2. Библиографический и патентный обзор по автоматическому контролю и управлению технологическим комплексом

Особенности технологии измельчения оказывают большое влияние на технико-экономические показатели обогащения. Тесная связь с процессом классификации многофакторность процесса обуславливают необходимость автоматизации измельчения и определяют ее направление – комплексное регулирование измельчительных и классификационных агрегатов.

Большое число переменных технологических факторов – качество исходной руды по крупности, твердости, влажности; режимных – расход руды, воды, шаровой загрузки (при использовании барабанных мельниц), частоты вращении, состояния футеровки, конструктивных особенностей мельниц – создает определенные трудности при автоматизации процесса.

Некоторые параметры трудно использовать в качестве регулирующих воздействий из-за отсутствия контрольных устройств для оперативного измерения соответствующих параметров (например, гранулометрического состава руды, ее твердости), а также из-за структуры технологической цепи (например, регулирование измельчения путем изменения циркулирующей нагрузки возможно только при использовании полузамкнутых схем измельчения). Поэтому в качестве регулирующих воздействий в основном используется расход руды и воды в мельницу.

В качестве контролируемого параметра наиболее широко используют степень заполнения мельницы рудой, водой и измельчающими телами. Этот параметр, наиболее тесно связанный с показателями измельчения. Обычно измеряют косвенным путем: по динамическому воздействию загрузки на футеровку мельницы, по реакции опоры на нагрузку, по электрическим параметрам привода мельницы.

Научные исследования процесса приводят к выявлению новых физических сторон процесса и , как следствие, к использованию новых параметров управления, например применение «экзоэлектронного» параметра для управления процессом сухого измельчения в шаровой мельнице мокрого измельчения. Предложенный метод определения эффективности работы мельницы основан на том, что при измельчении в мельнице между находящимся в ней материалом и корпусом возникает разность электрических потенциалов. Опыты показали на наличие определенной зависимости меду силой тока и площадью свежеобразовывающихся поверхностей измельчаемого материала, т.е. эффективностью работы мельницы. Механизм появления тока полностью не выяснен, но сравнения с результатами, полученными при изучении электрических эффектов при бурении крепких пород, и теоретические соображения позволяют считать, что главными факторами являются дзета-потенциалы на частицах материала и окисление свежееобразовывающихся поверхностей.

Отсутствие надежных способов измерения некоторых специфических параметров процесса измельчения, в частности расхода руды, циркулирующей нагрузки в определенной степени сдерживают комплексное, многосвязное регулирование процесса измельчения.

Основными устройствами для измерения расхода руды являются конвейерные весы с механическим и электрическим преобразованием плотности пульпы, с корректировкой скорости движения ленты, т.е. перемещения материала. Выход песков определяют методом прямого взвешивания по электрическим параметрам привода классификатора, а также с помощью радиационных излучений.

Для разработок в области систем регулирования процесса измельчения характерен переход от простейших систем стабилизации и локального регулирования отдельных параметров к комбинированным многосвязным системам с учетом взаимосвязи регулируемых величин.

Системы управления загрузкой мельницы при работе в открытом цикле, напри мер по ее значению (контролируемому путем измерения уровня шума, давления на опоры, электрических параметров привода мельницы и т.п.), построены на основе учета отдельных параметров.

В связи с неудовлетворительным качеством регулирования такими системами (а в некоторых случаях и ухудшением технологических показателей) были разработаны методические основы и созданы средства регулирования по отклонению и возмущению, т.е. комбинированные, многосвязные системы, основная характерная особенность которых – изменение регулируемого параметра в зависимости от пропорционального, совместного изменения ряда управляющих воздействий.

Дальнейшее совершенствование систем регулирования основано на расширении так называемой «многосвязности» объекта с использованием теории иерархических систем, поскольку с точки зрения технологии процесс измельчения (мельница – классификатор) включен как подсистема в технологическую цепь в целом. В связи с этим режимы работы отдельных операций выбирают с учетом оптимизации всей системы. Реализация этой методики возможна на основе методов математического моделирования и ЭВМ, использование которых открывает новые перспективы в развитии автоматизации.

Известны разработанные адаптивные (самонастраивающиеся) системы управления. Частный случай адаптивных систем – система экстремального регулирования. Однако в патентном материале эти системы практически не отражены. Вполне возможно, что разработку патентно-способных предложений затрудняет близость общеметодологических решений теории автоматического управления.

Анализ решений в области методов и систем регулирования позволяет сделать вывод, что современная теория автоматического управления предоставляет широкие возможности для разработки новых систем автоматического регулирования, используемых в настоящее время в недостаточной степени. Разработка и использование этих систем обеспечат значительное повышение качества продуктов обогащения.

Таблица 1. – Результаты патентного обзора

Объект изобретения	Особенности изобретения	Страна	Номер авторского свидетельства или патента	Источник информации
Способ контроля загрузки мельницы	Измерение внутримельничной загрузки	СССР	210233, В02С 25/00	Б. И. № 6, 1968
То же	То же	»	347101, В02С 25/00	Б. И. № 5, 1973
»	»	»	620273, В02С 25/00	Б. И. № 31, 1978
Управление мельницей по степени загрузки	Регулирование по силе тока, потребляемого электроприводом	США	4210290, В02С 17/00 В02С 25/00	«Изобретения за рубежом», 1980
То же	Регулирование по потребляемо электроэнергии	Франция	2517219, В02С 14/00 В02С 25/00	То же, 1983
»	Регулирование по мощности или потребляемому току электроприводом	Великобритания	2090770, В02С 25/00	То же, 1982
»	То же	»	2091129, В02С 25/00	»
»	Регулирование по производительности, потребляемой мощности, текучести готового продукта, изменяемой подачей ПАВ	СССР	915961, В02С 25/00	Б. И. № 12, 1982
Регулирование загрузки	Управление по крутящему моменту привода	США	3351294, В02С 17/00	«Изобретения за рубежом», 1967
»	Управление по мощности, потребляемой приводом	»	3773268, В02С 17/100	То же, 1973
»	Управление по реакции опоры	ФРГ	1295988	То же, 1969
»	»	США	3350018	То же, 1967
»	»	»	3471094	То же, 1969
»	»	Япония	44-93960	То же, 1972
»	»	ФРГ	1272691	«Изобретения за рубежом», 1968
»	»	Великобритания	1104131	То же, 1968
»	Управление по загрузке и крупности измельчения	СССР	619205, В02С 25/00	Б. И. № 30, 1978

Продолжение таблицы 1

	Управление по производительности, запасу материала в мельнице и плотности готового продукта	»	1096375, В02С 25/00	Б. И. № 21, 1984
Способ регулирования процесса измельчения	Управление по комбинированному параметру давления смазки и потребляемой мощности привода	»	1066649, В02С 25/00	Б. И. № 2, 1984
»	Управление по комбинации параметров	»	1039560, В02С 25/00	Б. И. № 33 1983
»	Управление по комбинированному управлению загрузкой шаров и руды	»	492303, В02С 25/00	Б. И. № 43, 1975
»	То же	»	478606, В02С 25/00	Б. И. № 48, 1975
Регулирование степени измельчения	Управление по крупности измельчения	ФРГ	1253246, В02С 25/00	«Изобретения за рубежом», 1968
Регулирование степени измельчения	Управление по крупности измельчения	ФРГ	1507466, В02С 25/00	То же, 1970
То же	То же	»	1607437, В02С 25/00	»
»	»	СССР	503593, В02С 25/00	Б. И. № 7, 1976
»	Управление по степени измельчения и числу Пекле	»	1000105, В02С 25/00	Б. И. № 8, 1983
»	Управление по частоте выхода недоизмельченных кусков	»	1065020, В02С 25/00	Б. И. № 1, 1984
»	управление по отклонению частоты выхода недоизмельченных кусков	»	1066647, В02С 25/00	Б. И. № 2, 1984
»	Управление по содержанию полезного минерала в сростках	СССР	919741, В02С 25/00	Б. И. № 14, 1982
»	Управление по вязкости и влажности шлама	»	1033197, В02С 25/00	Б. И. № 29, 1983
»	То же	»	1021471, В02С 25/00	Б. И. № 21, 1983

Продолжение таблицы 1

Регулирование по уровню шума	Выделение спектра акустического сигнала уровня шума	»	358687, В02С 25/00	Б. И. № 34, 1972
»	То же	ФРГ	1607560, В02С 25/00	«Изобретения за рубежом», 1970
»	»	США	3690570, В02С 25/00	То же, 1972
»	Управление по комбинации параметров	СССР	961776, В02С 25/00	Б. И. № 36, 1982
Регулирование по циркулирующей нагрузке	Управление по массе твердого	США	3779469, В02С 25/00	«Изобретения за рубежом», 1973
То же	Управление по степени загрузки	СССР	481315, В02С 25/00	Б. И. № 31, 1975
»	Управление по расходам твердого, воды и пульпы	»	388790, В02С 25/00	Б. И. № 29, 1973
»	Управление по расходу руды с коррекцией по циркулирующей нагрузке	»	503592, В02С 25/00	Б. И. № 7, 1976
»	Управление по силе тока, потребляемого двигателем	ФРГ	1285278, В02С 25/00	«Изобретения за рубежом», 1968
»	Управление по уровню и плотности циркулирующей нагрузке	США	3417927, В02С 25/00	То же
»	Управление по мгновенным значениям циркулирующей нагрузки	СССР	902831, В02С 25/00	Б. И. № 5, 1982