一种新型自动加球机的设计与应用

一种新型自动加球机的设计与应用

在研磨和研磨时，应立即、定量地补充不同类型的钢球，使充电机的填充率和球径比保持在所需范围内，并确保球磨机高效、低耗地运行。为此,人们研制出了多种自动加球装置,但实际应用效果都不太理想,经常出现钢球卡、堵和烧毁电机等现象,而且难以实现对各种规格钢球的混装补加。攀钢矿业公司作为全国最大的钒钛磁铁矿生产基地,现有16条球磨分级生产线,年处理原矿1100万t。由于没有适合现场要求的自动加球设备,使得球磨机一直沿用传统的人工加球方式,不但工人劳动强度大,而且难以达到定时、定量、按比例地补充各种规格钢球的要求,影响了球磨机效能的很好发挥。2002年,我们在深入分析其它类型自动加球机所存在缺陷的基础上,综合运用光、机、电一体化技术,设计出了一款通过安装在滚筒上的球爪进行随机取球,然后通过光电检测器进行非接触检测,并由可编程序控制器进行智能辨识和控制的智能型自动加球装置,从根本上解决了以往加球机存在的钢球卡、堵现象,对直径40mm以上的任意钢球均能顺利补加,并能准确识别钢球的类型和数量,实现了多规格钢球的混装补加和控制。1确定以人的安装为目的的球加快旋转注浆新型自动加球机的机械结构如图1所示,主要由接球槽、加球滚筒和储球箱构成。加球机工作时,电动机带动加球滚筒按逆时针方向旋转。在加球滚筒的表面安装着若干球爪,当滚筒旋转时,球爪顺序进入球箱,将球箱出口处的钢球逐一抓出,放入接球槽。钢球沿着接球槽下端的球道进入球磨机,完成加球工作。加球滚筒表面的每个球爪由3个分立的指板组成。将指板分立是为了与球箱出球口处的梳状底板配合(如图2所示)。当滚筒旋转时,指板可以从梳状底板的齿隙间顺利通过,进入球箱抓取钢球,同时,钢球却又不能从球箱中漏出。3个分立的指板构成一个勺状结构的球爪,形成对钢球的夹持(其形如图2中夹持钢球处所示)。在滚筒旋转的过程中,只有处于球爪内的1个钢球能被携带出球箱进入球槽,而球爪外围的钢球由于缺乏支持,仍将停留在球箱内,由此即可实现对钢球的单个抓取。各个球爪呈螺旋状分布在滚筒表面,这样既可保证球箱出口处每点上的钢球都被抓到,又可使每个被抓取的钢球逐个地进入球道内,从而避免多个钢球同时涌入堵塞球道,进而便于下一步的检测和计数。图示设计为7个球爪,在滚筒圆周上相互错开51.4°,滚筒每转动1周,可抓出7个钢球。此外,在梳状底板的每个梳齿前端还设计了一个三角形的挡块,其作用,一方面是阻止最底层的钢球b直接压迫滚筒而造成滚筒负荷增大和磨损增加;另一方面,由于钢球b承受的后端钢球的挤压力非常大,如果直接与滚筒表面接触,当滚筒旋转时,在强大挤压力作用下,其与滚筒间的摩擦力也将很大,即使没有球爪抓取,也会随着滚筒向上运动,并最终溢出滚筒顶端进入球槽,失去控制,有了三角挡块后,可避免这种现象发生。接触滚筒表面的钢球a,由于图1中标出的隔料挡板和出口挡板的减压作用,所受到的后端钢球的挤压力非常小,所产生的摩擦力将不足以使其向上运动,而只能在原地滚动,因而不会溢入球槽。2加球机的配置球磨机需要按比例补加不同直径的钢球。以攀钢矿业公司的球磨系统为例,需要补加的ϕ125mm、ϕ100mm和ϕ80mm钢球的比例分别为25%、41%、34%。由于现场空间的限制以及出于成本上的考虑,不可能为3种钢球分别配置1台加球机。为此,我们采取随机取球、精确控制的自动加球方案,成功实现了一机加多球,其基本思路是,将各种规格的钢球混装在1台加球机内,由加球滚筒随机抓取钢球放入球槽内,然后通过在球道上安装钢球类型检测和计数装置来精确计量和控制进入球磨机的钢球量和钢球配比,从而实现钢球的自动、定时、定量、按比例补加。2.1钢球检测口光氧比一个情况由于钢球是被加球滚筒顺序放入球道内的,不存在并列滚动的情况,因此,钢球的类型检测和计数显得十分容易。我们采用的方案是在球道的两侧板上各开设一个检测口,从一侧检测口用光发射器在两检测口间形成一道光幕,当钢球从光幕穿过时,必然会阻断光线,触发另一侧检测口的光接收器(如图3所示),通过辨识光接收器的通断以及被阻断光接收器的数量,即可检测出钢球的类型和个数。实际生产中,根据钢球大小调整好光发射器和接收器的位置,使得ϕ80mm钢球只阻断1个光接收器,ϕ100mm钢球阻断2个光接收器,ϕ125mm钢球阻断3个光接收器,控制系统即可由被阻断光接收器的数目准确判断出钢球的大小,并由此换算成相应的钢球单重进行球量统计和控制。该检测方式为非接触式检测,系统反应灵敏,简单可靠。而且,当今后钢球直径发生变化时,只需适当调整光发射器和接收器位置,重新确定对应关系,并修改钢球的相应单重即可。2.2钢球加球控制系统控制系统采用功能强大的可编程序控制器(PLC)作为中心控制器,通过控制程序完成电动机的起停控制、检测信号的处理、钢球类型的判断和加球量的统计等工作。同时,为了加强人机交互功能,系统设计了中文界面的操作员屏幕。操作人员可在屏幕上进行加球量、加球周期、钢球单重等参数的设置,并可通过屏幕随时了解加球机累计加球的质量、各种规格钢球的数量等数据,实现钢球量和钢球配比的精确管理。控制系统框图如图4所示。工作原理:自控系统根据设定的加球周期自动启动电动机,带动加球滚筒旋转,开始加球。当钢球沿球道通过检测光幕时,控制系统根据钢球所阻断光电开关的数量判断出钢球的类型,并累加相应钢球的单位质量。当累加的钢球质量达到设定的加球质量时,电动机停止工作,完成一个加球周期。钢球配比的控制:因为控制系统对进入球磨机的各种钢球的数量和质量进行了精确的统计,因此,操作人员可及时、准确地掌握进入球磨机的钢球量和钢球配比,并通过调整加球机的装球配比调整球磨机内的钢球比例。3钢球配比控制指标该自动加球机的主要技术参数如表1。设备具有以下主要特点:(1)可实现多种规格钢球的混装补加。(2)能自动识别钢球类型,并分类统计所加钢球数量、质量,轻松实现钢球配比控制。(3)参数化的操作设置,能任意设定加球方式、加球周期和加球量,为准确控制球磨机填充率提供可靠保证。(4)智能化的程序控制与检测,实现设备安全的多重化保护与故障自诊断。(5)标准的RS232/RS485数据接口,易实现网络连接与集中监控。4密地选矿厂的球磨工艺该新型自动加球机于2002年研制成功,2003年获得国家专利(专利号:ZL02245418