球磨机控制的新型传感器装置.pdf

事 和 ， 劁 ，} 娥 一 球磨机控制 的新型传感器装置 【 保1 D． Ma r i n 。 ， T - P e r Is 0 ， s _K0 s t 0 v 和 E ． S p a s 。 v 摘要 作者描述了他们研割的磨机控制的传感器装置．谖装置在工业规 鍪 笔 、 高 磨矿是选矿 的主要作业之一．磨矿之 后的作业如浮选．其效率在很大程度上取 决于磨 矿质量 ． 磨矿本身必须满足一些难以实现但事 实上又相互抵触的要求．一般来说，这些 要求是 1 磨矿产品各参数的稳定性 2 提供某粒度尽可能大的百分率； 3 生产能力最大 4 能耗 最小； 5 衬板与磨矿介质的磨损最小； 6 控制中的主观意识最小． 妨 碍达到上述要求的一些情况 有 1 磨机给料的特性 粒度分布 、可 磨性 和温度等经常随机变化； 2 物料通过磨机所用的时间长； 3 磨 矿介质和磨机衬板严 重磨损 ， 使得磨机的磨矿特性发生变化． 只有 在研 究 出测量 ．传感 和控 制 系统 的新的特殊方法时，磨矿过程的这些要求 才能达到．磨矿费用高应 能促进研究出一 种既能提高磨矿产品质量，又可降低磨矿 费 用的可靠 方 法． 这样 可 能缩短 资金偿 还 期 ． 1 球磨机现有的控制方法 现已知球磨机控制的几种方法．一种 有代表性的方法 ．就是根据唐矿产品粒度 分析反馈的直接控制法，此方法是不能令 人 满意 的 ．因为物 料在研 磨过程 的移 动 时 间长 给料到排料之间常需 2 0 ～2 S tai n ， 以及缺少测量产品粒度 的连续测定装 置， 为此，在研制 自动控制系统时，我们选用 了一个 中间间接控制参数 磨机的充填 料位 Fi l l i n g Le v e 1 ． 在磨矿 自动控制系统 中，磨 机充填料 位 的测 量是 利 用音响 传感 器远 距 离制定 机 械 振动的 频率 和振 幅．这 种常用 方法的 主 要缺 点是 ，偶 然 的撞 击 、磨机筒 体 的不规 则 磨 机地基 或齿 轮的 振动 或电磁 干 扰 所产生的干扰信 号与磨机 简体振 动的 有 用信号相互叠加 ．在有些 情况下，这种 但 国 内钢件 材质 差 ，严 重影 响运 转率 ． 1 9 9 2年 中碎作 业 率仅 4 4 ． 2 4 ％，细 碎仅 3 6 ． 6 2 ％．主要表现在 ①国产定锥与动锥 村 耐 磨 性 差 ， 原 机 细 碎 村 板 寿 命 达 3 7 4 5 h ．国产 同类衬 板仅 能工作 1 2 0 0 ～ 1 5 3 0 h ，有 时还碎裂戚块掉人破碎 腔 内， 造成破碎机卡死 重型振动筛的上层筛 板虽然进 口的和国产的都有胶衬，但服务 期 限分别为 3 8 5 0 h和 1 5 0 h ，而且在 1 5 0 h 内还 要多次停机割胶 ．检修次数增加 几 倍，维修量相应增大．严重影响生产能力 和运转效率． 4 按外商要求．该机处理的矿石含 水不 能超 过 3 ％ ．且 应尽 最减少 夹 泥 ，否 则不利于台时效率的发挥．这与国内粉尘 达标要求有一定矛盾 ．因此要进一步探索 研究 ． 责任编辑李怀先 球 磨 机控毒 I 的新型 传感器 装置 D． Ma ∞ v 一 4 3 维普资讯 干扰信号与有用信号不相上下．结果使数 据的可靠性大大降低． 2 研 究方案 大 约从 1 0 年前开始．我们对各种用途 不同的球磨机简体的振动频率检测方法进 行 了研 究 ．结 果 表 明，磨 机简体共振 频率 与在检测点上的球磨机单位裘面所承受的 物辩重量成反 比关系 注 在这些讨论中， 振动与频率是用它们的统计数据，因为其 影响因素不具有周期性 ． 使用传感器测量球磨 机筒体的振动频 率的主要优点是 1 球磨机 简体振 动的共振频率与单 位物料负荷 的关系，耍 比利用音响传感器 测得的信号与振幅的关系切台实际得多； 2 消除了邻近的球磨机运转产生的 一 切影 响 3 减少 了通 过测量 线 路传 递 的滞 后 现象 4 测量 具 有 可选 择性 ．能够 沿着 球 磨机长度方向来检测不 同区段． 这种方法与早期的各种传感器测定的 主荽缺点是，有用信号与背景干扰信号的 比值较小．背景干扰信号通常由感应电磁 波、传感器底座的振动、球庸机简体椭圆 度或其他不规则形状等造成． 3 新 型传感器 我 们 已研 制 出一种 获得专利 的新型 差动 电磁 传感器Di f f e r e n t i a l Ma g n e t o e l e c t r i c S e n s o r ．它 仅测 量磨 机 筒体振动所需的有用信息部分，并消除常 见的干扰信 息部分．该装 置安装在距磨机 简体 7 0 ～8 0 ram 处 ．在此距离内，输出信 号几 乎与距离变 化无 关．采用这种传 感 器，我们对不同用途的各种类型球磨机进 行 了选择性研究，并且观察到其他一些关 系 1 磨 机 给料 区振 动 的局部 共 振频率 LRF 与单 位 物 料 载荷 和物 料 硬 度 成反 比．而 与装 球量 成 正 比．但 是在 湿式磨 矿 时，未发 现它 与物 料含水 量有 何关 系． 2 在水 与 物料组 成 的均匀 料 流经磨 矿区时， 艟机振动的局部共振频率与矿浆浓 度 和 矿 浆 液 面 成 反比 ． 在 单 腔 o n e - c h a mb e r 磨 机 中，磨矿 区就是磨 机 的排料 区，其矿浆波面是保持恒定的．这 样 ，矿浆浓度可从局部 共振频率 中非常可 靠地判断 出来 ． 3 即使 在相 当低 的频 率 例 如低于 5 0 0 Hz 下 ， 由该 传 感 器 测 出的 空载磨 机 的局 部 井 撮频 率与 满 载磨机 的局都 共振频 率的比值也大干 1 0 ． 通过在相同条件下的对 比．音响传感 器测出的频率和振幅的变化不大，在相当 高的频率 大于 5 0 O Hz 时，仅变化 3 ～4 倍 ． 4 工作假 说 当钢球穿过不定形 的物料层 矿浆 下落时，磨机筒体就产生脉动冲击，由此 引 起 快 速阻 尼 f a s t - d a mp i n g 振 动 ． 在 统计意义上，这种振 动类 f ；【 周期性振动． 由于 用来分 析随机的非周期 函数的精确数 学 方 法 尚未 研究 出来 ，因 此只 能就观 察 的 相关情 况提出一些假说． 侧如 有一种假说认为，钢球穿过研磨 物料下落冲击在磨机简体上时．产生的单 冲击 S i n g l e - b o w 脉冲振动的斜度 与 冲击强度有关与这个物料层的阻力特性 厚度 、粒度、可磨性和浓度等成反 比． 这些假设经过试验，并被许多选择性 试验证实 ．有些实验是用不同的廖机对不 同类型物料进行干式、温式磨矿试验，另 一 些则用实验室方法，即用金属物体以各 种频率透过不同厚度 的橡胶层拽击金属板 来 分析 ． 一 4 4一 有 色矿 Ⅱ 卜一1 9 9 3 ． 5 维普资讯 为了弄清当研磨物料层的特性 和厚度 改变时，音响传感器的频率信号只有微小 变化 的原 园 ，进 行 了一 次对 比试验 ．试验 中．音响传感器和获得专利的新型差动电 磁传感器都安装在磨机旁边．专利传感器 信号通过一台滤波器消除低频信号．当磨 机有载和空载运转时，就频率而言．两种 传感器的反应是相同的．换句话说变化根 微小 ． 制器 ． 6结论 基于 上 述方 法 的 过程 控制 系 统 已在 6 台球磨机上安装使用．这种传感器的可靠 性和灵敏度高．通过测量线路的信号传递 滞后现象较小．已取得如下成果 1 磨机生产能力提高 l O ％ 2 0 ％； 2 总能耗 下降．每吨产品单耗降低 我们 认 为， 这种现 象可用 下列 假设来 2 5 ％ 解释 1 磨机简体振动的低频频谱主要与 磨 矿过 程 有 关 ， 也 与 磨 矿 产 品 的 参数 有 关； 2 磨 机 简 体 的 低 频 振 动 转 换 为声 波．声波通 过音响传感 器转换成屯信号， 转换 过程中伴 随着大量的损失，结果两次 转换作用就像一个滤波器， 消除了磨矿 过程中的低频有用信号． 这两个假 设 在很 大程 度上说 明了音 响传 感 器 的选 择 性 和 灵 敏 度 下 降 的原 园． 5 新型的控制系统 在专利传感 器基础上，研 制成一种球 磨机 过程控制系统 ．布 置见示意 图． 确定 了磨 矿细 度 ．S ， 、T 、C． 、S P D 和 AM 组成的磨矿同路．就能达到膳机最 佳装 载 ． s 2 ．T 2 、C 2 、S P D2 和 A W 组成 的磨 矿同路，使排出矿浆浓度一开始就稳定． 磨机有循 环负荷时，根据循环方式 ． 传统的控制需有附加回路 ．干式磨矿只需 安装第一控制同路．示意图中的控制器 cl 和 C2可以是 微处理机 ．也可以是传统控 3 村板寿命提高 2 0 ％； 4 粒度和 排 科矿 浆 浓度 的变化 量减 少 5 0 ％，因而降低了循环负荷和改善 了随 后 的浮选操作过程 ． 球磨机控制系统布置示意图 S 卜 磨机希料 口处 潲定 振动 的传感 器s 2 一 磨 帆 排料 1 2 1 处铡定 振动的传 感器；T1 、n 一 电子转换 器 c1 、C2 -- 控 制 器 ； S P D] 、 S P D2 -- 特 定 值 装 置；AM一物料漉量 罚节器 A w一 永藏嚣 调节器 现已开发出了有关这种传感器的膳矿 控制系统的专门技术．有个制造厂商 已能 生产用于各种磨矿机的 整套承包。 。 t u r n -- k e y 控制系统． 杨 忠 高 译 自Mi n i n g Ma g a z i n e ． S e p t e mb e r 1 9 9 1 ． Pl 5 6 一 l 5 8 ． 喻谷新校 责 任编 辑李怀 先 球磨机控 制的新型传感器 装置 一D Ma r i a o v 一 4 5 维普资讯