选矿自动化主要控制方案的优化设计

选矿自动化主要控制方案的优化设计

0采矿自动化生产过程的优化设计近年来，随着采矿设备和分析仪表的逐步更新和完善，采矿厂的过程控制和自动操作取得了较高的水平。选矿自动化的主要内容包括破碎作业、磨矿分级作业、选别作业、脱水过滤作业及浓缩、精/尾矿输送作业、三水(尾矿回水、补加新水、选厂用水)平衡等选矿生产过程的自动控制。通过对这些过程的优化设计可使整个选矿生产过程处于最佳状态。本文主要探讨选矿自动化最重要组成部分即破碎自动化和磨矿分级自动化的优化设计。1破碎自动化1.1启停联锁控制破碎系统自动控制的设计思想:实时监控设备(破碎机、给矿机、圆振筛等)的运行状态并参与系统运行联锁,重要设备(如圆锥破碎机)安全启动条件参与系统启停联锁,保护设备安全运行,避免事故停车;现场紧急停车信号作为系统启动的联锁条件,逆流程启动,顺流程停车;上位机界面设置系统自动控制启停延时时间;对缓冲矿仓和粉矿仓实现料位预警及自动分料控制。1.2控制方法(1)标准曲线破壁状态通过检测圆锥破碎机的油温、油压、油箱液位等参数以及圆锥破碎机的故障状态,实现对圆锥破碎机的状态监控;破碎系统处于集中自动控制状态时,圆锥破碎机的开停指令由破碎自动化控制系统控制。(2)对圆锥形破碎的控制在给料机上安装变频调速装置,通过料位计和功率变送器实时监测圆锥破碎机的给矿量及功率,采用模糊控制技术实现圆锥破碎机的恒功率控制。(3)自动检测矿山史料在缓冲矿仓及粉矿仓安装雷达料位计,实现料位实时检测和上下限报警功能。矿仓料位信号参与系统联锁。(4)料仓料位控制在粉矿仓仓顶安装料位检测装置,根据料仓料位情况采用布料小车自动控制系统来控制布料,实现各个矿仓综合自动布料,为破碎流程平稳高效运行做好基础。(5)胶态检测在主要胶带上安装胶带拉绳、跑偏检测装置并进行电流监测,实现胶带输送机的状态监测和安全保护。(6)除铁装置与胶片启停在给矿胶带上安装金属探测器和自动除铁装置,自动除铁装置与胶带同时启停,用于及时清除给矿胶带上矿石中所含的金属块;金属探测器对未除掉的大块金属进行检测,并及时报警,以保证后续设备的安全。2研磨等级自动化2.1磨矿分级控制系统球磨机的磨矿效率和旋流器的分级效果直接影响整个磨矿过程的处理能力,因此,保证球磨机运行在最佳工作状态及旋流器溢流浓度的稳定是磨矿分级控制系统的关键。选取直接影响磨矿效果的因素进行检测和控制:给矿量、给矿水水量、球磨机音量、球磨机功率、旋流器给矿压力、旋流器给矿浓度、旋流器给矿流量、旋流器溢流浓度、旋流器溢流流量、旋流器补加水水量、旋流器泵池液位。将给矿量、给矿水水量、旋流器补加水水量、旋流器给矿浓度作为控制变量,而球磨机充填率、磨矿浓度、旋流器溢流浓度作为被控制变量。2.2控制方法2.2.1研磨能的测量(1)球磨机功率检测从图1可看出,球磨机运行过程中,在给矿量小、球磨机负荷低时,球磨机电耳信号高,球磨机功率小;随着给矿量增加、球磨机负荷大时,球磨机电耳信号降低,同时球磨机功率增高;当给矿量达到一定量时,球磨机电耳信号继续降低,但球磨机功率也开始下降。因此,球磨机的能力间接由球磨机电耳及球磨机功率来体现。相应的球磨机能力检测通过电耳检测球磨机噪音频谱、功率变送器检测球磨机功率来实现。球磨机负荷采用功率变送器检测。(2)功率高于东南角功率变送器输出信号的高低与球磨机负荷的高低相关,装载量越多,功率变送器输出越高,但在发生“胀肚”现象后,功率变送器信号反而降低,所以可通过实物标定将球磨机“胀肚”趋势点的功率信号作为“胀肚”信号比较值,即临界点。当功率大于临界点时,球磨机按原定控制过程工作;当功率接近或小于临界点时,说明球磨机具有“胀肚”趋势,控制过程进入“胀肚”保护部分;当功率高于临界点后又减小,表明球磨机内存矿过多或给矿粒度变粗或矿石硬度升高,可通过控制输出给矿信号,减小或停止给矿一段时间,直到功率回升,接近某个定值后再恢复原给矿量。为了保证控制效果,必须保证球磨机始终运行在磨矿效率较高的状态。磨矿分级控制系统通过对功率、电耳的对比分析以及变化趋势,确定当前的最佳给矿量,当矿石粒度均匀、硬度变小时,可以自动调节球磨机的台时处理量,实现自动最优给矿。2.2.2给矿量的控制(1)采矿量的测定采用电子胶带秤检测原矿量,并输出4～20mA标准信号到PLC控制系统。(2)plc控制和调节电机振动给矿量控制原理如图2所示。根据对磨矿能力的测控,磨矿分级控制系统在PLC内自动设定给矿量的给定值,给定值与原矿量检测值比较,如产生偏差,则PLC进行调节控制,并将控制信号输出至变频器,调节电动机的振动频率。该控制方法既具有PID控制的无静差、稳定性好的优点,又具有模糊控制对参数适应性和调节速度快的特点。2.2.3工艺指标分析法。在一般闭路磨矿条件下,所有对具体的磨矿分级过程来说,磨矿浓度有一个最佳范围,过高或过低都不利于磨矿效果,最佳磨矿浓度可以由磨矿分级过程的工艺指标分析得到。一般闭路磨矿条件下,给矿量是由新给矿量和返砂量组成的,要控制磨矿浓度就必须控制返砂给水量。根据安装在给矿和溢流管道上的浓度计和流量计,能计算出返砂含水量及返砂量。因此,只要根据新给矿量的多少,按量动态添加即可稳定磨矿浓度,这对于提高球磨机的台时处理能力、保证溢流粒度是极其必要的。磨矿浓度控制原理如图3所示。2.2.4旋流器溢流浓度检测旋流器溢流浓度直接影响磨矿分级效率和产品质量。在原矿性质稳定、工艺流程稳定、设备稳定的前提下,溢流浓度和粒度存在一定的线性关系,即浓度小,粒度细,浓度大,粒度粗。通过在旋流器溢流端下方安装浓度计和粒度仪检测旋流器溢流浓度和粒度,并在旋流器给矿端安装浓度计检测旋流器给矿浓度,通过调整旋流器补加水量来保证旋流器给矿浓度稳定在一定范围,通过适当调节给矿压力来稳定旋流器溢流浓度。旋流器给矿浓度控制原理如图4所示。3优化设计的体现(1)多方向、多变量的通信传感器的数字化、智能化实现了同控制装置网络的连接,通过现场总线实现多方向、多变量数据通信。数字化的执行器可以直接接收数字信号,控制调节阀开度和其它机构的行程。(2)复杂控制系统自动控制技术不再停留在传统的PID控制策略,而是采用预测估计、专家系统、模糊控制及最优控制等复杂控制系统,也不仅仅是PLC自动控制系统,是以PcBCS(PC-BasedControlSystem)为基础将PLC和DCS互相融合、互相渗透的自动控制系统。(3)全流程自动化控制系统OPC技术是一类能屏蔽异构环境的集成软件或服务程序,它被称为不同应用、不同模块之间的软件接口。各分布式应用软件可借助OPC实现互连与互操作,共享系统资源。通过以上各部分的优化设计最终做到对选矿全流程自动控制系统的最优设计。通过调查国内部分铁矿、铜矿、金矿等矿山可知,实现选矿自动化的选矿厂可提高金属回收率1%～2%;通过控制磨矿的粒度,可以使精矿品位提高0.4%～2%;通过破碎自动化的最佳负荷控制,可使破碎能力提高10%～15%,节约能耗5%～10%。4自动化水平的测定我国选矿工业的自动化