Φ30m濃密機壓力自動控制系統的優化改造

石自信，原新圃，段銀聯，吳 哲

（山東黃金礦業（萊州）有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261400）

Φ30m濃密機壓力自動控制系統的優化改造

石自信，原新圃，段銀聯，吳 哲

（山東黃金礦業（萊州）有限公司 三山島金礦，山東 萊州 261400）

濃密機生產過程工藝機理復雜，由于初期設計的局限和給礦性質波動頻繁，難以實現濃密機自動控制。濃密機壓力自動控制系統的優化改造，提高了濃密機自動控制的可靠性，運行狀態更加貼切實際，避免了易損件的使用，減少了工作量，降低了成本，使用中達到了預期的效果。文中對壓力自動控制系統的改造進行了闡述。

濃密機；壓力表；自動控制；優化；改造

1 引言

濃密機是濃縮礦漿的主要設備， 廣泛應用于選礦、冶金、污水等行業［1］。相比其他濃縮設備， 濃密機具有占地面積小、能耗低、效率高等優點， 在我國選礦廠得到普遍使用［2］。傳統工藝中，濃密機操作由操作工憑經驗控制［3］，但是由于個人水平差異，很容易造成設備損壞和影響后續流程，所以濃密機的自動控制已經成為一種趨勢［4-5］。但是濃密機工藝機理復雜，給礦性質波動頻繁等特點，控制效果不佳，嚴重制約著我國濃密機生產過程自動化水平的提高［6］。

三山島金礦8000t/d選礦廠精礦脫水流程采用一臺GZN-30高效濃密機進行前期的脫水作業。但是由于設備老化以及初期設計和如今實際生產的一些不符之處，導致該濃密機只能處在手動運行狀態，而不能實現全自動運行。為了減少勞動強度，減少設備故障率，我們選礦廠組織人員對濃密機自動控制系統進行優化改造，以避免操作工操作不當對后續工藝流程產生不利的影響。

2 自動控制系統改造前的控制方案

改造前濃密機的整個控制系統由一臺西門子S7-200 CPU224控制，當設備在自動狀態啟動后，濃密機開始提耙，待三個耙完全提到位，濃密機開始轉動運行，延時5s，開始降耙，直至三個耙完全降到位，系統運行過程中通過電接點壓力表來控制濃密機的提耙降耙。

系統中電接點壓力表設置下限值為2.5MPa，上限值為4MPa，下限值2.5MPa的常閉點連接PLC 的L+、I1.1，控制濃密機降耙，即當系統壓力小于2.5MPa時，I1.1接通，執行降耙操作，直至三個耙完全降到位；當系統壓力大于2.5MPa而小于4MPa時，電接點壓力表打開PLC的L+、I 1.1點，系統維持原來運行狀態不變；當系統壓力大于4MPa時，常開點閉合，I 1.2接通，執行提耙操作，直至系統壓力小于4MPa。

3 改造前自動控制系統中存在的問題

由于設備自身存在的問題以及系統初期設計與現實存在一些不匹配問題的存在，導致系統現如今很難在全自動狀態下運行，具體問題如下。

3.1 系統設計缺陷

（1）現實運行中，濃密機運行壓力一般在0.3MPa左右，由于礦漿濃度變化和運轉過程中其他因素的影響，可能會在1.6MPa左右短時間運行，很少達到下限值2.5MPa，更達不到上限值4MPa，這樣就失去了設置上限值下限值的意義。

（2）系統中未考慮特殊情況被迫停車的狀況，比如壓力如果大于上限值4MPa甚至更高的情況下運行，則會使設備損壞，無法正常使用。

（3）初期設計中，電接點壓力表電源是由PLC提供24V直流電源，由于容量小、電壓低的原因，再加上電接點壓力表內部防震液的存在，電接點壓力表觸點經常不能夠實現接通狀態，從而達不到通過實際壓力控制濃密機自動提耙降耙的操作。

3.2 設備老化導致維修量增加

我們采用的電接點壓力表內部充滿防震液，由于上述供電電源壓降的存在，在更換新壓力表之后，電源電壓能夠實現常開點的閉合，但可靠性不高，電源電壓不能夠擊穿防震液層實現常閉點的接通，從而導致頻繁更換壓力表，既增加了維修的工作量，還增加了成本，這也是不能采用全自動運行的直接原因。

4 自動控制系統改造后的控制方案

針對濃密機初期設計的不足并結合實際情況，我們對濃密機自動控制系統進行了優化改造，具體改造如下所述。

4.1 硬件方面的改造

改造后濃密機自動控制系統仍由西門子S7-200 CPU 224控制，當濃密機在自動狀態啟動后運行順序與改造前一致，但是將系統中的電接點壓力表更換為BD-805K雙繼電器輸出數字壓力控制器，工作電壓由一臺交流36V變壓器提供，保障現場使用安全，供電原理圖如圖1所示。

從2015年到2018年，短短3年時間，銀隆估值漲了近10倍。如今，董明珠等外部股東與大股東魏銀倉的矛盾徹底公開，銀隆陷入風暴漩渦之中。

圖1 供電原理圖

如圖1中，T為變壓器（AC380V/AC36V），SP1、SP2為兩塊數字壓力表（BD-805K）。

數字壓力表BD-805K為內置雙繼電器輸出型，而且可以單獨使用其上限或是下限，我們選擇下限斷開，上限閉合。數字壓力表SP1控制濃密機的提耙降耙，SP2控制濃密機的故障停車，控制原理圖如圖2。

圖2 控制原理圖

SP1設置下限值1.5MPa，上限值2.5 MPa，當系統壓力小于1.5MPa時，根據圖2可知I1.1接通，執行降耙操作，直至三個耙完全降到位或系統壓力大于1.5MPa；當系統壓力大于1.5MPa，小于2.5MPa時，SP1的下限壓力點動作，常閉點斷開，濃密機維持原來運行狀態不變；當壓力大于2.5 MPa時，壓力表SP1達到上限值，如圖2，常開點閉合， I1.2接通，運行提耙操作，直至系統壓力小于2.5MPa。

SP2只使用上限值設4MPa，即當系統壓力大于等于4MPa時，上限值壓力點動作，常開點閉合，I1.3接通，PLC延時3s，若3s后系統壓力仍大于4MPa，則濃密機故障停車，排除故障后，方可再次啟動。

根據上述內容，可以繪出濃密機整體自動控制邏輯框圖如圖3所示。

圖3 濃密機整體自動控制邏輯框圖

4.2 程序上的改動

由于改造后的系統增加了故障停車的功能，所以相應的PLC程序就有所改動，但是I1.1和I1.2的輸入只是開關量的輸入并不影響原程序的運行，只是改變故障停車輸入點I1.3即可。由于系統壓力具有不穩定性，所以接入定時器延時3s停車，故障延時梯形圖如圖4所示。

圖4 故障延時梯形圖

圖4中，I1.3是PLC輸入點，T41是定時器。根據圖3故障延時梯形圖，只要將定時器T41的常閉點串入運行程序網絡，就能夠實現壓力在4MPa以上超過3s，系統就會自動停車，如圖5系統運行梯形圖。

圖5 系統運行梯形圖

圖5中，M0.1是提耙過載和行走過載輸出，Q0.0是濃密機行走輸出。

通過硬件和程序方面的改動，實現了濃密機全自動運行。

5 自動控制系統改造后的優勢

5.1 結合實際，避免設備因壓力過大而損壞

系統改造后，系統工作壓力與實際相符，能夠達到設計要求，完成相應的提耙降耙操作，而且增加了壓力過大自動停車的輸入，避免了特殊情況下因壓力過大而造成的設備損壞。

5.2 電源優勢

數字壓力控制器工作電源采用交流36V供電，保障了設備及操作人員人身安全。

5.3 設備優勢

改造后的系統使用數字壓力表代替原來的機械電接點壓力表，觸點輸出由機械觸點接觸改為繼電器觸點接觸，低電壓導通效果優勢十分明顯，具體如下。

（1）壽命高。我們使用的數字壓力表是微電腦數字化儀表，采用雙穩態控制電路，壓力控制可靠性極高，繼電器觸點輸出使用壽命可達十幾萬次，動作迅速、可靠。

（2）接線簡單，成本低。不需要中間繼電器就能完成輸出控制，接線十分簡單。而且采用雙穩態控制電路，不容易損壞中間繼電器和被控設備，降低了成本。

（3）耐震性能好。數字壓力表能夠長時間在震動的環境下照常工作，而且顯示直觀不會造成誤差；但傳統的電接點壓力表在震動的環境下很容易就會因震動而接觸不良，需要經常更換，增加工作量增加成本。數字壓力表更加符合我們的使用環境。

6 結語

我們對濃密機自動控制系統的優化改造，取得了良好的效果，用數字壓力表代替電接點壓力表，淘汰掉易損設備，減少了維修工作量降低了成本；使用交流36V安全工作電壓，使設備、人身更安全；壓力值的調整，與實際運行壓力更加接近，有利于設備的自動運行。經過優化改造使得自動控制系統更加完善，并在使用中取得了良好的效果。

［1］姚倩， 王紅艷.濃密機生產過程計算機控制系統［J］.礦業工程，2009， 4：27-29.

［2］耿增顯， 柴天佑， 岳恒.濃密機生產過程綜合自動化系統［J］.控制工程， 2008， 4：353-356.

［3］姜諳男， 孫豁然， 鄭建明， 等.基于STD工控機的濃密自動控制系統［J］.冶金礦山設計與建設， 2002， 1：31-34.

［4］楊慧.高壓縮性濃密機系統的自動控制［J］.礦冶工程， 2004， 8：44-46.

［5］繆天宇， 王旭， 王慶凱， 等.濃密機生產過程自動化控制在廢水處理工藝中的研究與應用［J］.數字技術與應用， 2012， 9：18-20.

［6］羅桂民， 黃振藝.Φ53m高效濃密機在平果鋁土礦的應用［J］.金屬礦山，2005，8：452—454.

Automatic Pressure Control System Optimization and Transformation of Φ30m Thickeners

SHI Zi-xin， YUAN Xin-pu， DUAN Yin-lian， WU Zhe
（San Shan Dao Gold Mine， Shandong Gold Group CO.， LTD.Laizhou 261400， Shandong， China）

Due to the complicated operation process， the initial design limitations and frequent fluctuations concentrate feeding of the thickener； it was difficult to achieve automatic control of the thickener.Through optimizing and transformation of the thickener automatic pressure control system， the automatic control reliability has been improved， decreased the consumables parts， working forcing and cost， the thickener running state was more appropriate.This paper focuses on the transformation of pressure automatic control.

thickener；manometer；the automatic control；optimization；transformation

TD45

B

1009-3842（2015）06-0069-04

2015-07-04

石自信（1987-），男，山東無棣縣人，主要從事自動控制和儀器儀表維護工作。E-mail：380625514@qq.com