自動化控制在礦山膠結(jié)充填站的應(yīng)用研究

冉 濤，姜貴川

（1.貴州化工建設(shè)有限責任公司，貴州 貴陽 550001；2.貴州息烽磷礦有限責任公司，貴州 貴陽 550001）

充填的過程，為礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。充填體的強度，一定程度上反映著充填效果。礦山膠結(jié)充填站的常規(guī)控制方法，以人工控制為主，工作強度大，枯燥性強，控制參數(shù)誤差大，效果差。

1 礦山膠結(jié)充填站自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

礦山膠結(jié)充填站自動化控制系統(tǒng)，由電源、監(jiān)控器、打印機、測控儀表等部分構(gòu)成[1]。其中，電源共包括兩種，分別為UPS電源，及DC電源。礦山膠結(jié)充填站運行的過程中，自動化系統(tǒng)可經(jīng)操作網(wǎng)絡(luò)M-NET，實現(xiàn)對生產(chǎn)參數(shù)的實時采集。且可將采集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的標準參數(shù)進行對比，判斷兩者有無差異，以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的異常。

具體而言，礦山膠結(jié)充填站自動化控制系統(tǒng)的功能涵蓋以下幾方面：第一，倉內(nèi)物料的檢測，自動化控制系統(tǒng)可以進行緩沖砂倉和水泥倉料位的連續(xù)檢測，在緩沖砂倉或者水泥倉的料位過低時，為操作人員提供報警，操作人員可以及時開啟送料系統(tǒng)，提升倉內(nèi)物料的含量；第二，水泥量和水量的控制，在礦山膠結(jié)充填站運行期間，自動化控制系統(tǒng)可以通過控制給料機的速度，控制水泥的添加量，并通過調(diào)節(jié)閥的控制，控制攪拌桶的水添加量，確保水泥和水混合而成的水泥漿濃度符合施工要求；第三，充填料攪拌桶的控制，自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)充填料攪拌桶中棒磨砂、水量、料位和充填料濃度等參數(shù)的控制，確保攪拌桶內(nèi)的物料的減少量和棒磨砂、水泥漿及水添加量相同，真正實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提升礦山膠結(jié)充填站的運行效率和工作質(zhì)量。

2 自動化控制在礦山膠結(jié)充填站的應(yīng)用方法

2.1 選擇儀表

為確保礦山膠結(jié)充填站能夠良好運行，應(yīng)在應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)的同時，合理選擇儀表，改善控制效果[2]。通常情況下，對儀表的選擇，應(yīng)堅持“可靠”、“實用”兩大原則。礦山膠結(jié)充填站工作流程復雜，不同流程所用儀表不同。以水泥料位的確定為例：為確保水泥量無誤差，應(yīng)保證料位合理。將雷達物位計應(yīng)用到自動化控制系統(tǒng)中后，該儀表可實時監(jiān)測水泥料位的變化情況，反饋料位信息，供工作人員判斷料位有無異常。再如：水泥進入礦山膠結(jié)充填站后，需通過攪拌保證質(zhì)量。自動化控制系統(tǒng)中，用于攪拌水泥的儀器，以氣動滑板閥為主。自動化控制系統(tǒng)運行后，可立即向氣動滑板閥發(fā)送指令，提醒氣動滑板閥隨即運行。當水泥流至氣動滑板閥附近后，便可自動進行攪拌。大部分氣動滑板閥都按照刀鋒式設(shè)計制造而成，具備較強的密封性，具有一定的調(diào)節(jié)作用，在礦山膠結(jié)充填站中的高磨損物料或者高濃度物料運輸中具有顯著優(yōu)勢。

2.2 設(shè)置參數(shù)

有色金屬礦山膠結(jié)充填站，充填體上方需添加物料，爆破的過程，同樣會對充填體造成沖擊。受物料重量、自身重量以及爆破過程的影響，充填體的強度必須達標，方可避免出現(xiàn)事故。將自動化系統(tǒng)應(yīng)用到充填體強度的測量以及控制過程中，可有效解決上述問題。例如：某礦山充填體，不同時間段的抗壓強度應(yīng)存在差異。第1d，抗壓強度需保證＞1.5MPa。第7d及第28d，強度應(yīng)逐漸提升至2.5MPa以及5.0MPa以上，方可滿足采礦需求。為確保抗壓強度達標，該礦山采用自動化系統(tǒng)，對充填料的強度進行了監(jiān)測。結(jié)果顯示，第1d、7d及28d，抗壓強度指標分別為1.8MPa、2.9MPa以及6.0MPa。故未對充填料進行處理，且未見事故發(fā)生。

2.3 控制工藝

礦山膠結(jié)充填站運行的過程中，棒磨砂可經(jīng)火車運送至廠房，并被置于倉庫內(nèi)。棒磨砂進入倉庫后，工作人員將采用抓斗，將其轉(zhuǎn)運至中間砂倉部位，篩除大塊，使其他部分進入運輸機。當棒磨砂進入運輸機后，自動化控制系統(tǒng)可立即感知，并向運輸機發(fā)送啟動信號，使其運行，帶動棒磨砂進入至緩沖區(qū)域。礦山膠結(jié)充填站中，緩沖區(qū)域下部分通常設(shè)有圓盤。

經(jīng)圓盤的帶動，棒磨砂將進入直徑為2.5m的充填料攪拌桶內(nèi)。處理棒磨砂的同時，散裝水泥也將自運輸罐車區(qū)域被運輸至水泥倉旁。

2.4 測量控制

（1）水泥料位與水量控制。礦山膠結(jié)充填站中所應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對水泥料位與水量的控制，方法如下：①料位：水泥被運輸至倉庫后，自動化系統(tǒng)可立即對其參數(shù)進行測量，根據(jù)測量結(jié)果，判斷水泥量是否達標。當水泥量達標時，系統(tǒng)將發(fā)出提醒，指示工作人員開啟送料系統(tǒng)，將水泥料送至攪拌桶內(nèi)攪拌。②水量：水泥攪拌的過程，需加入一定量的水。如水量控制不合理，水泥漿的質(zhì)量及填充效果，均會受到影響。礦山膠結(jié)充填站中，自動化系統(tǒng)可對給料機內(nèi)的水泥量進行測量。

（2）水泥料位的控制。在水泥和水拌合為水泥料后，自動化控制系統(tǒng)會對攪拌桶內(nèi)的水泥料位開展連續(xù)檢測，確保水泥料位始終處于標準高度范圍，有助于水泥攪拌桶運行效率的提升，和水泥質(zhì)量的保障。在水泥料位的自動化控制下，攪拌桶內(nèi)的水泥排料和加入的水泥、水量相均衡，保障水泥濃度的一致性。

（3）棒磨砂和水量控制。在自動化控制系統(tǒng)中，緩沖倉底部及水管部位均安裝了計量裝置，分別負責下料量與水量的控制，確保棒磨砂和水可以按照標準比例進入到攪拌桶中，保障充填料的質(zhì)量。其中，緩沖倉底部安裝的計量裝置負責給料機調(diào)節(jié)圓盤的控制，以此實現(xiàn)下料量的有效控制；水管中安裝的流量計負責水管內(nèi)的水量計量，自動化控制系統(tǒng)會根據(jù)計量的水量進行調(diào)節(jié)閥開度的控制，實現(xiàn)攪拌桶內(nèi)水添加量的精準控制。

（4）充填料料位控制。自動化控制系統(tǒng)主要通過料位計實現(xiàn)充填料料位的精準計量，并根據(jù)計量的結(jié)果調(diào)節(jié)放料閥門的開度，以此實現(xiàn)攪拌桶內(nèi)充填料料位的穩(wěn)定性，確保充填料料位始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，確保充填料的排出量和加入的棒磨砂、水泥漿和水添加量向均衡，保障充填料的質(zhì)量和濃度。

（5）充填料濃度與流量控制。礦山膠結(jié)充填站中，自動化控制系統(tǒng)對充填料濃度與流量的控制方法如下：①充填料濃度：充填料數(shù)量不變的情況下，自動化控制系統(tǒng)可通過測量攪拌桶內(nèi)充填料料位的方式，對其濃度進行判斷。在此基礎(chǔ)上，對當前的濃度指標，與標準配比的濃度指標進行對比，判斷兩者有無差異。②流量控制：充填料的流量，受存放環(huán)境溫度、濕度等因素的影響較大。自動化控制系統(tǒng)運行過程中，可對存放環(huán)境的各項指標進行監(jiān)測，并對溫度、濕度等因素進行調(diào)節(jié)，確保充填料流量無明顯變化，使生產(chǎn)效果得以改善。

3 結(jié)論

綜上所述，對自動化控制系統(tǒng)在礦山膠結(jié)充填站中應(yīng)用問題的研究，為礦山的發(fā)展及改革提供了思路，為其生產(chǎn)效率的提高奠定了基礎(chǔ)。未來，礦山應(yīng)積極應(yīng)用自動化系統(tǒng)，合理選擇儀表，詳細設(shè)置參數(shù)，主動調(diào)整生產(chǎn)工藝，并加強對水泥、充填料的測量控制，全面改善生產(chǎn)效果，促進礦山膠結(jié)充填站的可持續(xù)發(fā)展。