Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Января 2013 в 11:47, реферат
Разнообразие типов и размеров измельчителей объясняется особенностями химических производств и многообразием их масштабов. Существуют небольшие измельчители, производительность которых составляет несколько килограммов час, и установки производительностью до 1500 т/ч.
В зависимости от крупности исходного сырья и требований к конечному продукту измельчения материала производят или в один прием (в одном измельчителе), или в несколько приемов (в измельчителях, установленных последовательно). Характер исходного сырья и требуемая степень измельчения
В щековых дробилках применяют гидравлические предохранительные устройства, позволяющие перейти к нормальному режиму работы автоматически, без остановки дробилки. Существуют предохранительные устройства, в которых использован гидропневматический аккумулятор. При перегрузке жидкость перетекает из цилиндра в аккумулятор через отверстие с относительно большим сечением, что обеспечивает быстрое срабатывание устройства. Обратно в цилиндр масло проходит через канал с уменьшенным проходным сечением, постепенно восстанавливая первоначальное положение. Для регулирования ширины выходной щели в щековых дробилках применяют обычно клиновой механизм. Дробящие плиты 10 и 11 являются основными рабочими органами щековых дробилок. Они сменные, быстроизнашивающиеся. Расход металла на дробящие плиты составляет около одной трети всех расходов на дробление. Плиты щековых дробилок изготовляют из высокомарганцовистой стали, обладающей высокой износостойкостью. Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями (рис. 1.4). Рабочую часть плиты делают рифленой и редко для первичного (грубого) дробления - гладкой. От продольного профиля дробящих плит зависит угол захвата, величина
криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на процесс дробления. Рифления трапецеидальной формы (тип I) применяют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250 и 400 мм; рифления треугольной формы (тип II) используют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 500 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250, 400 и 600 мм. Шаг t и высоту h рифлений (м) для обоих профилей в зависимости от ширины b выходной щели рекомендуется определять по выражению t=2h = b.
Рис. 1.3. Щековая дробилка со сложным движением щеки:
1 – передняя стенка; 2 – защитный кожух; 3 – приводной эксцентриковый вал; 4 – задняя балка; 5 – сухарь регулировочного устройства; 6 – пружина; 7 – тяга; 8 – распорная плита;
9 – подвижная щека; 10 - дробящая плита; 11 – неподвижная плита; 12 – электропривод.
Рис. 1.4. Дробящая плита
1.4.Автоматизация процесса измельчений твердых материалов
Типовое решение автоматизации (рис. 1.5). В качестве объекта управления при автоматизации процесса измельчения примем барабанную мельницу сухого помола. Показателем эффективности при управлении данным процессом является размер кусков измельченного материала (тонина помола), а целью управления – поддержание определенного конечного гранулометрического состава материала.
Гранулометрический состав определяется, с одной стороны, свойствами измельчаемого материала (твердостью, влажностью, насыпной плотностью, размерами) и количеством его в барабане, а с другой, - кинетической энергией, с которой шары воздействуют на материал.
На участок дробления, как правило, подается разнородный материал, поэтому в объект управления будут поступать возмущающие воздействия. Единственной возможностью уменьшить частоту и силу возмущений является перемешивание различных партий сырья с целью усреднения их характеристик. Количество материала М в барабане будет определяться расходом сырья и конечного продукта. Зависимость между ними выражается уравнением:
где K – коэффициент, учитывающий влияние свойств материала, частоты вращения барабана, степени заполнения барабана мелющими телами и других параметров; G – расход сырья или конечного продукта.
Зависимость коэффициента K от частоты вращения барабана при постоянном расходе сырья на рис. 1.6, a. Остальные параметры, влияющие на объем материала в мельнице, либо являются постоянными величинами, либо их невозможно стабилизировать.
Таким образом, количество
материала в барабане может быть
стабилизировано путем изменени
Кинетическая энергия, с которой шары воздействуют на материал, зависит от высоты падения отдельного шара и числа ударов шаров в единицу времени. Естественно, что с увеличением этих параметров интенсивность измельчения
возрастает. Высота падения шара зависит от частоты вращения барабана мельницы; с увеличением частоты вращения до определенного предела она возрастает, при более высокой скорости – начинает уменьшаться.
Число ударов шаров можно определить по формуле:
где - число падений шара за один оборот барабана; n – частота вращения барабана; N – число шаров в мельнице (величина постоянная).
Число зависит также от частоты вращения n, что подтверждает график, представленный на рис. 1.6, б; с уменьшением n значение возрастает.
Высоту падения и число ударов можно стабилизировать, поддерживая постоянное число оборотов n; изменением этого параметра можно осуществлять регулирующие воздействия. Практика показана, что для поддержания заданных размеров кусков измельченного материала изменение n не должно превышать 20 – 30% от номинального значения.
В связи с наличием неустранимых возмущений по каналу исходного материала в качестве основной регулируемой величины следовало бы принять гранулометрический состав конечного продукта, а регулирующие воздействия осуществлять изменением частоты вращения барабана. Расход материала при этом следует стабилизировать, что обеспечит устранение возмущений по этому каналу и постоянную производительность дробилки.
В настоящее время в промышленности нет качественных, непрерывнодействующих датчиков размеров твердых частиц, поэтому стабилизируют количество материала в барабане. Оно реагирует практически на все параметры, определяющие размеры частиц. Необходимо учитывать и тот факт, что если мгновенное значение количества материала в барабане станет меньше объема пустот между шарами, то большая часть кинетической энергии шаров будет расходоваться не на измельчение материала, а на нагрев и взаимное раскалывание шаров и футеровки мельницы. Поэтому объем материала должен быть больше объема пустот или равен ему. С экономической точки зрения такой
режим тоже более выгоден по следующей причине: центр тяжести внутримельничной загрузки приближается к вертикальной оси мельницы, в результате статический момент внутримельничной загрузки уменьшается, что снижает расход мощности на единицу объема материала.
Объем материала M не поддается непосредственному измерению. На практике эта регулируемая величина определяется косвенными методами: по силе тока электродвигателя мельницы, по вибрации барабана или опоры мельницы, по амплитуде шума, создаваемого мельницей. Наибольшее распространение нашел последний метод.
Контролю в данном процессе подлежат расход материала; амплитуда шума, создаваемого мельницей; количество потребляемой энергии. Сигнализируется состояние барабана, т.е. включен он или выключен. Устанавливаются устройства пуска и остановки двигателей дробилки.
Регулирование барабанных мельниц мокрого помола. Автоматизировать эти машины сложнее, чем мельницы сухого помола, вследствие появления дополнительного жидкостного потока. Расход воды, подаваемой в мельницу, следует стабилизировать или изменять в зависимости от количества материала в мельнице. В качестве регулируемой величины можно выбрать и плотность суспензии, которая довольно точно характеризует тонину помола.
Регулирование объема материала изменением расхода сырья. Если для следующего за процессом перемещения технологического процесса не требуется постоянный расход измельченного вещества, то регулирующие воздействия при стабилизации количества материала M можно осуществлять изменением расхода сырья. Режим работы дозирующих устройств при этом должен соответствовать заданному объему материала в барабане мельницы, а все остальные параметры процесса следует поддерживать постоянными.
При использовании мельниц мокрого помола можно стабилизировать объем материала M изменением не только расхода сырья, но и расхода суспензии. Для этого устанавливают регулятор, закрывающий или открывающий сливное отверстие мельницы.
Рис. 1.5. Типовая схема автоматизации процессов измельчения:
1 – ленточный питатель; 2 – барабан; Б – амплитуда шума.
Рис.1.6. Зависимость коэффициента K (а) и числа падений шара (б) от частоты вращения барабана n.
Регулирование мельниц, работающих по замкнутому циклу (рис. 1.7). При работе мельницы в замкнутом цикле измельченный материал или суспензия поступает в спиральный гидравлический классификатор, в котором производится сортировка зерен материала. Для классификации зерен туда подают воду. Мелкие зерна материала удаляют из классификатора в слив, а крупные (пески) возвращают в мельницу в качестве рецикла.
Для поддержания нормального
технологического режима классификатора
необходимо установить регулятор, обеспечивающий
возврат крупных зерен
Регулирующие воздействия
при стабилизации плотности суспензии
можно вносить несколькими
Можно регулировать плотность суспензии путем изменения скорости вращения или величины подъема спирали классификатора. Более эффективен последний метод; он позволяет изменять расход рецикла от 0 при полном подъеме спиралей до 100% при нижнем их положении. Этот метод легко осуществить на классификаторах современных конструкций.
Регулирование щековых дробилок. При измельчении материала в щековых дробилках следует обеспечить прежде всего их равномерную загрузку. Это достигается узлом корректировки работы питателей в зависимости от потребляемой мощности привода дробилки. Выбор регулируемой величины обусловливается наличием зависимости между производительностью дробилки и мощностью (током) его электропривода.
Рис. 1.7. Схема регулирования работы классификатора
1 – мельница; 2 – классификатор.
2.1Расход энергии
Существуют две гипотезы определения величины полезной работы в процессах дробления.
Согласно первой гипотезе работа, необходимая для раздробления, пропорциональна поверхности измельченного материала, вновь образовавшейся при дроблении.
Представим себе, что кусок материала, имеющий форму куба с ребром D см, измельчается под действием дробящих усилий по поверхностям, параллельным его граням.
Легко показать, что между степенью измельчения, числом плоскостей распада и числом получающихся новых кубиков существует определенная зависимость, а именно при степени измельчения n число плоскостей распада равно 3(n-1), а число кубиков n3; при этом размеры плоскости распада остаются равными площади грани первоначального куба.
Следовательно, суммарная площадь вновь образовавшихся поверхностей раздела куска:
Примем, что для получения 1 см2 поверхности материала, вновь образовавшейся при измельчении, удельный расход полезной работы при дроблении будет A . Тогда общий расход полезной работы Т при дроблении куска, имеющего форму куба с ребром D см, определиться уравнением:
При достаточно большой
степени измельчения можно
Для применения формулы (2.1) при заданной степени измельчения необходимо знать величину AD2, т.е. работу, которую надо затратить на распад
первоначального куба по одной плоскости. Эта работа зависит от свойства измельчаемого материала и может быть определена только опытным путем. Кроме того, практически приходится измельчать куски неправильно формы, что должно быть учтено введением в формулу некоторого поправочного коэффициента K, который зависит от физических свойств материала и способа измельчения.
Поэтому, согласно приведенной выше гипотезе, работа измельчения кусков неправильной формы: