一種新型自動加球機的設(shè)計與應(yīng)用

一種新型自動加球機的設(shè)計與應(yīng)用

在研磨和研磨時，應(yīng)立即、定量地補充不同類型的鋼球，使充電機的填充率和球徑比保持在所需范圍內(nèi)，并確保球磨機高效、低耗地運行。為此,人們研制出了多種自動加球裝置,但實際應(yīng)用效果都不太理想,經(jīng)常出現(xiàn)鋼球卡、堵和燒毀電機等現(xiàn)象,而且難以實現(xiàn)對各種規(guī)格鋼球的混裝補加。攀鋼礦業(yè)公司作為全國最大的釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)基地,現(xiàn)有16條球磨分級生產(chǎn)線,年處理原礦1100萬t。由于沒有適合現(xiàn)場要求的自動加球設(shè)備,使得球磨機一直沿用傳統(tǒng)的人工加球方式,不但工人勞動強度大,而且難以達到定時、定量、按比例地補充各種規(guī)格鋼球的要求,影響了球磨機效能的很好發(fā)揮。2002年,我們在深入分析其它類型自動加球機所存在缺陷的基礎(chǔ)上,綜合運用光、機、電一體化技術(shù),設(shè)計出了一款通過安裝在滾筒上的球爪進行隨機取球,然后通過光電檢測器進行非接觸檢測,并由可編程序控制器進行智能辨識和控制的智能型自動加球裝置,從根本上解決了以往加球機存在的鋼球卡、堵現(xiàn)象,對直徑40mm以上的任意鋼球均能順利補加,并能準確識別鋼球的類型和數(shù)量,實現(xiàn)了多規(guī)格鋼球的混裝補加和控制。1確定以人的安裝為目的的球加快旋轉(zhuǎn)注漿新型自動加球機的機械結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由接球槽、加球滾筒和儲球箱構(gòu)成。加球機工作時,電動機帶動加球滾筒按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。在加球滾筒的表面安裝著若干球爪,當滾筒旋轉(zhuǎn)時,球爪順序進入球箱,將球箱出口處的鋼球逐一抓出,放入接球槽。鋼球沿著接球槽下端的球道進入球磨機,完成加球工作。加球滾筒表面的每個球爪由3個分立的指板組成。將指板分立是為了與球箱出球口處的梳狀底板配合(如圖2所示)。當滾筒旋轉(zhuǎn)時,指板可以從梳狀底板的齒隙間順利通過,進入球箱抓取鋼球,同時,鋼球卻又不能從球箱中漏出。3個分立的指板構(gòu)成一個勺狀結(jié)構(gòu)的球爪,形成對鋼球的夾持(其形如圖2中夾持鋼球處所示)。在滾筒旋轉(zhuǎn)的過程中,只有處于球爪內(nèi)的1個鋼球能被攜帶出球箱進入球槽,而球爪外圍的鋼球由于缺乏支持,仍將停留在球箱內(nèi),由此即可實現(xiàn)對鋼球的單個抓取。各個球爪呈螺旋狀分布在滾筒表面,這樣既可保證球箱出口處每點上的鋼球都被抓到,又可使每個被抓取的鋼球逐個地進入球道內(nèi),從而避免多個鋼球同時涌入堵塞球道,進而便于下一步的檢測和計數(shù)。圖示設(shè)計為7個球爪,在滾筒圓周上相互錯開51.4°,滾筒每轉(zhuǎn)動1周,可抓出7個鋼球。此外,在梳狀底板的每個梳齒前端還設(shè)計了一個三角形的擋塊,其作用,一方面是阻止最底層的鋼球b直接壓迫滾筒而造成滾筒負荷增大和磨損增加;另一方面,由于鋼球b承受的后端鋼球的擠壓力非常大,如果直接與滾筒表面接觸,當滾筒旋轉(zhuǎn)時,在強大擠壓力作用下,其與滾筒間的摩擦力也將很大,即使沒有球爪抓取,也會隨著滾筒向上運動,并最終溢出滾筒頂端進入球槽,失去控制,有了三角擋塊后,可避免這種現(xiàn)象發(fā)生。接觸滾筒表面的鋼球a,由于圖1中標出的隔料擋板和出口擋板的減壓作用,所受到的后端鋼球的擠壓力非常小,所產(chǎn)生的摩擦力將不足以使其向上運動,而只能在原地滾動,因而不會溢入球槽。2加球機的配置球磨機需要按比例補加不同直徑的鋼球。以攀鋼礦業(yè)公司的球磨系統(tǒng)為例,需要補加的?125mm、?100mm和?80mm鋼球的比例分別為25%、41%、34%。由于現(xiàn)場空間的限制以及出于成本上的考慮,不可能為3種鋼球分別配置1臺加球機。為此,我們采取隨機取球、精確控制的自動加球方案,成功實現(xiàn)了一機加多球,其基本思路是,將各種規(guī)格的鋼球混裝在1臺加球機內(nèi),由加球滾筒隨機抓取鋼球放入球槽內(nèi),然后通過在球道上安裝鋼球類型檢測和計數(shù)裝置來精確計量和控制進入球磨機的鋼球量和鋼球配比,從而實現(xiàn)鋼球的自動、定時、定量、按比例補加。2.1鋼球檢測口光氧比一個情況由于鋼球是被加球滾筒順序放入球道內(nèi)的,不存在并列滾動的情況,因此,鋼球的類型檢測和計數(shù)顯得十分容易。我們采用的方案是在球道的兩側(cè)板上各開設(shè)一個檢測口,從一側(cè)檢測口用光發(fā)射器在兩檢測口間形成一道光幕,當鋼球從光幕穿過時,必然會阻斷光線,觸發(fā)另一側(cè)檢測口的光接收器(如圖3所示),通過辨識光接收器的通斷以及被阻斷光接收器的數(shù)量,即可檢測出鋼球的類型和個數(shù)。實際生產(chǎn)中,根據(jù)鋼球大小調(diào)整好光發(fā)射器和接收器的位置,使得?80mm鋼球只阻斷1個光接收器,?100mm鋼球阻斷2個光接收器,?125mm鋼球阻斷3個光接收器,控制系統(tǒng)即可由被阻斷光接收器的數(shù)目準確判斷出鋼球的大小,并由此換算成相應(yīng)的鋼球單重進行球量統(tǒng)計和控制。該檢測方式為非接觸式檢測,系統(tǒng)反應(yīng)靈敏,簡單可靠。而且,當今后鋼球直徑發(fā)生變化時,只需適當調(diào)整光發(fā)射器和接收器位置,重新確定對應(yīng)關(guān)系,并修改鋼球的相應(yīng)單重即可。2.2鋼球加球控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用功能強大的可編程序控制器(PLC)作為中心控制器,通過控制程序完成電動機的起?？刂?、檢測信號的處理、鋼球類型的判斷和加球量的統(tǒng)計等工作。同時,為了加強人機交互功能,系統(tǒng)設(shè)計了中文界面的操作員屏幕。操作人員可在屏幕上進行加球量、加球周期、鋼球單重等參數(shù)的設(shè)置,并可通過屏幕隨時了解加球機累計加球的質(zhì)量、各種規(guī)格鋼球的數(shù)量等數(shù)據(jù),實現(xiàn)鋼球量和鋼球配比的精確管理?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖4所示。工作原理:自控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的加球周期自動啟動電動機,帶動加球滾筒旋轉(zhuǎn),開始加球。當鋼球沿球道通過檢測光幕時,控制系統(tǒng)根據(jù)鋼球所阻斷光電開關(guān)的數(shù)量判斷出鋼球的類型,并累加相應(yīng)鋼球的單位質(zhì)量。當累加的鋼球質(zhì)量達到設(shè)定的加球質(zhì)量時,電動機停止工作,完成一個加球周期。鋼球配比的控制:因為控制系統(tǒng)對進入球磨機的各種鋼球的數(shù)量和質(zhì)量進行了精確的統(tǒng)計,因此,操作人員可及時、準確地掌握進入球磨機的鋼球量和鋼球配比,并通過調(diào)整加球機的裝球配比調(diào)整球磨機內(nèi)的鋼球比例。3鋼球配比控制指標該自動加球機的主要技術(shù)參數(shù)如表1。設(shè)備具有以下主要特點:(1)可實現(xiàn)多種規(guī)格鋼球的混裝補加。(2)能自動識別鋼球類型,并分類統(tǒng)計所加鋼球數(shù)量、質(zhì)量,輕松實現(xiàn)鋼球配比控制。(3)參數(shù)化的操作設(shè)置,能任意設(shè)定加球方式、加球周期和加球量,為準確控制球磨機填充率提供可靠保證。(4)智能化的程序控制與檢測,實現(xiàn)設(shè)備安全的多重化保護與故障自診斷。(5)標準的RS232/RS485數(shù)據(jù)接口,易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接與集中監(jiān)控。4密地選礦廠的球磨工藝該新型自動加球機于2002年研制成功,2003年獲得國家專利(專利號:ZL02245418