選礦自動化主要控制方案的優(yōu)化設計

0采礦自動化生產過程的優(yōu)化設計近年來，隨著采礦設備和分析儀表的逐步更新和完善，采礦廠的過程控制和自動操作取得了較高的水平。選礦自動化的主要內容包括破碎作業(yè)、磨礦分級作業(yè)、選別作業(yè)、脫水過濾作業(yè)及濃縮、精/尾礦輸送作業(yè)、三水(尾礦回水、補加新水、選廠用水)平衡等選礦生產過程的自動控制。通過對這些過程的優(yōu)化設計可使整個選礦生產過程處于最佳狀態(tài)。本文主要探討選礦自動化最重要組成部分即破碎自動化和磨礦分級自動化的優(yōu)化設計。1破碎自動化1.1啟停聯(lián)鎖控制破碎系統(tǒng)自動控制的設計思想:實時監(jiān)控設備(破碎機、給礦機、圓振篩等)的運行狀態(tài)并參與系統(tǒng)運行聯(lián)鎖,重要設備(如圓錐破碎機)安全啟動條件參與系統(tǒng)啟停聯(lián)鎖,保護設備安全運行,避免事故停車;現(xiàn)場緊急停車信號作為系統(tǒng)啟動的聯(lián)鎖條件,逆流程啟動,順流程停車;上位機界面設置系統(tǒng)自動控制啟停延時時間;對緩沖礦倉和粉礦倉實現(xiàn)料位預警及自動分料控制。1.2控制方法(1)標準曲線破壁狀態(tài)通過檢測圓錐破碎機的油溫、油壓、油箱液位等參數(shù)以及圓錐破碎機的故障狀態(tài),實現(xiàn)對圓錐破碎機的狀態(tài)監(jiān)控;破碎系統(tǒng)處于集中自動控制狀態(tài)時,圓錐破碎機的開停指令由破碎自動化控制系統(tǒng)控制。(2)對圓錐形破碎的控制在給料機上安裝變頻調速裝置,通過料位計和功率變送器實時監(jiān)測圓錐破碎機的給礦量及功率,采用模糊控制技術實現(xiàn)圓錐破碎機的恒功率控制。(3)自動檢測礦山史料在緩沖礦倉及粉礦倉安裝雷達料位計,實現(xiàn)料位實時檢測和上下限報警功能。礦倉料位信號參與系統(tǒng)聯(lián)鎖。(4)料倉料位控制在粉礦倉倉頂安裝料位檢測裝置,根據(jù)料倉料位情況采用布料小車自動控制系統(tǒng)來控制布料,實現(xiàn)各個礦倉綜合自動布料,為破碎流程平穩(wěn)高效運行做好基礎。(5)膠態(tài)檢測在主要膠帶上安裝膠帶拉繩、跑偏檢測裝置并進行電流監(jiān)測,實現(xiàn)膠帶輸送機的狀態(tài)監(jiān)測和安全保護。(6)除鐵裝置與膠片啟停在給礦膠帶上安裝金屬探測器和自動除鐵裝置,自動除鐵裝置與膠帶同時啟停,用于及時清除給礦膠帶上礦石中所含的金屬塊;金屬探測器對未除掉的大塊金屬進行檢測,并及時報警,以保證后續(xù)設備的安全。2研磨等級自動化2.1磨礦分級控制系統(tǒng)球磨機的磨礦效率和旋流器的分級效果直接影響整個磨礦過程的處理能力,因此,保證球磨機運行在最佳工作狀態(tài)及旋流器溢流濃度的穩(wěn)定是磨礦分級控制系統(tǒng)的關鍵。選取直接影響磨礦效果的因素進行檢測和控制:給礦量、給礦水水量、球磨機音量、球磨機功率、旋流器給礦壓力、旋流器給礦濃度、旋流器給礦流量、旋流器溢流濃度、旋流器溢流流量、旋流器補加水水量、旋流器泵池液位。將給礦量、給礦水水量、旋流器補加水水量、旋流器給礦濃度作為控制變量,而球磨機充填率、磨礦濃度、旋流器溢流濃度作為被控制變量。2.2控制方法2.2.1研磨能的測量(1)球磨機功率檢測從圖1可看出,球磨機運行過程中,在給礦量小、球磨機負荷低時,球磨機電耳信號高,球磨機功率小;隨著給礦量增加、球磨機負荷大時,球磨機電耳信號降低,同時球磨機功率增高;當給礦量達到一定量時,球磨機電耳信號繼續(xù)降低,但球磨機功率也開始下降。因此,球磨機的能力間接由球磨機電耳及球磨機功率來體現(xiàn)。相應的球磨機能力檢測通過電耳檢測球磨機噪音頻譜、功率變送器檢測球磨機功率來實現(xiàn)。球磨機負荷采用功率變送器檢測。(2)功率高于東南角功率變送器輸出信號的高低與球磨機負荷的高低相關,裝載量越多,功率變送器輸出越高,但在發(fā)生“脹肚”現(xiàn)象后,功率變送器信號反而降低,所以可通過實物標定將球磨機“脹肚”趨勢點的功率信號作為“脹肚”信號比較值,即臨界點。當功率大于臨界點時,球磨機按原定控制過程工作;當功率接近或小于臨界點時,說明球磨機具有“脹肚”趨勢,控制過程進入“脹肚”保護部分;當功率高于臨界點后又減小,表明球磨機內存礦過多或給礦粒度變粗或礦石硬度升高,可通過控制輸出給礦信號,減小或停止給礦一段時間,直到功率回升,接近某個定值后再恢復原給礦量。為了保證控制效果,必須保證球磨機始終運行在磨礦效率較高的狀態(tài)。磨礦分級控制系統(tǒng)通過對功率、電耳的對比分析以及變化趨勢,確定當前的最佳給礦量,當?shù)V石粒度均勻、硬度變小時,可以自動調節(jié)球磨機的臺時處理量,實現(xiàn)自動最優(yōu)給礦。2.2.2給礦量的控制(1)采礦量的測定采用電子膠帶秤檢測原礦量,并輸出4～20mA標準信號到PLC控制系統(tǒng)。(2)plc控制和調節(jié)電機振動給礦量控制原理如圖2所示。根據(jù)對磨礦能力的測控,磨礦分級控制系統(tǒng)在PLC內自動設定給礦量的給定值,給定值與原礦量檢測值比較,如產生偏差,則PLC進行調節(jié)控制,并將控制信號輸出至變頻器,調節(jié)電動機的振動頻率。該控制方法既具有PID控制的無靜差、穩(wěn)定性好的優(yōu)點,又具有模糊控制對參數(shù)適應性和調節(jié)速度快的特點。2.2.3工藝指標分析法。在一般閉路磨礦條件下,所有對具體的磨礦分級過程來說,磨礦濃度有一個最佳范圍,過高或過低都不利于磨礦效果,最佳磨礦濃度可以由磨礦分級過程的工藝指標分析得到。一般閉路磨礦條件下,給礦量是由新給礦量和返砂量組成的,要控制磨礦濃度就必須控制返砂給水量。根據(jù)安裝在給礦和溢流管道上的濃度計和流量計,能計算出返砂含水量及返砂量。因此,只要根據(jù)新給礦量的多少,按量動態(tài)添加即可穩(wěn)定磨礦濃度,這對于提高球磨機的臺時處理能力、保證溢流粒度是極其必要的。磨礦濃度控制原理如圖3所示。2.2.4旋流器溢流濃度檢測旋流器溢流濃度直接影響磨礦分級效率和產品質量。在原礦性質穩(wěn)定、工藝流程穩(wěn)定、設備穩(wěn)定的前提下,溢流濃度和粒度存在一定的線性關系,即濃度小,粒度細,濃度大,粒度粗。通過在旋流器溢流端下方安裝濃度計和粒度儀檢測旋流器溢流濃度和粒度,并在旋流器給礦端安裝濃度計檢測旋流器給礦濃度,通過調整旋流器補加水量來保證旋流器給礦濃度穩(wěn)定在一定范圍,通過適當調節(jié)給礦壓力來穩(wěn)定旋流器溢流濃度。旋流器給礦濃度控制原理如圖4所示。3優(yōu)化設計的體現(xiàn)(1)多方向、多變量的通信傳感器的數(shù)字化、智能化實現(xiàn)了同控制裝置網(wǎng)絡的連接,通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)多方向、多變量數(shù)據(jù)通信。數(shù)字化的執(zhí)行器可以直接接收數(shù)字信號,控制調節(jié)閥開度和其它機構的行程。(2)復雜控制系統(tǒng)自動控制技術不再停留在傳統(tǒng)的PID控制策略,而是采用預測估計、專家系統(tǒng)、模糊控制及最優(yōu)控制等復雜控制系統(tǒng),也不僅僅是PLC自動控制系統(tǒng),是以PcBCS(PC-BasedControlSystem)為基礎將PLC和DCS互相融合、互相滲透的自動控制系統(tǒng)。(3)全流程自動化控制系統(tǒng)OPC技術是一類能屏蔽異構環(huán)境的集成軟件或服務程序,它被稱為不同應用、不同模塊之間的軟件接口。各分布式應用軟件可借助OPC實現(xiàn)互連與互操作,共享系統(tǒng)資源。通過以上各部分的優(yōu)化設計最終做到對選礦全流程自動控制系統(tǒng)的最優(yōu)設計。通過調查國內部分鐵礦、銅礦、金礦等礦山可知,實現(xiàn)選礦自動化的選礦廠可提高金屬回收率1%～2%;通過控制磨礦的粒度,可以使精礦品位提高0.4%～2%;通過破碎自動化的最佳負荷控制,可使破碎能力提高10%～15%,節(jié)約能耗5%～10%。4自動化水平的測定我國選礦工業(yè)的自動化