浮選工藝參數控制系統的研究

孔利利（中煤科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000）

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浮選工藝參數控制系統的研究

孔利利
（中煤科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000）

摘 要：浮選工藝是一種比較先進的用于分選細粒煤的選煤技術，具有分選精度高、效率高、入選粒度小和易于實現自動化等優點，在細粒煤泥的分選中得到了廣泛的應用。本文研究了趙樓煤礦選煤廠浮選的概況以及工程改造的基本情況，通過建立液位控制系統的數學模型并對其進行仿真，證明模糊PID控制器的性能更好。

關鍵詞：浮選；加藥控制；液位控制；模糊PID控制

1　影響浮選的因素

浮選是通過礦物和矸石等所表現出的化學性質的不同來進行分選的一種技術［1-2］，也就是通過向礦漿中添加浮選藥劑和沖入空氣，使他們與礦漿充分接觸，利用他們之間粘附程度的不同分選礦物。

在選煤廠的浮選過程中，它的主要目標就是提高精礦品位，提高有用成分的回收率，降低浮選藥劑等原材料的消耗量，以增加企業的經濟效益和社會效益。影響浮選效果的因素總體來說可以分為兩大類，可以控制的和無法控制的。浮選控制系統的最終目的就是盡量控制好獨立變量中的可調節的變量，同時防止干擾變量的影響，減少操作時人為因素所帶來的影響，以得到最佳的分選礦物的目的。

2　浮選控制系統的硬件設計

在整個的浮選工作過程中，硬件的合理選擇是組成浮選自動控制系統的基礎組成部分。只有擁有穩定的硬件運行環境，系統的穩定和安全才能得以保證。構建浮選控制系統，硬件的選擇是不可或缺的步驟。根據需要達到的控制要求以及總體設計的需求，并且考慮到選煤廠生產現場的環境一般情況下都是比較的惡劣，環境潮濕，空氣中粉塵比較多，而且噪聲也比較大，因此在選擇硬件的時候需要考慮可靠性、抗干擾性、操作性都能滿足要求的計算機控制系統。

3　浮選控制系統的軟件設計

3.1編程軟件STEP7

STEP 7是一種專門用于對PLC可編程邏輯控制器進行軟件編程和硬件組態的軟件，它是組成工業控制系統的一部分。STEP 7編程軟件能夠用于進行硬件組態和參數設置、軟件編程、通訊配置和組態功能等，而且STEP7中的SIMATIC管理器能夠實現對一個自動化的系統的硬件和軟件的管理［3］。

3.2組態軟件Wincc

Wincc（Windows Control Center）組態軟件是由西門子公司與微軟公司共同研制開發的一款用于監控的軟件［4］，它是與STEP 7相配套的組態軟件，能夠和PLC控制器進行無縫連接，并且能夠節約成本，使用Wincc開發上位機組態軟件能夠達到開發周期短，內部自帶有SIMATIC PLC通訊接口，并具有開放的程序接口，兼容并支持多種編程語言，用戶程序可以通過ODK函數來訪問 Wincc的數據管理器，同時具備其它功能。

4　浮選液位控制系統的模型及仿真

4.1PID液位控制仿真

根據液位系統的數學模型，利用MATLAB軟件中的Simulink仿真工具箱，對模型進行PID控制。PID控制階躍響應曲線為圖1。

在仿真中，利用經驗試湊法，得到了比較好的PID控制曲線圖，但是波形有較大的超調，且在550s時才逐漸的區域穩定，響應時間比較長，不利用生產的順利進行。

4.2模糊PID控制仿真

模糊PID控制解決了超調和響應時間的問題，其simulink模型仿真曲線波形如圖2所示。

從圖2所示可知，模糊PID控制的超調大大降低，而且達到穩態的響應時間也快了不少，在350s左右就開始趨于穩定，具有良好的動態性能。

圖1　液位PID控制階躍響應曲線

圖2　液位模糊PID控制階躍響應曲線

從以上分析可以看出，模糊PID控制具有很好的動態性能，超調量小，響應速度快，穩定性好，抗干擾能力強。

5　結語

通過對趙樓煤礦的實地考察，并分析了影響浮選效果的參數，從入浮礦漿的濃度和流量這兩個參數入手，控制浮選藥劑的添加量，使浮選藥劑跟著入浮礦漿濃度和流量的變化而變化，總能使其保持在一個最佳值的狀態，并建立浮選液位模型，通過模糊PID控制對其進行控制并取得了良好的動態性能。浮選監控系統的實現，提高了生產的安全性、可靠性，使生產可以平穩、有序的進行下去。

參考文獻：

［1］Peter Ireland，Ryan Cunningham，Graeme J.Jameson.The

behavior of wash water injected into a froth［J］.International

Journal of Mineral Processing，2007，84（1-4）：99-107.

［2］Juan Barraza，Juan Guerrero，Jorge Pi?eres.Flotation

of a refuse tailing fine coal slurry［J］.Fuel Processing

Technology，2013（02）：498-500.

［3］任俊杰，蘇秀麗，劉澤祥.基于SIMATIC PLC的分布式控制系統實現［J］.微計算機信息，2005，21（06）：44-46.

［4］馬俊朋，楊鋼.工業組態軟件Wincc及其在水電站自動化中的應用［J］.微計算機信息，2006，22（11）：62-64..

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.024