德兴铜矿某选厂浮选自动控制系统.pdf

I 看危奎蠢工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N Gl N E E R I N G d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 - 1 7 4 4 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 1 0 德兴铜矿某选厂浮选自动控制系统 圜范凌霄 北京矿冶研究总院北京 1 0 0 1 6 0 摘要针对浮选系统自动化水平低、劳动强度大、生产效率低的现状，德兴某铜矿选厂升级改造原有浮选系统， 采用浮选自动控制系统代替原来的人工操作。介绍系统的组成框架、系统功能、浮选液位和充气量控制策略，以 及浮选自动控制系统的控制软件和相应的监控画面等。实际使用表明，系统运行稳定，控制效果良好，极大地减 轻现场人员的劳动强度，提商现场的生产效率。 关键词选矿工程；浮选自动控制；液位；人工操作 中图分类号T D 9 2 8 ．9文献标志码A文章编号2 0 9 5 - 1 7 4 4 2 0 1 3 0 1 - 0 0 4 6 - 0 3 浮选作业的自动控制是当前国内外选矿自动化领域 一个非常活跃的研究领域，随着计算机和自动控制技术的 飞速发展，浮选作业自动控制已获得广泛应用。就浮选作 业而言，自动控制主要是通过对影响浮选指标的关键因素 的优化控制，以满足选矿回收率和精矿品位的要求”】。 江铜集团德兴铜矿某选矿厂的年选矿能力超过百万 吨，所需设备多 其浮选作业分为一期和二期两个系列， 每个系列包括4 套K Y Z 浮选柱和4 套K Y F - 2 8m 3 充气搅 拌式浮选机 ，设各总占地面积达4 0 0m 2 。同时，在作业过 程中需要多人同时对设备进行监控，并对工艺过程中的加 药、搅拌等工艺进行手工调控，导致技术指标不稳定，降 低了精矿品位和回收率。为此选矿厂在2 0 1 1 年3 月开始对 浮选作业进行自动化控制改造，通过自动化控制提高技术 指标的精度，提高精矿品位和选矿回收率，同时降低工人 的劳动强度，提高工作效率。 1系统结构 1 ．1 系统框架 控制系统分为3 层，分别是现场设备层、控制层和管 理层。现场设备层主要功能是采集实时数据和执行控制命 令，包括所有检测仪表和执行机构等。控制层主要功能是 处理现场设备的状态和过程数据，实时完成数据处理和 回路控制。管理层主要功能是监控和管理，通过组态软件 将现场采集的数据进行可视化处理，实时显示工艺流程画 面，实现系统远程管理【2 】。 根据工艺要求，在现场浮选平台上配备就地作业控 制器，可以实现系统的就地自动控制，相当于一套独立的 P I D 控制器，并且自带人机交互界面，操作人员可以就地 进行回路控制参数的设置。另外，就地控制器还配备远程 通讯功能，可通过M o d b u s 协议与工程师站进行通讯，进 行数据读写，实现远程控制。在需要的时候，通过就地控 制器内的转换开关，完成就地／远程控制方式的切换。系 统配置如图1 所示。 1 ．2 控制原理 液位控制。浮选液位控制包括对4 套浮选柱和4 套浮 选机槽内的液位控制。通过液位计检测当前液位值，与设 定值进行比较，根据差值的性质和大小，控制器输出相 应的信号给执行机构，控制液位调节阀开度，实现液位控 制[ 3 - 4 ] 。控制原理框图如图2 所示。 充气量控制。充气量控制包括对4 套浮选柱进风量 收稿日期2 0 1 2 0 8 - 1 6 作者简介范凌霄 1 9 8 3 一 ，男，山东烟台市人，助理工程师 主要从事选矿自动化等方面的研究。 4 6 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 工程师站 管理层 ◇ 控制压 ，以太网 域等鼍衄 ⋯F 卸⋯一习一晤 糊璐层荸_ 塞 喜萨 为 t 液位设定值{三三雩莩；尹二F一液位值 图2 浮选液位控制原理框图 的控制。通过涡街流量计检测风管内气量大小，与设定值 进行比较，根据差值陛质和大小，控制器输出相应信号给 执行机构，控制气动调节阀开度，实现进风量控制。控制 充气量设定值 另外，在现场浮选平台 包括浮选机和浮选柱 上，配 置就地控制器，可让操作人员就近观察浮选槽液位变化， 并根据需要进行相应操作。其他功能还包括实现远程／就 地控制切换、就地自动控制、记录历史数据等。 工程师站设在中央控制室内，包括P L C 控制柜、工 控机和显示器等。 2 ．2 系统软件 工程师站采用D N A 控制系统平台，将所有人机界面、 应用数据、控制变量等进行集成。 通过上位机的人机交互界面，操作人员可以实时监控 浮选过程参数数据 例如液位、流量、水量等 ，并通过画 面对过程参数进行实时调整和操作，可以实时监控现场 设备的运行状态 例如远程／就地控制、运行／停止等 ，并 设置参数报警功能。系统还提供各个控制回路的实时曲 线和历史曲线，通过曲线查询功能，用户可以了解任意时 间段内设备的运行情况，给现场的生产和管理带来极大的 便利。 人机界面友好，简单易理解，符合现场人员的操作习 惯。控制系统流程如图4 所示。 充气量 2 ．3通讯方式 图3 浮选充气量控制原理框图 原理框图如图3 所示。 2 系统组成 2 ．1 系统硬件 浮选柱系统现场检测仪表包括超声波液位计、涡街 流量计、电磁流量计。执行机构为气动调节阀，包括底流 调节阀、充气量调节阀和喷淋水管路调节阀。 浮选机系统现场检测仪表为激光测距仪，测量浮选 槽内液位变化。执行机构为气动调节阀。 ≤麴一彤 】数租精大泵； 漶。f 慕景 二一亟 系统现场设备层与控制层P L C 采用了两种方式通 讯一是硬接线方式，现场仪表数据直接通过硬接线接 入控制层I ／O 模块；二是控制层与现场就地控制器通过 R S 4 8 5 总线连接，控制层P L C 从就地控制器内读取现场实 时数据。 在第一种通讯方式下，就地控制器不参与P I D 回路 控制，整个控制运算都由控制层P L C 控制器完成，就地控 制器此时只起到储存和记录数据的功能。 在第二种通讯方式下，P I D 回路控制和运算由就地控 制器完成，P L C 不参与P I D 运算，但是仍要通过上位机对 现场过程数据进行调整和操作。 ∥矿器蜡建 图4 控制系统流程 有色金属工程2 0 1 3 年第1 期4 7 裟一u越幕位门， 己麓墨 l l雷灌I I 斗 ⅢⅢ 怒曲‰撬_ 眦 一～i i | ；≮ 定际位 ■j 一 露雌 I、叫叫_●● Q ．总 万方数据 i l 看杰企磊工程塑里型 垦璺璺旦型璺塑垦坠 璺曼型鱼 堕至曼璺 型鱼 这两种通讯方式代表了两套不同的控制方案。一般 情况下都只采用其中一种进行远程控制，但如果现场出现 某些异常隋况导致控制器失灵，就可以根据情况及时地进 行切换，以保证不会影响正常的生产活动，避免出现生产 事故。 2 ．4 监控系统 为了方便操作人员实时跟踪浮选设备的运行状态， 在浮选平台上安装视频监控系统，显示器置于中控室内， 让值班人员在控制室内就可监控现场情况，并在出现异常 情况时及时在监控画面上进行操作。 3系统应用 江铜集团德兴铜矿某选矿厂浮选改造工程于2 0 1 1 年 底顺利结束，并投产运营，该选厂的浮选作业控制系统可 实现对浮选液位、充气量等重要参数的自动控制，在中控 室内通过人机交互界面实现对现场数据的实时监控、数据 采集和远程管理。 3 ．1 控制效果 结合现场工艺流程，对控制器进行P I D 参数整定”l ， 并根据实时曲线查看控制效果。图5 所示为某套浮选柱的 液位某段时间内的响应曲线。从图5 可以看出，控制量的 实时值基本稳定在设定值上下，控制效果良好。 3 ．2 指标分析 表1 为选厂改造前后的指标。改造前的统计指标为有 代表性的2 0 1 1 年2 月和4 月的平均指标统计，改造后的指 标选取有代表性的2 0 1 2 年6 月和7 月的平均指标。 选厂规定的浮选合格指标分别为一段回收率8 8 ．0 ％， 二段回收率9 8 ％，总精矿品位2 5 ％，综合回收率8 5 ．5 ％。 由表1 数据可以看出，整改后的浮选指标完全能达到选厂 指标要求，并且极大地提高了指标地稳定性和合格率。 表1 改造前后平均指标 ／％ 3 - 3 效益分析 相对于整改之前，自动控制系统对选厂效益的改善 主要是体现在提高选矿指标的稳定性和产品的合格率。 改造前的指标，每天的统计数据相差较大，精矿品位 和回收率不稳定，有较大浮动。改造之后的生产指标基本 可以稳定在规定的范围之内，合格且稳定的指标对生产的 0 5 0 0 0 00 6 0 0 0 00 7 0 0 0 00 8 0 0 0 00 9 0 0 0 01 0 0 0 0 01 1 0 0 0 01 2 0 0 0 0 1 3 0 0 0 01 4 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 1 6 0 0 0 01 7 0 0 0 01 0 0 0 0 01 9 0 0 0 02 0 0 0 0 0 图5 某浮选柱液位响应曲线 意义非常重大。 通过对选矿工艺的集中监控，精细化管理铜矿石的 处理过程，精矿铜品位提高0 ．2 4 3 ％，铜回收率提高1 ．0 8 ％， 按照每年处理1 0 0 万t 铜矿石计算，可多产铜1 0 8t ，增加年 收益数百万元。另方面，每吨矿石可以节电1 ．5k W h ，每 年节电1 ．5 0G W h ，节省电费约百万余元。除此之外，系统 每次只需要人进行监控，再加上若干维护工人即可，有 效减轻了工人劳动强度，降低人力成本。 4 结语 德兴铜矿某选厂改造后至今，整个浮选自动控制系 统的运行稳定，控制效果良好，相比传统的人工调节方式 明显地提高并稳定了浮选指标，为选厂带来直接的经济效 益。同时，通过监控画面，用户能实现现场设备运行情况 的集中、远程、实施把握，同时还能够实现工艺流程的远 程控制，极大地提高了生产和管理效率。 参考文献 [ 1 ] 余龙舟，李世厚．基于组态软件的浮选柱矿浆液位检测控 制系统[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 5 3 8 - 4 1 ． 【2 ] 刘继明．基于W o n d e r w a r e 软件的选矿自动化控制系统设 计与实现[ J ] 有色金属工程，2 0 1 2 ，2 3 5 7 5 9 ． [ 3 ] 苏军，杨朝虹．浮选机液位控制系统在钾盐浮选中的应 用[ J 】．矿冶，2 0 0 8 ，1 7 1 5 9 - 6 1 ． [ 4 】蔡幼忠．浮选槽的液位检测控制探讨[ J 】有色矿山，2 0 0 2 ， 3 1 6 3 5 3 6 ． [ 5 ] 段晓良．浮选机液面自动控制探讨[ J ] 有色金属 选矿部 分 ，2 0 0 5 4 3 8 - 4 1 ． 4 8 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y ㈣呻胁胁M㈣胁帅 M。 啪啪m啪丢|m铷狮m㈨ 万方数据