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某选厂磨矿分级作业自动化控制系统的应用

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麻惠敏丨
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随着科学技术的迅猛发展,矿山设备的控制系统逐渐走向自动化方向发展,本文主要先容某选厂磨矿分级作业的自动化控制系统的结构优化及应用。

一、磨矿分级作业控制内容

磨矿作业是选矿生产过程的重要环节,磨矿作业能耗约占整个选矿过程总能耗的一半左右,而且是影响经济技术指标的重要环节,它直接制约着选矿产品质量和选矿回收率。磨矿产品的质量(粒度特性、单体解离度、浓度等),对选矿的后续作业有很大的影响,因此在选矿中居于十分重要的地位。磨矿控制系统是一个复杂的循环系统,具有随机干扰因素多、过程机理复杂、非线性、大滞后、惯性大、各环节变量相互耦合作用大、参数的时变性和难以建立 的数学模型等复杂特性等特点。磨矿作业的给矿量、磨矿浓度、磨机负荷量、料球比、溢流浓度及细度等参数,对磨矿作业效率、产品合格率等有着直接的影响。磨矿控制系统是一个复杂的循环系统,具有随机干扰因素多、过程机理复杂、非线性、大滞后、惯性大、各环节变量相互耦合作用大、参数的时变性和难以建立 的数学模型等复杂特性等特点。因此实现磨矿作业的优化控制需要从检测手段、数据分析处理方法、控制技术等方面进行全面的开发。现场主要测控内容包括:

(1)给矿量的检测和控制。在两条给矿皮带上各设一台电子皮带秤,用于检测球磨机的给矿量和累计量。

球磨机

(2)通过控制给矿机的振动量来调节给矿量。原有给矿机为技术较为落后电磁振动给料机,矿量调节范围十分有限,将振动给料机给矿机改为电机偏振式给矿机,并将原来的人工控制改为由变频器控制。

振动给料机

(3)通过采集的数据建立数学模型,设定给矿水量。

(4)球磨机筒体内部的装载量通过球磨机的电机电流量及球磨机筒体发出的噪音量,进行联合检测,根据两个变量的大小及变化情况 判断球磨机的负荷量以及钢球量情况,并根据负荷量合理控制给矿量,确保球磨机在较好状态下运行。

(5)由于该选矿厂的磨矿分级作业为一段闭路磨矿,没有中矿返回再磨,可通过数据推理,设定分级溢流浓度的相关参数。

(6)给水量由电磁流量计检测,通过电动阀来控制。

二、现场测控点设计及硬件配置

磨矿分级作业工艺流程通过电子皮带秤检测磨矿给料量,变频器控制给矿机给矿量,电磁流量计检测水流量,电动阀控制水流量,电流变送器来检测电机电流,音频检测仪检测球磨机噪音,温度传感器检测磨机轴承温度。用西门子S7-315PLC作磨浮系统控制主机,控制系统监控管理,通过CP5611使PLC与计算机通讯。磨机控制优化的关键是磨机负荷的检测,球磨机筒体内部的装载量通过球磨机的电机电流量及球磨机筒体发出的噪音量联合进行检测。电流有单峰值特性,会随磨机负荷变化,但易受电网电压和分级机返砂的影响。现场噪音有磨机筒体噪音和其他干扰噪音(如电动机噪音,齿轮噪音等)。在实际工程中一方面要检测电网电压变化和分级机电流排除这方面的影响,另一方面将磨机筒体噪音和干扰噪音区分开来,提取出磨机筒体噪音信号。根据磨机电流和磨机筒体噪音两个变量的大小及变化情况 判断球磨机的负荷量以及钢球量情况,通过模糊数学方法来计算出磨机负荷量,并根据负荷量合理控制给矿量,使球磨机的工作状态优。

球磨机

三、控制系统结构设计

磨矿控制系统设一台PLC,分别对1#、2#磨矿系统进行控制。在控制室采用一台计算机对整个系统进行管理,计算机提供网络连接功能,可以在远程对控制系统进行监控,为了减少远程计算机对监控主机的影响,允许5台计算机同时访问监控画面。

四、控制系统监控管理

一个优秀的控制系统不仅有完善的控制功能,也必须有完善的管理功能。操作人员不仅能够通过监控界面方便地进行控制操作,例如进行参数的设定、控制方式的选择等,也能够通过画面了解控制系统的当前及过去运行情况,如参数的数据、设备的历史运行状态等。

五、应用情况

2011年11月该选厂通过以上要求对控制系统开始实施,2012年5月投入正常生产运行,实现了磨矿分级作业生产过程的高度自动化,全套系统运行稳定,原来经常出现的磨机“胀肚”等现象基本消除,原矿处理量由原来的19t/h提高到23t/h左右,原系统溢流浓度和磨矿细度波动频繁,幅度达9%,现可以稳定在2%以内,回收率由原来80%提高到82%。生产报表由每天人工填表改为系统自动生成,班组人员配置由原来8人减为4人。管理人员可以通过互联网,实时监控现场的生产过程,并通过信息化管理将生产数据进行分析研究,进一步优化现场控制参数。生产运行实践表明:系统运行稳定可靠,经济效益和社会效益显著。

综上,磨矿分级作业控制系统实现自动化控制能够有效提高其生活生产能力,同时降低其故障维修率,是以后矿山设备的必然趋向。

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