自動化控制系統(tǒng)在選礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

歐陽凱，胡 浩，張宇強

(銅綠山礦，湖北 大冶 435101)

1 前言

隨著技術(shù)的發(fā)展，選礦生產(chǎn)作業(yè)中采用自動化控制越來越多，其重要性也越來越明顯，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)相比，自動化控制可以降低選礦過程中的人工成本、簡化操作過程、提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等。銅綠山礦在新建的選礦擴能系統(tǒng)中與丹東東方測控合作，對整個生產(chǎn)工藝采用自動化控制，建成了一套適應(yīng)于生產(chǎn)的控制系統(tǒng)。目前，這套系統(tǒng)已運行兩年多的時間，自動化系統(tǒng)和設(shè)備經(jīng)過了生產(chǎn)檢驗，基本滿足了生產(chǎn)的需要。系統(tǒng)實現(xiàn)：①設(shè)備的遠程/就地開停車，可在控制室和現(xiàn)場起停，減輕了工人的勞動強度，人員配置也得到優(yōu)化；②工藝參數(shù)及時直觀顯示，調(diào)度人員和操作人員可及時了解流程各階段情況，快速反應(yīng)調(diào)整設(shè)備，確保各工藝指標(biāo)達標(biāo)；③自動化系統(tǒng)的運用，定值給礦系統(tǒng)、設(shè)定液面控制，減少了人工操作的偏差；④皮帶的順序連鎖開停車，取消了老式的操作柜面板指示屏，在電腦和大屏幕上顯示各皮帶的狀態(tài)，并且增加了更多的功能，使操作人員監(jiān)視更加直觀，操作更加靈活、方便。

由于原設(shè)計只是滿足基礎(chǔ)性要求，在自動化、信息化方面還有一定的不足，功能比較單一，只能滿足一般的控制功能，目前正在現(xiàn)有自動化的基礎(chǔ)上進行進一步的升級改造。

2 控制系統(tǒng)及控制方案

集散式控制系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)成熟，其先進性及功能都可以滿足選礦生產(chǎn)的需要。本系統(tǒng)采用霍尼韋爾PLC分布式I/O，控制器和分布式I/O站采用以太網(wǎng)連接，所有IO站都是通過以太網(wǎng)現(xiàn)場總線與主控制器相連接，系統(tǒng)具有很高的擴展能力，完全適應(yīng)于苛刻的工業(yè)場合。系統(tǒng)的電源、控制器、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)具有較高的可靠性。在面對具體控制對象上，自動控制系統(tǒng)主要采用的是DP通訊方式進行控制，主要表現(xiàn)為工頻設(shè)備全部是DP通訊，變頻設(shè)備的啟停和調(diào)整控制是硬接線，信號反饋是DP通訊，儀表全部采用硬接線。具體的控制方案如下。

2.1 碎礦控制方案

碎礦控制方案如圖1。控制方案考慮到老的操作習(xí)慣，采取了一些類似以前開車步驟，又增加一些方便快捷的方式，如一鍵開車、一鍵停車等，同時對于特殊的設(shè)備，進行單獨的設(shè)置，滿足特殊情況下的使用。自動控制方面，使板式給礦機和皮帶給礦與圓錐破碎機連鎖成閉環(huán)，實現(xiàn)自動控制。通過檢測破碎機的破碎腔料位以及功率，判斷目前破碎機的負荷，然后變頻調(diào)節(jié)板式給礦機速度以改變給礦量，實現(xiàn)破碎機的擠滿式給礦控制，實現(xiàn)破碎機生產(chǎn)效率最大化。在對皮帶的保護上，設(shè)置皮帶跑偏、撕裂保護，發(fā)生問題時能及時保護皮帶。對于生產(chǎn)中需要監(jiān)視的環(huán)節(jié)，除了采用視頻監(jiān)控外，還安裝了各種傳感器，如礦倉的料位、輸送的礦量，操作人員可以直觀了解生產(chǎn)現(xiàn)場情況，及時處理各種問題，大大提高了生產(chǎn)率。

圖1 碎礦控制方案圖

2.2 磨選控制方案

磨選控制方案如圖2。選礦的磨礦和浮選設(shè)備數(shù)量多，分布面大，除了要對所有的設(shè)備進行監(jiān)控外，還要根據(jù)工藝的需要做好自動控制及優(yōu)化方案。從球磨機的給礦開始，為適應(yīng)入磨礦石性質(zhì)的變化，礦量的給定值應(yīng)在一定范圍內(nèi)變化，礦石好磨時礦量給定值增加；礦石難磨時礦量給定值減少。通過磨音檢測，分析磨音頻譜，判斷磨機的負荷料位，再對磨機的功率進行檢測作為修正，多個因素相結(jié)合進行分析，判斷出磨機的料位，適當(dāng)控制給礦量，使磨機料位始終在最佳的范圍內(nèi)。磨礦濃度控制和磨機的給水控制，通常根據(jù)給礦量、磨機的磨礦濃度要求，預(yù)先計算出目標(biāo)給水量作為磨機給礦水的控制基準(zhǔn)值。采用電動調(diào)節(jié)閥控制其流量，在保證能將給礦沖入磨機的前提下，控制給礦水流量將磨機內(nèi)的礦漿濃度控制在工藝要求的范圍內(nèi)。旋流器溢流粒度控制采用粒度儀檢測，將溢流粒度的信號輸入控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)磨機的給礦量、磨礦濃度、旋流器的排礦水實現(xiàn)提高旋流器溢流粒度的合格率與穩(wěn)定性的目的。在這些控制中所涉及的參數(shù)相互關(guān)聯(lián)相互影響，除了要用專用的控制器進行優(yōu)化外，還需根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行校正調(diào)節(jié)，使之符合生產(chǎn)實際需要。

圖2 磨選控制方案圖

浮選槽液位設(shè)定值與礦石處理量的多少、浮選狀態(tài)以及產(chǎn)品質(zhì)量直接相關(guān)。根據(jù)工藝指標(biāo)，結(jié)合浮選槽的礦量、浮選濃度、產(chǎn)品質(zhì)量等因素，采用紅外線或激光的方式，通過浮球的反射點測量液位的高度，與設(shè)定值比較，控制汽動調(diào)節(jié)閥，調(diào)整閘板高度，進而控制液面高度。

浮選作業(yè)相關(guān)的設(shè)備，與工藝相關(guān)聯(lián)進行分組，采用連鎖控制，方便工人的操作。對于一些獨立的設(shè)備，如泵池水泵，使之與液位連鎖進行自動控制。

2.3 脫水控制方案

脫水的設(shè)備較少，主要是濃縮系統(tǒng)的控制?？刂坪细駶舛鹊V漿，防止溢流水跑渾。以濃縮機底流濃度和濃縮機界面高度為目標(biāo)值，通過對底流泵轉(zhuǎn)速和絮凝劑添加量進行控制，使?jié)饪s機界面高度穩(wěn)定并輸出合格礦漿。

3 結(jié)語

自動化控制在選礦工藝中的應(yīng)用，對于提高勞動生產(chǎn)率、提高選礦回收率、降低成本、減輕勞動強度的作用越來越重要。通過不斷的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，其中一些關(guān)鍵技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中已取得了很大的成功，成為選礦生產(chǎn)中不可或缺的一部分，隨著技術(shù)的發(fā)展，將有更多的自動化技術(shù)應(yīng)用于選礦生產(chǎn)。