用于控制锥形破碎机的工艺参数的方法 【技术领域】
本发明涉及破碎和碾碎(reducing)装置，尤其是涉及锥形破碎机，且可用于建筑、采矿和选矿工业。
背景技术
现代破碎装置是开采中复杂且昂贵的机器。最无能为力的问题之一是非常精确地跟踪所有操作参数、将所述参数维持在预定限制内以及还预测并防止紧急情况的可能性。当一台破碎机出故障时，这通常导致矿石开采和加工的企业的所有工艺程序中断，所述破碎机是所述程序的组成要素。
破碎机的设计已知很长时间并在文献中描述。例如，2004年圣彼得斯堡的VSEGEI出版社出版的Vaisberg，L.A.等人的图书《VIBRATORY CRUSHERS(振动破碎机)》，包含第9章“Studies ofMethods for Controlling Process Factors of Cone Inertial Crushers(用于控制锥形惯性破碎机的工艺因素的方法研究)”128-140页。
在锥形破碎机中有两个锥体即内锥体和外锥体。破碎源材料的过程发生在锥体之间的破碎室中且伴随有两个锥体的工作表面的快速磨损。因此，对通过调节锥体之间的距离——排出间隙——补偿锥体磨损的连续监测使最佳工艺参数稳定、在输出处提供预定等级的制成品以及提高装置的操作生产率。
发明人不是第一年就解决该问题。具体而言，本发明人与其他发明人一起在1993年发明并获得了“Cone Inertial Crusher(锥形惯性破碎机)”的专利，所述破碎机由于平稳调节内破碎锥体的振动幅度的可能性而具有更高的可靠性，参见专利RU 2,058,818，优先权在1993年4月13日，分类号为IPC(6)B02C 2/02。
在该方面中其他发明人的开发也是已知的。
例如，已知的是专利RU 2,078,612，分类号IPC(6)B02C 2/02，具有在1993年3月24日的公约优先权日期，国际申请公布PCT/FR94/00,309，“CONE-TYPE VIBRATING CRUSHER AND METHODFOR ADJUSTING OPERATION OF SUCH CRUSHER(锥型振动破碎机和用于调节这样的破碎机的操作的方法)”。
【发明内容】
根据本发明，破碎机的锥体以可自由旋转的方式被安装在其支撑件上并设置有用于测量其围绕其轴线的旋转速度的装置，所述装置与用于调节杯形件的振动的频率和幅度的系统功能性地连接起来，并连接到用于调节锥体沿相对于杯形件的高度的位置的系统。如果锥体的旋转速度是已知的，则可以确定用于破碎机的预定调节(破碎材料排出平面中环形间隙的宽度)的破碎材料排出平面上的材料层厚度，且如果必要，可以通过调节提供杯形件振动的装置的频率和/或幅度、和/或沿锥体高度的位置来改变所述厚度以便获得具有期望等级的破碎产品，其中所述装置允许破碎机操作的自动化。另一方面，引起杯形件振动的装置的预定频率和幅度以及锥体的排出间隙宽度、旋转速度的变化使检测锥体和杯形件的工作表面的磨损成为可能。
用于调节该破碎机的操作的方法包括以下步骤：测量锥体围绕其轴线的旋转速度，以便根据锥体的旋转速度的测量值以及当破碎机处于静止状态时锥体和杯形件之间的平面中存在地环形间隙的宽度确定破碎材料排出平面(水平)上材料的最小厚度，并调节引起杯形件振动的装置的参数和/或沿锥体相对于杯形件的高度的位置以将最小材料层厚度维持为等于预定值。
已知的是“METHOD FOR PRESERVATION OF CONE INERTIALCRUSHER FROM GOING TO EMERGENCY MODE(用于保护锥形惯性破碎机不进入紧急模式的方法)”，参见苏联(USSR)发明人证书No.915,320，其具有在1979年12月4日的优先权，分类号IPC(3)B02C 2/00,25,00。该方法包括监测由破碎机驱动器的电动机消耗的额定电流值，之后当超过电动机电路的额定电流时停止破碎机，且本方法的特征在于，当随额定电流值的增加，可移动锥体在10秒到15秒的时间内在不低于其三重符合(three-fold coincidence)下增加幅度至超过30％时停止破碎机。所述参数的符合通过比较器输送到指令单元，其给出用于关闭破碎机的信号。
最接近技术观点的一个是操作“APPARATUS FOR ADJUSTINGDISCHARGE GAP OF INERTIAL CRUSHER(用于调节惯性破碎机的排出间隙的装置)”的方法，参见苏联(USSR)发明人证书No.458,335，其具有优先权日1973年9月14日，分类号IPC B02C 25/00，2/00。该装置包括：具有球轴的驱动器，其底盖安装在轴承内；用于调节排出间隙的液压缸；以及排出间隙测量计。该装置的特征在于，测量计体现为围绕固定在轴承腔中的环形带盒内的球轴超过90°定位的感应传感器。当球轴旋转时，不平衡性引起离心力，离心力使可移动的内锥体的轴线从破碎机的竖直面偏斜。球轴从其轴线的角度加速度值取决于锥体之间的排出间隙的尺寸。感应传感器平面中的轴移动的幅度通过检测装置来记录，该检测装置调节液压缸的操作，液压缸提供外锥体的升高或降低，由此调节排出间隙的尺寸。
上面列出的所有方法具有如下相似的缺点：
测量准确性低和测量速度低；
为了进行某些测量和工艺参数的调节-修正，需要停止破碎装置的操作；
外锥体和内锥体之间的排出间隙的尺寸是测量的基本对象，其不是直接因素而是对装置的工艺参数有影响的间接因素；
手动测量期间“人为因素”的影响以及因此造成的错误的可能性增加；
制成品具有非均匀的细度。
本发明的目的是提供用于控制破碎装置操作的这样一种方法，其允许：
在连续操作模式下尽可能快速且尽可能迅速地测量和修正直接影响机器操作的质量和性能的主要工艺参数；
高度可能性地防止在操作中和紧急情况下的故障；
提供在任何时间破碎机状态的最完全监测，从而可以高效地使用并延长工作表面的使用寿命；
引入自动化计算控制，从而排除了测量和调节过程中的人为因素。
此外，重要的是，可以对关于不同源材料或在不同环境条件下修正工艺参数的统计数据进行累计和系统化，以便引入及时更换机器工作组件的精确预测。
同时，因为破碎机通常在生产露天矿、矿石开采和加工企业的复杂场地条件下、在极北条件下等操作，因此应使用简单且可靠的装置来解决所有所述问题。
问题解决方法
破碎装置的主要工艺参数之一是内锥体的圆振荡的幅度。为了本说明书的目的，我们认为内锥体的振荡幅度为锥体偏离破碎机的竖直轴线的最大角度。幅度的改变是改变排出间隙尺寸的结果。而幅度又受源材料的尺寸和强度、非平衡旋转频率、不平衡度影响。
因此，总体而言，在操作模式和空闲模式下调节内锥体的圆振荡的幅度的可能性允许控制机器的操作。
所述目的实现如下。
一种用于控制锥体破碎机的工艺参数的方法，包括以下步骤：
提供具有传感器的破碎机；
估测外锥体和内锥体之间的排出间隙的尺寸；
使用液压缸，借助于调节环改变外锥体相对于内锥体的位置，调节排出间隙的尺寸。
所述方法的特征在于：
使用测量距离的传感器作为所述传感器；
通过中央计算机的编程算法，控制安装在破碎机上的所有传感器的操作；
以这样的方式将测量盘R刚性地固定到非平衡振动器，即：使得盘R的平面总是垂直于非平衡振动器的旋转轴线；
以这样的方式将至少两个距离测量传感器安装在破碎机的主体上，即：使得盘R在任何时间都处于距离传感器的有效工作区内；
测量从每个测量传感器到盘R的距离并计算盘R的平面的三维位置，其中盘R的平面偏离水平面的角度&确定了内锥体偏离竖直面的角度&’，据此确定内锥体的圆振荡的幅度；
从圆振荡的幅度确定排出间隙的尺寸；
将所获得的排出间隙的尺寸与中央计算机中间隙的预定参数进行比较；
如果比较结果为需要修正参数，则通过中央计算机将控制指令输出至液压缸，以改变调节环的位置；
当排出间隙达到预定参数时，通过中央计算机将控制指令输出至液压缸，以停止改变调节环的位置；
使用至少一个距离监控传感器监测调节环的位置的改变，该距离监测传感器被安装于主体的顶部部分的凸缘处，处在主体的所述凸缘和外锥体的调节环凸缘之间的开口内；
测量主体凸缘和调节环凸缘之间的距离S并将信息传输到中央计算机且将其与先前的测量进行比较；
同时，通过中央计算机以这样的方式监测锥体的工作表面的磨损，即：使得最小磨损对应于S的最小值而最大磨损对应于S的最大值，并且当S达到临界值时输出指令以停止操作并更换锥体；
同时，通过中央计算机监侧调节环的自发转动，自发转动显示了由于螺纹张力松弛的原因而造成的距离S的未经许可的变化。
所有的所述测量均在操作模式下、在空闲模式下以及在静止状态下连续地、周期性地进行。
本方法的另外的区别如下。
如果测量盘R按这样的方式紧固到锥形破碎机的非平衡振动器的滑动轴承的壳体的端面，即：使得盘R的平面平行于内锥体的基部的平面，则该方法以最有效的方式执行。
超声波传感器和/或激光传感器作为距离传感器是最有效的。
本方法的区别特征允许：
实现仅由距离传感器的操作质量限制的测量的高准确性；
动态监测内锥体的振荡幅度的大小；该参数允许更好地确定排出间隙的尺寸，并且通过将得到的尺寸与中央计算机中存储的最佳值进行比较来修正；
仅通过液压缸操作的快速性来限制修正速度；
通过计算机数据分析提供执行本方法的高质量。
【附图说明】
图1表示具有典型设计的锥形惯性破碎机，其被改进以实现所要求保护的方法。
图2显示了盘R平面偏离水平面的角度&和内锥体偏离竖直面的角度&’之间的关系的图解。
图3说明了用于计算参数的数学原理。
【具体实施方式】
可在锥形破碎机的典型设计的基础上来实施本方法。
现有技术已知的任何传感器可用作距离传感器，例如具有从30mm至300mm量程且能够为联合操作而同步和编程的超声波传感器。例如，可从PEPPERL+FUSHC(DE)获得的US300-30GM-IUR2-V15传感器。所述传感器以周期性的模式发射脉冲。所述脉冲从存在于“有效工作区”的对象表面反射，且到待监测对象的距离由将脉冲返回到传感器的节奏(rime)确定。因为发明人认为由于使用三点确定空间上平面的位置的该变量最佳，所以我们考虑使用三个测量传感器的示例。
盘R的目的是“测量平面”，所述盘在非平衡振动器q的滑动轴承的主体的端面处与旋转轴线垂直地刚性固定，且因此重复振动器以及因此与其相关联的内锥体2的所有移动。
在该示例中，传感器D1、D2和D3安装在测量盘的水平高度以下，例如在破碎机壳体中的主体6的底部，其按这样的方式安装，即：使得盘R在任何时间都处于传感器D(图2)的发射工作区中，也包括从轴线X的最大不平衡偏离的时间。
从任何传感器的工作端面发出的超声波脉冲(USP)应该沿破碎机的竖直轴线Z向上引导。
监测传感器D4安装于主体的顶部部分的凸缘8上的圆的任何部位处，处在主体6的凸缘和外锥体3的调节环7的凸缘之间。
所有传感器的操作由中央计算机同步并控制。
测量周期
传感器D1、D2和D3同时发射从盘R反射的USR。到盘R上三个不同点的距离由返回时间决定，且信息被传输到中央计算机，该中央计算机由所述三个点引导，以计算盘R平面相对水平面的三维位置。盘R平面偏离水平面的角度&等于内锥体偏离竖直面的角度&’，这是因为它们是由正交线形成的角度，其中&’被认为等于内锥体2的振动的幅度，且图2显示了该关系。
让我们考虑在所有传感器D1、D2和D3处于相同水平面的条件下计算盘R平面的位置的具体示例；图3显示了说明图。
坐标原点(0，0，0)位于其中布置了传感器D的平面，具体而言位于其与非平衡振动器1的旋转轴线Z(竖直对称轴线)交叉的点处。
为了提高角度确定的准确性，传感器布置的半径，即从破碎机的竖直对称轴线Z到传感器位置的距离应应该是可允许的最大半径。
每个传感器的位置由一对数字(Xi，Yi)限定，而测量结果由数字Z限定，即传感器被竖直地定向。
根据三个点，换句话说，根据测量结果和传感器的位置，我们发现以下形式的平面方程：
A··x+B·y+C·z+D＝0
A=DetY1Z11Y2Z21X3Z31---(2a)]]>
B=DetZ1X11Z2X21Z3X31---(2b)]]>
C=DetX1Y11X2Y21X3Y31---(2c)]]>
D=DetX1Y1Z1X2Y2Z2X3Y3Z3---(2d)]]>
所述平面相对于水平面倾斜的角度由所确定的系数求得：
&＝ArcCos[C/sqrt(A2+B2+C2)]。
所求得的角度决定内锥体2的振荡的幅度。
中央计算机根据所求得的内锥体2的振荡的幅度值计算排出间隙4的尺寸。
将所获得的排出间隙4的尺寸与中央计算机中的预定参数进行比较，且根据比较的结果输出控制指令，所述指令为：
如果间隙4的尺寸在标准内则继续操作；
或者如果间隙4的尺寸超出标准则修正参数；
改变间隙尺寸的主要原因是锥体的工作表面的磨损。
参数修正
传感器D4朝着调节环7的凸缘连续竖直地发射USP并测量主体6的凸缘和调节环7的凸缘之间的距离S。
已经决定修正参数后，中央计算机将控制指令给予液压缸10，且其中的压力同时下降，杆11的张力降低，螺纹12松驰，且调节环9在施加到外锥体3的离心力的作用下在螺纹12上转动。锥体降低，距离S和排出间隙的尺寸被减小。因此，内锥体2的振荡幅度被改变。
作为测量内锥体2的改变的振荡幅度的下一周期的结果且以幅度参数进入标准内为条件，中央计算机给出控制指令以中断修正。
在这种情况下，指令到达液压缸10，其中的压力升高，杆11的张力增加，螺纹12被紧固，调节环9的转动停止。新的距离S通过传感器D4固定并记忆起来，换句话说，设定为与排出间隙的最佳尺寸对应的新参数。
当由于松弛了螺纹12的张力而使得调节环9自发转动时，传感器D4的操作作为对紧急情况的额外保护。这种情况可由例如液压缸10的未经许可的压力下降、提高的振动水平或其它工作原因引起。
本方法的主要优点之一是测量的连续性。测量是周期性的，测量的频率和准确性由超声波传感器D的操作速度决定。实际上，确定的是，建立接近于破碎机的非平衡振动器的旋转频率的超声波脉冲发射频率是合理的。
为了确定静止状态下内锥体的位置，第一测量周期在破碎机操作之前已经进行。
下一测量周期在破碎机进入空闲模式之后立刻进行；这允许另外防止紧急情况。进一步，测量在装置操作期间是连续的。最终的测量周期在机器完全停止之后进行。
本方法的区别特征不仅使解决上面提到的问题成为可能而且还获得了额外的积极效果：
●更精细且准确的参数修正；
●在排出间隙的最大允许尺寸下安全操作；
●根据源材料和其它原因相对于锥体的工作表面的磨损的统计累计；
●根据所述统计并使用中央计算机的专用软件预测机器的工作组件的使用寿命和更换的需要。
自动化计算机控制的存在允许了操作者从其操作的位置直接地和从任何远点远程地控制破碎机。
本方法的执行方式使破碎装置操作效率提高至少30％。