CN104689627A - 智能陶瓷过滤机 - Google Patents

Abstract

一种智能陶瓷过滤机，包括安装于机座上的陶瓷过滤机，包括槽体，槽体内通过主轴安装转筒，转筒的外圆周面上均匀间隔安装有多块陶瓷过滤板；还包括多个超声波振子盒，槽体还安装有搅拌器和加热器；槽体的底部延伸有卸料管，卸料管的管道上安装有清洗剂传感器，位于陶瓷过滤机一侧设置有电控柜；位于陶瓷过滤机另一侧安装有主轴的驱动装置，主轴上安装分配头，分配头通过真空管路经滤桶与真空泵连接，分配头还通过反冲管路与管道泵相连，反冲管路上安装有反冲压力传感器；还包括折弯结构的槽体进浆管，槽体进浆管上安装有槽体进料阀，槽体进浆管的出浆口位于槽体内侧面上方。用智能控制系统，满足选矿设备的要求。

Description

智能陶瓷过滤机

技术领域

本发明涉及过滤装置技术领域，尤其是一种智能陶瓷过滤机。

背景技术

陶瓷过滤机是新一代高效节能的液固分离设备，目前已广泛应用于国内外铁精矿、铜精矿、铅精矿、铝精矿、镍精矿、金精矿、磷精矿及混精矿等行业，它是目前国际上公认的细粒级矿物过滤最新型的高效率、低能耗液固分离选矿设备，具有产量大、效率高、滤饼水份低及节能环保效果明显等优点，以其显著的社会经济效益现已彻底取代传统的园盘真空过滤机。

随着地球矿产资源的大量开采，地表矿物不断枯竭，品位逐渐降低，矿石性质越来越复杂。陶瓷过滤机作为矿山选矿的主要设备，对其性能及使用要求也日益提高，要求陶瓷过滤机具有智能化、网络化，从而逐步实现工厂无人化。

陶瓷过滤机的主要技经指标是产品的产能、含水率及回收率等，然而实际生产中，影响陶瓷过滤机性能的因素非常复杂，存在着种种问题和困难，难以提高和改善。常规控制陶瓷过滤机已远远不能满足当前选矿企业对选矿设备的要求。因此实现陶瓷过滤机控制系统的创新设计势在必行、意义重大。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的智能陶瓷过滤机，从而采用智能控制系统，满足选矿设备的要求。

本发明所采用的技术方案如下：

一种智能陶瓷过滤机，包括安装于机座上的陶瓷过滤机，所述陶瓷过滤机包括槽体，所述槽体内通过主轴安装转筒，所述转筒的外圆周面上均匀间隔安装有多块扇形板拼接成的圆环形陶瓷过滤板，位于陶瓷过滤板的侧面安装滤板视觉传感器；还包括多个超声波振子盒，所述超声波振子盒位于相邻的陶瓷过滤板之间，所述槽体还安装有搅拌器和加热器；所述槽体的底部延伸有卸料管，所述卸料管的管道上安装有清洗剂传感器，所述槽体内一端安装有矿浆温度传感器、矿浆浓度传感器和矿浆pH值传感器；所述槽体内另一端安装矿槽料位计，位于陶瓷过滤机一侧设置有电控柜，所述电控柜内设置有触摸屏、PLC、PID调节器、变频器和低压电器元件；位于陶瓷过滤机另一侧安装有主轴的驱动装置，所述主轴上安装分配头，所述分配头通过真空管路经滤桶与真空泵连接，所述分配头还通过反冲管路与管道泵相连，所述反冲管路上安装有反冲压力传感器；还包括折弯结构的槽体进浆管，所述槽体进浆管上安装有槽体进料阀，所述槽体进浆管的出浆口位于槽体内侧面上方；还包括滤桶，所述滤桶内安装滤桶液位计，所述滤桶上设置有真空压力变送器。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述陶瓷过滤板采用微孔氧化铝材料。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，针对陶瓷过滤机的特点及要求，将专家控制、模糊控制的理论和优秀操作工的典型经验相结合，将专家的智能控制算法、模糊控制算法引入到陶瓷过滤机过滤控制和清洗控制过程中，在线、实时控制陶瓷过滤机，并进行效果验证。

实际应用表明，产能、水份和清洗效果等主要技经指标明显改善，产能显著提高，水份下降，并且比较稳定。应用模糊控制，使过滤板清洗由简单的“能洗”，发展到具有高洗净度、低损伤率、高漂洗比、节水节能等高层次功能。减轻了操作工劳动强度，从而彻底改变陶瓷过滤机传统控制的落后面貌。

本发明将专家控制应用于陶瓷过滤机过滤过程控制，将模糊控制应用于过滤板清洗过程控制，这种方式将不同的智能控制算法适当地相互结合并且取长补短，发挥整体优势，应用于陶瓷过滤机的控制系统，获得了单一控制算法无法具备的控制效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、电控柜；2、触摸屏；3、PLC；4、低压电器元件；5、陶瓷过滤机；6、加热器；7、陶瓷过滤板；8、主轴；9、卸料管；10、超声波振子盒；11、转筒；12、搅拌器；13、槽体进浆管；14、矿槽料位计；15、分配头；16、真空泵；17、槽体进料阀；18、滤桶液位计；19、滤桶；20、矿浆温度传感器；21、矿浆浓度传感器；22、矿浆pH值传感器；23、反冲压力传感器；24、真空压力变送器；25、滤板视觉传感器；26、清洗剂传感器；27、PID调节器；28、变频器；29、管道泵。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的智能陶瓷过滤机，包括安装于机座上的陶瓷过滤机5，陶瓷过滤机5包括槽体，槽体内通过主轴8安装转筒11，转筒11的外圆周面上均匀间隔安装有多块扇形板拼接成的圆环形陶瓷过滤板7，位于陶瓷过滤板7的侧面安装滤板视觉传感器25；还包括多个超声波振子盒10，超声波振子盒10位于相邻的陶瓷过滤板7之间，槽体还安装有搅拌器12和加热器6；槽体的底部延伸有卸料管9，卸料管9的管道上安装有清洗剂传感器26，槽体内一端安装有矿浆温度传感器20、矿浆浓度传感器21和矿浆pH值传感器22；槽体内另一端安装矿槽料位计14，位于陶瓷过滤机5一侧设置有电控柜1，电控柜1内设置有触摸屏2、PLC3、PID调节器27、变频器28和低压电器元件4；位于陶瓷过滤机5另一侧安装有主轴8的驱动装置，主轴8上安装分配头15，分配头15通过真空管路经滤桶19与真空泵16连接，分配头15还通过反冲管路与管道泵29相连，反冲管路上安装有反冲压力传感器23；还包括折弯结构的槽体进浆管13，槽体进浆管13上安装有槽体进料阀17，槽体进浆管13的出浆口位于槽体内侧面上方；还包括滤桶19，滤桶19内安装滤桶液位计18，滤桶19上设置有真空压力变送器24。

陶瓷过滤板7采用微孔氧化铝材料。

本发明所述的转筒11的外圆周面上均匀间隔安装有多块扇形板拼接成圆环形的陶瓷过滤板7，主轴8在可无级变速的减速机由变频电动机带动下旋转。

陶瓷过滤机5的工艺流程包括四个区域：滤饼形成（真空区）、滤饼干燥（干燥区）、滤饼刮除（卸料区）、清洗（反冲洗区）。

陶瓷过滤机采用亲水的微孔氧化铝陶瓷过滤板7作为过滤介质，过滤层布满了许多微米级孔径的微孔，过滤开始首先在真空区时，浸没在矿浆料槽中的过滤板在被抽真空力的作用下，微孔中的毛细作用力大于真空所施加的力，使微孔中始终保持充液状态，只有水能够通过过滤板，而空气不能通过，真空度能保持在-0.095MPa以上，故能耗极低，而且滤饼含水量少。

逐步抽取矿浆中的水份形成干燥的滤饼，在滤板表面形成一层颗粒堆积层，陶瓷板继续旋转，在干燥区滤饼进一步干燥，进入卸料区时被刮下，刮下的滤饼由皮带机输送到仓库。随后陶瓷过滤板进入反冲洗区，反冲液通过分配头15进入陶瓷过滤板，反方向冲洗堵塞在过滤板微孔中的颗粒，而抽取矿浆中的滤液通过分配头15进入真空桶连续排出，完成液固分离，至此完成一个过滤工艺流程周期。

当陶瓷过滤机5过滤运行一个班时间（8小时）后，多孔陶瓷过滤板7逐渐被堵塞，就必须对陶瓷过滤板7进行清洗再生，可采用超声清洗和化学介质联合清洗（加硝酸或草酸）的方法，以保持陶瓷过滤机的循环高效运行。

（一）智能控制系统组成

陶瓷过滤机智能控制系统硬件主要由PLC3、触摸屏2、PID调节器27、变频器28、电磁气动阀、各类传感器（料位计、液位计、温度、浓度、pH值、反冲压力、真空压力、视觉、清洗剂传感器26等）、低压电器元件4、加热器6及电控柜1组成，采用PLC3（罗克韦尔AB公司CompactLogix控制器）和触摸屏2组成智能控制系统。传感器将由测量的矿槽料位计14、滤桶液位计18、酸桶液位计、矿浆温度传感器20、矿浆浓度传感器21、矿浆pH值传感器22、反冲压力传感器23、真空压力变送器24、滤板视觉传感器25、清洗剂传感器26等的模拟量信号（电流DC4～20mA）及主轴8、搅拌器12通过变频器28输出的转速信号（电压DC0～10V）送至PLC3的模拟量输入模块。

由于陶瓷过滤机5的生产工艺中涉及许多时滞、时变、非线性等复杂对象，而采用常规控制算法不能获得满意的控制效果。智能控制策略如模糊控制、专家控制、神经网络、遗传算法等在控制工程领域已经得到了广泛的应用。

将陶瓷过滤机5控制系统作为研究对象，根据能量平衡，分析了该对象的阶跃响应特点，以实验数据为基础，利用阶跃响应曲线法辨识出系统的数学模型。选用美国罗克韦尔AB公司的CompactLogix 1769-L32E系列PLC3作为控制器，将先进控制算法嵌入到PLC3的常规控制系统中，在应用Matlab进行智能算法仿真的基础上，采用结构化编程方法，利用RSLogix5000梯形图语言编制了专家控制过滤及模糊控制清洗算法程序，实现了PLC控制器对陶瓷过滤机控制系统的智能控制。

HTG系列智能陶瓷过滤机的CompactLogix PLC控制器使用RS Logix5000软件编程，RS Logix5000软件是一个包含编程、网络组态、诊断、在线监控等功能的集成系统开发平台。

①、专家控制器

产能和水份是陶瓷过滤机生产的主要关键指标，传统方法靠手动调节及常规控制，控制效果很不理想。本发明一种专家控制的智能陶瓷过滤机，能够明显提高产能和降低水份，并明显改善其性能。

专家控制系统是一智能计算机程序系统，内部含有大量的某个领域专家水平的详细专业知识与丰富的经验，进行推理与判断的程序系统。一是PLC3自学习及记忆经验丰富的优秀操作工经现场实调的最佳参数，二是在变更工况时，以已有参数为基础，模仿有经验的优秀操作工典型的操作步骤，采用专家控制方式实现新工况主要参数的自动设定及调节过程。

HTG系列智能陶瓷过滤机安装有各类传感器，用来采集陶瓷过滤机的温度、浓度、pH 值、料位高度、液位高度、反冲压力、真空压力、视觉、清洗剂、主轴和搅拌转速等参数分别送入PLC3，经分析运算，输出至各执行机构完成相关调节控制过程。

②、模糊控制器

   过滤板能够再生循环使用，其清洗效果是陶瓷过滤机生产非常重要的指标，并直接影响到产能和水份。传统陶瓷过滤机采用常规的联合清洗（超声清洗与化学介质清洗）。清洗程序不能根据过滤机清洗工况变化而作快速相应地调整，清洗效果和质量都不理想。而PID控制器的参数整定烦琐而且控制效果也不理想。

模糊控制可根据控制规则决定控制量的大小，对于存在滞后或随机干扰的系统具有良好的控制效果。尤其是PLC特别适合工业现场使用，将模糊控制算法程序与PLC结合，可作为模糊控制器使用，用于陶瓷过滤机的清洗控制不仅可明显改善清洗效果，而且控制系统稳定可靠。

模糊控制算法通常由模糊化、模糊控制逻辑推理库、解模糊等单元组成，形成模糊控制模块，并嵌入到PLC。模糊控制模块具有储存和计算能力，存贮着模拟优秀操作工清洗陶瓷过滤板的典型经验，编辑成由模糊逻辑理论设计的一套控制规则和推理程序，自动判断和处理，还具有学习、记忆和寻优的“人工智能”。

陶瓷过滤板清洗采用模糊控制，根据推理规则来自动选择出最恰当的最佳矿槽液位、主轴转速、水温、清洗方式、清洗时间、漂洗次数、清洗动作、添加适量和适型的清洗剂等多项参数，并执行最佳的模糊清洗程序。

液位、水温、清洗剂、视觉等传感器可分别测定清洗槽内的液位高度、洗涤液温度、排出的清洗液透光率（判断清洗液的性质和程度）、被洗陶瓷过滤板是否洗净（判断过滤板脏污的性质和程度）及槽内清洗剂的当前浓度和性质。并将这些信息转换成电信号输入PLC，进行数据处理并形成模糊量指令，再运用模糊控制规则作出模糊决策并输出，乘以输出量化因子得实际输出值，由D/A模块输出对加热器、清洗剂加料装置、超声波清洗机、硝（草） 酸泵、主轴8和搅拌变频器转速等进行调节。

③、反冲洗压力自动调节装置

在陶瓷过滤机反冲水管路上设置有压力传感器及管道泵，将检测范围的压力信号对应转换成标准电信号反馈进入PLC3的PID调节器27和变频器28，控制工频切换及管道泵的增加、去除和变频调速等操作，自动调节反冲洗压力，保持反冲洗压力恒定在一定的范围内。

④、专用超声清洗机智能识别装置

陶瓷过滤机上需使用相匹配的陶瓷过滤板与专用超声波清洗机，可发挥出各自的长处优势，大幅度提高陶瓷板清洗效果，延长陶瓷过滤板使用寿命，使性能和效率达到最佳值。

陶瓷过滤机开机时，通过PLC3内的专用超声清洗机智能识别装置检测，接收由安装在专用超声波电源内的智能编码发生器发出的一系列经过编码的连续脉冲。当检测到编码脉冲的参数符合使用要求时，则会允许正常开超声清洗机；当检测到编码脉冲的参数不符合使用要求时，则清洗机无法启动，此时操作人员必须进行检查并采取有效措施，直至符合使用要求后允许开机运行，它起到了保护作用，使陶瓷板清洗效果最佳，延长了整机的使用寿命。

⑤、智能定时保护装置

陶瓷过滤机智能定时保护装置功能之一是可实现设备的长定时时钟保护功能，通过触摸屏2调整时钟，设定系统保护和一次加密功能，当定时时间到后，启动系统保护功能，使PLC3停止运行，并发出停机信息和报警。功能之二是智能提醒功能，设有加密保护、时钟调整，性能优良可靠，精度高，成本低。

⑥、微孔陶瓷过滤板保护装置

一旦有任何一块陶瓷板破碎或产生裂痕后，此时引起真空管及滤桶19内的真空压力开始下降，当实际真空压力与预先设定的压力值比较，如实际真空压力高于设定的压力值时，延时2秒后，则陶瓷过滤机上的 PLC3（可编程控制器）执行紧急停车程序，输出分两路；一路机器进入紧急停车状态--矿槽放浆阀打开，其余电动机和阀门全部关闭；另一路输出声光报警信号，提醒操作人员注意，并及时采取措施，及时更换陶瓷板。

从任何一块陶瓷板破碎或产生裂痕后，引起真空压力下降开始，到机器执行紧急停车状态为至所需的实际时间仅为2～4秒时间，完全可以避免大量的陶瓷板连锁性破碎，大大提高了陶瓷过滤机的整体性能和自动化保护性能。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (2)

1.一种智能陶瓷过滤机，其特征在于：包括安装于机座上的陶瓷过滤机（5），所述陶瓷过滤机（5）包括槽体，所述槽体内通过主轴（8）安装转筒（11），所述转筒（11）的外圆周面上均匀间隔安装有多块扇形板拼接成的圆环形陶瓷过滤板（7），位于陶瓷过滤板（7）的侧面安装滤板视觉传感器（25）；还包括多个超声波振子盒（10），所述超声波振子盒（10）位于相邻的陶瓷过滤板（7）之间，所述槽体还安装有搅拌器（12）和加热器（6）；所述槽体的底部延伸有卸料管（9），所述卸料管（9）的管道上安装有清洗剂传感器（26），所述槽体内一端安装有矿浆温度传感器(20)、矿浆浓度传感器(21)和矿浆pH值传感器(22)；所述槽体内另一端安装矿槽料位计（14），位于陶瓷过滤机（5）一侧设置有电控柜（1），所述电控柜（1）内设置有触摸屏（2）、PLC（3）、PID调节器(27)、变频器(28)和低压电器元件（4）；位于陶瓷过滤机（5）另一侧安装有主轴（8）的驱动装置，所述主轴（8）上安装分配头（15），所述分配头（15）通过真空管路经滤桶（19）与真空泵(16)连接，所述分配头（15）还通过反冲管路与管道泵（29）相连，所述反冲管路上安装有反冲压力传感器（23）；还包括折弯结构的槽体进浆管（13），所述槽体进浆管（13）上安装有槽体进料阀（17），所述槽体进浆管（13）的出浆口位于槽体内侧面上方；还包括滤桶（19），所述滤桶（19）内安装滤桶液位计（18），所述滤桶（19）上设置有真空压力变送器（24）。

2.如权利要求1所述的智能陶瓷过滤机，其特征在于：所述陶瓷过滤板（7）采用微孔氧化铝材料。