自動(dòng)化控制對(duì)現(xiàn)有礦山磨礦分級(jí)系統(tǒng)優(yōu)化工作的意義

裴得金，郭 偉，趙艷賓，解 釗

（中國黃金集團(tuán)西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩850020）

我國是一個(gè)選礦大國，但國內(nèi)選礦廠普遍存在資源品質(zhì)差造成選礦能耗高、勞動(dòng)生產(chǎn)率低等問題，使得成本居高不下，企業(yè)缺乏競爭力，因而急需尋求改進(jìn)現(xiàn)狀的手段。自動(dòng)化控制是利用自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)選礦流程生產(chǎn)過程集中自動(dòng)控制，保證了系統(tǒng)操作的及時(shí)性和可靠性，杜絕了因調(diào)整不及時(shí)造成的生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能浪費(fèi)，確保流程時(shí)刻處于健康、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行狀態(tài)。大量減少了現(xiàn)場的操作工，實(shí)現(xiàn)減員增效，提升企業(yè)的設(shè)備與生產(chǎn)水平。解決了長期以來礦山企業(yè)依靠人工操作，流程工藝效率低，生產(chǎn)協(xié)調(diào)一致性、透明性差的缺點(diǎn)。提高了企業(yè)生產(chǎn)和決策反應(yīng)速度與水平，實(shí)現(xiàn)過程工藝的精細(xì)化管理，使企業(yè)的生產(chǎn)得到穩(wěn)定、快速地健康發(fā)展。

1 研究的意義

磨礦工序是選礦生產(chǎn)的重要工序，其主要任務(wù)是為下道選別工序提供解離充分但過粉碎輕的入選礦物。

磨礦工序作業(yè)的好壞，直接影響選別指標(biāo)，因此加強(qiáng)磨礦分級(jí)工序技術(shù)操作，是搞好選別指標(biāo)的重要前提，必須嚴(yán)格磨礦分級(jí)工序技術(shù)操作，確保浮選入料的濃、細(xì)度，以滿足選別工序技術(shù)要求。

磨礦工序是選礦生產(chǎn)能耗最高的工序，為此加強(qiáng)磨礦管理，嚴(yán)格技術(shù)操作，在滿足溢流濃、細(xì)度的前提下，盡可能地提高磨礦臺(tái)效，是降低磨礦工序以及選礦生產(chǎn)全過程能耗最有效的途徑。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

我國在20世紀(jì)90年代開始從國外引入此技術(shù)，但由于國內(nèi)人工成本較小，節(jié)能環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)同時(shí)購買成本較高等原因未能得到推運(yùn)用。

21世紀(jì)初隨經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展，礦山自動(dòng)化得到了重視，很多有實(shí)力的礦山開始走向礦山開始走向自動(dòng)化，研究院也把目光投向磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)。先后有北京礦冶研究院、長沙礦冶研究院、中南大學(xué)、馬鞍山設(shè)計(jì)院等推出了自己的磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)，并在一些礦山得到了一定應(yīng)用。經(jīng)過21世紀(jì)頭十年的發(fā)展，磨礦自動(dòng)控制意識(shí)在很多礦山得到了宣傳。一些實(shí)力雄厚的礦山也開始研發(fā)自己的自動(dòng)控制系統(tǒng)，鞍鋼、包鋼、新鋼也于2010年前后發(fā)表了磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)的成果。

90年代從國外引進(jìn)磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)開始，我國在不斷的研發(fā)和完善磨礦自動(dòng)控制系統(tǒng)。2000年起在有色金屬礦山金堆鉬業(yè)公司，鐵礦山新疆雅滿蘇礦業(yè)、內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司、首鋼礦業(yè)有限公司水廠鐵礦、中金內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司等選廠得到了推廣應(yīng)用，并收到了很好的效果。

3 系統(tǒng)評(píng)估

該系統(tǒng)基于各種儀器儀表的檢測數(shù)據(jù)，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，通過建立自己獨(dú)有的計(jì)算模型和控制模型，完成對(duì)各個(gè)過程量的控制調(diào)整。相對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)化控制模型的建立，該系統(tǒng)更注重對(duì)磨機(jī)及漿液系統(tǒng)的檢測控制，通過對(duì)磨機(jī)電耳量與電流量的檢測分析，借助于模糊計(jì)算理論，分析出最佳控制區(qū)域及不同點(diǎn)位磨機(jī)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際運(yùn)行效果，模型的建立不但需要精通的計(jì)算機(jī)控制理論基礎(chǔ)，更需要借助于多年對(duì)磨機(jī)狀態(tài)的研究、數(shù)據(jù)分析及豐富的現(xiàn)場磨機(jī)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)；漿液系統(tǒng)的檢測不但要做好各流程點(diǎn)位的礦量平衡，更主要是各流程點(diǎn)位的控制邏輯關(guān)系，控制優(yōu)先級(jí)及一些模糊量的引入主要是依靠對(duì)工藝流程設(shè)計(jì)的高度理解和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算的雙重結(jié)合。

4 控制的目標(biāo)

磨礦分級(jí)流程的自動(dòng)化控制，使用已成熟的自動(dòng)化控制技術(shù)，以經(jīng)濟(jì)效益為中心，以滿足生產(chǎn)需要為重點(diǎn)，整體規(guī)劃與實(shí)施，控制系統(tǒng)同時(shí)具備開放接口，以備將來實(shí)施全流程擴(kuò)充以及改造的自動(dòng)化控制的需要。

實(shí)現(xiàn)磨礦分級(jí)計(jì)、控、管一體化，提高系統(tǒng)啟、停效率，磨礦現(xiàn)場無人值守，形成集中操作與巡檢企業(yè)的生產(chǎn)組織模式，減少崗位工人現(xiàn)場一線工作時(shí)間，降低故障及事故發(fā)生的概率。

建立一個(gè)運(yùn)行可靠、操作方便靈活、功能實(shí)用、維護(hù)簡單的磨礦分級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在穩(wěn)定磨礦分級(jí)產(chǎn)品要求的前提下，實(shí)時(shí)根據(jù)物料性質(zhì)調(diào)整現(xiàn)場工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)磨礦分級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行效果的最優(yōu)化，提高磨機(jī)產(chǎn)能，降低單位能耗。

5 關(guān)鍵控制模型

針對(duì)現(xiàn)場的工藝及對(duì)控制目標(biāo)的要求，制定出控制目標(biāo)及相應(yīng)的控制邏輯關(guān)系，確定所需儀器儀表、控制柜等控制工具的類型和數(shù)量，并通過專有的控制軟件保障控制手段的實(shí)現(xiàn)。

單針對(duì)一些重點(diǎn)控制點(diǎn)位的控制理論是相似的，就磨礦分級(jí)自動(dòng)化控制而言，重點(diǎn)點(diǎn)位主要有兩個(gè)：一個(gè)是磨機(jī)的控制；另一個(gè)是關(guān)于分級(jí)系統(tǒng)的控制。

5.1 磨機(jī)系統(tǒng)控制

每種磨機(jī)都有其獨(dú)有的最佳處理狀態(tài)，人工操作無法準(zhǔn)確判斷磨機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，且操作調(diào)整具有瞬時(shí)性及滯后性的問題，無法做到時(shí)刻將磨機(jī)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整到最佳，造成磨機(jī)產(chǎn)能浪費(fèi)；通過自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)磨機(jī)運(yùn)行工作狀態(tài)的檢測，精確判斷磨機(jī)目前運(yùn)行狀態(tài)是處于空載、滿載或超載狀態(tài)，借助于專有儀器儀表對(duì)磨機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將控制信號(hào)反饋給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)憑借設(shè)定的控制邏輯和數(shù)據(jù)庫，對(duì)磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。及時(shí)調(diào)整入磨給礦量，保證磨機(jī)始終處于一種運(yùn)行狀態(tài)最佳且滿載的狀態(tài)，杜絕給礦量過低造成磨機(jī)產(chǎn)能浪費(fèi)的現(xiàn)象，或給礦量過大造成的漲肚跑粗現(xiàn)象的發(fā)生；并通過對(duì)補(bǔ)加水添加量的精確控制調(diào)整保證磨機(jī)磨礦濃度始終處于最佳磨礦條件，提高磨機(jī)磨礦效率。

5.2 旋流器分級(jí)系統(tǒng)控制

旋流器分級(jí)效率受給礦壓力、給礦濃度、給礦流量的影響很大。礦漿池液位過高或造成礦漿外溢，過低會(huì)出現(xiàn)渣漿泵喘氣現(xiàn)象，所以對(duì)礦漿池的液位調(diào)節(jié)非常必要，而且泵池的液位高低會(huì)影響旋流器的分級(jí)濃度。礦漿池安裝超聲波液位檢測儀表，旋流器給礦安裝濃度檢測儀表、壓力檢測儀表，根據(jù)設(shè)定的分級(jí)濃度、壓力、液位，通過自動(dòng)化系統(tǒng)控制渣漿泵頻率，調(diào)節(jié)泵漿池加水量，達(dá)到旋流器給礦的濃度、壓力、礦漿池液位三者之間的關(guān)系平衡。從而穩(wěn)定旋流器分級(jí)效果、礦漿池液位的目的。

6 技術(shù)核心

1）相關(guān)工藝及設(shè)備的深度研究，只有熟悉工藝及相應(yīng)設(shè)備，才能保證所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)用性。

2）控制模型的建立，須以現(xiàn)場工藝條件為出發(fā)點(diǎn)，在保證實(shí)用性和可靠性的前提下，簡化相應(yīng)邏輯。

3）過程控制中模擬量的運(yùn)算調(diào)整，需保證不但有計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整的能力，更需要具備對(duì)工藝及設(shè)備運(yùn)行情況的系統(tǒng)分級(jí)和精確調(diào)整的能力。

7 綜述

針對(duì)過程工藝不穩(wěn)定性的特征，通過自動(dòng)化的實(shí)時(shí)控制調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

1）實(shí)現(xiàn)磨機(jī)產(chǎn)能最大化，杜絕過磨及產(chǎn)能浪費(fèi)，降低單位能耗。

2）穩(wěn)定磨礦分級(jí)產(chǎn)品指標(biāo)，保證后續(xù)選別工藝的選別效果。

3）實(shí)時(shí)集中監(jiān)測控制，改變現(xiàn)場的生產(chǎn)管理模式，使崗位由操作型轉(zhuǎn)變?yōu)檠矙z維護(hù)型，減輕勞動(dòng)量或勞動(dòng)力投入。

4）穩(wěn)定運(yùn)行及對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)故障監(jiān)控，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少設(shè)備維護(hù)量。

5）改變管理模式，實(shí)現(xiàn)可視化操作及遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高企業(yè)管理的透明度及時(shí)效性。

［1］ 王旭艷.礦石分選新技術(shù)新工藝與選礦過程控制檢測標(biāo)準(zhǔn)及工藝設(shè)備選擇計(jì)算實(shí)用手冊［M］.北京：中國知識(shí)出版社，2005.

［2］ 胡壽松.自動(dòng)化控制原理［M］.北京：科學(xué)出版社，2013.

［3］ 西門子（中國）有限公司.SIMATIC S7－300，S7－400［EB/OL］http：//www.siemens.com.cn.

［4］ 廖常初.西門子人機(jī)界面［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［5］ Digital Contol System.Rolf Isennann［R］.1992.

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