Sterowanie osadzarką pulsacyjną

Pierwszym elektronicznym układem sterowania osadzarkami typu KOMAG, w zakresie regulacji odbio- ru produktu dolnego oraz sterowania pulsacją był PULS 83, który po zmodernizowaniu otrzymał nazwę PULS 84 [15]. System stworzony został w CEiAG EMAG, a następnie był rozwijany w Zakładzie Auto- matyki BGG pod nazwą SSO. System SSO prze- znaczony do osadzarek wyposaŜonych w pulsacyjne zawory talerzowe z napędem pneumatycznym, elek- trohydrauliczne zespoły regulacji odprowadzania pro- duktu dolnego oraz elektrohydraulicznie sterowane przepustnice powietrza zapewniał sterowanie pulsacją, automatyczną regulację odbioru produktu dolnego oraz automatyczną regulację rozluzowania łoŜa [4, 5].

W systemie sterowania SSO układ do regulacji odbioru produktu dolnego wykorzystuje technologię progów ruchomych. Technologia pomiaru wysokości warstwy i skoku wzbogacanego materiału oparta jest w opisywanym systemie o ruch nadąŜny elementu po- miarowego (cewka indukcyjna, czujnik ultradźwiękowy) za czujnikiem pływakowym.

Występujące w tym rozwiązaniu sprzęŜenie ele- mentu pomiarowego z układem wykonawczym wywo- łującym zmiany wielkości szczeliny przepustu produktu dolnego, powoduje, Ŝe wysokość połoŜenia warstwy rozdzielczej jest zaleŜna wprost proporcjonalnie od ilości odprowadzanego produktu cięŜkiego.

W późniejszych aplikacjach wprowadzano zmiany, które polegały m.in. na rezygnacji z regulacji progów w ostatnich przedziałach osadzarki, zastosowaniu siło- wników hydraulicznych do sterowania ruchem zawo- rów pulsacyjnych oraz propozycji wykorzystania po- miaru ciśnienia w kolektorze powietrza roboczego i za- worze pulsacyjnym do stabilizacji parametrów pulsa- cyjnych w korycie roboczym osadzarki.

Drugim systemem sterowania, który jest wykorzy- stywany w osadzarkach pulsacyjnych typu KOMAG jest system AS 2000 Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG, którego integralną częścią jest urządzenie automatycznego odbioru produktów wzbogacania BOSS 2000.

W układzie tym występuje niezaleŜne działanie dwóch siłowników sterujących progiem przelewowym i zasuwą odbierającą produkt dolny. Siłownik zasuwy produktu dolnego zmienia swoje połoŜenie propor- cjonalnie do połoŜenia pływaka, natomiast drugi si- łownik w stanie przejściowym zapewnia chwilową zmianę połoŜenia progu przelewowego i tłumienie stanu przejściowego. W zaleŜności od wysokości warstwy (wskazania pływaka) sterowana jest ilość powietrza roboczego wprowadzanego do komór robo- czych oraz wody dolnej [1, 2].

W ostatnich latach w Instytucie Techniki Górniczej KOMAG opracowano autorski system sterowania osa- dzarki pulsacyjnej (rys. 6). System ten umoŜliwia ste- rowanie pulsacją wody i regulację rozdziału odprowa- dzanych produktów [18].

a) b)

Rys.5. Koncepcje przepustu produktów dla osadzarek miałowych (a) i średnioziarnowych (b) typu KOMAG [7, 10]

Podstawową jego zaletą jest moŜliwość wdroŜenia systemu na osadzarce dowolnego producenta. W sys- temie jako nowe rozwiązanie zastosowano funkcję sta- bilizacji łoŜa oraz moŜliwość adaptacji dla konkretnego odbiorcy.

Rys.6. Ekran wizualizacji elektronicznego systemu sterowania osadzarką opracowany przez KOMAG [18]

Automatyczny system sterowania kontroluje zmiany połoŜenia czujnika pływakowego oraz wartości ciśnie- nia w komorach powietrznych, określając parametry syntetyczne:

− minimalną, maksymalną i średnią wysokość połoŜe- nia pływaka w cyklu pulsacji,

− amplitudę ruchu pływaka,

− minimalne, maksymalne i średnie ciśnienie w cyklu pulsacji.

System pozwala na utrzymywanie cyklu czasowego pulsacji, a takŜe na utrzymywanie zadanych parame- trów syntetycznych pulsacji, poprzez automatyczne korekty długości faz cyklu.

Nastawialne parametry pracy zaworów obejmują:

częstotliwość cykli pulsacji, początki i zakończenia faz wlotu i wylotu powietrza, a takŜe amplitudę pulsacji i średnie ciśnienie w komorach powietrznych.

System moŜe pracować:

− w cyklu jednofazowym, o pojedynczym wlocie po- wietrza roboczego, któremu odpowiada jeden wylot,

− w cyklu wielofazowym, w którym kilku fazom wlotu powietrza roboczego, oddzielonym pauzami, odpo- wiada jeden wylot.

System steruje przepustem oraz progiem, z uwzglę-dnieniem pomiarów aktualnego połoŜenia. Ruchomy próg moŜe być sprzęŜony mechanicznie z przepustem, regulującym wielkość szczeliny odprowadzającej pro- dukt dolny lub posiadać sterowanie niezaleŜne, umo- Ŝliwiające korektę związku między połoŜeniem progu i stopniem otwarcia przepustu. Regulacja połoŜenia przepustu i progu ruchomego moŜe być realizowana poprzez napędy hydrauliczne lub pneumatyczne.

Układ regulacji odbioru produktu cięŜkiego koryguje połoŜenie przepustu, w oparciu o róŜnicę między za- daną i aktualną wartością wskaźnika połoŜenia czujni- ka pływakowego (minimalnego, maksymalnego lub średniego, w jednym lub kilku cyklach), z ewentualnymi korektami, uwzględniającymi m.in. stopień otwarcia przepustu.

W skład systemu wchodzą równieŜ skrzynki prze- działowe, ułatwiające sterowanie przepustem w trybie pracy automatycznej lub ręcznej oraz regulację wyso- kości warstwy zadanej.

3. Podsumowanie

W Polsce osadzarki zaczęto konstruować w latach sześćdziesiątych XX wieku. Pierwsze osadzarki posia- dały komory powietrzne umieszczone wzdłuŜnie, obok koryta roboczego. W latach siedemdziesiątych ubie- głego stulecia zaczęto wprowadzać osadzarki posiada- jące komory powietrzne zlokalizowane pod pokładem sitowym, zabudowane w skrzyniach dolnych poprzecz- nie do osi wzdłuŜnej osadzarki, co spowodowało zmniejszenie wymiarów i masy osadzarki. Wraz z roz- wojem konstrukcyjnym wodnych pulsacyjnych osadza- rek zmianom podlegały wszystkie podzespoły począw- szy od mechanizmów wywołujących ruch pulsacyjny – układu zaworów pulsacyjnych, poprzez rodzaj i sposób mocowania pokładów sitowych, ukształtowanie komór pulsacyjnych, a zakończywszy na sposobach odbioru produktów wzbogacania oraz materiałach uŜytych do jej konstrukcji. W 2004 roku pojawiła się pierwsza osadzarka całkowicie wykonana ze stali nierdzewnej.

Prace prowadzone przez KOMAG realizowano we współpracy z innymi jednostkami badawczo-rozwojo- wymi oraz uczelniami, producentami i uŜytkownikami, co zaowocowało powstaniem innowacyjnych rozwią- zań technologiczno-konstrukcyjnych.

Uzyskanie koncentratu węglowego o zadanych pa- rametrach technologicznych oraz minimalnych stratach węgla w odpadach osiągnięto dzięki rozwojowi rozwią- zań konstrukcyjnych, między innymi: układów dopro- wadzenia powietrza roboczego (zaworów pulsacyj- nych), zespołów odbioru produktów cięŜkich oraz sys- temów sterowania osadzarką.

Udoskonalenia osadzarek zaowocowały obniŜeniem ich masy, zmniejszeniem pola powierzchni ich zabu- dowy, wzroście wydajności, zmniejszeniu zuŜycia wo- dy technologicznej poprawie wskaźnika imperfekcji [9].

Literatura

1. Będkowski Z.: Układ automatycznego odbioru pro- duktów wzbogacania w aspekcie kompleksowego systemu sterowania węzłem osadzarki pulsa- cyjnej. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 9-10, 2000.

2. Będkowski Z.: Kompleksowy system sterowania pracą węzła wzbogacalnika osadzarkowego w za- kładach przeróbki mechanicznej węgla AS 2000 z zastosowaniem układu automatycznego odbioru produktów wzbogacania BOSS 2000. Mechani- zacja i Automatyzacja Górnictwa nr 8, 2001.

3. Fellensiek E., Erdmann.: Jigging – historical and technical development. Aufbereistung-Technik 32, 1991.

4. Głowiak S.: Wybrane zagadnienia sterowania pro- cesem wzbogacania w nowoczesnych osadzar- kach. Automatyzacja Procesów Przeróbki Mecha- nicznej Kopalin, Materiały konferencyjne, Szczyrk 1995.

5. Głowiak S., Grabowski M.: System sterowania dla osadzarek konstrukcji CMG KOMAG. Mechanicz- na Przeróbka Kopalin i Gospodarka Odpadami w Aspekcie Ochrony Środowiska, Materiały konfe- rencyjne, Szczyrk 1995.

6. Kellerwessel H.: The Baum jig – 100 years old or young ?, Aufbereitungs-Technik 32, 1991.

7. Kowol D., Lenartowicz M., Łagódka M.: Rozwiąza- nia konstrukcyjne układów odprowadzania pro- duktu dolnego w osadzarkach pulsacyjnych.

KOMEKO 2009, Innowacyjne i przyjazne dla śro- dowiska systemy przeróbcze surowców mineral- nych w aspekcie zrównowaŜonego rozwoju, KOMAG, Gliwice 2009.

8. Kowol D., Lenartowicz M., Łagódka M., Matusiak P.: Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych zespołów rozrządu powietrza pulsacyjnego w osadzarkach pulsacyjnych, Automatyzacja Procesów Przeróbki Kopalin, Materiały konferencyjne, Szczyrk 2009 9. Osoba M., Jędo A.: Wpływ modernizacji osa-

dzarek na uzyskiwane parametry jakościowe pro- duktów wzbogacania. KOMEKO 2000. Materiały konferencyjne, CMG KOMAG, Gliwice 2000.

10. Ocena aktualnego stanu techniki na świecie pod kątem modyfikacji rozwiązań konstrukcyjnych w osadzarkach typu KOMAG. Materiały nie publi- kowane Instytutu Techniki Górniczej KOMAG.

11. Opracowanie metod poprawy i stabilizacji charak- terystyki ilościowo-jakościowej produktów rozdzia- łu we wzbogacalnikach pulsacyjnych z uwzglę- dnieniem cienkowarstwowego wzbogacania i ste- rowania urządzeniami odbioru produktów. Ma- teriały nie publikowane Instytutu Techniki Gór- niczej KOMAG.

12. Osoba M.: Wpływ charakterystyki pulsacji wody w wodnych osadzarkach pulsacyjnych na proces pozyskiwania wybranych produktów mineralnych.

Praca doktorska. Politechnika Śląska, 2006.

13. Praca zbiorowa: Advanced coal preparation mo- nograph series, Volume III Coarse coal bene- ficiation. The Australian Coal Preparation Society, 2002.

14. Sanders G.J., Ziaja D., Kottman J.: Cost efficient beneficiation of coal by Romjigs and Batac jigs.

XIV International Coal Preparation Congress and Exhibition. South African Institute of Mining and Metallurgy, 2002.

15. Tejszerski J., Jasiulek D., Pająk T., Osoba M.:

System sterowania osadzarką KOMAG. KOMEKO 2008, Innowacyjne i przyjazne dla środowiska systemy przeróbcze surowców mineralnych, CMG KOMAG, Gliwice 2008.

16. Zapała W.: Opracowanie i cyfrowe badania symu- lacyjne algorytmów sterowania procesu wzboga- cania węgla z wykorzystaniem pomiaru rozkładu frakcji densymetrycznych w łoŜu osadzarki. Praca Doktorska, Politechnika Śląska, 1988.

Artykuł wpłynął do redakcji we wrześniu 2010 r.

Recenzent: prof.dr hab.inŜ. Aleksander Lutyński