УДК 62–799 Контроль степени разрыхленности постели вибрационно–пневматического сепаратора Логинов В.А. (научный руководитель – Гавриленко Б.В., доц., Ph.D.) Донецкий национальный технический университет Источник: XI МЕЖДУНАРОДНАЯ МООДЕЖНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ–2010»: материалы конференции, Ухта: УГТУ,2010 Смотреть презентацию: на www.slideshare.net

При вибрационно–пневматическом обогащении под действием воздушного потока и одновременного механического встряхивания разделяется горная масса, находящаяся на перфорированной рабочей поверхности машины [1]. В зависимости от крупности и плотности зёрен материала происходит его разрыхление и расслаивание. Разделение материала на продукты осуществляется путем перемещения образующихся слоев постели по рабочей поверхности машины в нескольких направлениях (веерное разделение).

В вибрационно–пневматических сепараторах (рис. 1) отделение образующихся слоев происходит постепенно на всей площади рабочей поверхности, что обеспечивает на разных участках различную концентрацию материала в зависимости от плотности и крупности зёрен. Разгрузка производится с периферийных участков дек.

Рисунок 1 – Схема сепаратора СВП–5.5х1:
1 – технологический вентилятор; 2 – воздуховод; 3 – опора; 4 – подъемный механизм; 5 – дека;
6 – постель; 7 – приводной механизм; 8 – зонт

Основная задача автоматического регулирования вибрационно–пневматического сепаратора заключается в выборе режима работы, при котором обеспечивается наилучшее отделение посторонних примесей из угля при его минимальных потерях в отходах. Управление процессом обогащения на сепараторе сводится к регулированию следующих основных параметров:

• расход воздуха;
• частота колебаний короба;
• амплитуда колебаний короба.

На рис.2 представлена структурная схема управления вибрационно–пневматическим сепаратором:

Рисунок 2 – Структурная схема управления сепаратором

Изменяющийся гранулометрический состав угля и его плотность является возмущающим воздействием f(t). Управляющее воздействие u(t) представлено изменением расхода воздуха Q,_B, частоты ω и амплитуды Δ колебаний короба. Вектор наблюдения y(t) представлен выходными сигналами измерительных преобразователей о зольности концентрата А^К, промпродукта А^П/П и отходов А^ОТХ , а также о степени разрыхленности постели.

Таким образом, управление сепаратором сводится к оперативному изменению значений параметров управляющего воздействия в зависимости от возмущающих факторов с целью получения продукта высокого качества.

Для нормального протекания процесса обогащения необходимо достаточно разрыхлить горную массу, а также, как было сказано ранее, оценить степень её разрыхленности. В настоящее время не существует устройств, позволяющих оценить степень разрыхленности постели материала вибрационно–пневматического сепаратора. При этом, именно данный параметр является наиболее важным показателем, от которого зависит эффективность разделения горной массы в процессе обогащения.

В настоящее время существуют устройства, предназначенные для измерения разрыхленности постели отсадочных машин. Одно из таких устройств – устройство, включающее погружаемые в постель щупы, выполненные в виде стержней, укрепленных в направляющих подшипниках [2].

Известен также прибор, включающий измерительный элемент, установленный на валу электродвигателя. При погружении измерительного элемента в постель материала и включении электродвигателя за счет торможения вала двигателя зернами постели возникает крутящий момент, который преобразуется в деформацию упругой измерительной балки. Деформацию балки регистрируют тензометрические датчики [3]. Существует также устройство для автоматического измерения разрыхленности постели отсадочной машины, содержащее поплавок с рычажной системой, индуктивный датчик разрыхленности и схему формирования сигнала измерения разрыхленности

Однако перечисленные устройства спроектированы для применения в условиях отсадочных машин, в отличие от которых при вибрационно–пневматическом обогащении присутствует вибрационное поле, создаваемое колеблющейся декой сепаратора, что влияет на точность измерений.

Разработанное устройство автоматического контроля степени разрыхленности постели приведено на рис.3. Устройство состоит из измерительного элемента 1, укрепленного на валу 2 двигателя 3 постоянного тока с независимым возбуждением, корпус которого закреплен неподвижно. В цепь электродвигателя последовательно включен постоянный резистор 4, падение напряжения на котором воспринимается аналогово–цифровым преобразователем (АЦП) микроконтроллера (МК) 5.

При подаче напряжения питания U_ПИТ на обмотку якоря двигателя, последний начинает вращаться, испытывая момент сопротивления M_C, зависящий от геометрических параметров измерительного элемента 1 и степени разрыхленности постели исследуемого материала ρ. Чем меньше разрыхлена постель твёрдого материала, тем больший момент сопротивления создается на валу 2 электродвигателя 3. С ростом момента сопротивления на валу снижается скорость вращения последнего, в связи с чем увеличивается ток I_Я, потребляемый двигателем из сети. При увеличении степени разрыхленности постели величина тока в цепи электродвигателя, соответственно, снижается. Соответственно току изменяется падение напряжения ΔU на включенном последовательно с якорной цепью резисторе. Это падение напряжения преобразуется АЦП микроконтроллера, который в соответствии с алгоритмом формирует соответствующий сигнал управления сепаратором.

Рисунок 3 – Устройство для контроля разрыхленности постели вибрационно–пневматического сепаратора

В установившемся режиме работы напряжение U_Я, приложенное к якорю двигателя, уравновешивается электродвижущей силой (ЭДС) Е, наведенной в якоре, и падением напряжения в якорной цепи:

где

c – конструктивный коэффициент двигателя;

Φ – магнитный поток создаваемый обмоткой возбуждения двигателя или постоянными магнитами;

ω_Д – угловая скорость вращения вала двигателя;

I_Я – ток якорной цепи двигателя;

R_Я – сопротивление якорной цепи двигателя;

R_Д – сопротивление добавочного резистора.

Изменение угловой скорости ω_Д на валу двигателя под действием сопротивления, создаваемого постелью материала, разрыхленного до определенной степени, приводит к изменению ЭДС E и, следовательно, величины тока I_Я.

Таким образом, по величине тока, потребляемого приводным электродвигателем устройства, можно оценивать степень разрыхленности постели сепаратора. Применение разработанного устройства позволяет формировать управляющее воздействие для обеспечения высокой производительности сепаратора и выхода качественного продукта обогащения.

Библиографические ссылки

1. Справочник по обогащению углей. Под ред. И.С.Благова, А.М.Коткина, Л.С.Зарубина. 2–е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984, 614 с.
2. Авторское свидетельство СССР №155763, кл. В03В 13/00, 1962
3. Авторское свидетельство СССР №219479, кл. В03В 13/00, 1966