浮選機空氣流量自動控制實踐應用

林荷秀

(江西銅業集團公司城門山銅礦，江西九江 332100)

浮選機空氣流量自動控制實踐應用

林荷秀

(江西銅業集團公司城門山銅礦，江西九江 332100)

城門山銅礦5000T選礦廠選用了北京礦冶研究院設計的KYFⅡ－50浮選機，此浮選機葉輪不起吸氣作用，空氣靠外部風機強制吹入。在選礦過程中采用先進儀表，對KYF浮選機空氣流量進行測量、調節和控制，實現浮選充氣量自動控制，使進入浮選槽內空氣量和分散度達到最佳化，有效地提高氣泡與礦粒的接觸率，穩定選礦指標。

浮選機;充氣量;自動化儀表;PID調節;自動控制

1 引言

在泡沫浮選法中，吸附礦粒泡沫穩定與否對浮選的分離過程起到重要作用，穩定的泡沫層能有效改善浮選作業回收率。由此對空氣量的可控性提出了要求。

城門山銅礦5000T選礦廠選用了北京礦冶研究院設計的KYFⅡ－50浮選機，此浮選機屬于充氣攪拌式浮選機。這類浮選機與一般機械攪拌式浮選機相比，具備以下特點:浮選機葉輪不起吸氣作用，空氣靠外部風機強制吹入，空氣分散好，充氣量可根據需要增減，易于調節，有利于提高浮選機的處理能力和選別指標［1］。

KYFⅡ－50浮選機槽頂部的橫梁互相連通，由鼓風機來的空氣用一條風管與每個作業浮選機橫梁相連，在風管上安裝控制風量的調節碟閥。每臺浮選機軸承座與橫梁之間連有分風管，管上裝有手動風閥，該閥用來微調給入槽內的空氣量。空氣通過軸承座進入浮選機中空軸，通過轉子中心的空氣分配器側壁孔，流入轉子葉片間。轉子有效地將空氣分散到礦漿中，礦漿與空氣在葉片間進行充分混合后，由葉輪上半部周邊排出，礦化氣泡上升至礦漿表面形成泡沫層。

2 流量自動控制系統的要求與組成

一個流量控制系統好壞的前提條件是流量測量精度高、響應快。首先是對空氣流量計的選擇。空氣流量計有很多種，在城門山銅礦選礦廠選用的是熱式空氣流量傳感器。其電阻溫度探測器(RTD)測量精度高于熱敏電阻，采用RTD的熱式流量計具有阻力小、響應速度快、測量精度高等特點［2］。利用標準電阻、加熱RTD、溫度補償電阻RTD構建一個惠斯通電橋，將和空氣質量流量成正比的壓差信號引出，經信號處理變換為標準信號輸出［3］。

給定空氣流量和熱式流量計測得的實際流量相比較，偏差值經過PID處理，控制氣量調節閥動作，使空氣流量始終穩定在給定值。鑒于多臺浮選機控制過程完全一樣，僅每臺浮選機給定氣量略有差別，因此在系統中增加一個PLC，在PLC程序中編寫PID調節子程序［4］，實現自動校正PID參數。實際流量和給定流量的運算處理后，將控制量送至智能控制器，調節閥門開度。同類浮選機采用巡檢方式同類處理。PLC巡檢后，為了減少調節信號傳遞滯后及提高控制精度的要求，增加閥門定位器。

PID調節參數整定是這個控制系統的好用與否的核心內容。一般而言，浮選礦物性質變化相對快，對于浮選礦物空氣量調節需要遵循多數礦物特性的需求，空氣量調節首先需穩定，其次要考慮精度［5］。

浮選機空氣量控制系統的組成［6］如圖1。

圖1 浮選機空氣量控制系統的組成

3 空氣流量自動控制系統現場實現

KYFⅡ－50浮選機充氣量自動控制系統包括空氣流量計、PLC模塊、智能控制器、儀表控制箱及控制執行器(氣動調節閥裝置)等組成。

3.1 空氣流量測量裝置(空氣流量傳感器)

空氣流量傳感器采用熱式流量計，安裝在浮選充氣管路上。外形如圖2。

熱式流量計工作原理:當傳感器置于無流量的介質中時，由于加熱器的作用將在兩只RTD間將形成一個溫度差值(△T)。隨著介質的流動，基于熱傳導原理，介質分子將帶走測量端RTD上的部分熱量，而參考端RTD的溫度將保持不變，因此兩只RTD間的溫差將改變。溫差的變化與介質的流量及介質本身的熱特性有關，較高的流速或密度較大的介質將加快兩RTD間溫差的變化。FCI通過線性化電路將溫差的變化轉換成與流量相對應的輸出信號。由差壓變送器輸出流量信號(4～20mA)，從而測量氣流量。

圖2 熱式流量計

3.2 PLC對給定量與實際量比較及處理

PLC充氣量控制程序中設定符合浮選工藝要求的充氣量標準值，與空氣流量計測得的實際流量值進行比較，計算得到偏差值經過處理送到氣量智能控制器。

3.3 充氣量智能控制器

浮選機充氣量智能控制器就地控制箱安裝于現場附近，便于操作。就地控制箱如圖3。

圖3 就地控制箱(控制器儀表上面SV代表閥門開度，MV代表閥位反饋值)

就地控制箱內裝有兩種類型儀表，上方的是手操器，下方的是數顯儀。數顯儀沒有控制功能，只能用來顯示測量到的空氣流量值。手操器具備自動控制功能，自動狀態時，可以接受從PLC系統來的閥位給定輸入信號，并自動跟隨閥位給定信號，再由閥門定值器控制執行器，自動控制氣動蝶閥的閥門開度，從而控制氣流量。在現場也可以通過手操器手動控制氣動蝶閥的開度，調節充氣量，直到充氣量達到符合工藝要求為止。手動控制時屬開環控制，自動控制狀態時是閉環控制。

現場調試對于PID參數的整定，主要是依據浮選工藝對于氣量控制的穩定和精度取舍進行相對應調整。

3.4 充氣量的控制執行器

充氣量的控制執行器采用氣動蝶閥，也是安裝在浮選充氣管路上。外形如圖4、圖5。

此類調節蝶閥應用在生產自動控制系統中，適合于對氣量的大小進行調節。主要由氣動執行機構、中線蝶閥及定位器等組成。

氣動蝶閥上裝有閥門定位器，接收智能控制器傳來的控制信號，然后根據接收到的信號，輸出氣源對氣動碟閥進行控制，通過控制進風管上氣動蝶閥的閥門開度，使充氣量穩定在給定值附近。

控制箱及定位器接線如圖6。

圖6 控制箱及定位器接線圖

概括而言，充氣量自動控制系統處于自動狀態時，根據工藝要求設定充氣量值，系統的控制輸出值跟隨閥位反饋值，自動調節執行器的閥門開度，使被控充氣量穩定在設定值。

每一套浮選作業使用一套充氣量自動控制系統，浮選機充氣量自動控制使進入浮選槽內空氣量和分散度達到最佳化，氣泡與礦粒的接觸率有效提高，可獲得更多的合格的泡沫產品。

4 結語

通過采用先進儀器儀表對浮選機充氣量進行測量、調節和控制，實現了浮選機充氣量的自動控制，穩定浮選速度和浮選選擇性，有力保證選礦指標的穩定，減輕作業人員工作強度。

［1］孫時元主編.《最新中國選礦設備手冊》.北京機械工業出版社.

［2］毛徐辛主編.《檢測技術與儀表》.機械工業出版社.

［3］常健生主編.《檢測與轉換技術》.機械工業出版社.

［4］楊公源主編.《PLC應用實例與程序解說》.電子工業出版社.

［5］作譯者:劉金琨.《先進PID控制MATLAB》.電子工業出版社.

［6］程鵬主編.《自動控制原理》.高等教育出版社.

Practical Application on Air Flow Automatic Control of Flotation Machine

LIN He－xiu

(JCC Chengmenshan Copper Mine，Jiujiang，Jiangxi，China 332100)

The flotation machine KYFⅡ－50 designed by Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy was employed in 5000T Concentrator of JCC Chengmenshan Copper Mine.The floatation machine impeller has a problem of air suction which has to rely on external fan to force the air blown in.Advanced instruments are used in mineral processing，which measure，regulate and control air flow of KYF flotation machine.In this way，automatic control of flotation aeration rate is achieved，which optimize the amount and dispersity of the air entering into flotation tank and effectively increases contact rate of bubbles and mineral particles，so that mineral indicators are stabilized.

flotation machine;aeration rate;automation instrument;PID control;automatic control

TH862

A

1009－3842(2011)04－0055－04

2011－03－09

林荷秀(1971－)，女，江西南康人，電氣工程師，主要從事選礦廠電氣設備技術管理工作，E－mail:761572147@qq.com