CN104624355B

CN104624355B - 一种原矿堆场下料控制方法

Info

Publication number: CN104624355B
Application number: CN201510010706.0A
Authority: CN
Inventors: 李志宏; 陈若珩; 胡俊文; 刘志杰
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: CN104624355A

Abstract

一种原矿堆场下料控制方法，根据生产操作人员输入的原矿堆场下料口的原始下料比例，在确保所有下料口的最终下料比例之和为1的原则下，自动计算每个下料口的最终下料比例。并根据由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号，自动计算出每个下料口对应的拖料皮带变频器的控制信号，从而自动调整原矿堆场下料口下料量，确保半自磨机给矿粗细料比例严格符合生产要求，同时确保原矿的给矿量跟踪设定值，误差在生产允许的范围内。

Description

一种原矿堆场下料控制方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，主要用于冶金矿山选矿厂原矿堆场下料控制。

背景技术

原矿堆场的原矿堆积呈圆锥体状，在锥体底面下部中心有一个下料口，以底面下部中心为圆心的圆周上也分布着若干个下料口。原矿堆由顶部给矿皮带自然卸料堆成，形成底部中间下料口处的料为细料，而周边料口的料为粗料。

下料口分别配置由变频器驱动的拖料小皮带，原矿经过下料口直接落在拖料小皮带上。变频器驱动拖料小皮带移动，原矿源源不断地由拖料小皮带输送到给料主胶带机上，进而送入半自磨机进行磨碎，给料主胶带机上安装有一台电子计量秤，用于测量给矿量。

半自磨机的生产要求，进入半自磨机的原矿的给矿量误差要在一定范围之内，并且粗细料按一定比例搭配。目前，冶金矿山选矿原矿堆场的下料都采用人工方式，即生产操作人员根据经验，设定好原矿堆场各个下料口变频器的速度，使变频器按照设定好的速度运转，驱动拖料小皮带下料，以图满足半自磨机的生产要求。这种人工操作方式不能严格确保给矿粗细料比例符合生产要求，也不能确保原矿的给矿量误差满足生产要求，从而对半自磨机的安全生产造成很大影响。

发明内容

为了解决冶金矿山选矿厂原矿堆场下料时，人工操作方式造成的半自磨机给矿粗细料比例不能严格符合生产要求，也不能确保原矿的给矿量误差满足生产要求，从而对半自磨机的安全生产造成很大影响的问题。本发明提供了一种原矿堆场下料控制方法，从而确保半自磨机的安全生产。

本发明的技术方案：

1、各下料口最终下料比例的确定

人为设定将原矿堆场下料总重量规定为1（即重量百分比为100%）。原矿堆场底部共有7个下料口下料，7个下料口的下料量之和等于1。某个下料口对应的拖料皮带变频器状态信号用A_i表示， A_i=1，表示变频器运行，即该下料口正在下料；A_i=0，表示变频器停止，即该下料口停止下料。

原矿堆场底部共有7个下料口，中间下料口处的料为细料，而周边料口的料为粗料。每个下料口的下料比例（重量百分比）由操作人员根据半自磨机负载情况给出粗料与细料的比例，设第i个下料口的下料比例用X_i表示，X_i的值在0和1之间。

图2所示，原矿堆场共有７个下料口，通常各下料口的工作分配有三种组合方式。第1种组合方式：第一下料口1、第七下料口7和第四下料口4下料，第二下料口2、第三下料口3、第五下料口5、第六下料口6均不下料。

第2种组合方式：第二下料口2、第七下料口7和第五下料口5下料，第一下料口1、第三下料口3、第四下料口4、第六下料口6均不下料；

第3种组合方式：第三下料口3、第七下料口7和第六下料口6下料，第一下料口1、第二下料口2、第四下料口4、第五下料口5均不下料。

这3种组合方式地位平等，没有级别、优先性之分。

当第一下料口1、第七下料口7和第四下料口4的设备（即变频器）无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有一定高度时，可以选择第1种组合方式下料。这时，操作人员根据半自磨机功率负载情况给出粗料与细料的比例，即给出第一下料口1的料比例X₁、第七下料口7的料比例X₇和第四下料口4的的料比例X₄。负载适当时，X₇ =0.4，X₁ =X₄ =0.3。功率负载过载时，需适当减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₁ = X₄在0.1—0.2之间。功率负载欠载时，增加粗料，减小细料；X₇在0.2—0.3之间，X₁ = X₄在0.35—0.4之间。

当第二下料口2、第七下料口7和第五下料口5的设备（即变频器）无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有一定高度时，可以选择第2种组合方式下料。这时，操作人员根据半自磨机负载情况给出粗料与细料的比例，即给出第二下料口2的料比例X₂、第七下料口7的料比例X₇和第五下料口5的的料比例X₅。负载适当时，X₇ =0.4，X₂ = X₅=0.3。负载过载时，减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₂ = X₅在0.1—0.2之间。负载欠载时，增加粗料，减小细料，X₇在0.2—0.3之间，X₂ = X₅在0.35—0.4之间。

当第三下料口3、第七下料口7和第六下料口6的设备（即变频器）无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有一定高度时，可以选择第3种组合方式下料。这时，操作人员根据半自磨机负载情况给出粗料与细料的比例，即给出第三下料口3的料比例X₃、第七下料口7的料比例X₇和第六下料口6的的料比例X₆。负载适当时，X₇ =0.4，X₃ = X₆=0.3。负载过载时，减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₃ = X₆在0.1—0.2之间。负载欠载时，增加粗料，减小细料，X₇在0.2—0.3之间，X₃ = X₆在0.35—0.4之间。

某个下料口的最终下料比例（百分比）为Ｐ_i：

Ｐ_i=（A_i×X_i）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇），i=1 、2······7

显然，Ｐ₁++Ｐ₂+ ······+Ｐ₇=1。

这样，避免了操作人员输入的所有下料口的下料比例之和可能不为１的情况发生，从而确保了所有下料口的最终下料比例之和为1。

2、半自磨机给矿量的控制信号的计算

半自磨机给矿量设定值为SP，测量值（即实际给矿量）为PV，由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号CV。CV的值在0—100之间。

连续算法：

CV(k)=Kc{e(k)+(T/T_I)[ e(0)+ e(1)+···+e(k)]+(T_D/T)[e(k)-e(k-1)]}

式中k—采样时刻，k＝0，1，2，…；

CV(k)—第k时刻的控制信号；

Kc—比例增益；

T—采样时间；

T_I—积分时间；

T_D—微分时间；

e(k-1)、e(k)—第(k-1)和第k次采样所得的偏差信号，e(k-1)= PV(k-1)- SP，e(k)= PV(k)- SP。

PV(k-1)、PV(k)—第(k-1)和第k次采样所得的测量值PV信号。

３、各个下料口控制信号的计算

某个下料口变频器的控制信号为C_i，C _i即半自磨机给矿量控制信号CV按该下料口最终下料比例分配给该下料口的下料控制信号。

C_i=CV×Ｐ_i，i=1 、2······7。

本发明根据生产操作人员输入的原矿堆场下料口的原始下料比例，在确保所有下料口的最终下料比例之和为1的原则下，自动计算每个下料口的最终下料比例。并根据由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号，自动计算出每个下料口对应的拖料皮带变频器的控制信号，从而自动调整原矿堆场下料口下料量，确保半自磨机给矿粗细料比例严格符合生产要求，同时确保原矿的给矿量跟踪设定值，误差在生产允许的范围内。

本发明解决了冶金矿山选矿厂原矿堆场下料时，人工操作方式造成的半自磨机给矿粗细料比例不能严格符合生产要求，也不能确保原矿的给矿量误差满足生产要求，从而对半自磨机的安全生产造成很大影响的问题。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图。

图2为实施例原矿堆场及其7个下料口的位置图。

图中，1、第一下料口，2、第二下料口，3、第三下料口，4、第四下料口，5、第五下料口，6、第六下料口，7、第七下料口，8、给料主胶带机，9、半自磨机。

具体实施方式：

实施例：图2所示，原矿堆场共有７个下料口，中间下料口处的料为细料，而周边料口的料为粗料。第七下料口下细料，其余下料口下粗料。

通常各下料口的工作分配有三种组合方式。第1种组合方式：第一下料口1、第七下料口7和第四下料口4下料，第二下料口2、第三下料口3、第五下料口5、第六下料口6均不下料。

这3种组合方式地位平等，没有级别、优先性之分。

某个下料口下料时，该下料口所对应的变频器状态信号用A_i表示，A_i=1，表示变频器运行，即该下料口正在下料。下料口的下料比例用X_i表示，X_i的值在0和1之间。

当第一下料口1、第七下料口7和第四下料口4的设备（即变频器）无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有一定高度时，可以选择第1种组合方式下料。这时，操作人员根据半自磨机负载情况给出粗料与细料的比例，即给出第一下料口1的料比例X₁、第七下料口7的料比例X₇和第四下料口4的下料比例X₄。负载正常时，X₇ =0.4，X₁ = X₄=0.3。负载过载时，减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₁ = X₄在0.1—0.2之间。负载欠载时，增加粗料，减小细料，X₇在0.2—0.3之间，X₁ = X₄在0.35—0.4之间。

当第三下料口3、第七下料口7和第六下料口6的设备（即变频器）无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有一定高度时，可以选择第3种组合方式下料。这时，操作人员根据半自磨机负载情况给出粗料与细料的比例，即给出第三下料口3的料比例X₃、第七下料口7的料比例X₇和第六下料口6的的料比例X₆。负载正常时，X₇ =0.4，X₃ = X₆=0.3。负载过载时，减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₃ = X₆在0.1—0.2之间。负载欠载时，增加粗料，减小细料，X₇在0.2—0.3之间，X₃ = X₆在0.35—0.4之间。

设定第i个下料口对应的拖料皮带变频器状态信号用A_i表示，A_i=1，表示变频器运行，即该下料口正在下料；A_i=0，表示变频器停止，即该下料口停止下料。

设定第i个下料口的下料比例用X_i表示，X_i的值在0和1之间，则第i个下料口的最终下料比例为Ｐ_i（百分比）：

Ｐ_i=（A_i×X_i）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A_n×X_n），i=1 、2······7

3种组合方式地位平等，没有级别、优先性之分。以第1种组合方式，即第一下料口1、第四下料口4和第七下料口7下料为例。

实例一：半自磨机负载适当的情况

1、各下料口最终下料比例的确定

根据负载正常时，X₇ =0.4，X₁ = X₄ =0.3。而操作人员输入的下料比例可能分别为X₇ =0.4，X₁ = 0.3，X₄ =0.35。

显然操作人员输入的下料比例之和不为1，需要自动调整1#、4#、7#下料口的最终下料比例。

第一下料口1、第四下料口4和第七下料口7在下料，有A₁=1，A₄=1，A₇=1，A₂=0，A₃=0，A₅=0，A₆=0，则最终下料比例

Ｐ₁=（A₁×X₁）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.3）÷（1×0.3 + 0+ 0+ 1×0.35+ 0+ 0+1×0.4）=0.29

Ｐ₄=（A₄×X₄）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.35）÷（1×0.3 + 0+ 0+ 1×0.35+ 0+ 0+1×0.4）=0.33

Ｐ₇=（A₇×X₇）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.4）÷（1×0.3 + 0+ 0+ 1×0.35+ 0+ 0+1×0.4）=0.38

显然Ｐ₂=Ｐ₃=Ｐ₅=Ｐ₆=0

Ｐ₁+Ｐ₄+Ｐ₇+Ｐ₂+Ｐ₃+Ｐ₅+Ｐ₆=0.29+0.33+0.38+0+0+0+0=1

原矿堆场下料口的最终下料比例之和为1。

2、半自磨机给矿量的控制信号的计算

半自磨机给矿量目标值（根据生产指标确定的）为SP＝800t/h，半自磨机给矿量实际测量值为PV=790t/h，由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号CV，CV的值无单位。

CV(k)=Kc{e(k)+(T/T_I)[ e(0)+ e(1)+···+e(k)]+(T_D/T)[e(k)-e(k-1)]}

=0.2{(790-800)+(1/30)[e(0)+e(1)+···+(790-800)]+(10/1)[(790-800)-(795-800)]}=80

式中k—采样时刻，k＝0，1，2，…；

CV(k)—第k时刻的控制信号；

参数Kc、T、T_I、T_D 由现场调试得到。Kc=0.2；T=1秒；T_I=30秒；T_D=10秒；

PV(k-1)、PV(k)—第(k-1)和第k次采样所得的测量值PV信号, PV(k)= PV=790t/h，PV(k-1)＝795 t/h。

３、各个下料口控制信号的计算

根据第i个下料口变频器的控制信号为C_i，C _i即半自磨机给矿量控制信号CV按该下料口最终下料比例分配给该下料口的下料控制信号。

1#下料口变频器的控制信号C₁=CV×Ｐ₁=80×0.29=23.2赫兹。

4#下料口变频器的控制信号C₄=CV×Ｐ₄=80×0.33=26.4赫兹。

7#下料口变频器的控制信号C₇=CV×Ｐ₇=80×0.38=30.4赫兹。

实例二：半自磨机负载过载，但过载不太厉害。

1、各下料口最终下料比例的确定

根据负载过载时，需适当减小粗料，增加细料，X₇ 值在0.6—0.8之间，X₁= X₄在0.1—0.2之间。操作人员输入的下料比例可能分别为X₇ =0.7，X₁ = 0.15，X₄ =0.18。

Ｐ₁=（A₁×X₁）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.15）÷（1×0.15 + 0+ 0+ 1×0.18+ 0+ 0+1×0.7）=0.146

Ｐ₄=（A₄×X₄）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.18）÷（1×0.15 + 0+ 0+ 1×0.18+ 0+ 0+1×0.7）=0.175

Ｐ₇=（A₇×X₇）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.7）÷（1×0.15+ 0+ 0+ 1×0.18+ 0+ 0+1×0.7）=0.679

显然Ｐ₂=Ｐ₃=Ｐ₅=Ｐ₆=0

Ｐ₁+Ｐ₄+Ｐ₇+Ｐ₂+Ｐ₃+Ｐ₅+Ｐ₆=0.146+0.175+0.679+0+0+0+0=1

原矿堆场下料口的最终下料比例之和为1。

2、半自磨机给矿量的控制信号的计算

半自磨机给矿量目标值（根据生产指标确定的）为SP＝800t/h，半自磨机给矿量实际测量值为PV=810t/h，由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号CV，CV的值无单位。

CV(k)=Kc{e(k)+(T/T_I)[ e(0)+ e(1)+···+e(k)]+(T_D/T)[e(k)-e(k-1)]}

=0.2{(810-800)+(1/30)[e(0)+e(1)+···+(810-800)]+(10/1)[(810-800)-(806-800)]}=69.8

式中k—采样时刻，k＝0，1，2，…；

CV(k)—第k时刻的控制信号；

PV(k-1)、PV(k)—第(k-1)和第k次采样所得的测量值PV信号, PV(k)= PV=810/h，PV(k-1)＝806 t/h。

３、各个下料口控制信号的计算

1#下料口变频器的控制信号C₁=CV×Ｐ₁=69.8×0.146=10.2赫兹。

4#下料口变频器的控制信号C₄=CV×Ｐ₄=69.8×0.175=12.2赫兹。

7#下料口变频器的控制信号C₇=CV×Ｐ₇=69.8×0.679=47.5赫兹。

实例三：半自磨机负载欠载，但欠载不太厉害。

1、各下料口最终下料比例的确定

根据负载欠载时，需适当增加粗料，减小细料，X₇在0.2—0.3之间，X₁ = X₄在0.35—0.4之间。操作人员输入的下料比例可能分别为X₇ =0.25，X₁ = 0.375，X₄ =0.38。

Ｐ₁=（A₁×X₁）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.375）÷（1×0.375 + 0+ 0+ 1×0.38+ 0+ 0+1×0.25）=0.373

Ｐ₄=（A₄×X₄）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.38）÷（1×0.375+ 0+ 0+ 1×0.38+ 0+ 0+1×0.25）=0.378

Ｐ₇=（A₇×X₇）÷（A₁×X₁ + A₂×X₂ +······A₇×X₇）

=（1×0.25）÷（1×0.375+ 0+ 0+ 1×0.38+ 0+ 0+1×0.25）=0.249

显然Ｐ₂=Ｐ₃=Ｐ₅=Ｐ₆=0

Ｐ₁+Ｐ₄+Ｐ₇+Ｐ₂+Ｐ₃+Ｐ₅+Ｐ₆=0.146+0.175+0.679+0+0+0+0=1

原矿堆场下料口的最终下料比例之和为1。

2、半自磨机给矿量的控制信号的计算

半自磨机给矿量目标值（根据生产指标确定的）为SP＝800t/h，半自磨机给矿量实际测量值为PV=780t/h，由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号CV，CV的值无单位。

CV(k)=Kc{e(k)+(T/T_I)[ e(0)+ e(1)+···+e(k)]+(T_D/T)[e(k)-e(k-1)]}

=0.2{(780-800)+(1/30)[e(0)+e(1)+···+(780-800)]+(10/1)[(780-800)-(778-800)]}=82.5

式中k—采样时刻，k＝0，1，2，…；

CV(k)—第k时刻的控制信号；

PV(k-1)、PV(k)—第(k-1)和第k次采样所得的测量值PV信号, PV(k)= PV=780/h，PV(k-1)＝778 t/h。

３、各个下料口控制信号的计算

1#下料口变频器的控制信号C₁=CV×Ｐ₁=82.5×0.373=30.8赫兹。

4#下料口变频器的控制信号C₄=CV×Ｐ₄=82.5×0.378=31.2赫兹。

7#下料口变频器的控制信号C₇=CV×Ｐ₇=82.5×0.249=20.5赫兹。

Claims

1.一种原矿堆场下料控制方法，共有７个下料口，其中第七下料口下细料，第一下料口、第二下料口、第三下料口、第四下料口、第五下料口、第六下料口均下粗料，其特征在于：下料口的下料配制有下述三种组合方式：

（1）当第一下料口、第七下料口和第四下料口的变频器无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有至少1米高度时，第一下料口、第七下料口和第四下料口下料；操作人员根据半自磨机功率负载情况给出粗料与细料的下料比例：即半自磨机功率负载正常时，第七下料口下料重量百分比是40%，第一下料口、第四下料口下料重量百分比均是30%，且第一下料口、第四下料口下料量相等；半自磨机功率负载过载时，需减小粗料，增加细料，第七下料口下料重量百分比是60%—80%，第一下料口、第四下料口下料重量百分比均是10%—20%，且第一下料口、第四下料口下料量相等；半自磨机功率负载欠载时，需适当增加粗料，减小细料，第七下料口下料重量百分比是20%—30%，第一下料口、第四下料口下料重量百分比均是35%—40%，且第一下料口、第四下料口下料量相等；

（2）当第二下料口2、第七下料口7和第五下料口5的变频器无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有至少1米高度时，第二下料口、第七下料口和第五下料口下料；操作人员根据半自磨机功率负载情况给出粗料与细料的比例：即负载正常时，第七下料口下料重量百分比是40%，第二下料口、第五下料口下料重量百分比均是30%，且第一下料口、第四下料口下料量相等；半自磨机功率负载过载时，减小粗料，增加细料，即第七下料口下料重量百分比是60%—80%，第二下料口、第五下料口下料重量百分比均是10%—20%，且第二下料口、第五下料口下料量相等；半自磨机功率负载欠载时，增加粗料，减小细料，即第七下料口下料重量百分比是20%—30%，第二下料口、第五下料口下料重量百分比均是35%—40%，且第二下料口、第五下料口下料量相等；

（3）当第三下料口3、第七下料口7和第六下料口6的变频器无故障且这3个下料口无检修作业且这3个下料口对应的料层有至少1米高度时，第三下料口3、第七下料口7和第六下料口6下料；操作人员根据半自磨机功率负载情况给出粗料与细料的比例，即负载正常时，第七下料口下料重量百分比是40%，第三下料口、第六下料口下料重量百分比均是30%，且第三下料口、第六下料口下料量相等；半自磨机功率负载过载时，减小粗料，增加细料，即第七下料口下料重量百分比是60%—80%，第三下料口、第六下料口下料重量百分比均是10%—20%，且第三下料口、第六下料口下料量相等；半自磨机功率负载欠载时，增加粗料，减小细料，即第七下料口下料重量百分比是20%—30%，第三下料口、第六下料口下料重量百分比均是35%—40%，且第三下料口、第六下料口下料量相等。

2.根据权利要求1所述一种原矿堆场下料控制方法，其特征在于：半自磨机给矿量设定值为SP，测量值为PV，由连续控制算法给出半自磨机给矿量的控制信号CV；

连续算法：

CV(k)=Kc{e(k)+(T/T_I)[ e(0)+ e(1)+···+e(k)]+(T_D/T)[e(k)-e(k-1)]}

式中k—采样时刻，k＝0，1，2，…；

CV(k)—第k时刻的控制信号；

Kc—比例增益；

T—采样时间；

T_I—积分时间；

T_D—微分时间；

e(k-1)、e(k)—第(k-1)和第k次采样所得的偏差信号，e(k-1)= PV(k-1)- SP，e(k)=PV(k)- SP；

PV(k-1)、PV(k)—第(k-1)和第k次采样所得的测量值PV信号。

3.根据权利要求1所述一种原矿堆场下料控制方法，其特征在于：每个下料口变频器的控制信号为C_i=CV×Ｐ_i赫兹，i=1 、2······7。