磨礦系統流程

磨礦全流程自動控制系統是邯邢礦山局為實現北洺河鐵礦選礦廠數位化管理，提高磨礦分級生產過程的自動化水平、產品質量、資源綜合利用率和生產能力；實現增效節能，最佳化控制、運行和管理；保證生產系統運行的持續、穩定和高效；實現金屬回收率的最大化而實施的改造項目。

基本介紹

• 中文名：磨礦系統流程
• 控制原理：運行可靠
• 套用：磨礦分級、選別及脫水控制系統
• 原則：操作方便的原則

控制原理

按照結構簡單、運行可靠、操作方便的原則，將全流程自動控制引入滯後函式調節整個過程，協調系統穩定地運行。在閉路磨礦循環中引入模糊控制理論，實現了功率、電耳、原礦品位、最終精礦品位等多因素的綜合分析判斷；在礦漿輸送及過濾脫水環節中採用變頻控制實現本環節設備平穩運行；在磁選中採用電流檢測避免了設備過負荷(切銷子)的情況；線上品位分析檢測系統能夠準確地檢測出最終精礦的品位，為快速調整系統狀態提供條件，從而保證產品質量。同時，根據北洺河鐵礦選礦廠工藝流程的特點，將全流程控制系統拆分為幾個環節。每個環節既是一個相對獨立的控制單元，同時又是全流程大閉環控制不可分割的一個組成部分。自控系統在實現各個環節自身控制的基礎上。最終實現整個工藝流程大閉環最佳化控制，在保證最終精礦產品質量的前提下，充分發揮各設備效率。

套用

全流程自動控制系統的控制範圍包括：磨礦分級、選別及脫水控制系統。系統涵蓋了主工藝流程各工序的自動化控制。其中包括軟體系統、網路系統、主控單元、各種現場儀表及相關控制設備的電氣接口等。　控制系統具有兩個相對獨立的功能：工藝流程順序和工藝流程過程控制。　2.1順序控制　磨選生產過程順序控制包括一、二段磨礦分級及磁選、過濾生產過程。自動控制系統對磨選分級、過濾脫水及選別設備等實施運行檢測、啟停控制、開車鳴鈴和聯鎖保護，實現生產過程的集中監視和集中管理。　2.2過程控制　整個工藝過程的控制分為兩段-閉路磨礦分級、礦漿池液位變頻控制、三段磁選及過濾脫水系統。這些子系統在控制上形成了全流程控制的各個反饋環節．繼而實現整個工藝流程的大閉環最佳化控制。　2.2.1磨礦分級環節閉環控制　磨礦分級環節是整個磨選工藝流程的入口．其控制效果的好壞直接影響後續工序的作業指標，甚至最終產品的質量，本環節在常用的PID控制方法基礎上引用了一種有效的控制方法：模糊控制。　模糊控制對磨礦系統這種無法獲得精確的數學模型、時變的非線性的複雜系統，能給出有效的控制。　實際生產過程中，反映磨礦分級狀況的參數很多。其中主要包括：磨機聲音、功率和返砂量。在控制實施過程中，這些參數作為磨機模糊控制器的輸入，而模糊控制器的最後輸出是磨機給礦量、排礦漿及給礦水。這些輸出值經限幅處理後作為PID控制器的輸入PID控制器的輸出指導系統中的執行機構進行調節。模糊控制器的控制原理如圖1。

本環節將反映磨機工作狀態的磨機聲音、功率、一次分級機返砂量3個主要參數作為模糊控制器的輸入，這些參數時刻都在發生變化，而這3個主要參數的變化也恰恰反映出了磨機當前的工作狀況。模糊控制器根據3個主要參數的變化或變化趨勢進行模糊判定，對應每一種變化趨勢模糊控制器都會給出一特定的給礦原則，然後PID控制器會根據其給礦原則調整變頻器控制給礦機，以達到精確給礦的目的。給礦控制原理見圖2。

經過這種控制方法得到的控制量是一個連續量。對於磨機給礦過程，實現了“給礦一磨機狀態分析-給礦”這種連續控制。系統時刻都在分析磨機的工作狀態，並根據其結果實時給出控制方案。得到的磨機給礦曲線如圖3，圖中數據來源於該礦選礦廠三系列一段磨機實現模糊控制後的歷史資料庫。　2.2.2礦漿池液位變頻控制　礦漿由膠泵輸送給19m水平磁選機，為防止礦漿池被抽空或溢出，保證磁選機給礦量連續平穩，本環節採用PID控制+變頻調速控制電機轉速，從而實現礦漿池液位始終保持在1/3～2/3之間。　2.2.3磁選機自動控制　入選礦漿濃度對選別效果及磁選機負荷有很大的影響，系統通過濃度計檢測礦漿濃度和對磁選機電流檢測，判斷磁選機工作狀態，調節電動調節閥，電磁流量計向礦漿池補加水，保證合適的礦漿濃度並避免磁選機過負荷情況的發生。達到最好的選別效果及設備良好的運行狀態。　2.2.4過濾機變頻控制　系統由水分線上檢測儀檢測濾餅水分含量，通過變頻器調節過濾機頻率，改變其轉速，從而使鐵精粉水分含量達標。2.2.5品位檢測及控制　在選礦生產過程中，產量和質量(品位)是體現生產效率的兩個缺一不可的指標，生產指導原則是在保證產品質量的前提下，儘可能地提高產量。質量指標體現在精礦和尾礦品位。精礦品位關乎產品是否合格。是否滿足輸出條件；尾礦品位反映金屬回收率，反映出磨選設備的效率。故在控制系統中對精礦(三磁精礦)進行檢測，品位檢測不合格時，將信號反饋到PLC．系統及時作出調整，把住最終產品質量關。

2.2.6大閉環控制的實現　整個工藝過程的最佳化控制與平衡。涉及到幾個小閉環系統的協調運作，當最終精礦指標發生波動時，整個控制系統會自動跟蹤其變化趨勢。積極調整各控制環節的工藝參數，直到精礦指標穩定。具體調節過程為：當發現三磁精礦品位偏低時，系統首先分析磨礦分級子閉環系統，檢查其控制過程是否穩定，分級機溢流粒度是否滿足工藝參數指標要求。若一、二段磨礦分級閉環子系統各工藝參數指標均穩定且滿足工藝要求，則系統首先通過給礦濃度調節磁選，依工藝流程逆向推移，提高二段磨礦分級(分級機)溢流粒度合格率，直至提高一段磨礦排礦濃度合格率。最終達到精礦指標穩定，工藝流程負荷平衡。反之，可順工藝流程反向調節。　全流程控制的實施使最終精礦指標的穩定性及系統處理能力大大增加。全流程控制系統的實現框圖及幾個小閉環系統的關係框圖如圖4(當精粉中硫含量超標時，啟動反浮選設備)。

系統特點

3.1多因素檢測磨機的工作狀態　採用磨機電耳、磨機功率、分級機返砂量和溢流粒度等多因素的變化來綜合判斷磨機工作狀態，不僅準確測量出磨機負荷、分析磨機狀況的變化趨勢。同時也使系統的自診斷、自動校正得到可靠的保證，為系統磨礦效率的檢測提供基礎數據。並在其中之一發生故障時，系統仍能正常工作，起到相互保護作用。　3.2PID+模糊控制　模糊控制將磨機的性能、磨礦系統的工藝過程和礦石性質的變化等諸多因素與生產實踐相結合，建立模糊控制規則，進行模糊推理，得出推理結果。反模糊化與各控制對象的PID結合，組成Fuzzy+PID的控制閉環，從而實現磨機的精確控制。這樣既可保持PID控制的無靜差、穩定性好的特點．又具有模糊控制對參數的適應性和調節速度快的特點。從而更有利於穩定磨機生產過程，提高磨機的處理量，穩定分級溢流粒度，並為下一工序作業提供有利的條件。　3.3系統可靠性高　系統核心設備採用平均無故障時間較長、易於維護的設備，輔助設備採用先進的通用設備，便於現場人員的使用與維護。自動控制系統中所有設備均採用二級連鎖保護，即控制系統在原有電氣連鎖系統基礎上，增加PLC連鎖控制，其中包括軸瓦溫度報警、油路阻斷報警、上下工序的啟動停止信號、磨選環節設備啟動停止信號、緊急停車信號、集礦膠帶啟動停止、給礦膠帶啟動停止、變頻器啟動停止、各種指示及報警等信號的檢測和輸出以及其相應的邏輯順序關係控制。二級連鎖保護保證了各種設備在條件複雜、惡劣生產現場環境中安全運行。　控制系統與現場設備的模擬量和開關量輸入輸出均實現隔離，提高了系統的可靠性；設備通過接地處理、傳輸信號禁止等措施實現防雷、防干擾、防靜電等問題，保護設備和人身安全。

效果

自動控制系統採用磨機電耳、功率、分級機返砂量和分級機溢流粒度等多因素的變化來綜合判斷磨機工作狀態，避免了僅採用電耳或磨機功率單因素檢測、階梯值給礦這一簡單的控制方法，容易造成系統失控，致使磨機“漲肚”或導致台時效率下降、分級設備溢流粒度不穩定，形成磨機與分級設備之間的惡性循環，從而導致後續工序失衡的現象。　採用PID+模糊控制，避免了採用單純的PID控制系統遇到磨機工況不穩定時，常出現磨機過負荷及給礦異常等，嚴重影響磨機的正常工作。並有可能造成設備損壞的不良後果。　磨礦全流程自動控制系統啟用以來，3個系列磨機均沒有發生過“漲肚”現象，且提高了系統台時效率、分級機溢流粒度合格率及回收率，降低球耗、電耗及襯板等消耗，避免和減少了故障的發生。精礦品位一直保持在66．5%～66．8%之間穩定生產，同時大大提高了人均勞效．與同等規模的選廠相比減少1/3員工。整個系統使用效果較為顯著，具體指標對比見表1。

結語

磨選全流程自動控制系統是直接套用於選礦生產的一項新技術。它能為提高選礦廠生產效率、產品質量、節能降耗、提高選廠現代化科學和數位化管理髮揮重要作用，獲得顯著的經濟與社會效益。為企業管理提供了準確的數據。提高企業的管理水平。真正實現節能降耗，挖掘設備潛力，減少設備故障停機時間，提高設備作業率，降低崗位工人勞動強度，提高勞動生產率。北銘河選礦廠磨選全流程自動控制系統使用比較成功，是一項套用價值較高的技術項目。