Φ30m濃密機(jī)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造

石自信，原新圃，段銀聯(lián)，吳 哲

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261400）

Φ30m濃密機(jī)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造

石自信，原新圃，段銀聯(lián)，吳 哲

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261400）

濃密機(jī)生產(chǎn)過程工藝機(jī)理復(fù)雜，由于初期設(shè)計(jì)的局限和給礦性質(zhì)波動(dòng)頻繁，難以實(shí)現(xiàn)濃密機(jī)自動(dòng)控制。濃密機(jī)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造，提高了濃密機(jī)自動(dòng)控制的可靠性，運(yùn)行狀態(tài)更加貼切實(shí)際，避免了易損件的使用，減少了工作量，降低了成本，使用中達(dá)到了預(yù)期的效果。文中對(duì)壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造進(jìn)行了闡述。

濃密機(jī)；壓力表；自動(dòng)控制；優(yōu)化；改造

1 引言

濃密機(jī)是濃縮礦漿的主要設(shè)備， 廣泛應(yīng)用于選礦、冶金、污水等行業(yè)［1］。相比其他濃縮設(shè)備， 濃密機(jī)具有占地面積小、能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)， 在我國選礦廠得到普遍使用［2］。傳統(tǒng)工藝中，濃密機(jī)操作由操作工憑經(jīng)驗(yàn)控制［3］，但是由于個(gè)人水平差異，很容易造成設(shè)備損壞和影響后續(xù)流程，所以濃密機(jī)的自動(dòng)控制已經(jīng)成為一種趨勢(shì)［4-5］。但是濃密機(jī)工藝機(jī)理復(fù)雜，給礦性質(zhì)波動(dòng)頻繁等特點(diǎn)，控制效果不佳，嚴(yán)重制約著我國濃密機(jī)生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平的提高［6］。

三山島金礦8000t/d選礦廠精礦脫水流程采用一臺(tái)GZN-30高效濃密機(jī)進(jìn)行前期的脫水作業(yè)。但是由于設(shè)備老化以及初期設(shè)計(jì)和如今實(shí)際生產(chǎn)的一些不符之處，導(dǎo)致該濃密機(jī)只能處在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，而不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。為了減少勞動(dòng)強(qiáng)度，減少設(shè)備故障率，我們選礦廠組織人員對(duì)濃密機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，以避免操作工操作不當(dāng)對(duì)后續(xù)工藝流程產(chǎn)生不利的影響。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)改造前的控制方案

改造前濃密機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)由一臺(tái)西門子S7-200 CPU224控制，當(dāng)設(shè)備在自動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)后，濃密機(jī)開始提耙，待三個(gè)耙完全提到位，濃密機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，延時(shí)5s，開始降耙，直至三個(gè)耙完全降到位，系統(tǒng)運(yùn)行過程中通過電接點(diǎn)壓力表來控制濃密機(jī)的提耙降耙。

系統(tǒng)中電接點(diǎn)壓力表設(shè)置下限值為2.5MPa，上限值為4MPa，下限值2.5MPa的常閉點(diǎn)連接PLC 的L+、I1.1，控制濃密機(jī)降耙，即當(dāng)系統(tǒng)壓力小于2.5MPa時(shí)，I1.1接通，執(zhí)行降耙操作，直至三個(gè)耙完全降到位；當(dāng)系統(tǒng)壓力大于2.5MPa而小于4MPa時(shí)，電接點(diǎn)壓力表打開PLC的L+、I 1.1點(diǎn)，系統(tǒng)維持原來運(yùn)行狀態(tài)不變；當(dāng)系統(tǒng)壓力大于4MPa時(shí)，常開點(diǎn)閉合，I 1.2接通，執(zhí)行提耙操作，直至系統(tǒng)壓力小于4MPa。

3 改造前自動(dòng)控制系統(tǒng)中存在的問題

由于設(shè)備自身存在的問題以及系統(tǒng)初期設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)存在一些不匹配問題的存在，導(dǎo)致系統(tǒng)現(xiàn)如今很難在全自動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，具體問題如下。

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷

（1）現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中，濃密機(jī)運(yùn)行壓力一般在0.3MPa左右，由于礦漿濃度變化和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中其他因素的影響，可能會(huì)在1.6MPa左右短時(shí)間運(yùn)行，很少達(dá)到下限值2.5MPa，更達(dá)不到上限值4MPa，這樣就失去了設(shè)置上限值下限值的意義。

（2）系統(tǒng)中未考慮特殊情況被迫停車的狀況，比如壓力如果大于上限值4MPa甚至更高的情況下運(yùn)行，則會(huì)使設(shè)備損壞，無法正常使用。

（3）初期設(shè)計(jì)中，電接點(diǎn)壓力表電源是由PLC提供24V直流電源，由于容量小、電壓低的原因，再加上電接點(diǎn)壓力表內(nèi)部防震液的存在，電接點(diǎn)壓力表觸點(diǎn)經(jīng)常不能夠?qū)崿F(xiàn)接通狀態(tài)，從而達(dá)不到通過實(shí)際壓力控制濃密機(jī)自動(dòng)提耙降耙的操作。

3.2 設(shè)備老化導(dǎo)致維修量增加

我們采用的電接點(diǎn)壓力表內(nèi)部充滿防震液，由于上述供電電源壓降的存在，在更換新壓力表之后，電源電壓能夠?qū)崿F(xiàn)常開點(diǎn)的閉合，但可靠性不高，電源電壓不能夠擊穿防震液層實(shí)現(xiàn)常閉點(diǎn)的接通，從而導(dǎo)致頻繁更換壓力表，既增加了維修的工作量，還增加了成本，這也是不能采用全自動(dòng)運(yùn)行的直接原因。

4 自動(dòng)控制系統(tǒng)改造后的控制方案

針對(duì)濃密機(jī)初期設(shè)計(jì)的不足并結(jié)合實(shí)際情況，我們對(duì)濃密機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，具體改造如下所述。

4.1 硬件方面的改造

改造后濃密機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)仍由西門子S7-200 CPU 224控制，當(dāng)濃密機(jī)在自動(dòng)狀態(tài)啟動(dòng)后運(yùn)行順序與改造前一致，但是將系統(tǒng)中的電接點(diǎn)壓力表更換為BD-805K雙繼電器輸出數(shù)字壓力控制器，工作電壓由一臺(tái)交流36V變壓器提供，保障現(xiàn)場(chǎng)使用安全，供電原理圖如圖1所示。

從2015年到2018年，短短3年時(shí)間，銀隆估值漲了近10倍。如今，董明珠等外部股東與大股東魏銀倉的矛盾徹底公開，銀隆陷入風(fēng)暴漩渦之中。

圖1 供電原理圖

如圖1中，T為變壓器（AC380V/AC36V），SP1、SP2為兩塊數(shù)字壓力表（BD-805K）。

數(shù)字壓力表BD-805K為內(nèi)置雙繼電器輸出型，而且可以單獨(dú)使用其上限或是下限，我們選擇下限斷開，上限閉合。數(shù)字壓力表SP1控制濃密機(jī)的提耙降耙，SP2控制濃密機(jī)的故障停車，控制原理圖如圖2。

圖2 控制原理圖

SP1設(shè)置下限值1.5MPa，上限值2.5 MPa，當(dāng)系統(tǒng)壓力小于1.5MPa時(shí)，根據(jù)圖2可知I1.1接通，執(zhí)行降耙操作，直至三個(gè)耙完全降到位或系統(tǒng)壓力大于1.5MPa；當(dāng)系統(tǒng)壓力大于1.5MPa，小于2.5MPa時(shí)，SP1的下限壓力點(diǎn)動(dòng)作，常閉點(diǎn)斷開，濃密機(jī)維持原來運(yùn)行狀態(tài)不變；當(dāng)壓力大于2.5 MPa時(shí)，壓力表SP1達(dá)到上限值，如圖2，常開點(diǎn)閉合， I1.2接通，運(yùn)行提耙操作，直至系統(tǒng)壓力小于2.5MPa。

SP2只使用上限值設(shè)4MPa，即當(dāng)系統(tǒng)壓力大于等于4MPa時(shí)，上限值壓力點(diǎn)動(dòng)作，常開點(diǎn)閉合，I1.3接通，PLC延時(shí)3s，若3s后系統(tǒng)壓力仍大于4MPa，則濃密機(jī)故障停車，排除故障后，方可再次啟動(dòng)。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以繪出濃密機(jī)整體自動(dòng)控制邏輯框圖如圖3所示。

圖3 濃密機(jī)整體自動(dòng)控制邏輯框圖

4.2 程序上的改動(dòng)

由于改造后的系統(tǒng)增加了故障停車的功能，所以相應(yīng)的PLC程序就有所改動(dòng)，但是I1.1和I1.2的輸入只是開關(guān)量的輸入并不影響原程序的運(yùn)行，只是改變故障停車輸入點(diǎn)I1.3即可。由于系統(tǒng)壓力具有不穩(wěn)定性，所以接入定時(shí)器延時(shí)3s停車，故障延時(shí)梯形圖如圖4所示。

圖4 故障延時(shí)梯形圖

圖4中，I1.3是PLC輸入點(diǎn)，T41是定時(shí)器。根據(jù)圖3故障延時(shí)梯形圖，只要將定時(shí)器T41的常閉點(diǎn)串入運(yùn)行程序網(wǎng)絡(luò)，就能夠?qū)崿F(xiàn)壓力在4MPa以上超過3s，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停車，如圖5系統(tǒng)運(yùn)行梯形圖。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行梯形圖

圖5中，M0.1是提耙過載和行走過載輸出，Q0.0是濃密機(jī)行走輸出。

通過硬件和程序方面的改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了濃密機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行。

5 自動(dòng)控制系統(tǒng)改造后的優(yōu)勢(shì)

5.1 結(jié)合實(shí)際，避免設(shè)備因壓力過大而損壞

系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)工作壓力與實(shí)際相符，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成相應(yīng)的提耙降耙操作，而且增加了壓力過大自動(dòng)停車的輸入，避免了特殊情況下因壓力過大而造成的設(shè)備損壞。

5.2 電源優(yōu)勢(shì)

數(shù)字壓力控制器工作電源采用交流36V供電，保障了設(shè)備及操作人員人身安全。

5.3 設(shè)備優(yōu)勢(shì)

改造后的系統(tǒng)使用數(shù)字壓力表代替原來的機(jī)械電接點(diǎn)壓力表，觸點(diǎn)輸出由機(jī)械觸點(diǎn)接觸改為繼電器觸點(diǎn)接觸，低電壓導(dǎo)通效果優(yōu)勢(shì)十分明顯，具體如下。

（1）壽命高。我們使用的數(shù)字壓力表是微電腦數(shù)字化儀表，采用雙穩(wěn)態(tài)控制電路，壓力控制可靠性極高，繼電器觸點(diǎn)輸出使用壽命可達(dá)十幾萬次，動(dòng)作迅速、可靠。

（2）接線簡單，成本低。不需要中間繼電器就能完成輸出控制，接線十分簡單。而且采用雙穩(wěn)態(tài)控制電路，不容易損壞中間繼電器和被控設(shè)備，降低了成本。

（3）耐震性能好。數(shù)字壓力表能夠長時(shí)間在震動(dòng)的環(huán)境下照常工作，而且顯示直觀不會(huì)造成誤差；但傳統(tǒng)的電接點(diǎn)壓力表在震動(dòng)的環(huán)境下很容易就會(huì)因震動(dòng)而接觸不良，需要經(jīng)常更換，增加工作量增加成本。數(shù)字壓力表更加符合我們的使用環(huán)境。

6 結(jié)語

我們對(duì)濃密機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造，取得了良好的效果，用數(shù)字壓力表代替電接點(diǎn)壓力表，淘汰掉易損設(shè)備，減少了維修工作量降低了成本；使用交流36V安全工作電壓，使設(shè)備、人身更安全；壓力值的調(diào)整，與實(shí)際運(yùn)行壓力更加接近，有利于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。經(jīng)過優(yōu)化改造使得自動(dòng)控制系統(tǒng)更加完善，并在使用中取得了良好的效果。

［1］姚倩， 王紅艷.濃密機(jī)生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)［J］.礦業(yè)工程，2009， 4：27-29.

［2］耿增顯， 柴天佑， 岳恒.濃密機(jī)生產(chǎn)過程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)［J］.控制工程， 2008， 4：353-356.

［3］姜諳男， 孫豁然， 鄭建明， 等.基于STD工控機(jī)的濃密自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］.冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)， 2002， 1：31-34.

［4］楊慧.高壓縮性濃密機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制［J］.礦冶工程， 2004， 8：44-46.

［5］繆天宇， 王旭， 王慶凱， 等.濃密機(jī)生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制在廢水處理工藝中的研究與應(yīng)用［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2012， 9：18-20.

［6］羅桂民， 黃振藝.Φ53m高效濃密機(jī)在平果鋁土礦的應(yīng)用［J］.金屬礦山，2005，8：452—454.

Automatic Pressure Control System Optimization and Transformation of Φ30m Thickeners

SHI Zi-xin， YUAN Xin-pu， DUAN Yin-lian， WU Zhe
（San Shan Dao Gold Mine， Shandong Gold Group CO.， LTD.Laizhou 261400， Shandong， China）

Due to the complicated operation process， the initial design limitations and frequent fluctuations concentrate feeding of the thickener； it was difficult to achieve automatic control of the thickener.Through optimizing and transformation of the thickener automatic pressure control system， the automatic control reliability has been improved， decreased the consumables parts， working forcing and cost， the thickener running state was more appropriate.This paper focuses on the transformation of pressure automatic control.

thickener；manometer；the automatic control；optimization；transformation

TD45

B

1009-3842（2015）06-0069-04

2015-07-04

石自信（1987-），男，山東無棣縣人，主要從事自動(dòng)控制和儀器儀表維護(hù)工作。E-mail：380625514@qq.com