Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга
Приведены результаты экспериментальных исследований качества продукта, получаемого при газоструйном измельчении. Выявлены основные зависимости акустического мониторинга дисперсности измельченного материала. Рассмотрены возможности контроля качества измельчения на основе акустического мониторинга....
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2010
|
| Назва видання: | Техническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88098 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга / Н.С. Прядко // Техническая механика. — 2010. — № 2. — С. 81-86. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88098 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-880982015-11-08T03:02:42Z Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга Прядко, Н.С. Приведены результаты экспериментальных исследований качества продукта, получаемого при газоструйном измельчении. Выявлены основные зависимости акустического мониторинга дисперсности измельченного материала. Рассмотрены возможности контроля качества измельчения на основе акустического мониторинга. Наведено результати експериментальних досліджень якості продукту газоструминного подрібнення. Виявлено основні залежності акустичного моніторингу дисперсності одержаного матеріалу. Розглянуто можливості контролю якості подрібнення на основі акустичного моніторингу. The results of experimental studies of gas-jet grinding product properties are presented. The basic relations of the grinding material dispersion acoustic monitoring are revealed. Opportunities of grinding quality controling are considered on the basis of acoustic monitoring. 2010 Article Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга / Н.С. Прядко // Техническая механика. — 2010. — № 2. — С. 81-86. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1561-9184 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88098 533.95 ru Техническая механика Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приведены результаты экспериментальных исследований качества продукта, получаемого при газоструйном измельчении. Выявлены основные зависимости акустического мониторинга дисперсности измельченного материала. Рассмотрены возможности контроля качества измельчения на основе акустического мониторинга. |
| format |
Article |
| author |
Прядко, Н.С. |
| spellingShingle |
Прядко, Н.С. Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга Техническая механика |
| author_facet |
Прядко, Н.С. |
| author_sort |
Прядко, Н.С. |
| title |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| title_short |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| title_full |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| title_fullStr |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| title_full_unstemmed |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| title_sort |
анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга |
| publisher |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88098 |
| citation_txt |
Анализ качества продукта струйного измельчения на основе акустического мониторинга / Н.С. Прядко // Техническая механика. — 2010. — № 2. — С. 81-86. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Техническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT prâdkons analizkačestvaproduktastrujnogoizmelʹčeniânaosnoveakustičeskogomonitoringa |
| first_indexed |
2025-07-06T15:48:09Z |
| last_indexed |
2025-07-06T15:48:09Z |
| _version_ |
1836913147540144128 |
| fulltext |
УДК 533.95
Н.С. ПРЯДКО
АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПРОДУКТА СТРУЙНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА
ОСНОВЕ АКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Приведены результаты экспериментальных исследований качества продукта, получаемого при газо-
струйном измельчении. Выявлены основные зависимости акустического мониторинга дисперсности из-
мельченного материала. Рассмотрены возможности контроля качества измельчения на основе акустическо-
го мониторинга.
Наведено результати експериментальних досліджень якості продукту газоструминного подрібнення.
Виявлено основні залежності акустичного моніторингу дисперсності одержаного матеріалу. Розглянуто
можливості контролю якості подрібнення на основі акустичного моніторингу.
The results of experimental studies of gas- jet grinding product properties are presented. The basic relations
of the grinding material dispersion acoustic monitoring are revealed. Opportunities of grinding quality controling
are considered on the basis of acoustic monitoring.
Введение. Установки струйного измельчения используются для получении
высокодисперсных порошков с удельной поверхностью более 0,5 – 1,0 г/см2 из
твердых сыпучих материалов, что соответствует размерам частиц порядка еди-
ниц и долей микрометра. В связи с высокой энергоемкостью процесса столь
тонкого диспергирования весьма актуальна проблема поиска оптимального
режима измельчения и его поддержания в различных режимах загрузки струй
измельчаемым материалом. Эффективность струйного измельчения опреде-
ляется концентрацией твердой фазы в струе при прочих равных условиях [1].
Однако помимо повышения производительности, важным показателем эф-
фективной работы газоструйного измельчителя является качество получаемо-
го продукта. Для многих производственных процессов требуется материал
однородного дисперсного состава, малейшее отклонение от заданного разме-
ра частиц ведет к нарушению технологического процесса и ухудшению каче-
ства получаемой продукции. Поэтому актуальной проблемой является кон-
троль качества получаемого продукта газоструйного измельчения.
Целью данной работы является исследование и поиск путей контроля
необходимого качества получаемого продукта при поддержании оптимально-
го режима газоструйного измельчения.
Для изучения характеристик и эффективности процесса газоструйного
измельчения применен метод акустической эмиссии (АЭ). Эксперименталь-
ные исследования проводились на лабораторной установке УСИ-20 произво-
дительностью 5 – 20 кг/час [2]
При измерении акустических сигналов как основы акустоэмиссионного
мониторинга был разработан аппаратный комплекс. Он включает два боль-
ших блока: аппаратура для регистрации сигналов и комплекс аппаратуры и
программ для анализа получаемой информации. Общий вид камеры с датчи-
ком и элемент регистрирующего комплекса (волновод и датчик) представле-
ны на рис.1 (а, б).
Н.С. Прядко, 2010
Техн. механика. – 2010. – № 2.
81
Рис.1
Для контроля качества помола было выбрано место установки второго
датчика – на трубопроводе на пути движения готового измельченного про-
дукта из классификатора в циклон (см. рис.1в).
Измерения акустических сигналов (АС) проводились на двух пьезокера-
мических широкополосных датчиках. Основные характеристики датчика ука-
заны в таблице.
Таблица
Преобразова-
тель АЭ
Диапазон
частот
Коэффициент
преобразования
Производитель
Приз – 7 П113 20 – 200 кГц 3,0х109 В/м НИИ неразрушающе-
го контроля,
р. Молдова, Кишинев
Таким образом, система записи и обработки АС включала: волноводы, соеди-
ненные с датчиками и установленные в помольной камере и в трубопроводе на выхо-
де из классификатора; аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенный с
компьютером. В данных работах использовался 32-канальный АЦП Е14-440 с внут-
ренней платой Л-Кард (L-Card). Частота регистрации менялась от 10 кГц до 400 кГц.
Поскольку величина амплитудно-частотных характеристик сигналов, записываемых
двумя датчиками, значительно отличалась, то в систему измерения подключался де-
литель напряжения, позволяющий использовать заданный коэффициент уменьшения
величины амплитуды АС, фиксируемых в зоне измельчения. Разработанная аппарат-
ная часть выполняла три функции: фиксирование сигналов акустической эмиссии,
преобразование их в цифровую форму и передачу данных в компьютер. Дальнейшая
первичная обработка и анализ информации проводились на основе программного
обеспечения «Power Graph» (версии 3.3). Эта программа позволила управлять устрой-
ствами и процессом регистрации, накопления, хранения и визуализации данных,
82
редактирования, обработки и анализа сигналов. Общая схема аппаратной час-
ти измерения АС представлена на рис. 2.
Рис. 2
На основе имеющихся аппаратных средств разработана методика регист-
рации и анализа акустических параметров, технологических и режимных ха-
рактеристик процесса газоструйного измельчения. В число изучаемых техно-
логических параметров внесено начальное давление сжатого воздуха (перед
истечением из сопла), частота вращения ротора классификатора, степень за-
грузки струй материалом, характеризуемая четырьмя режимами: загрузкой
струй материалом, рабочим режимом измельчения, разгрузкой зоны измель-
чения и перегрузкой струй материалом [3]. Как было показано ранее [4], наи-
более информативными параметрами акустического мониторинга являются
скорость счета (или активность АЭ) N , суммарный счет импульсов N за вы-
бранный промежуток времени, максимальная амплитуда АС и ее распределе-
ние по величине.
На рис. 3 показано различие амплитуд АС в зоне измельчения (б) и в по-
токе готового измельченного продукта (а), поступающего из классификатора.
Это обусловлено разными происходящими процессами, различными скоро-
стями потоков и разным дисперсным составом частиц в зонах регистрации
АС.
83
а) – амплитуды АС на выходе из классификатора (А = 0,01 – 0,05 В)
б) – амплитуды АС в зоне измельчения (А = 0,2 – 0,8 В)
материал – шамот, n = 0, рабочий режим
Рис. 3
Качество процесса измельчения анализировалось по полученному про-
дукту несколькими параметрами: оценка дисперсности измельченного про-
дукта (т.е. гранулометрический состав) определялась в результате ситового
анализа по содержанию фракций менее 100, 63, 50, 40 мкм ( 100 – 40 ),
удельная поверхность Sуд измерялась на приборе Товарова Т3 и MALVERN.
На рис. 4 представлены в полулогарифмических координатах результаты из-
мерения гранулометрического состава исходного дробленого материала (1) и
продуктов измельчения шаровой (2), газоструйной (3) мельниц.
Рис.4
84
Продукт, измельченный в газоструйной мельнице, имеет значительно
больше мелких фракций (менее 0,05мм), и гранулометрический состав носит
более монодисперсный характер.
Дисперсность получаемого материала зависит от частоты вращения клас-
сификатора, с увеличением числа оборотов n ротора классификатора увели-
чивается доля мелких фракций, т.е. изменяется дисперсность материала. Как
показали испытания [5], дисперсность продукта циклона струйной установки,
характеризуемая содержанием в материале фракций от - 40 до - 100 мкм, увеличива-
ется практически линейно с ростом числа оборотов ротора классификатора в
диапазоне n = 350 – 2000 мин-1.
Зависимость дисперсности от частоты вращения ротора классификатора
подтверждается на примере измельчения различных гетерогенных материа-
лов. На рис. 5 показано влияние режима классификации на величину Sуд
удельной поверхности измельченных материалов: шамот, известняк, шлак,
песок, уголь. Видно, что в диапазоне n = 200 – 2600 мин-1 Sуд порошков воз-
растает на порядок: от 2000 до 19000 см2/г.
Рис. 5
Процесс струйного измельчения характеризуется следующими зависимостя-
ми: ),( nPfG и )(nf – производительности мельницы и дисперсности из-
мельченного продукта от давления Р энергоносителя и частоты n вращения ротора
классификатора.
На основе мониторинга основных акустоэмиссионных параметров процесса
измельчения в помольной камере проводилось определение оптимальных пара-
метров измельчения на основе зависимости ),( nPfG и необходимости загруз-
ки струй материалом [6]. Использование двух датчиков в различных зонах струй-
ной установки дало возможность контролировать качество измельчения при со-
блюдении оптимального режима измельчения. На рис. 6 видно, что более мелкие
частицы продукта, попадающие в бункер циклона при большем числе оборотов n
ротора классификатора, дают акустические сигналы меньшей на порядок величи-
ны амплитуды. Так, при n = 0 (а), 500 (б), 1000 мин-1 (в) величина максимальной
амплитуды АС уменьшается от 23 до 1 мВ. Таким образом, при мониторинге ка-
чества получаемого продукта по величине амплитуды АС на выходе из классифи-
катора возможно определять изменение дисперсности в общем потоке частиц.
85
Рис. 6
Выводы. Управление дисперсностью продукта струйной мельницы при
соблюдении оптимального режима измельчения возможно на основе зависи-
мости )(nf , а наблюдение размеров d измельчаемых частиц – на основе
акустического мониторинга амплитуд АС в режиме разгрузки струй с учетом
зависимости )(Afd .
1. О повышении эффективности процесса струйного измельчения с использованием акустического мони-
торинга / П. И. Пилов, Л. Ж. Горобец, В. Н. Бовенко, Н. С. Прядко, И. В. Верхоробина // Вестник НТУ
«ХПИ». – Харьков. – 2009. – № 25. – С. 74 – 82.
2. Об износе разгонных трубок при газоструйном измельчении / Н. Д. Коваленко, Г. А . Стрельников, Н. С. Пряд-
ко, В. А. Грушко, Н. Ю. Пясецкий, Н. П. Сироткина // Техническая механика. – 2009. – № 4. – С. 94 – 110.
3. Интенсификация процесса струйного измельчения на основе анализа акустических параметров / Л. Ж. Горо-
бец, Н. С. Прядко, И. А. Шуляк, Ю. Г. Соболевская // Вібрації в техніці та технологіях. – 2009. – № 2(54).
– С. 15 – 19.
4. Мониторинг изменений технологических и режимных параметров в процессе струйного измельчения
строительных материалов / П. И. Пилов, Л. Ж. Горобец, Н. С. Прядко, И. В. Верхоробина, Б. Ф. Бевзенко,
В. П. Кравченко // Сб. материалов научно-технической конференции «Применение дисперсных и ульт-
радисперсных порошковых систем в промышленных технологиях, 8 – 10 июля 2008 г., Санкт-Петербург.
– С. 112 – 127.
5. Акустические и технологические характеристики процесса измельчения в струйной мельнице / П. И. Пилов,
Л. Ж. Горобец, В. Н. Бовенко, Н. С. Прядко // Известия вузов. Горный журнал. – 2009. – № 4. – С. 117 –
121.
6. Акустическое исследование измельчаемости гетерогенных материалов струйным способом / П. И. Пилов,
Л. Ж. Горобец, В. Н. Бовенко, Н. С. Прядко // ЗКК. – Днепропетровск. – 2008. – № 34 (75). – С. 67 – 74.
Институт технической механики Получено 22.02.10,
НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 15.03.10
Днепропетровск
86
|