в електричний сигнал. Вихвдною величиною гiдростатичного перетворювача е тиск повиря в його порожнинi, а вхщною - тиск рiдкого середовища. Теоретичними дослiдженнями встановлено, що на вщкритий знизу гiдростатичний перетворювач впливають збурення, як1 зменшують точнiсть вимiрювання параметрiв [10]. Тому прийнятi заходи щодо зменшення впливу збурень на показания перетворювача i пiдвищення точност вимiрювания. Вiдносна похибка iдентифiкацi! сшввщношення тверде/рiдке склала ± 2,71 %, а рiвня пульпи - 0,75...0,8 %. Це дозволяе здiйснити навиъ останнiй варiант змiни розрiджения пульпи в межах 2,9...3,0.
Данi табл. 1 сввдчать про те, що можливо реатзувати самоналагоджувальну систему автоматичного управлшня розрiджениям пульпи в приймальному пристро! завиткового живильника з частковою iнварiантнiстю, яка працюе з абсолютною похибкою Лку (рис. 3). Величину похибки Лку вибирають в залежносп вiд необх1дно! точностi пiдтримания розрвдження пульпи в кульовому млинi, що подрiбнюе пiски механiчного двоспiрального класифшатора.
Рис. 3. Функцiональна схема самоналагоджувально! системи автоматичного управл1ння розрiдженням пульпи в приймальному пристро!" завиткового живильника з частковою швар1анттстю: 1 - страш класиф1катора; 2 - класифгсатор; 3 - вихщна маг1страль подач1 води; 4 - додатков1 магктраш подач1 води; 5 - тсковий жолоб; 6 - пульпа; 7 - приймальний пристрш завиткового живильника; 8 - захватний орган завиткового живильника; 9 - барабан кульового млина
Обгрунтувавши величину абсолютно! похибки Лку, вщповщно даним табл. 1 приймаемо один iз варiантiв реалiзацi! системи автоматичного управлшня розрiдженням пульпи (рис. 3), де визначаючими е шльшсть додаткових каналiв подачi води та витрата рiдини в них. Спiралi 1 класифжатора 2 розвантажують пiски, до яких додаеться вода з вихщно! магiстралi 3 i додаткових мапстралей 4. У пiсковому жолобi класифжатора 5 створюеться пульпа 6, яка накопичуеться у приймальному пристро! 7 завиткового живильника i захватними органами 8 подаеться у барабан 9 кульового млина при його обертанш. Вщкрип знизу пдростатичш перетворювачi ПТ вимiрюють тиск пульпи у доннш частинi приймального пристрою 7 i подають його у видi електричних сигналiв, за якими у пристроях вдентифшацп рiвня IP i вдентифшаци спiввiдношення тверде/рiдке 1С визначаються поточш значення рiвня Hy i розрщження пульпи ку. Якщо у приймальний пристрiй 7 завиткового живильника надходить мiнiмальна кiлькiсть пiскiв з класифшатора 2, то вiдповiдно буде мжмальна витрата води лише з вихвдно! магiстралi 3, найменше значення сшввщношення твердого i рiдкого 2,9. При зростанш витрати пiскiв рiвновага порушуеться - почне зростати рiвень пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника та сшввщношення твердого i рiдкого. Це спричинить зростання вихщних сигналiв елемента порiвняння ЕП та пристрою щентифжацп рiвня пульпи IP, яш дiють на входи контурiв розiмкнутого дискретного керування. Сигнал, що ввдповвдае рiзницi мiж заданим i фактичним значенням спiввiдношення твердого i рiдкого, через логiчний елемент НЕ дiе на вхiд порогового елемента ПЕ1, порiг спрацювання якого вщповщае рiзницi спiввiдношення, наприклад 3,3 -2,9 = 0,4. На вхщ порогового елемента ПЕН1 дiе вихвдний сигнал рiвня пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника, порк- спрацювання якого вщповщае значенню рiвня пульпи, збiльшеному за рахунок зростання витрати шсшв, коли спiввiдношення твердого i рiдкого при незмiннiй мшмальнш витратi води досягне максимального значення 3,3. При досягненш параметрами порогових рiвнiв елементи ПЕ 1 i ПЕН1 спрацюють. Вiд порогового елемента ПЕ 1 сигнали подаються на першi входи усiх логiчних елеменпв 11 ...I n, однак спрацюе лише логiчний елемент 11, оскiльки на його другий вхiд подане порогове значення рiвня пульпи, а на друп входи iнших логiчних елеменпв такi сигнали не поданi в наслвдок вищих значень !х порогових рiвнiв, що вiдповiдають прирощенню рiвня пульпи у верхнiх дiапазонах змши витрати пiскiв. Логiчний елемент 11 вмикае одновiбратор ОВ1, що формуе прямокутний iмпульс, тривалють якого достатня для спрацювання двохобмоткового електромагштного клапана ЕК1 пiсля тдсилення пiдсилювачем потужностi ПП1. При цьому струмом обтiкаеться обмотка, що вщкривае клапан з наступним фжсуванням у вiдкритому положеннi. Вода з розрахованою витратою по першш додатковш магiстралi поступае у пiсковий жолоб 5. Це викликае зменшення сшввщношення твердого i рiдкого у приймальному пристро! 7 завиткового живильника. Аналопчно робота системи вщбуваеться при зростанш витрати шсшв до найбшьшого значення. Послщовно спрацьовують пороговi елементи ввд ПЕН1 до ПЕНп, логiчнi елементи ввд 11 до In, одновiбратори вiд ОВ 1 до ОВп, пiдсилювачi потужностi ввд ПП1 до ППп та електромагштш клапани додаткових магiстралей, що спрацьовують на !х вiдкриття.
Нехай при спрацювавшому на вiдкриття електромагштному клапанi першо! додатково! магiстралi витрата шсшв почне зменшуватись. Оскiльки подача води у шсковий жолоб 5 при цьому змшюватись не буде, розрвдження пульпи у приймальному пристро! почне плавно зменшуватись вщносно мшмального (заданого) значення 2,9. При цьому змшиться знак вихiдного сигналу елемента порiвняння ЕП, який пiдсилюеться амплиудним пiдсилювачем АП i дiе на вхщ порогового елемента ПЕ1 -1, з'еднаного з першим входом лопчного елемента 11-1 друго! лши зв язку з двообмотковим електромагштним клапаном. Зменшення витрати пiскiв приводить до зменшення рiвня пульпи у приймальному пристро! завиткового живильника при тш же подачi води. На певний зменшений рiвень пульпи реагуе пороговий елемент ПЕН1-1. При досягненш параметрами рiвнiв спрацювання на обидва входи лопчного елемента 11-1 поступають дозволяючi сигнали i вш спрацьовуе. Елементи ОВ 1-1 i ПП 1-1 приводять у дгю другу обмотку електромагнiтного клапана ЕК1, який закривае першу додаткову мапстраль подачi води, фжсуючи !! у такому станi. Аналопчно пристрш працюе при роботi будь-яко! кiлькостi додаткових магiстралей.
В табл. 1 розглянуто данi, що вщповщають одному незмiнному значенню розрiдження пульпи 2,9. На практищ це малоймовiрний випадок, оск1льки здебiльшого руда представлена шлькома типами i розрiдження пульпи у кульовому млинi необхiдно шдтримувати на рiзних рiвнях. Це означае, що в систему (рис. 3) необхщно вводити завдання на шдтримання того чи iншого заданого сшввщношення тверде/рiдке. Логiчним е введення задавального дiяння в системi змiною витрати води у вихвднш магiстралi 3 (рис. 3), однак не ведомо, як це буде узгоджуватись з отриманими дiапазонами змши витрати води у додаткових мапстралях i заданими значеннями Лку = const. В цшому це е багатоварiантною задачею. Аналiз даних процесiв показуе, що вибiр базового варiанта з середшм значенням задавального дiяння, наприклад 2,9, з можливютю збiльшення його i зменшення себе не виправдовуе, осшльки додавання розрахунково! кiлькостi води у пульпу з великою густиною значно !! розрщжуе. Тому за базовий варiант було прийнято завдання, що ввдповвдае найбiльш густiй пульпi, наприклад 4,0. Для цього виконаш розрахунки змiни масово! витрати пiскiв, додано! води i коливань
сшввщношення тверде/рщке. Аналопчш розрахунки виконанi для задавальних дiянь 3,5 i 3,0. Результати дослщження наведенi на рис. 4. З рис. 4 видно, що у базовому варiантi при ку г = 4,0 шляхом ввiмкнення додаткових магiстралей подачi води з ростом масово! витрати пiскiв у приймальному пристро! завиткового живильника забезпечуеться змiна спiввiдношення тверде/рiдке в межах 4,0...4,1 (залежшсть 1). Якщо витрату води у вихвдтй магiстралi збшьшити до 11,6 кг/с, то при витрап пiскiв 70 кг/с отримаемо задане спiввiдношення тверде/рiдке, що дорiвнюе 3,5. Зростання витрати пiскiв до 73,52 кг/с стане наслщком збшьшення ку до 3,6 i включення подачi води з першо! додатково! магiстралi, однак при цьому сшввщношення тверде/рiдке не досягне значення 3,5, а лише 3,52 (рис. 4, залежшсть 2). Так змши спостер^аються, як видно на рис. 4, при включенш будь-яко! додатково! магiстралi подачi води. Витратi води 14,93 кг/с у вихщнш магiстралi вщповщае завдання спiввiдношення тверде/рiдке, що дорiвнюе 3,0. Залежнiсть 3 на рис. 4 свщчить про те, що за даних умов вщбуваються аналопчш процеси. Це доводить можливiсть встановлювати в системi значення задавального дгяння за витратою води у вихщнш магiстралi. При зменшеннi задавального дгяння iснуе тенденцiя звуження смуги змши регульовано! величини. Перепад рiвнiв пульпи також дещо зменшуеться, але залишаеться вiдчутним для його фiксування вимiрювальними пристроями. Збiльшення Аку вiдносно 0,1 сприяе полегшенню реалiзацi!' самоналагоджувально! системи керування розрщженням пульпи з частковою iнварiантнiстю.
Якщо за базовий варiант прийняти ку = 4,0, а Аку = 0,1, то необхвдно здiйснити додатковi магiстралi подачi води ввдповщно з наступною витратою: 0,45; 0,47; 0,49; 0,52; 0,54; 0,57; 0,6; 0,62; 0,66; 0,69; 0,72; 0,76 i 0,8 кг/с. При цьому перепади рiвнiв пульпи вщповщно становитимуть: 0,013; 0,013; 0,014; 0,015; 0,016; 0,016; 0,017; 0,018;0,019; 0,019;0,021; 0,021 i 0,023 м. В залежносп вiд необх1дного задавального дiяння на пiдтримання спiввiдношення тверде/рiдке у приймальному пристро! завиткового живильника слщ встановити вщповщну витрату води у вихвднш магiстралi (табл. 2).
Таблиця 2
Залежнiсть витрати води у вихщнш магiстралi вiд необхвдного заданого значення спiввiдношення тверде/рiдке у приймальному пристро! завиткового живильника
Задавальне дгяння ку 4,0 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3,0 2,9
Витрата води, кг/с 9,10 9,55 10,02 10,52 11,04 11,60 12,19 12,81 13,48 14,18 14,93 15,74
У випадку, коли завдання на шдтримання вщповщного спiввiдношення тверде/рiдке встановлюеться порiвняно рщко, доцiльно це робити вручну. Якщо виникае необхвдшсть часто! змiни задавального дгяння, то краще його встановлювати за допомогою мiкропроцесорно! системи автоматичного регулювання витрати води, яка, наприклад розглянута в [11]. В нш необхiдна витрата встановлюеться за допомогою задавача. Систему можливо вмикати лише на час виконання дано! операцп. Випробування дано! системи керування розрвдженням пульпи з частковою iнварiантнiстю на спещально розробленому стендi показало, що задаш спiввiдношення тверде/рвдке пiдтримуються з достатньою для практики точшстю. При робот системи змiна спiввiдношення тверде/рщке знаходиться в межах Аку при будь-яких значениях задавальних дгянь. Характер перехвдних процесiв визначаеться як рiвнем спрацюваиия магiстралей подачi додатково! води, так i змiною подачi шсшв.
4,2 4.1 4,0
3.5
!
а
о и и '3 2 ' 'В
.VI
3,1
2.9
/и1
/// 1/Л V/ //
/2
/// /// /// /Л V/ /
л3
//// //// /Л /
70
120
50 90 100 110
Масов1 витрати шсюв, кг/с
Рис. 4. Залежшсть стввщношення тверде/рвдке у приймальному пристро!" завиткового живильника у функщ!" витрати тсюв при переключенн1 додаткових маг1стралей подач1 води 1 р1зних задавальних д1яннях: 1 - 4,0 (базовий вар1ант); 2 - 3,5; 3 - 3,0
ПО
Висновки
Необхщне сшввщношення тверде/рщке в кульовому млиш, що подрiбнюe тски мехашчного двосшрального класифiкатора, можливо забезпечувати за допомогою запропоновано! системи з частковою iHBapiaHTHicTO, яка забезпечуе подачу води в приймальному пристро! завиткового живильника. Задавальне дiяння на пiдтримання того чи шшого значения спiввiдношення тверде/рiдке встановлюеться вiдповiдною витратою води у вихщному каналi. В залежиостi вiд необхщно! точностi пiдтримання спiввiдношення тверде/рiдке встановлюеться певне значення перепаду даного параметра Лку. Чим менше значення Лку, тим бiльш точшшими повиннi бути iнформацiйнi засоби. Найменше значення Лку min повинно дорiвнювати 0,1. Вибравши величину Лку, розраховують магiстралi додатково! подачi води в шсковий жолоб класифiкатора для можливого найбiльшого заданого значення ку z. Потiм параметри магiстралей будуть задовольняти умовам всiх менших, необхiдних при експлуатацп задавальних дiянь.
Наукова новизна роботи полягае в тому, що вперше здiйснена i теоретично обгрунтована система керування розрщженням пульпи в кульовому млинi, що подрiбнюе пiски механiчного двоспiрального класифшатора, яка реалiзуе принцип частково! iнварiантностi i е бiльш простою порiвняно з вiдомими. Результати змiни керовано! величини в нiй знаходяться в установлених межах Лку незалежно ввд транспортного та емк1сного запiзнювания. Практична цшнють отриманих результатiв зводиться до забезпечення значно! економп - зменшення витрати електрично! енерги, куль i футеровки та шдвищення продуктивностi технолопчного агрегату по готовому продукту.
Перспективою подальших дослвджень е розробка окремих вузлiв дано! системи та методик !! налагодження та експлуатацп.
Список використаноТ лiтератури
1. А. с. 388790 СССР, МКИ В 03 b 11/00. Устройство для автоматического контроля загрузки и стабилизации разжижения пульпы в мельнице / Ф.Н. Дегтярев, А.А. Мерзляков, В.А. Кондратец, В.И. Новохатько, Н.И. Кучма и Т.И. Гуленко (СССР); Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии. - № 1420849/29-33; Заявлено 30.03.70; Опубл. 05.07.73, Бюл. № 29.
2. Кондратець В.О. Теоретичне дослщження сканування поверхш ввдкритих матерiальних потоков променями незмшно! довжини / В.О. Кондратець //Вюник Криворiзького нацiонального ушверситету. -2013. - Вип. 35. - С. 174-178.
3. Мацуй А.М. Автоматична стабшзащя спiввiдношения руда/вода в кульових млинах, що подрiбнюють тски класифiкатора / А.М. Мацуй , В.О. Кондратець // Новi матерiали i технологй' в металургп та машинобудуваннi. - 2012. - № 2. - С. 115-119.
4. Кондратец В.А. Математическое моделирование улиткового питателя шаровой мельницы как объекта управления / В.А. Кондратец // Вюник КрНУ. - Кременчук: КрНУ, 2014. - Вип. 3 (86). - С. 64-70.
5. Кондратець В.О. Дослщження умов щентифшацп розрвдження пульпи при подрiбненнi шсшв класифшатора / В.О. Кондратець, А.М. Мацуй // Академический вестник. - 2007. - № 19. - С. 44-48.
6. Кондратець В.О. Пошук оптимальних умов щентифжацп розрвдження пульпи у завитковму живильнику шформацшними технологiями / В.О. Кондратець, А.М. Мацуй // Вюник Криворiзького нацюнального унiверситету. - 2013. - Вип. 34. - С. 66-71.
7. Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении / Б.М. Менский - М.: Машиностроение, 1972. - 248 с.
8. Кондратець В.О. 1дентифжащя сшввщношення руда/вода в процеа подрiбнення пiскiв класифiкатора / В.О. Кондратець, А.М. Мацуй //Шсник Вшницького полiтехнiчного iнституту: - 2009. - № 3. - С. 8-12.
9. Кондратець В.О. Теоретичне дослвдження ввдкритого пдростатичного перетворювача параметрiв рiдких середовищ / В.О. Кондратець, А.М. Мацуй // Техшка в альськогосподарському виробництвi, галузеве машинобудування, автоматизащя. - 2008. - Вип. 21. - С. 49-54.
10. Кондратець В.О. Теоретичне дослщження впливу збурень на показання вщкритого знизу пдростатичного перетворювача / В.О. Кондратець, А.М. Мацуй // Вюник Вшницького полггехшчного шституту. - 2012. - № 6. - С. 21-25.
11. Кондратець В.О. Теорiя i техшчш засоби систем: [тдручник для студенлв вузiв] / В.О. Кондратець - К.: Вища шк., 1993. - 319 с. - (Автоматика та автоматизащя вир-ва с.-г. машин: У 2 ч.; Ч I).
