Исследование и разработка устройства контроля наличия посторонних металлических предметов в сырье и материалах горно-металлургического производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Тараканов, Евгений Александрович

• Тараканов, Евгений Александрович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тараканов, Евгений Александрович

Введение.

1. Исследование и анализ технологических процессов горно-обогатительного производства, требующих обнаружения и удаления посторонних металлических предметов.

1.1 Актуальность проблемы обнаружения и удаления посторонних металлических предметов.

1.2 Источники и причины возникновения посторонних металлических предметов.

1.3 Классификация посторонних металлических предметов в руде и их количественная оценка.

1.4 Технологические переходы горно-обогатительного производства, требующие обнаружения и удаления посторонних металлических предметов.

2. Анализ и классификация методов и устройств автоматического обнаружения рудозасоряющих предметов.

2.1 Методы автоматического обнаружения металлических предметов.

2.2 Электромагнитные датчики обнаружения металлических предметов.

2.3 Обзор существующих структур устройств обнаружения металлических предметов.

2.4 Серийно выпускаемые и перспективные устройства обнаружения металлических предметов.

3. Аналитическое исследование и разработка датчика об- 60 наружения металлических предметов

3.1 Обзор и анализ методов расчета электромагнитного поля чувствительного элемента.

3.2 Расчет квазистационарного магнитного поля.

3.3 Разработка экрана датчика обнаружения металлических предметов.

4. Определение выходного сигнала и чувствительности вихретокового датчика.

5. Разработка структуры устройства для обнаружения металлических предметов в руде.

6. Экспериментальное исследование модели разработанного датчика.

6.1 Разработка методики проведения экспериментальных исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка устройства контроля наличия посторонних металлических предметов в сырье и материалах горно-металлургического производства»

На современном этапе развития экономики и бизнеса большое значение имеет снижение себестоимости продукции, в том числе, и за счет снижения затрат на ремонты и обслуживание технологического оборудования. При этом рост производства цветных металлов обуславливает увеличение объемов перерабатываемой руды, и, как следствие, нагрузки на технологическое оборудование. В связи с этим растут потери производства, вызванные простоями оборудования и затратами на его ремонт. Одной из основных причин выхода из строя оборудования является воздействие на него рудозасоряющих металлических предметов, появление которых обусловлено существующей технологией добычи руды. Так за 2005 г. прямые затраты на ремонты технологического оборудования Талнахской обогатительной фабрики (ТОФ) заполярного филиала открытого акционерного общества горнометаллургическая компания «Норильский Никель» (ЗФ ОАО ГМК «Норильский Никель»), вышедшего из строя вследствие воздействия рудозасоряющих металлических предметов, составили около 10 млн. руб., а за 2006 г. около 15 млн. руб.

Проблема снижения количества отказов оборудования может решаться введением в технологические переходы переработки руды высокоэффективных автоматических устройств обнаружения посторонних металлических предметов.

Проведенные на ЗФ ОАО ГМК «Норильский Никель» испытания, анализ перспективных, а также выпускаемых серийно отечественной и зарубежной промышленностью устройств, показали их низкую эффективность, при контроле богатых медно-никелевых РУД

В связи с этим разработка эффективных устройств обнаружения металлических предметов в потоке транспортируемого сырья и материалов и в настоящее время является актуальной задачей.

Целью настоящего исследования является повышение эффективности работы устройств обнаружения металлических предметов. Исходя из указанной цели в работе решаются следующие научные и практические задачи:

- исследование и анализ технологических процессов горнообогатительного производства, требующих обнаружения и удаления посторонних металлических предметов;

- анализ и классификация методов и устройств автоматического обнаружения рудозасоряющих предметов;

- аналитическое исследование и разработка датчика обнаружения металлических предметов;

- разработка методики расчета сигнала и чувствительности вихретокового датчика;

- разработка структуры устройства для обнаружения металлических предметов в руде.

Задачи исследования решались путем комплексного подхода учитывающего как технологические, так и технические стороны проблемы, с помощью аналитических и экспериментальных методов.

В процессе разработки чувствительного элемента для обнаружения металлических включений и его экрана, при расчете электромагнитного поля использовался метод конечных элементов, а при определении выходных параметров датчика метод энергетического баланса, математической статистики и теорема Умова-Пойнтинга.

Оптимизация и синтез элементов устройства обнаружения металлических включений выполнена с применением методов спектрального анализа, теории оптимальной линейной фильтрации сигналов и методов имитационного моделирования.

В настоящее время приоритетным направлением совершенствования производства является повышение эффективности уже используемых технологических линий. Практическая реализация результатов диссертационной работы позволит сократить количество отказов и затраты на ремонт технологического оборудования вышедшего из строя, вследствие воздействия на них металлических включений, а также будет способствовать увеличению производительности горно-обогатительного производства.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Тараканов, Евгений Александрович

134 Выводы

1. Разработана и изготовлена модель устройства, проведены ее испытания в лабораторных условиях;

2. Разработана методика проведения лабораторных исследований.

3. В результате экспериментов установлено, что в рабочей области поля данные экспериментов адекватны и согласуются с теоретическими расчетами.

4. В результате экспериментов установлено, что разработанная структура устройства работоспособна и может быть использована при разработке устройств контроля потока руды на наличие металлических включений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из цели исследования, при решении поставленных задач получены следующие результаты:

1. Исследование и анализ технологических процессов горнообогатительного производства показал, что наличие рудо-засоряющих металлических предметов является прямым следствием существующей технологии добычи руды. Выявлены основные источники засорения руды, проведена классификация металлических предметов по признакам существенным при разработке устройств их автоматического обнаружения. Определены технологические переходы, требующие установки таких устройств. Полученные результаты исследования могут быть использованы при дальнейших разработках устройств автоматического обнаружения металлических рудозасорящих предметов.

2. В процессе анализа существующих, а также выпускаемых серийно отечественной и зарубежной промышленностью устройств обнаружения металлических предметов выявлена их низкая эффективность и невозможность их использования для контроля богатых медно-никелевых руд. Определено, что в условиях горно-обогатительного производства наиболее приемлемы накладной либо проходной индуктивный параметрический датчик с переменным электромагнитным полем и переменной добротностью в составе автогенераторных амплитудных устройств.

3. С использованием метода конечных элементов выполнен расчет магнитных полей различных конфигураций накладных и проходных датчиков. С учетом анализа технических характеристик и технологических условий в качестве оптимального выбран датчик проходного типа. Выполнен расчет и оптимизация размеров и формы экрана датчика. Таким образом, показана возможность и способ использования метода конечных элементов для расчета и оптимизации различных конфигураций накладных и проходных датчиков, а также их экранов.

4. Предложены критерии и соответствующая методика оценки чувствительности датчика, определен его выходной параметр, выполнен анализ выходного сигнала в соответствии с выбранными критериями. Эта методика может быть использована при разработке и оценке чувствительности проходных и накладных вихретоковых датчиков.

5. На основании анализа спектральных характеристик информационного импульса и помехи синтезирована новая структурная схема повышающая эффективность устройств контроля потока руды на наличие посторонних металлических предметов.

Результаты диссертационной работы можно использовать на предприятиях горно-металлургической, строительной и в других отраслях промышленности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тараканов, Евгений Александрович, 2008 год

1. Шупов В.П., Моня Г.М., Ободан В.Я. Обобщение опыта защиты дробилок при помощи конвейерных металлоискателей «Металлургическая и горнорудная промышленность» №4 за 2006г.

2. Единые правила безопасности при дроблении, сортировке, обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов ПБ 03-571-03.

3. Базилев Р.Н. и др. Пути повышения эффективности эксплуатации и ремонта ленточных конвейеров. М.: ЦНИИЦВЕТ-МЕТ, 1981. - 50стр.

4. Шупов В.П. и др. Предупреждение порыва конвейерных лент на горнометаллургических предприятиях. Металлургическая и горнорудная промышленность №3, 2003г.

5. Шевцов Н.Р. основы специальности: Учебное пособие. Донецк: Новый мир, 2000. - 108 с.6. http://library.stroit.ru/articles/gorkrep/index.html Перспективы анкерного крепления выработок.

6. Технологическая инструкция по охране труда для машиниста, эксплуатирующего СДО в подземных условиях р-ка «Комсомольский» ИОТ1-133-11-01.

7. Электротехнический справочник. Т.1. Общие вопросы. Электротехнические материалы. /Под. Ред. В. Г. Герасимова и др. М.: Энергия, 1980. - 520 с.

8. Электротехнические материалы: Справочник / Под ред. В. Г. Березина и др. М.: Энергоиздат, 1983. - 504 с.

9. Неразрушающий контроль и диагностика /Справочник/ под редакцией Клюева В. В.

10. Румянцев С. В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиз-дат, 1974. - 540 с.

11. Клюев В. В., Сосин Ф. Р. Теория и практика радиационного контроля. М.: Машиностроение, 1998. 170 с.

12. Дворяшин Б. В., Кузнецов Л. И. Радиотехнические измерения. М.: Советское радио, 1978. - 360 с.

13. Дубицкий Л.Г. Радиотехнические методы контроля изделий. -М.: Машингиз, 1963г.

14. Синицын В.И. Разработка механизмов для обнаружения металлических частиц нетканых материалов в процессе их обработки на текстильных машинах. Иваново, 1986. - 220 с.

15. А. с. 1078384 СССР, МКИ GOIV 3/11. Конвейерный металло-искатель /О. Н. Молчанов и др. Опубл. 7.03.84. Бюл. №9.

16. А. с. 1105845А. СССР, МКИ GOIV 3/11. Способ обнаружения ферромагнитных тел и устройство для его реализации /Ю. И. Стеблев, О. К. Алехин, А. И. Меркулов. Опубл. 30.07.84. Бюл. № 28.

17. А. с. 881641 СССР, МКИ G01V 3/11. Датчик селективного ме-таллообнаружения / В. И. Миронов и др. Опубл. 18.11.81. Бюл. №42.

18. Соболев В. С., Шкарлет Ю. М. Накладные и экранные датчики для контроля методом вихревых токов. Новосибирск: Наука, 1967. - 144 с.

19. А. с. 344378 СССР, МКИ G01R 33/00. Устройство для обнаружения магнитных меток / К. Н. Безродный, Л. К. Безродный. Опубл. 7.07.72. Бюл. №21.

20. А. с. 1373198 RU, МКИ G01V3/11 Конвейерный металлоиска-тель / Выстребов В.Б. Опубл. 2000.04.10

21. А. с. 681402 СССР, МКИ GOIV 3/30. Датчик металлообнару-жения. / Э. Э. Марк, В. И. Чорголашвили. Опубл. 28.08.79. Бюл. №31.

22. Колчин А. В. Датчик средств диагностирования машин. М.: - Машиностроение, 1984. - 120 с.

23. А. с. 1061090А СССР, МКИ GO IV 3/11. Обнаружитель посторонних предметов / А. С. Дадунашвили, Т. Д. Джапаридзе, Э. Э. Марк. Опубл. 15.12.83. Бюл. №46.

24. Герасимов В. Г. Клюев В. В., Штерников В. Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М.: Энергоатомиздат, 1983. 22 с.

25. Форейт И. Емкостные датчики. М. : Энергия, 1969. - 160 с.

26. Михлин Б. 3. Высокочастотные емкостные и индуктивные датчики. М. -А.: Госэнергоиздат, 1960. - 72с.

27. Герасимов В. Г., Покровский А. Д., Сухоруков В. В. Неразру-шающий контроль. Книга 3. Электромагнитный контроль. М.: Высшая школа, 1992. 312 с.

28. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник / Под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. 315 с.

29. Губкин А. Н. Электреты: Электретный эффект в твердых диэлектриках. М.: Наука, 1978. - 191 с.

30. А. с. 767254 СССР, МКИ D06H 3/14. Устройство для обнаружения металлических частиц в движущимся материале / М. А. Овчинников, А. И. Суздальцев, А. М. Ланген. 1980. Бюл. №36.

31. Скородумов С. А., Обошиев Ю. П. Помехоустойчивая магни-тоизмерительная аппаратура. Л.: Энергоиздат, 1981. - 186 с.

32. Аполлонский С. М. Расчет электромагнитных экранирующих оболочек. Л.: Энергоиздат. 1982. 144 с.

33. А. с. 2216028 RU, МКИ G01V3/11 Металлоискатель / Лубов В.П. Опубл. 2003.11.10

34. А. с. 687433 СССР. МКИ GOIV 3/10. Индуктивный преобразователь / Э. Э. Марк. Опубл. 25.09.79. Бюл. №35.

35. Гольдман В. С., Сахаров Ю. И. Индуктивно-частотные преобразователи неэлектрических величин. М.: Энергия, 1968. -96 с.

36. А. с. 2170445 RU, МКИ G01V3/11 Металлообнаружитель / Дрейзин В.Э.; Хардиков В.А. Опубл. 2001.07.10

37. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник / под ред. Г. С. Самойловича. М.: Машиностроение, 1976. -456 с.

38. Арш. Э. И. Серебрянников С. В., Хандецкий В. С. Анализ измерительных режимов трехточечных автогенераторов с различным включением резонансных контуров. // Измерительная техника. 1982, №9. с. 40.41.

39. А. с. 688888 СССР, МКИ G01V 3/10. Металлоискатель / В. И. Юзов и др. опубл. 1.10.79. бюл. №36

40. А. с. 1018382 СССР, МКИ В65Н 25/20, D06C 13/02. Устройство для обнаружения шва текстильного материала / В. П. Александров. 1981.42. http://vitaltd.rn/Ru/mkl.htm43. www.ntp-slavutich.com.ua44. http://elbrus.tom.ru/proml.html45.46,47,4849,50