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球磨机系统控制的原理
创建时间 2013-08-05   浏览:  网站管理员: 产品咨询  联系电话:13849116116

一、球磨机-旋流器闭路环节自动控制
Ⅰ段磨矿分级环节由Ⅰ段球磨机一水力旋流器组成,是整个磨选工艺流程的入口 ,其工作状态的好坏对选矿工艺指标、能源消耗以及生产成本的影响至关重要。由于我国选矿行业在综合配矿方面大都没有较好的措施,所以造成入磨矿石性质变化频繁,这样就给磨矿分级环节的自动控制带来很大难度,况且影响这一环节的因素很多,所以这一环节成了一种时变的非线性的强耦合的复杂系统。为了充分挖掘磨矿分级作业的内在潜力,寻求高效的有效途径,对磨矿分级实现自动控制具有十分重要的意义。

二、球磨机-旋流器闭路环节模糊前馈解耦控制
在Ⅰ段球磨机一旋流器组成的闭路环节中,球磨机和旋流器在控制上存在着复杂的耦合关系,因此需要设计解耦控制系统,将球磨机一旋流器闭路环节的控制系统分解成为球磨机控制系统和旋流器控制系统。

前馈补偿具有结构简单,实现容易,效果显著且应用广泛的优点。对数学模型无法精确确定的控制对象。模糊控制能够从现场经验中提取规则,对被控对象实现准确控制。自校正系统可以对被控对象不断地进行采样、对控制效果进行估计、对控制规则和参数进行校正,使整个系统性能趋向完善。

三、Ⅰ段球磨机的给矿自校正模糊控制器设计
由于球磨机磨矿过程的复杂性和参数的时变性及大滞后特性,无法定量地判断球磨机的工作状态和矿石的性质,只能定性地或趋势性地判断,这种判断是无法实现球磨机的精确控制的。要发挥球磨机的磨矿效率,就必须对球磨机的球荷球比、球磨机充填率、球磨机磨矿浓度、矿石特性等因素进行充分考虑,才能实现对球磨机的精确控制。

实际生产过程中,反映球磨机磨矿状况的参数很多。其中主要包括磨音频谱、球磨机功率、旋流器的沉砂量等。在控制过程中,这些参数作为球磨机模糊控制器的输入,而模糊控制器的最后输出是球磨机给矿量和给水量。这些输出值经处理后作为PID控制器的输入,PID控制器的输出,指导系统中的执行机构进行调节。球磨机控制原理见图2。

球磨机系统控制的原理

球磨机模糊控制的主要自动化仪器有磨音、功率变送器、流量计、浓度计、变频器、皮带电子枰等。主要控制思想是保证球磨机入口浓度,球磨机入口主要有给矿量(含水率3%)、给矿水量、旋流器沉砂量3部。前两者可以直接测量,后者通过旋流器给矿流量计、浓度计,溢流流量计、浓度计间接计算得出,从而完成球磨机浓度控制。

球磨机系统控制的原理

模糊控制规则是人们对被控环节认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而,由于球磨机的工作机理复杂、非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素,造成模糊规则的粗糙或不完善,就会不同程度的影响控制效果。针对这种情况,设计了球磨机自校正模糊控制器,球磨机自校正模糊控制器的原理见图4。

球磨机系统控制的原理

模糊控制器经过模糊运算和模糊推理,并根据推理结果,给出一种适合此时球磨机状况的给矿控制方案。同时自校正模糊控制器通过采样、估计、校正等处理,使得模糊控制参数和规则在控制过程中自动的调整、修改和完善,从而使系统的控制性能不断改善,达到最佳的控制效果。

四、旋流器自适应模糊控制
旋流器控制的主要目的是保证其溢流浓度、沉砂浓度及其处理量。旋流器的控制是一个复杂的控制过程,主要体现在3个方面:

①泵池液位、给矿浓度、给矿压力、给矿组成任一因素发生变化,均会导致旋流器原有控制平衡被破坏;
②给矿浓度、给矿压力均影响旋流器溢流浓度指标,当溢流浓度指标发生变化时,无论调节给矿浓度还是调节给矿压力(往往是同时调节),调节幅度均无法精确定义,并且要考虑泵池液位、球磨机负荷的变化;
③由于磨矿生产工艺过程的时变性和不确定性,也导致旋流器各工艺参数的时变性和不确定性。

五、旋流器模糊解耦控制
旋流器控制系统中,泵池补加水的调节会导致旋流器的溢流浓度的变化,同时也会影响泵池液位的变化;给矿压力的调节会导致旋流器的溢流浓度的变化,同时也会影响泵池液位的变化。由此可见旋流器的给矿压力和给矿浓度调节是一对耦合的因素,需要对其进行解耦。模糊控制对控制对象不需要精确数学模型,能够从现场经验中提取规则,对被控对象实现模糊控制。

模糊解耦控制系统将检测到的旋流器溢流浓度、给矿浓度、给矿压力及矿浆池液位的信号作为旋流器模糊控制器输入,模糊控制器经过模糊运算和模糊推理,并根据推理结果,给出一种适合此时旋流器工作的模糊解耦控制方案。即系统在改变泵池补加水量的同时,通过另外一个模糊算法去改变旋流器的给矿压力,其作用就是要消除由于补加水量的改变,导致泵池液位的改变。同样,当调节旋流器给矿压力的同时,系统通过另一个模糊算法去改变泵池补加水量,其作用就是要消除由于给矿压力的改变,导致泵池液位的改变。

六、旋流器自校正模糊控制
设计了旋流器自校正模糊控制器,使模糊控制参数和规则在控制过程中可自动的调整、修改和完善,从而使系统的控制性能不断改善,达到最佳的控制效果。旋流器自校正模糊控制器原理见图5。

球磨机系统控制的原理

旋流器控制要点主要为液位控制、压力控制和溢流浓度控制。液位控制由人工设置安全液位。在安全液位范围内,补加水及频率均不参与调节液位;

安全范围外到高低报警之间,变频器参与控制液位,但是频率的调节范围要保证旋流器工作在合理的压 力范围内;液位高低报警之外,变频器优先保证液位进行调频,发生冒矿时,自动切断补加水,打空泵时,增加补加水到设定的最大值。压力控制为在安全液位范围内优先保证压力,实行定压控制;安全范围外到高低报警之间,保证在旋流器工作在正常工作范围内;液位高低报警之外,放弃压力控制,优先液位。溢流浓度控制把球磨机认为是一个进出平衡的黑匣子,设定一个旋流器溢流浓度,通过给矿量、给矿水的检测值,间接计箅出应该配比补加水的水量的计算值,再根据旋流器溢流浓度计检测的浓度值,再进行微凋补加水。

安全范围外到高低报警之间,变频器参与控制液位,但是频率的调节范围要保证旋流器工作在合理的压力范围内;液位高低报警之外,变频器优先保证液位进行调频,发生冒矿时,自动切断补加水,打空泵时,增加补加水到设定的最大值。压力控制为在安全液位范围内优先保证压力,实行定压控制;安全范围外到高低报警之间,保证在旋流器工作在正常工作范围内;液位高低报警之外,放弃压力控制,优先液位。溢流浓度控制把磨机认为是一个进出平衡的黑匣子,设定一个旋流器溢流浓度,通过给矿量、给矿水的检测值,间接计算出应该配比补加水的水量的计算值,再根据旋流器溢流浓度计检测的浓度值,再进行微调补加水。