Файл: Автоматизация технологического процесса.docx

М инистерство науки и высшего образования РФ

ФГБОУ ВО

Уральский государственный горный университет

Факультет горно-механический

Кафедра электрификации горных предприятий

Дисциплина «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ»


Практическая работа

Тема: «Автоматизация технологического процесса»

Вариант №5

Группа:	ЭЭТ-19-1
Студенты:	Прокопьев Е. А.
Руководитель:	Юнусов Х.Б.

г. Екатеринбург

2023 г.

Содержание

Практическая работа

А
втоматизировать технологический процесс измельчения в замкнутом цикле, состоящем из мельницы и спирального классификатора (рис. 1).

Рисунок 1 – схема цепи аппаратов технологического комплекса
измельчения со спиральным классификатором

Задание

Дать характеристику технологическому комплексу как управляемому объекту – входные, выходные параметры; управляющие, возмущающие воздействия, управляемые параметры. Разработать функциональную схему автоматизации с учетом контроля, регистрации и сигнализации параметров на ЭВМ оператора. Выбрать технические средства с их описанием. Составить структурную схему САР для стабилизации управляемого параметра (в соответствии с вариантом, табл.1). Составить передаточные функции всех элементов САР и определить параметры передаточных функций по техническим характеристикам. Провести имитационное моделирование, чтобы определить параметры регулятора. Получить оптимальный переходный процесс и привести его показатели качества.

---

Графическая часть – функциональная схема автоматизации комплекса, функциональная схема САР (блок-схема), структурная схема (схема матмодели) и полученный переходный процесс.

Литература: Прокофьев Е. В. Автоматизация технологических процессов и производств: учебное пособие / Е. В. Прокофьев; Урал. гос. горный ун-т. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2013. 356 с.

Исходные данные

Таблица 1 – Вариант задания

Вариант	Канал управления		Схема		Мельница		Классификатор
5				Рис. 1		МШЦ-3200×4500		2КСН-30×125

Таблица 2 – Технические данные технологического комплекса измельчения

Параметр	Величина параметра
Мельницы
Расход руды в мельницу, , т/ч	40 (МШЦ-3200×4500)
Плотность руды, т/м3	2
Расход воды в мельницу, , м3/ч	50 (МШЦ-3200×4500)
Спиральный классификатор 2КСН-30x125
Высота передней стенки классификатора, А, м	1,2
Ширина классификатора, В, м	6,3
Угол наклона, β, град	18
Величина базы, b, м	1,5
Величина гидравлического напора, h, м	0,08
Объёмный расход топлива, , м3/ч	75
Плотность пульпы в классификаторе, , г/л	1,2
Длина классификатора, м	12,5
Насос ПБ 63/22,5
Номинальная подача, , м3/ч	63
Номинальный напор, H, м	22,5
Рабочая зона: подача, м3/ч напор, м	34…70 20…28
Кавитационный запас, Δh, м	4
Электродвигатель: марка мощность, P, кВт частота вращения, n0, об/мин	АИР 160S4 15 1500

---

Таблица 3 – Техническая характеристика шаровых мельниц с центральной
разгрузкой (МШЦ) для мокрого измельчения

Параметры	МШЦ-3200×4500
Внутренний диаметр барабана (без футеровки), D, мм	3200
Рабочий диаметр барабана (в свету), Dр, мм	2900
Длина барабана, L, мм	4500
Рабочий объем барабана, V, м3	32
Частота вращения барабана: n, мин-1 % от крит.	19,8 81,0
Масса, т: Шаровой загрузки (max) Gш Мельницы (без двигателя и шаров)	61 140
Мощность электродвигателя (не более), Р, квт	800
Тип руды	Все типы
Стадия измельчения	Одностадиальное, 2 и 3

1. Характеристика технологического комплекса как управляемого объекта

Рассмотрим элементы технологического комплекса в отдельности, а также комплекс измельчения в целом как управляемые объекты.

Мельница предназначена для уменьшения крупности поступающей руды. Входными управляющими воздействиями в общем случае принято считать:

- количество руды, подаваемой в мельницу ;

- количество воды, подаваемой в мельницу ;

- частоту вращения барабана мельницы n, об/мин;

- шаровую (стержневую) нагрузку q_ш.

Структурная схема мельницы как управляемого объекта приведена на рис. 2.



Рис. 2. Структура мельницы как управляемого объекта
К входным возмущающим воздействиям относят:

- содержание контрольного класса крупности в исходной руде

, %;

- колебание физико-механических свойств руды

---

, поступающей на измельчение, σ;

- количество песков (если мельница работает в замкнутом цикле с классификатором).

К помехам относят: износ измельчающей среды, износ футеровки мельниц, старение оборудования в целом F(t).

Выходными показателями, характеризующими работу мельницы, являются:

- объемный расход пульпы на сливе мельницы Qсл, м3/час;

- плотность слива мельницы _сл, кг/л;

- количество готового класса крупности в сливе мельницы , либо содержание контрольного класса крупности в продукте измельчения;

- мощность, потребляемая двигателем привода мельницыР, кВт;

- акустический сигнал, издаваемый работающей мельницей А (как правило, частота в Гц или амплитуда в Дб).

Частоту вращения барабана мельницы, как правило, не изменяют в процессе работы. Ее определяют при наладке технологического комплекса на оптимальном уровне для конкретного типа руды и в дальнейшем не изменяют.

Основными управляющими воздействиями считают количество руды и воды, подаваемые в мельницу. В мельнице шары или стержни меняют по мере износа через определенный интервал времени, поэтому отнести этот фактор к оперативному управляющему воздействию также невозможно.

В качестве управляемых выходных показателей может быть принят любой из вышеприведенных, в зависимости от наличия средств автоматического контроля указанных параметров.

Чаще всего в качестве основных каналов управления мельницей рассматривают каналы:

- «расход руды в мельницу – плотность слива мельницы»;

- «расход руды в мельницу – акустический сигнал, издаваемый мельницей»;

- «расход руды в мельницу – количество готового класса в сливе мельницы».

Вода в мельницу подается в зависимости от того, сколько руды поступает в нее. Расход воды – это так называемый ведомый параметр, ведущий – расход руды в мельницу.

Спиральный классификатор предназначен для разделения измельченного продукта по классам крупности. Слив мельницы (обычно, первой стадии измельчения) поступает в корыто классификатора. В классификатор подается также вода (точка подачи воды определяется на практике и располагается ближе к сливному порогу классификатора).

---

К входным управляющим воздействиям классификатора (рис. 3) относят:

- расход воды в классификатор ;

- частота вращения спиралей классификатора n, об/мин.

К входным возмущающим воздействиям относят:

- объемный расход пульпы, поступающей в классификатор Q_п, м 3/час;

- физико-механические свойства твердого продукта в пульпе (крупность зерен, форма частиц, твердость и т. д.) σ;

- содержание готового класса крупности в питании классификатора ; , %.

К помехам относят: зарастание днища классификатора, износ спиралей и другие F(t).

К выходным показателям, характеризующим работу спиралей классификатора, относят:

- плотность слива и песков классификатора δ_сл, δ_п, кг/л;

- объемный расход слива Q_сл, м3/час;

- количество песков Q_п, т/ч;

-
содержание готового класса в сливе , и песках .

Рис. 3. Структура спирального классификатора как управляемого объекта

Учитывая, что частоту вращения спиралей классификатора, как правило, не изменяют в процессе работы, то остается одно управляющее воздействие – расход воды в классификатор.

В связи с этим, основным каналом управления в спиральном классификаторе является канал «расход воды в классификатор – плотность (гранулометрический состав) слива классификатора».

В качестве выходного показателя можно использовать либо плотность, либо гранулометрический состав слива классификатора, в зависимости от того что удобнее измерять в реальных условиях фабрики.

Г
идроциклон (рис. 4) предназначен для классификации (разделения) материала по крупности.

Рис. 4. Структура гидроциклона как управляемого объекта

К входным управляющим воздействиям относят:

- объемный расход пульпы, подаваемой в гидроциклон Q_п,

/δ_р  , м3/ч (Q_п – изменяют путем изменения частоты вращения вала насоса, подающего пульпу в гидроциклон);

---