Stanisław Cierpisz, Daniel Kowol

Monografia nr 33
Gliwice 2011, s.1-95,  il., bibliogr. 59 poz.
ISBN  978-83-60708-49-1

cena egz. 35,00 zł

W monografii zamieszczono wyniki badań mających na celu określenie wpływu zmian parametrów ilościowo-jakościowych nadawy na działanie pływakowego układu sterowania odbiorem produktów wzbogacania osadzarki pulsacyjnej.

W pracy przyjęto, że głównym wyznacznikiem efektów działania układu rozdziału/odbioru produktów jest gęstość rozdziału łoża osadzarki mierzona położeniem pływaka. Pomiar położenia warstwy rozdzielczej przez pływak obarczony jest błędem powodowanym głównie przez zmiany nadawy. Celem pracy było więc określenie wpływu zmian parametrów nadawy na rozkład gęstości ośrodka woda/węgiel, a w rezultacie na błędy pomiaru gęstości rozdziału powodujące fluktuacje jakości i ilości produktów wzbogacania. W celu otrzymywania produktów wzbogacania o pożądanych parametrach ilościowo-jakościowych wymagana jest wysoka dokładność pomiaru warstwy o zadanej gęstości rozdziału. Dlatego dodatkowym celem pracy było określenie wpływu cech geometrycznych pływaka na błędy pomiaru położenia warstwy o gęstości równej gęstości rozdziału.

Stwierdzono, że położenie środka pływaka o danej gęstości względem warstwy o odpowiadającej gęstości ziaren w zwartym stanie materiału zależy od średniej gęstości rozluzowanego ośrodka wzdłuż wysokości pływaka. Zmiana składu gęstościowego łoża wywołuje zmiany gęstości rozluzowanego ośrodka w trakcie pojedynczego cyklu pulsacji co w efekcie powoduje zmiany gęstości rozdziału. Badania wykazały również zależność pomiędzy wartościami zmian gęstości rozdziału a cechami geometrycznymi pływaków – powstałe zmiany są proporcjonalne do wysokości pływaków i są mniejsze dla pływaków o przekroju trójkątnym niż o przekroju prostokątnym,

Istotnym celem pracy było opracowanie modelu symulacyjnego układu rozdziału/odbioru produktów w osadzarce jako obiektu sterowania. Model oparto o warstwowy rozkład gęstości materiału, którego głównym sygnałem sterującym (wejściowym) jest natężenie przepływu produktu dolnego (oraz dodatkowo położenie progu przelewowego), a głównymi sygnałami wyjściowymi są natężenia przepływu produktów wzbogacania oraz zawartości popiołu w tych produktach. Pomocniczymi sygnałami wyjściowymi są położenie i gęstość warstwy rozdziału na wysokości progu przelewowego, a zakłóceniami – charakterystyka nadawy (ilość, skład gęstościowy, skład ziarnowy). Opracowany model symulacyjny układu rozdziału/odbioru produktów, opracowany jako dynamiczny model obiektu regulacji, umożliwia badanie wpływu zmian parametrów nadawy na rozdział produktów w strefie rozdziału/odbioru oraz wyznaczenie charakterystyk statycznych i dynamicznych tej strefy jako obiektu sterowania.

Aby model symulacyjny miał praktyczne walory należało przeprowadzić badania przemysłowe, które wykonano w celu pozyskania informacji w zakresie rzeczywistej zmienności nadawy. Zbadano zakłócenia w postaci zmian ilościowo – jakościowych nadawy kierowanej do osadzarki oraz zmiany rozkładu gęstościowego łoża osadzarki. Stwierdzono, że występujące zmiany można modelować w postaci stacjonarnych procesów stochastycznych.

Przeprowadzone badania symulacyjne, z wykorzystaniem modeli zmienności nadawy, uzyskanych z badań przemysłowych, wykazały, że zmiany położenia pływaka na skutek jego fluktuacji powodowanych zmianami charakterystyki nadawy (łoża w strefie rozdziału/odbioru), powodują zmiany gęstości rozdziału, a te powodują zmiany parametrów ilościowych i jakościowych produktów rozdziału.

W celu kompensacji wpływu fluktuacji położenia pływaka na proces rozdziału w pracy zaproponowano zastosowanie radiometrycznego gęstościomierza zanurzonego w łożu osadzarki na wysokości progu przelewowego. Sygnał z tego gęstościomierza powinien korygować wartość zadaną położenia pływaka i doprowadzać gęstość warstwy rozdzielczej do wartości zadanej.

---

Impact of changes in feed parameters on operation of float system for control of collection of jig separation products

The results determining impact of quantitative-and-qualitative feed parameters on operation of float system for control of collection of pulsating jig separation products are given in the monograph.

It has been accepted that jig’s bed separation density, measured by a position of the float, is the main determinant of products collection/separation effect. Measurement of position of the separation layer (though a float position) is encumbered with errors, mainly due to chan- ges in feed parameters. Thus, determination of impact of changes in feed parameters on density distribution of water/coal medium, that is on separation density measurement errors causing variation of quality and quantity of the separation products, was the project objective.

To maintain required quantitative-and-qualitative parameters of the separation products, high accuracy of measurements of the layer of set separation density is required. That is why determination of impact of the float geometric features on errors of measurement of the layer equal to the separation density is an additional project objective.

It was found that position of centre of the float of given density in relation to the layer of given density of compact material particles, depends on average density of loosened medium along the float height. Changes in bed density composition causes changes in density of loose- ned medium during a single pulsation cycle, what results in changes of separation density. The tests have also shown that there are some cor- relations between amounts of changes of separation density and floats geometric features – the changes are proportional to the floats height and they are smaller in the case of floats with triangular cross-section than for floats with rectangular cross-section.

Development of the simulation model of jig products separation/collection system as the object to be controlled was an important objective of the project. The model was based on stratified distribution of material density, where flow rate of the bottom product (as well as additionally a position of overflow threshold) is the main control signal (input signal) and the main output signals are: flow rate of beneficiated products and ash content in those products. Auxiliary output signals are: position and density of the separation layer at the level of overflow threshold, and disturbances are: feed characteristics (volume, density composition, parti- cles size distribution). Developed simulation model of jig products sepa- ration/collection system, as the dynamic model of the object to be con- trolled enables testing of impact of changes in feed parameters on products separation in the separation/collection zone as well as enables determination of static and dynamical characteristics of that zone as the object to be controlled.

To use that solution in practice, tests of this simulation model on industrial scale had to be carried to get information about real changeability of the feed. Disturbances in quantitative-and-qualitative parameters of the material fed to the jig as well as changes in jig’s bed density distribution were tested. It was found that these changes can be mo- delled in a form of stochastic processes.

The simulation tests carried out with use of models of feed changeability, created on the basis of results from the industrial tests, showed that changes in float position in the result of its fluctuations caused by changes in feed characteristics (bed in separation/collection zone), cause changes in separation density and these in turn cause changes of quantitative-and-qualitative parameters of the separation products.

Use of radiometric density meter, immersed in a jig bed to the height of overflow threshold, was suggested to compensate negative impact of float position fluctuations on the separation process. A signal from this density meter should correct the set value of the float position to get required density of the separation layer.