8.5 Автоматический контроль технологических параметров комплекса дробления

Для обеспечения работы системы управления технологическим комплек­сом дробления необходимо иметь следующую информацию о параметрах ус­тановки:

1. Расход в питании и выходных потоках комплекса. Эта информация используется для управления расходом руды в пределах комплекса, контроля пропускной способности агрегатов и для предотвращения перегрузки ленточ­ных конвейеров.

2. Уровень во всех промежуточных бункерах и дробильных установ­ках. Эта информация используется для управления скоростью разгрузки бунке­ров и для предотвращения переполнения или опорожнения бункеров и дробиль­ных агрегатов из-за быстродействующих возмущений.

3. Значения всех циркуляционных нагрузок комплекса в целях обеспечения стабильности работы агрегатов и предотвращения перегрузки по мощности и достижения оптимальной работы дробилок.

4. Значения активной мощности всех дробилок комплекса. Эта информация используется для предотвращения перегрузки по мощности и достижения опти­мальной работы дробилок.

5. Ширина разгрузочных щелей всех дробилок комплекса для поддержания требуемого гранулометрического состава дробленого продукта.

6. Содержание контрольного класса крупности в потоке дробленого про­дукта.

Для автоматического контроля расхода руды на обогатительных фабриках применяют конвейерные весы, которые в зависимости от способа получения информации о количестве груза на ленте различаются следующим образом: электромеханические, гамма-электронные, тензорезисторные, электронные. Конвейерные весы состоят из грузоприемного устройства с преобразователем измеряемого параметра, измерителя скорости или перемещения конвейерной ленты и вторичной аппаратуры, преобразующей полученную информацию в вид, удобный для регистрации. Грузоприемные устройства выполняются в виде одной роликоопоры или платформы с плоскопараллельным или угловым пере­мещением.

Для измерения скорости ленты конвейера используются индукционные датчики, тахогенераторы постоянного и переменного тока, механические пре­образователи.

Распространение получили интегральные весы, определяющие расход сог­ласно формуле

где Q - суммарная масса материала, перемещенная конвейером за время T;

р/L - мгновенное значение массы, приходящейся на единицу длины L;

v - скорость ленты конвейера.

Наибольшее применение для автоматического контроля массовых расхо­дов руды находят тензорезисторные весоизмерители (1954АВ, АК-10, АКВС-1, ВКТ-4, М8400 и др.).

Принцип действия таких весоизмерителей основан на измерении выходных электрических сигналов датчиков нагрузки (тензорезисторных) и датчиков ско­рости, изменяющихся пропорционально нагрузке на конвейере и скорости дви­жения ленты конвейера, соответственно. Информация о результатах измерения поступает в блок управления и регистрации для вычисления массы и произво­дительности.

Весы конвейерные тензометрические ВКТ-4 (НПП «Укрцветметавтомати-ка») рассчитаны на пределы производительности 5-250 т/ч, ширину ленты кон­вейера 500-1600 мм и скорость ленты 0,5-4,0 м/с. В состав ВКТ-4 входят гру-зоприемные устройства, датчик скорости ленты, два тензодатчика и микроконт­роллер, который имеет выходной сигнал 4-20 мА и цифровой интерфейс К.8-485.

Весы конвейерные автоматические АКВС-1 (ОАО «Синетик») рассчитаны на производительность до 250 т/ч, ширину ленты конвейера от 650 до 1600 мм и скорость ленты не более 5 м/с. В состав АКВС-1 входят грузоприемное уст­ройство с двумя тензодатчиками, датчик контроля скорости ленты, соедини­тельная коробка для подключения тензодатчиков и датчика контроля скорости к блоку управления и сигнализации и блок управления и сигнализации, в качес­тве которого могут быть использованы специализированные устройства Аccumass (Simens - Milltronics) или системы на базе программируемых логических контроллеров Simatic (Simens).

Интегратор Ассшпазз В\\^ 500 позволяет подключать двое конвейерных весов и имеет интерфейс К8-232 и К.8-485, позволяющих передавать информа­цию на верхний уровень управления или подключать регистрирующие устройс­тва.

Программируемые логические контроллеры 81таг1с дают возможность строить гибкие системы контроля, учитывающие особенность конкретного про­изводства. Для автоматического контроля и стабилизации расхода руды в дро­билки можно использовать весовой дозатор непрерывного действия типа «До­за» (ОАО «51та1:1С»), структурная схема которого представлена на рис.8.2.

В состав данного дозатора входят весовой транспортер, регулируемый электропривод и система управления.

Рис. 8.2 – Структурная схема дозатора типа «Доза»

Сигналы от датчика силы тензометрического (ДСТ), пропорциональные весу руды на конвейере, и датчика скорости поступают в систему управления, которая производит постоянное вычисление фактического значения массового расходы руды и сравнивает его с заданным значением. Стабилизация расхода осуществляется за счет изменения скорости движения ленты.

Подача материла производится с помощью питателя через формирующую воронку, в которой установлены датчики верхнего и нижнего значений уровня.

Система управления дозатора выполнена на базе программируемого логи­ческого контроллера Зшайс С7 (81тепз), совмещенного с операторской па­нелью. Он имеет 16 встроенных дискретных входов, 16 дискретных выходов, по 4 аналоговых входа и выхода и 4 универсальных дискретных входа. Отоб­ражение данных технологического процесса и ввод переменных осуществляет­ся с помощью операционной панели с жидкокристаллическим дисплеем, на который выводятся данные технологического процесса, аварийные сообщения, подсказки и т. д.

На вход контроллера поступают сигналы весовых нагрузок от ДСТ, ско­рости движения ленты от датчиков частоты вращения ведущего и ведомого ба­рабанов, от датчиков схода ленты, количества оборотов ленты, забивки питате­ля и датчиков уровня руды в формирующей воронке.

В качестве электропривода в весовом конвейере применен мотор-барабан RULMEGA.

Управление электроприводом транспортера реализуется с помощью преоб­разователя частоты MICROMASTER. 440 (Simens), который обеспечивает высо­кую точность управления электроприводом встроенной микропроцессорной си­стемой управления.

Система управления дозатора обеспечивает:

- обработку входных сигналов и формирование управляющих воздействий на электропривод дозатора;

- измерение скорости ленты с учетом «проскальзывания»;

- поддержание заданной производительности;

- вычисление расхода руды за заданный интервал времени;

- вычисление времени работы и простоя;

- калибровку;

- синхронизацию производительности питателя и весоизмерителя;

- контроль положения ленты;

- ввод заданий с панели шкафа управления;

- индикацию параметров дозирования;

- контроль и сигнализацию аварийных ситуаций;

- выдачу информации на верхний уровень АСУТП, либо по МР1 интерфейсу, либо по интерфейсному модулю сети Рrofibus, либо по интерфейсам RA-232, RS-485, RS-422.

Дозатор «Доза» обеспечивает регулируемую производительность от 0,1 до 250 т/ч с допустимой погрешностью 0,5 % при ширине транспортерной ленты от 500 до 1400 мм.

Дозатор весовой автоматический ЛВД 4488 ДН-У-6 (ЗАО «Агроэкспорт», г. Санкт-Петербург) служит для автоматического контроля и стабилизации рас­хода руды в дробилках среднего и мелкого дробления. Он включает в себя тензометрический весоизмеритель с формирующей воронкой и систему управления, состоящую из управляющего прибора «Эcкорт», регулируемого частотно­го привода на основе мотор-редуктора с асинхронным двигателем и пускорегулируемой аппаратуры. Система управления размещается в пульте управления.

Управляющий прибор -«Эскорт» выполняет следующие функции:

1) установка задания производительности дозатора;

2) плановый пуск и останов дозатора;

3) аварийный останов дозатора по технологическим условиям;

4) предупредительная сигнализация об отклонениях производительности дозатора;

5) формирование ПИ-закона регулирования для поддержания заданной производительности дозатора;

6) автоматическая запись величины тарной нагрузки;

7) автоматическая калибровка канала измерения погонной нагрузки на ленте конвейера;

8) вычисление текущей производительности дозатора;

9)вычисление суммарной массы материала, прошедшего через дозатор;

10) автоматическое определение погрешности дозирования;

11) преобразование аналоговых и дискретных входных сигналов в цифровую форму;

12) гальваническая развязка входных и выходных сигналов;

13) цифро-аналоговое преобразование выходных сигналов управления приводом дозатора;

14) интерфейсная связь прибора с ЭВМ верхнего уровня управления (К.8-232);

15) прием внешнего задания производительности дозатора в виде токового сигнала 4-20 мА.

Дозатор предназначен для дозирования и взвешивания сыпучих материа­лов с насыпной плотностью 0,2-4,0 т/м³ и наибольшим размером куска не более 200 мм.

Для автоматического контроля уровней руды в промежуточных бункерах технологического комплекса дробления могут применяться механические, элек­трические, ультразвуковые, радарные и радиометрические уровнемеры и сигна­лизаторы уровня.

Механический уровнемер УРМ-10А (НЛП «Укрцветметавтоматика») предназначен для периодического (по команде оператора) или повторного авто­матического измерения уровня руды в бункерах в диапазонах 0-5 м, 0-10 м, 0-25 м с абсолютной погрешностью 0,1 м.

Принцип действия уровнемера основан на измерении положения зонда, подвешенного на гибком тросике, в момент касания его поверхности руды. Он обеспечивает измерение уровня по команде оператора, автоматическое пе­риодическое измерение уровня, индикацию измеренного уровня на цифровом табло и сохранность информации до следующего замера.

В состав уровнемера входит измерительный механизм, который монтируется на бункере, и блок управления и индикации, который монтируется на щите оператора и имеет выходной токовый сигнал 4-20 мА и цифровой интерфейс К8 232; К.8 485.

Для контроля уровней в бункерах получают распространение радарные и ультразвуковые уровнемеры.

В радарных уровнемерах серии 5600 (ОАО «МЕТРАН») используется принцип бесконтактного радиолокационного измерения расстояния до уровня руды. Излученная антенной радиоволна отражается от поверхности руды и че­рез определенное время, зависящее от скорости распространения и расстояния до поверхности руды, вновь попадает в антенну, где с помощью микропрог­раммного модуля происходит преобразование излученного и принятого сигна­ла. В результате на выходе образуется сигнал, частота которого равна разности частот принятого и излученного сигналов. По этой разности определяется расстояние до руды и вычисляется уровень заполнения бункера.

Уровнемер серии 5600 состоит из основного блока и модуля присоедине­ния к бункеру, включая антенну. Прибор комплектуется дисплейной панелью, совместимой с полевой шиной FOUNDATIOU fieldbus, имеет аналоговый вы­ходной сигнал 4-20 мА с цифровым сигналом на базе НАRТ-протокола, что позволяет встраивать его в АСУТП любой сложности. Абсолютная погреш­ность измерения ±5 мм.

Для контроля наличия руды в определенных точках бункеров и перегру­зочных узлов могут использоваться электрические и радиометрические сигна­лизаторы уровня (кондуктометрические и гамма-реле), которые применяются для контроля верхних и нижних значений уровня.

Величина активной мощности электропривода зависит от расхода руды в дробилку, гранулометрического состава, физико-механических свойств исход­ной руды, количества руды в дробильной камере, ширины разгрузочной щели и т. д. Таким образом, этот показатель может служить параметром, косвенно характеризующим работу дробилки.

Величина активной мощности электропривода измеряется с помощью ваттметровых преобразователей, работающих в комплекте с измерительными трансформаторами тока и напряжения и преобразующими величину активной мощности в стандартный токовый сигнал 4-20 мА.

Наибольшее применение находят ваттметровые преобразователи типа Е800.

Уровень руды в дробильной камере отражает изменения параметров вход­ного потока руды и состояния дробилки. Автоматический контроль уровня ру­ды в дробилке необходим для контроля реализации системы стабилизации за­полненности дробилки и для осуществления защиты от аварийного переполне­ния камеры дробления.

Этот параметр можно контролировать с помощью гамма-реле, для чего в стенках дробильной камеры делаются отверстия, которые с внутренней сторо­ны заливаются легким сплавом во избежание засорения. Источник и приемник гамма-реле располагаются на противоположных стенках камеры дробления. Перекрытие пучка γ-лучей вызывает срабатывание сигнальных реле.

Для непрерывного контроля уровня руды в дробилке можно использовать устройство контроля заполнения дробилки рудой типа УКЗ-1, предназначенно­го для автоматического контроля уровня руды в конусных дробилках среднего и мелкого дробления со встроенной приемной воронкой.

В устройстве используется метод измерения акустического сигнала, излу­чаемого приемной-воронкой дробилки при подаче в нее исходного питания, с последующим преобразованием этого сигнала в электрический токовый сигнал.

Устройство состоит из акустического датчика ДТА-1, монтируемого на приемной воронке, и фильтра ФП-3, устанавливаемого на щите. Выходной то­ковый сигнал 0-5 мА дает возможность использовать устройство в системах автоматического контроля и регулирования.

Для контроля гранулометрического состава дробленого продукта исполь­зуются способы, основанные на рассеве продукта на грохотах с последующим взвешиванием подрешетной и надрешетной фракции (ситовой метод) и измере­нии воздействия частиц потока пульпы на твердое тело, помещенное в этот поток.

Ситовой метод дает возможность определить гранулометрический состав по весовому соотношению между классами различной крупности. На базе этого метода созданы гранулометры для экспресс-анализа, которые обеспечивают анализ пробы массой 30 кг за 2-5 мин.

Приборы, основанные на измерении влияния потока руды на твердое тело, контролируют среднюю крупность дробленого материала косвенными метода­ми. Если на пути падения потока руды поместить твердое тело, то при падении частиц материала на него будет действовать сила Р, определяемая средней крупностью потока d_ср : F = kd_ср.

Действие этой силы вызывает упругие колебания, амплитуда и частота ко­торых зависят от средней крупности частиц потока руды. Преобразовав какой-либо параметр колебаний в электрический сигнал, можно использовать его в автоматических системах контроля и регулирования.

Воспринимающий элемент датчика может выполняться в виде плиты, плас­тины, стержня и т. п. В качестве преобразующих элементов используются теле­фонные капсюли, пьезокерамические элементы, индукционные элементы и т. д. Электрические импульсы, амплитуды которых пропорциональны массам по­дающих частиц, усиливаются и обрабатываются электронной схемой.

Ширина разгрузочной щели дробилки определяет крупность дробленого продукта и производительность дробильного агрегата. Изменение ширины раз­грузочной щели может использоваться и в контурах автоматического управле­ния. Технических средств непрерывного контроля ширины нет. Этот параметр контролируется обычно периодически пропусканием через дробилку свинцово­го бруска. Это неудобный, требующий много времени способ, который нельзя применять, когда дробилка находится под нагрузкой.

В дробилках, оборудованных гидравлической системой опоры главного ва­ла, ширина разгрузочной щели может регулироваться при работе дробилки под нагрузкой. Для таких агрегатов ширину щели можно контролировать по поло­жению главного вала, когда щель находится в закрытом положении.