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控制技术在选矿过程中的研究和应用

时间:2017-7-15 9:06:00   来源:本网   添加人:admin

  在选矿生产过程中,经常要使一些物理量在受到干扰时能保证一定的稳定度,如分级机溢流浓度或细度要恒定在某一值,才能保证矿石既单体解离,又不过度粉碎。在实际生产过程中,会出现很多随机干扰,使需要保持恒定的量出现偏差,这时就需要对其进行调节。这种调节若用人工进行,存在较多不利因素:一方面,人员的经验和技术水平参差不齐,能否及时发现异动;另一方面,操作人员能否掌握好调节的精度,这些都制约着生产能力的发挥。而自动控制则怡怡克服了这些缺点,具有对异常波动反应灵敏、操作方便、调节精度高等优点。

  1选矿过程控制系统的应用选矿自动化结构按功能可以分为三个层次,即现场控制层、上位监控层和上位管理层。见。

  现场控制层是整个控制系统的核心,通过对现场设备和仪表的监控,主要实现系统的给矿给水自动控制、磨矿粒度和浓度控制等等;现场控制层采用基于PLC的集散控制方案,确保系统的高可靠性;上位监控层采用计算机网络技术,主要实现所有现场设备的状态检测、报表查询等等。

  2磨矿过程控制设计磨矿过程是选矿中最重要的一个过程,一般磨矿过程的能耗占整个选矿厂的60%左右,控制好磨矿过程,对于节能降耗。

  提高最终产品的质量和产量有重大意义。磨矿自动控制的主要目标是:通过调节给矿量和给水量,使分级的溢流浓度和粒度满足工艺要求,并保持相对稳定,同时使磨机的产量最大。针对磨矿过程的特点,可以把整个磨矿控制系统分为以下几个子系统:一次磨机给矿控制;一次磨机浓度控制;二次磨机浓度和溢流粒度控制。

  2.1―次磨机给矿控制球磨给矿量自动控制的过程是通过改变给矿变频电机的频率,使球磨机给矿量按照设定值的要求变化。在给矿皮带装上皮带秤来实时检测给矿量,用变频器调节给矿机来控制给矿量。结构图如所示。

  矿星球磨机给矿量控制框图矿仓内的结矿现象会造成给矿量的波动,因此给矿量的波动无法检测也无法消除。按照设备的使用要求,给矿机和皮带秤之间要有一段距离,这也就会造成控制的滞后。实际运用时允许给矿量有一定程度的波动,只要单位时间内给矿量的平均值保持稳定就满足生产要求。当单位时间内给矿平均值的波动过大时,可以采用比例积分控制调节给矿机的频率,这样就避免了因结矿造成的给矿量剧烈波动,也保证了生产的稳定。

  2.2―次磨机浓度控制一般而言,若矿量稳定,系统按比例给水可以初步稳定球磨机内的浓度。但在实际生产过程里,除给矿外,分级机还有返矿。

  目前国内大多数选矿厂受工艺条件限制,无法安装流量计和浓度计对分级返矿量进行测量。可见,若以固定比例给水,难以保证球磨机浓度。所以,磨矿系统要求矿和水两种物料流量的比值要按照浓度的变化来变化,可以采用变比值控制方案。

  系统工作时,按当时给矿量比值控制给水。在给水管路上安装流量计和电动调节阀,构成给水量闭环控制回路。当浓度发生变化时,浓度控制器的输出将修改比例系数K,从而修改了给水闭环的给定值,给水闭环及时调整给水量,保证浓度相对稳定。

  在上述控制中,还可以采用串级控制方案,控制框图如所示。该串级控制系统的主被控参数是一次分级溢流浓度,副被2.4二次溢流粒度控制控参数是排矿水量,调节作用是调节阀的开度。准确可靠的粒度检测是磨矿自动化的重要基础。一般情况都是通过控制溢流浓度实现粒度的间接控制,粒度波动范围大,效果不理想。由于溢流粒度和溢流冲洗水、磨机填充率等变量存在非线性的不确定性关系,一般控制方式的难度较大,可以考虑采用对被控对象参数、结构变化适应能力强的模糊控制方式。如所示。

  次磨机浓度控制示意图该串级调节系统与浓度调节系统相比多了一个流量调节副回路,因而能及早克服因水压引起的二次干扰,同时也能克服其他干扰对浓度的影响,因此改善了调节效果。

  2.3二次磨机浓度控制对于两段磨矿系统,一般而言,若生产负荷(入矿量)基本稳定,那么按比例给水,一次球磨机内的浓度也基本能稳定。但在二段磨矿生产过程中,球磨机内的浓度则与二段分级返砂量有关,而二段分级机返砂量受细度控制影响很大。

  在生产中,由于控制细度的二次溢流补加水量变化较大,会导致分级返砂量的变化也很大,从而使二段球磨机的浓度很难稳定。若仅以浓度值进行反馈控制,调节过程中有时会出现不能接受的动态偏差。针对这种变化频繁且幅度较大的扰动,可以引入前馈控制。

  为提高系统的响应速度,在前馈反馈复合控制的基础上增加球磨浓度补加水流量控制闭环,即采用串级控制方案。保证浓度快速稳定。二段球磨浓度前馈串级复合控制系统如所示。

  二段球磨浓度前馈串级复合控制系统框图下面介绍模糊控制器的设计。

  为提高系统性能,控制器采用二维模糊控制器,即双输入单输出结构,如所示。

  依据控制要求,特别考虑对论域的覆盖程度、灵敏度和鲁棒性,选择浓度偏差E和其导数C的模糊集为PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB.对输入进行模糊化后,就是进行模糊推理和模糊量的非模糊化了,这里采用著名的Mamdani推理法。在控制过程中,执行机构靠420mA电压控制电动阀的开度,控制量的比例因子Ku.通过上述非模糊方法得到模糊论域的输出乘以Ku,便可得到用于控制调节阀的控制量。

  3结束语在选矿过程中,采用多种控制手段对各主要工序进行控制,进一步提高了企业的生产效益,提高企业的生产自动化水平,减少因人工生产带来的浪费和人力,提高了企业的效益。