– магистрант КарГТУ (гр. АУМ-15-2)
– магистрант КарГТУ (гр. АУМ-15-2)
Науч. рук.-к. т.н., доц.
Определение места установки устройств извлечения металлических включений из потока немагнитного материала на ленточном конвейере
Ленточные конвейеры являются наиболее распространенным средством непрерывного транспорта благодаря высокой производительности, большой длине транспортирования, высокой надежности, простоте конструкции и эксплуатации. Ленточные конвейеры широко используются для перемещения насыпных и штучных грузов во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, в металлургическом производстве, на складах и в портах в качестве элементов погрузочных и перегрузочных устройств и технологических машин.
Одной из основных причин выхода из строя технологического оборудования является воздействие на него посторонних металлических предметов, которые часто засоряют сырье. Особенно серьезные повреждения оборудования могут вызвать металлические предметы, а именно болты, гайки и другие незакрепленные детали.
Появление данных предметов в потоке материала обусловлено существующей технологией переработки сырья, а также культурой производства. В результате растут прямые затраты на ремонт технологического оборудования, которое вышло из строя в результате воздействия посторонних предметов.
Проблема снижения количества отказов оборудования может решаться за счет введения в технологические переходы перемещения материала высокоэффективных автоматических систем обнаружения и извлечения посторонних металлических предметов, которые позволяют не только выявлять их в сырье, но и проводить определение их габаритов и местоположение относительно конвейерной ленты, а также отличать от элементов крепления конвейерной ленты и извлечь данный предмет из потока материала. Если в потоке продукта имеется много металлических предметов, то целесообразно установить автоматический сепаратор.
В связи с этим разработка эффективных систем и методов обнаружения, идентификации, локализации и извлечения посторонних металлических предметов в сырье на сегодняшний день является актуальной задачей.
При извлечении посторонних механических предметов одной из основных задач является снижение вероятности пропуска на конвейере данных предметов без извлечения или, по другому, уменьшение ошибок второго рода (риск потребителя).
Определим время необходимое системе для определения местонахождения металлического включения
TC = tД + tC + tУУ + tИУ, (1)
где tД – время срабатывания датчика;
tC – время обработки информации от датчика системой;
tУУ – время передачи информации и ее обработки устройством управления;
tИУ – время срабатывания исполнительного устройства (магнитного сепаратора или плужкового сбрасывателя).
Погрешность определения времени обработки информации
. (2)
где tД – время срабатывания датчика;
Задачи выделения набора контролируемых величин и определения областей контролируемых состояний решаются на основе анализа свойств объекта контроля, учета особенностей его работы и оценки возможностей систем автоматического контроля (САК) совместными усилиями специалистов, создающих или эксплуатирующих данный объект контроля и САК.
Во многих практических приложениях (например, при контроля готовой продукции или технологического процесса) контролируемые величины и области их нормальных значений задаются заранее в соответствии с технологическими требованиями, предъявляемыми к объекту контроля. Тогда, естественно, набор величин и их состояний, подлежащий контролю, предопределен.
В общем случае состояние объекта контроля может оцениваться большим количеством величин, так что встает задача выбора минимально необходимого набора величин, обеспечивающего достаточно надежную оценку состояния объекта. Одним из путей решения этой задачи при определении работоспособности объекта контроля является упорядочивание таких величин по степени их влияния на оценку работоспособности объекта и ограничение их набора такими величинами, которые обеспечат заданную вероятность оценки работоспособности.
Положим работоспособность объекта может характеризоваться величинами х1,…, хn. Если события, обеспечивающие работоспособность объекта по величине хi, обозначить через Аi, то вероятность работоспособности всего объекта (при зависимых событиях Аj)
Отношение количества контролируемых величин к общему количеству величин, характеризующих состояние объекта контроля, носит название полноты контроля.
При независимых событиях
. (3)
При контроле функционирования и работоспособности сложных динамических объектов в виде, например, совокупности управляемого объекта и устройства автоматического управления выбор контролируемых величин и их нормальных значений может быть выполнен в результате анализа дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы. При таком анализе, естественно, учитываются назначение системы и критерии оценки ее поведения. Так, для автоматически управляемых объектов зоны нормальных значений величин определяются зачастую из требования поддержания устойчивости заданного режима.
Уменьшения ошибок первого и второго рода можно добиться путем многократного повторения операций контроля. Однако эффективность многократного повторного контроля относительно невелика.
Значительно более эффективным оказывается двукратный контроль, при котором при первой операции используются менее точные, но более производительные средства, а при второй — более точные средства контроля. Для резкого уменьшения ошибок второго рода применяются гарантированные допуски: это значит, что зона допуска сужается до размеров, при которых ошибка второго рода становится пренебрежительно малой. Очевидно, что при этом должны увеличиться ошибки первого рода. Для того чтобы ошибки не превышали заданного значении, необходимо обеспечить определенную точность устройства контроля.
Сразу необходимо уточнить, что полностью исключить появление ошибки второго рода невозможно, следовательно, задача заключается в следующем: выработать требования к месту установки устройства извлечения и минимального времени его включения.
Технические требования к устройству контроля и месту установки оборудования извлечения металлических включений
Вычислим номинальное значение места установки оборудования для извлечения от местоположения датчиков.
При равномерной скорости движения ленты конвейера
S = VК • ТС + SКОН, (4)
где S – расстояние от датчика металлоискателя до рабочего органа исполнительного механизма извлекателя;
VК – номинальная скорость движения конвейера;
ТС - время необходимое системе для определения местонахождения металлического включения определяемое по формуле (1);
SКОН – расстояние, необходимое для размещения конструкций датчиков металлоискателя и извлекателя.
При неравномерном движении ленты конвейера необходимо использовать интегратор:
, (5)
Однако, в данном случае место установки ближе, так как средняя скорость движения ленты меньше номинальной берем для расчета расстояние вычисленное по формуле (4). Необходимо отметить, что скорость движения ленты при движении под уклон может превышать номинальную, и в соответствии с требованиями технического регламента "Требования к безопасности процессов разработки рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом" утвержденным постановлением Правительства Республики Казахстан от 01.01.01 года № 000, тормозные устройства должны быть оснащены тормозными устройствами и в данном случае расстояние должно быть увеличено на 20% от расчетного.
Исходя из требований по обеспечению минимизации ошибок второго рода время включения извлекателя должно быть:
- начало работы уменьшено в абсолютных величинах на величину трех СКО погрешности определения местоположения металлического включения;
- окончание работы увеличено в абсолютных величинах на величину трех СКО погрешности определения местоположения металлического включения плюс время необходимое для перемежения груза по длине извлекателя, например плужкового сбрасывателя определяемого по формуле:
TПС = LПС / VK. (6)
Таким образом для ленточного конвейера время работы извлекателя в виде плужкового сбрасывателя можно вычислить как сумму
TP = TC + 3•?Р + TПС = 0,52с + 3•0,12с + 1,2с = 2,08с.
Для конвейера производительностью 6т/мин и скорости движения ленты 1,8м/с масса материала которую необходимо сгрузить с конвейера для извлечения немагнитных металлических включений составляет 208 кг., а для конвейера производительностью 12т/мин и скоростью движения ленты 2,5 м/с масса составляет 412 кг. Это необходимо учесть при разработке оборудования для сбора (бункер) и дальнейшего возврата материала (перегружатель) на основной конвейер.
Литература.
, , - "Новые типы осадительных элементов для высокоградиентных магнитных сепараторов на постоянных магнитах". , , - "Магнитный подвес грузовой транспортной платформы". , , - "К вопросу о методах разделения орто - и пара - изомеров воды"