Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки
Приведены результаты промышленных испытаний системы акустического мониторинга на примере струйного измельчения цирконового концентрата. В различных режимах загрузки струй и классификации измельченного материала определены характеристики и связи акустических и технологических параметров установки. На...
Saved in:
| Published in: | Техническая механика |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88200 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки / П.И. Пилов, Л.Ж. Горобец, Н.С. Прядко, И.В. Верхоробина, П.А. Бакум // Техническая механика. — 2011. — № 2. — С. 93-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859976318421041152 |
|---|---|
| author | Пилов, П.И. Горобец, Л.Ж. Прядко, Н.С. Верхоробина, И.В. Бакум, П.А. |
| author_facet | Пилов, П.И. Горобец, Л.Ж. Прядко, Н.С. Верхоробина, И.В. Бакум, П.А. |
| citation_txt | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки / П.И. Пилов, Л.Ж. Горобец, Н.С. Прядко, И.В. Верхоробина, П.А. Бакум // Техническая механика. — 2011. — № 2. — С. 93-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая механика |
| description | Приведены результаты промышленных испытаний системы акустического мониторинга на примере струйного измельчения цирконового концентрата. В различных режимах загрузки струй и классификации измельченного материала определены характеристики и связи акустических и технологических параметров установки.
Наведені результати промислових випробувань системи акустичного моніторингу на прикладі струминного здрібнювання цирконового концентрату. У різних режимах завантаження струменів і класифікації здрібненого матеріалу визначені характеристики й зв'язки акустичних і технологічних параметрів установки.
The results of an industrial test of an acoustic monitoring system are presented using an example of a jet grinding the zirconium concentrate. Under various conditions of jet loading and the grinded material classification characteristics and connections of acoustic and technological parameters of the plant are determined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:23:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.73
П.И. ПИЛОВ, Л.Ж. ГОРОБЕЦ, Н.С. ПРЯДКО, И.В. ВЕРХОРОБИНА, П.А. БАКУМ
РЕЗУЛЬТАТЫ АКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРОМЫШЛЕННОЙ
СТРУЙНОЙ УСТАНОВКИ
Приведены результаты промышленных испытаний системы акустического мониторинга на примере
струйного измельчения цирконового концентрата. В различных режимах загрузки струй и классификации
измельченного материала определены характеристики и связи акустических и технологических параметров
установки.
Наведені результати промислових випробувань системи акустичного моніторингу на прикладі стру-
минного здрібнювання цирконового концентрату. У різних режимах завантаження струменів і класифікації
здрібненого матеріалу визначені характеристики й зв'язки акустичних і технологічних параметрів установ-
ки.
The results of an industrial test of an acoustic monitoring system are presented using an example of a jet
grinding the zirconium concentrate. Under various conditions of jet loading and the grinded material classification
characteristics and connections of acoustic and technological parameters of the plant are determined.
Введение. В связи с высокой энергоемкостью процесса струйного из-
мельчения в области получения тонкодисперсных порошков (удельной по-
верхностью более 0,6 – 1 м2/г) весьма актуальна проблема поиска и поддер-
жания оптимального режима измельчения в различных режимах загрузки струй
измельчаемым материалом [1, 2].
Постановка проблемы. В связи со сравнительно высокой энергоемко-
стью получения тонкодисперсных порошков (размер частиц менее 60 мкм)
актуально изучение способов оптимизации процессов тонкого измельчения.
Например, возможно применение акустического метода контроля процессов
в струйной измельчительной установке для поддержания оптимальной за-
грузки струй материалом [1 – 3].
Исследования показали, что акустические параметры зоны помола, такие
как счет акустических сигналов (АС) в единицу времени и величина ха-
рактерной амплитуды (Аср, Амах), изменяются под влиянием степени загруз-
ки струй материалом (перегрузка, недогрузка, рабочий режим), а также с из-
менением частоты вращения ротора классификатора и давления энергоноси-
теля. Показано, что акустические характеристики газовзвеси измельченного
продукта в воздуховоде на выходе классификатора также изменяются в зави-
симости от режима классификации.
N
Исследование рабочего процесса лабораторной струйной установки ти-
поразмера УСИ-20 (производительностью до 20 кг/ч) позволяет считать наи-
более важным параметром «акустического образа» струйной технологии из-
мельчения уровень акустической активности в зоне помола при условии
исключения из числа измеряемых АС фонового шума струй (без подачи ма-
териала): . При этом счет АС со значениями амплитуд по-
рядка минимальных (А ≈ 10 – 20 мВ) с долей выше 70 % и максимальных (А >
0,6 – 0,7 B) с долей 10 15 % позволяет контролировать эффект роста дис-
персности измельчаемых частиц в процессе измельчения при удельной по-
верхности Sуд порошков до 2 м2/г [4, 5].
N
/)( xNNN
В данной работе одной из основных задач промышленного опробования
акустического мониторинга струйного измельчения цирконового концентрата
была корректировка выводов по результатам лабораторных исследований
акустических характеристик этого процесса.
93
П.И. Пилов, Л.Ж. Горобец, Н.С. Прядко, И.В. Верхоробина, П.А. Бакум, 2011
Техн. механика. – 2011. – № 2.
Акустическую активность исследуемых зон противоточной струйной ус-
тановки промышленного типоразмера (производительность – до 1 т/ч) изме-
ряли с помощью широкополосных пьезокерамических датчиков, соединен-
ных с латунным волноводом, установленным внутри помольной камеры и на
выходе из классификатора. Запись и дальнейшая обработка сигналов осуще-
ствлялась посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП), соеди-
ненного с персональным компьютером.
На рис. 1 показана установка акустической аппаратуры на промышлен-
ной струйной мельнице, работающей в условиях Вольногорского горно-
металлургического комбината.
Рис. 1
Акустические датчики установлены в помольной камере (а) и на выходе
классификатора (б): 1 – волновод, 2 – датчик.
Целью исследования было изучение кинетики акустической активности
и амплитудного распределения акустических сигналов в рабочем режиме
при различных значениях давления энергоносителя (в диапазоне от 0,3 до
0,6 МПа) и в зависимости от режима классификации (n = 84 и n = 180 мин-1,
где n – число оборотов классификатора).
N
Аналогичные исследования проводились на лабораторной мельнице
УСИ-20 производительностью до 20 кг/час. В таблице 1 сопоставлены значе-
ния величины активности сигналов при измельчении циркона на УСИ-20 и на
промышленной мельнице (ПСМ) при сохранении постоянного значения дав-
ления энергоносителя Р и различных режимах классификации n, производи-
тельности мельницы Q, и удельной производительности q = Q/Sсеч, где Sсеч –
площадь разгонной трубки, через которую поступает энергоноситель в по-
мольную камеру.
Таблица 1
94
Типоразмер Р, МПа n, мин-1 Q, г/с q, г/с Sуд, м2/г 510N
УСИ 20 0.3 600 7.11 2.26 2163 0.83
УСИ-20 0.3 2000 4.1 1.3 5518 0.91
ПСМ 0.6 84 277.78 4.37 1515 0.9
ПСМ 0.6 180 167.7 2.64 2376 0.92
Измельчению подвергался цирконовый концентрат исходной крупностью
менее 0,16 мм. На всех стадиях загрузки струй материалом регистрировали
уровень акустической активности и значения амплитуд (средних Аср и
максимальных Амах ) акустических сигналов. Загрузка струй исходным ма-
териалом проводилась непрерывно, однако ее уровень регулировался в ходе
эксперимента. Условия и результаты испытаний приведены в таблице 2.
N
Таблица 2
Условия и результаты опробования акустического мониторинга
t,
мин
n,
мин-1
Р, МПа Sуд ,
см2/г
Q,
кг/ч
R60,
R40, %
К
загр
Амах,
мВ
Аср,
мВ
N *105, с-
Режимы
0 86 0,6 708 40 35 1,3 Загрузка
28 84 0,6 960 1 200 65 0,67 Перегрузка
45 84 0,6 1515 2,3 1 190 75 0,96 Рабочий
69 84 0,6 1020 0,5 165 90 0,87 Рабочий
85 84 0,6 1100 2,0 0,5 185 100 0,9 Рабочий
0,6 1430 3,2 0,5 155 80 0,85 Недогрузка
95 84 0,5
0,4
0,3
1 130
50
10
70
20
5
0,94
0,92
0,9
Изменение Р
102 180 0,6 2376 600 1,0 1 180 105 0,92 Рабочий
130 200 0,6 0,8 0,5 170 97 0,82 Недогрузка
131 0,5
0,4
0.3
1 120
40
10
65
10
5
0,9
0,85
0,73
Изменение
Р
При n = 84 – 86 мин-1 крупность продукта контролировали остатком про-
дукта R60 на сите 60 мкм, при n = 180 – 200 мин-1 – остатком продукта R40
на сите 40 мкм.
Из таблицы видно, что в режиме работы мельницы с рациональной за-
грузкой измельчаемого материала (коффициент загрузки К = 0,5 – 1) актив-
ность акустического излучения зоны помола промышленной мельницы со-
ставляет = (0,9 – 0,96)·105 с-1, производительность Q = 1,02 – 1,1 т/ч (Р =
0,6 МПа, n = 84 мин-1).
N
Основные результаты исследований. В таблице 1 акустическая актив-
ность сопоставлена с производительностью при измельчении циркона в лабо-
раторной мельнице УСИ-20 и в промышленной мельнице. Анализ показыва-
ет, что значения для обоих типоразмеров мельниц близки по порядку ве-
личины. Расчеты удельной производительности мельниц на единицу площади
сечения струи составили: для УСИ 20 qуд = 1,3 – 2,26
N
ссм
г
2
(площадь сече-
ния струи S = 0,8 см2 ), для промышленной – qуд = 2,64 – 4,37
ссм
г
2
(S = 60
95
см2 ). Различие этих величин можно объяснить положительным действием
более высокого начального давления (Р = 0,6 МПа) энергоносителя на вели-
чину скорости струи, что способствовало росту удельной производительно-
сти промышленной мельницы. Лабораторные испытания были проведены при
Р = 0,3 МПа.
На рис. 2 иллюстрируется влияние частоты n вращения ротора классифи-
катора типа КОВ на активность и амплитуду АС: Видно, что
при более высокой частоте n, обеспечивающей повышение дисперсности го-
тового продукта, наблюдается увеличение доли АС малых амплитуд (порядка
десятка мВ).
)(lg AfN
1 – n = 80 мин-1 ; 2 – n = 180 мин-1
Рис. 2
На рис. 3 показан характер изменения амплитудных характеристик АС
под влиянием давления P холодного сжатого воздуха – энергоносителя струй.
Приведены данные для трех значений величины давления Р: 1 – 0,3 МПа, 2 –
0,4 МПа, 3 – 0,6 МПа.
Рис. 3
Как видно из графиков, увеличение скорости истечения струи из сопла
при больших значениях P обусловливает рост счета N АС с максимальными
значениями амплитуд, связанный с увеличением скорости частиц при соуда-
рениях с волноводом.
На рис. 4 и 5 показаны записи во времени (порядка 1 мс) акустических
сигналов зоны помола в условиях различной частоты n вращения ротора
классификатора (1 : а – n = 180 мин-1, Аср 45 мВ; б – n = 80 мин-1, Аср 65
мВ; 2: а – n = 2000 мин-1 ), и начального давления Р энергоносителя промыш-
ленной (1) и лабораторной (2) струйных мельниц.
96
1 – а) n = 180 мин -1, Аср 45 мВ; б) n = 80 мин -1, Аср 65 мВ;
2 – а) n = 2000 мин-1, Аср 15 мВ; б) n = 600 мин-1, Аср 35 мВ.
Рис. 4
Из рис. 4 видно, что увеличение частоты вращения ротора классификато-
ра сопровождается естественным уменьшением преимущественных значений
амплитуд АС в зоне помола независимо от типоразмера мельницы.
а – Р = 0,3 МПа , Аср 5 мВ; б – Р = 0,4 МПа, Аср 20 мВ;
в – Р = 0,6 МПа, Аср 70 мВ.
Рис. 5
Изменение амплитудных спектров АС на рис. 5 позволяет наблюдать
снижение эффективности струйного измельчения цирконового концентрата с
падением давления холодного энергоносителя от 0,6 до 0,3 МПа: амплитуда
97
АС уменьшается на порядок, что указывает на большую вероятность низко-
скоростных и недостаточно эффективных соударений частиц.
Рис. 6 характеризует кинетику амплитуд АС зон помола промышленной
(1) и лабораторной (2) мельниц для различных состояний загрузки струй ма-
териалом: а) начало загрузки материалом, б) рабочий режим и в) разгрузка
струй.
1 – промышленная установка: Р = 0,6 МПа, n = 80 мин-1, Sуд = 1515 см2/г;
2 – лабораторная установка: Р = 0,3 МПа, n = 600 мин-1 , Sуд = 2163 см2 /г.
Рис. 6
В ходе мониторинга работы промышленной мельницы были зафиксиро-
ваны пьезодатчиком случаи выброса из классификатора частиц некондици-
онной фракции (более 60 мкм).
На рис. 7 показан момент появления амплитуд акустических сигналов на
выходе из классификатора, значительно превышающих текущую контроль-
ную величину амплитуды, что связано с содержанием в газовзвеси более
крупных частиц. Ситовый анализ измельченного продукта подтвердил факт
увеличения остатка на контрольном сите, что показало целесообразность
своевременного изменения в этом случае частоты n от 180 до 200 мин-1 во
избежание накопления бракованного продукта.
98
а) Амах = 7 мВ, Аср = 3 мВ; б) Амах = 17 – 30 мВ, Аср = 3 мВ.
Рис. 7
Для измерения счета и значений амплитуд акустических сигналов волно-
вод был установлен в центре помольной камеры промышленной мельницы. В
ходе опробования акустического мониторинга было измельчено порядка двух
тонн материала в течение 2,1 часа.
На рис. 8 показан значительный износ волновода (1) (2 см). Рис. 8 а) –
волновод до измельчения, рис. 8, б) – после измельчения 2 т материала.
Рис. 8
Это указывает на необходимость некоторого удаления волновода из зоны
его интенсивного износа и проверки влияния нового местоположения на аку-
стические характеристики зоны помола.
Проведенное опробование показало также, что необходимо увеличить
число измерений текущей производительности Q мельницы для установления
статистических показателей и дальнейшего анализа связи Q с акустическими
параметрами.
Выводы. Исследования показали перспективность применения акустиче-
ского мониторинга в промышленных условиях для решения задач оптимиза-
ции процесса струйного измельчения. Направлениями дальнейших испыта-
ний могут быть:
– создание информационной системы контроля акустических параметров
промышленной струйной мельницы;
– обоснование критериев поиска и поддержания оптимальной работы
мельницы;
99
100
– разработка алгоритма и программы компьютерной обработки данных
акустического мониторинга для регулирования загрузки струй материалом и
частоты вращения ротора классификатора с целью поддержания кондицион-
ной дисперсности готового продукта.
1. Параметры акустического излучения промышленной газоструйной установки / П. И. Пилов,
В. Н. Бовенко, Л. Ж. Горобец, Н. С. Прядко, И. В. Верхоробина, А. Е. Щербаков // Вестник НТУ «ХПИ».
– 2007. – № 27. – С. 33 – 41.
2. An acoustic monitoring of the sizes changes of grinded particles / P. I. Pilov, L. J. Gorobets, V. N. Bovenko, N.˚
S. Pryadko // Науковий вісник НГУ. – 2008. – № 6. – С. 23 – 26.
3. Акустические и технологические характеристики процесса измельчения в струйной мельнице /
П.˚И.˚Пилов, Л. Ж. Горобец, В. Н Бовенко, Н. С. Прядко // Известия вузов. Горный журнал. – 2009. –
№ 4. – С. 115 – 121.
4. О повышении эффективности процесса струйного измельчения с использованием акустического мони-
торинга / П. И. Пилов, Л. Ж. Горобец, В. Н. Бовенко, Н. С. Прядко, И. В. Верхоробина // Вестник НТУ
«ХПИ». – 2009. – № 25. – С. 74 – 82.
5. Характеристики дисперсности продуктов струйного измельчения / Л. Ж. Горобец, Н. С. Прядко,
В. П. Краснопер, Л. А. Цыбулько, П. А. Бакум // Збагачення корисних копалин. – 2010. – № 41 – 42 (81).
– С.˚110-121.
Институт технической механики Получено 15.04.11,
НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 12.05.11
Днепропетровск
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-88200 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-9184 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:23:44Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пилов, П.И. Горобец, Л.Ж. Прядко, Н.С. Верхоробина, И.В. Бакум, П.А. 2015-11-09T19:26:26Z 2015-11-09T19:26:26Z 2011 Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки / П.И. Пилов, Л.Ж. Горобец, Н.С. Прядко, И.В. Верхоробина, П.А. Бакум // Техническая механика. — 2011. — № 2. — С. 93-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1561-9184 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88200 622.73 Приведены результаты промышленных испытаний системы акустического мониторинга на примере струйного измельчения цирконового концентрата. В различных режимах загрузки струй и классификации измельченного материала определены характеристики и связи акустических и технологических параметров установки. Наведені результати промислових випробувань системи акустичного моніторингу на прикладі струминного здрібнювання цирконового концентрату. У різних режимах завантаження струменів і класифікації здрібненого матеріалу визначені характеристики й зв'язки акустичних і технологічних параметрів установки. The results of an industrial test of an acoustic monitoring system are presented using an example of a jet grinding the zirconium concentrate. Under various conditions of jet loading and the grinded material classification characteristics and connections of acoustic and technological parameters of the plant are determined. ru Інститут технічної механіки НАН України і НКА України Техническая механика Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки Article published earlier |
| spellingShingle | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки Пилов, П.И. Горобец, Л.Ж. Прядко, Н.С. Верхоробина, И.В. Бакум, П.А. |
| title | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| title_full | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| title_fullStr | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| title_full_unstemmed | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| title_short | Результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| title_sort | результаты акустического мониторинга промышленной струйной установки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/88200 |
| work_keys_str_mv | AT pilovpi rezulʹtatyakustičeskogomonitoringapromyšlennoistruinoiustanovki AT gorobeclž rezulʹtatyakustičeskogomonitoringapromyšlennoistruinoiustanovki AT prâdkons rezulʹtatyakustičeskogomonitoringapromyšlennoistruinoiustanovki AT verhorobinaiv rezulʹtatyakustičeskogomonitoringapromyšlennoistruinoiustanovki AT bakumpa rezulʹtatyakustičeskogomonitoringapromyšlennoistruinoiustanovki |