О статье
В.С. БОЧКОВ, К.В. БОЧКОВА, А.Г. БАБЕНКО
Повышение энергоэффективности шаровых мельниц, являющихся основными энергопотребляющими агрегатами на горно-обогатительных комбинатах, представляет собой актуальную научно-техническую задачу. Ключевой ограничивающий фактор –отсутствие надежных систем оперативного контроля степени заполнения барабана. Это приводит к работе в неоптимальных режимах (недогруз или перегруз) и значительным экономическим потерям. В статье предложен принципиально новый подход к определению уровня загрузки – «геометрический метод», основанный на анализе пространственного распределения вибрационных сигналов по поверхности барабана. В ходе лабораторных исследований на мельнице Бонда регистрировались параметры вибрации (виброскорость S, виброперемещение D) при различных комбинациях загрузки (шары, песок, вода) и положении датчика относительно источника ударного воздействия. Методами временного, статистического и частотного анализа установлено, что зависимость статистических характеристик сигнала (среднего значения, медианы, максимума, стандартного отклонения) от угла между датчиком и ударником в большинстве случаев аппроксимируется полиномом второй степени. Выявлено существенное влияние типа загрузки на амплитуду сигналов: наличие сыпучей фазы (песка) приводит к многократному демпфированию колебаний вследствие диссипации энергии на трение. Результаты работы подтверждают принципиальную возможность создания системы прямого вибрационного контроля загрузки, не зависящей от косвенных технологических параметров. Сформулированы рекомендации по дальнейшим исследованиям для разработки промышленной методики.
шаровая мельница, уровень загрузки, контроль состояния, вибрационный анализ, виброскорость, виброперемещение, статистическая обработка сигналов, частотный анализ, геометрический метод, оптимизация технологического процесса.
Improving the energy efficiency of ball mills, which are the main power-consuming units at mineral processing plants, is an urgent scientific and technical task. The key limiting factor is the lack of reliable systems for operational monitoring of the drum filling degree, leading to suboptimal operating modes (underloading or overloading) and significant economic losses. The article proposes a fundamentally new approach to determining the load level, based on the analysis of the spatial distribution of vibration signals over the drum surface – the "geometric method". During laboratory studies on a Bond mill, vibration parameters (vibration velocity S, vibration displacement D) were recorded for various loading combinations (balls, sand, water) and sensor positions relative to the impact source. Using time-domain, statistical, and frequency analysis methods, it was established that the dependence of the statistical characteristics of the signal (mean, median, max, std) on the angle between the sensor and the impactor is approximated in most cases by a second-order polynomial. A significant influence of the load type on the signal amplitude was revealed: the presence of bulk material (sand) leads to a multiple damping of oscillations due to energy dissipation through friction. The results confirm the fundamental possibility of creating a direct vibration-based load monitoring system independent of indirect process parameters. Recommendations for further research to develop an industrial methodology are formulated.
ball mill, load level, condition monitoring, vibration analysis, vibration velocity, vibration displacement, statistical signal processing, frequency analysis, geometric method, process optimization.