CN104731005B - 一种半自磨机功率控制方法 - Google Patents

一种半自磨机功率控制方法 Download PDF

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一种半自磨机功率控制系统及控制方法，包括可编程控制器，可编程控制器包括磨矿浓度计算功能模块，功率控制决策模块，功率处理功能模块，磨矿浓度计算功能模块和功率控制决策模块的输出均连接功率处理功能模块的输入；功率处理功能模块的输出连接下料变频器和给水调节阀；本发明充分发挥了半自磨机的效能、提高了半自磨机产量。

Description

一种半自磨机功率控制方法
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半自磨机功率的控制。
背景技术
在冶金矿山选矿生产中，半自磨机磨矿回路是一个非常重要的生产环节。它直接决定着选矿厂的产品产量。在生产运行中，把半自磨机的功率控制在最大值即额定功率，是充分发挥半自磨机的效能、提高产量的一个重要手段。如何控制好半自磨机的功率，目前国内外总多的矿山采取了多种方法，虽然取得了一定的效果，但带来了一系列问题，诸如过磨、欠磨跑粗、返矿量过高、能源浪费等现象，同时对后续选别工艺的生产作业造成设备利用率小、质量不稳定等不良影响。
发明内容
为了解决目前半自磨机功率控制方法导致的过磨、欠磨跑粗、返矿量过高、能源浪费现象，本发明提供一种半自磨机功率控制系统及控制方法，该方法充分发挥了半自磨机的效能、提高了半自磨机产量。
本发明的技术方案：
1、半自磨机功率测量值由安装在半自磨机的功率传感器获得；半自磨机给矿量测量值由半自磨机配套的给矿皮带秤获得；半自磨机给水流量值由半自磨机的配套设施给水流量计获得。
2、将半自磨机给矿量测量值(500 t/h—950t/h)、半自磨机给水流量值(150 t/h—200t/h)以及半自磨机返矿量(20t/h—50t/h)、钢球添加量(10t/h—60t/h)作为信号输入给可编程控制器的半自磨机磨矿浓度计算功能模块，并由半自磨机磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度（70%—85%）。
所述半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）
3、将半自磨机功率测量值P输入给可编程控制器的功率控制决策模块，功率控制决策模块把半自磨机功率测量值与四个功率段进行对应，并根据四个功率段的划分界限进行如下控制：
所述四个功率段分别是低功率（功率测量值<9000kW）、较高功率（9000 kW=<功率测量值<9300 kW）、高功率（9300 kW =<功率测量值<11000 kW）、高高功率（11000 kW=<功率测量值<=12000 kW）。
（1）半自磨机工作在低功率（功率测量值<9000kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（70%—85%），连同半自磨机给矿量测量值(500t/h—950t/h)一起输入给低功率处理功能模块。然后由低功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而大幅度快速增加半自磨机给矿量，同时增大粗矿量、减小细矿量、增大半自磨机磨矿浓度，尽量先处理粗矿，快速增加半自磨机运行功率和产能。
（2）半自磨机工作在较高功率（9000 kW=<功率测量值<9300 kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（70%—85%），连同半自磨机给矿量测量值(500t/h—950t/h)一起输入给较高功率处理功能模块。然后由较高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而小幅度增加半自磨机给矿量，同时适当减小粗矿量、增大细矿量、小幅度增大半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
（3）半自磨机工作在高功率（9300 kW =<功率测量值<11000 kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（70%—85%），连同半自磨机给矿量测量值(500t/h—950t/h)一起输入给高功率处理功能模块。然后由高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而微小幅度慢速增加半自磨机给矿量，同时大幅度减小粗矿量、慢速增大细矿量、适当降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率慢速稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
（4）半自磨机工作在高高功率（11000 kW=<功率测量值<=12000 kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（70%—85%），连同半自磨机给矿量测量值(500t/h—950t/h)一起输入给高高功率处理功能模块。然后由高高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而降低半自磨机给矿量，同时减小粗矿量、减小细矿量、较大幅度降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率降低而趋近于额定功率，在充分发挥半自磨机的效能的同时避免半自磨机出现涨肚的生产事故。
本发明根据半自磨机功率工作范围，综合考虑半自磨机入矿矿石块度大小分布、磨矿浓度、半自磨机磨矿效率因素，采取相应的措施，同时分别调整半自磨机给矿量、粗矿下料量、细矿下料量、半自磨机磨矿浓度工艺参数，收到了良好的效果。本发明充分发挥了半自磨机的效能、提高了半自磨机产量，同时解决了目前半自磨机功率控制方法导致的过磨、欠磨跑粗、返矿量过高、能源浪费等现象，及对后续选别工艺生产作业造成的设备利用率小、质量不稳定等不良影响的问题。
附图说明 图1 为本发明半自磨机功率控制系统结构示意图。图2 为本发明可编程控制器的结构框图。图中，1为半自磨机，2为半自磨机功率传感器，3为半自磨机给矿胶带机，4为半自磨机给矿皮带秤，5为可编程控制器，6为第一粗矿下料变频器，7为细矿下料变频器，8为第二粗矿下料变频器，9为半自磨机给水管道，10为半自磨机给水调节阀，11为半自磨机给水流量计。
具体实施方式
图1 所示，半自磨机功率控制系统包括半自磨机，其特征是在半自磨机1的下部安装功率传感器2，以便测量半自磨机功率。在半自磨机给矿胶带机3下部且接近半自磨机进料口的地方安装给矿皮带秤4，以便测量半自磨机给矿量。在半自磨机给水管道9的上安装给水流量计11，以便测量半自磨机给水流量；在半自磨机给水管道9上安装调节阀10，以便对半自磨机给水进行调节。可编程控制器5采用西门子可编程器，半自磨机功率测量值、半自磨机给矿量测量值、半自磨机给水流量值以及半自磨机返矿量、钢球添加量作为可编程控制器的输入信号，可编程控制器5的输出分别连接水流量调节阀10、第一粗矿下料变频器6、第二粗矿下料变频器8、细矿下料变频器7。
图2所示的本发明的可编程控制器5的功能模块包括磨矿浓度计算功能模块，功率控制决策模块，低功率处理功能模块、较高功率处理功能模块、高功率处理功能模块、高高功率处理功能模块。
磨矿浓度计算功能模块，负责完成半自磨机磨矿浓度的计算，半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）。
功率控制决策模块，负责判定半自磨机功率测量值P的范围，功率测量值P<9000kW，则处于低功率范围；功率测量值9000 kW=<P<9300 kW，则处于较高功率范围；功率测量值9300 kW =<P<11000 kW，则处于高功率范围；功率测量值11000 kW=<P<=12000kW，则处于高高功率范围。同时输出不同的功率标志信号分别给至低功率处理功能模块、较高功率处理功能模块、高功率处理功能模块、高高功率处理功能模块。
低功率处理功能模块，接受功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值以及半自磨机给矿量测量值，进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而大幅度快速增加半自磨机给矿量，同时增大粗矿量、减小细矿量、增大半自磨机磨矿浓度，尽量先处理粗矿，快速增加半自磨机运行功率和产能。
较高功率处理功能模块，接受功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值以及半自磨机给矿量测量值，进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而小幅度增加半自磨机给矿量，同时适当减小粗矿量、增大细矿量、小幅度增大半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
高功率处理功能模块，接受功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值以及半自磨机给矿量测量值，进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而微小幅度慢速增加半自磨机给矿量，同时大幅度减小粗矿量、慢速增大细矿量、适当降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率慢速稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
高高功率处理功能模块，接受功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值以及半自磨机给矿量测量值，进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而降低半自磨机给矿量，同时减小粗矿量、减小细矿量、较大幅度降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率降低而趋近于额定功率，在充分发挥半自磨机的效能的同时避免半自磨机出现涨肚的生产事故。
实施例一：
半自磨机给矿量测量值是500 t/h，半自磨机给水流量值是150 t/h，半自磨机返矿量是20t/h；钢球添加量10t/h；
将上述参数作为信号输入给可编程控制器的半自磨机磨矿浓度计算功能模块，并由半自磨机磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度。
半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）=（0.97×（500 +20）+10）/（500+20+10+150）=75.6%。
半自磨机功率测量值（7500 kW）输入给半自磨机功率控制系统的功率控制决策模块，功率控制决策模块把半自磨机功率7500 kW判定在低功率（功率P<9000kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（75.6%），连同半自磨机给矿量测量值(500t/h)一起输入给低功率处理功能模块。然后由低功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而大幅度快速增加半自磨机给矿量，同时增大粗矿量、减小细矿量、增大半自磨机磨矿浓度，尽量先处理粗矿，快速增加半自磨机运行功率和产能。
实施例二：
半自磨机给矿量测量值是650 t/h，半自磨机给水流量值是165 t/h，半自磨机返矿量是30t/h；钢球添加量25t/h；
将上述参数作为信号输入给可编程控制器的半自磨机磨矿浓度计算功能模块，并由半自磨机磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度。
半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）=（0.97×（650+30）+25）/（650+30+25+165）=78.7%。
半自磨机功率测量值（9100 kW）输入给半自磨机功率控制系统的功率控制决策模块，功率控制决策模块把半自磨机功率9100 kW判定在较高功率（9000 kW=<P<9300 kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（78.7%），连同半自磨机给矿量测量值(650t/h)一起输入给较高功率处理功能模块。然后由较高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而小幅度增加半自磨机给矿量，同时适当减小粗矿量、增大细矿量、小幅度增大半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
实施例三：
半自磨机给矿量测量值是800 t/h，半自磨机给水流量值是180 t/h，半自磨机返矿量是40t/h；钢球添加量45t/h；
将上述参数作为信号输入给可编程控制器的半自磨机磨矿浓度计算功能模块，并由半自磨机磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度。
半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）=（0.97×（800+40）+45）/（800+40+45+180）=80.7%。
半自磨机功率测量值（9700 kW）输入给半自磨机功率控制系统的功率控制决策模块，功率控制决策模块把半自磨机功率9700 kW判定在高功率（9300 kW =<P<11000 kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（80.7%），连同半自磨机给矿量测量值(800t/h)一起输入给高功率处理功能模块。然后由高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而微小幅度慢速增加半自磨机给矿量，同时大幅度减小粗矿量、慢速增大细矿量、适当降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率慢速稳步接近额定值，充分发挥半自磨机的效能。
实施例四：
半自磨机给矿量测量值是950 t/h，半自磨机给水流量值是200 t/h，半自磨机返矿量是50t/h；钢球添加量60t/h；
将上述参数作为信号输入给可编程控制器的半自磨机磨矿浓度计算功能模块，并由半自磨机磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度。
半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）=（0.97×（950+50）+60）/（950+50+60+200）=82.7%。
半自磨机功率测量值（11500 kW）输入给半自磨机功率控制系统的功率控制决策模块，功率控制决策模块把半自磨机功率11500 kW判定在高高功率（11000 kW=<P<=12000kW）范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值（82.7%），连同半自磨机给矿量测量值(950t/h)一起输入给高高功率处理功能模块。然后由高高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而降低半自磨机给矿量，同时减小粗矿量、减小细矿量、较大幅度降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率降低而趋近于额定功率，在充分发挥半自磨机的效能的同时避免半自磨机出现涨肚的生产事故。

Claims (1)

1.一种半自磨机功率控制方法，包括可编程控制器，其特征在于：可编程控制器包括磨矿浓度计算功能模块，功率控制决策模块，功率处理功能模块，磨矿浓度计算功能模块和功率控制决策模块的输出均连接功率处理功能模块的输入；功率处理功能模块的输出连接下料变频器和给水调节阀；
所述功率处理功能模块由低功率处理功能模块、较高功率处理功能模块、高功率处理功能模块、高高功率处理功能模块组成；
所述下料变频器由粗矿下料变频器和细矿下料变频器组成；
将半自磨机给矿量测量值、半自磨机给水流量值、半自磨机返矿量、钢球添加量分别输入磨矿浓度计算功能模块，并由磨矿浓度计算功能模块计算得到半自磨机磨矿浓度，半自磨机磨矿浓度=（0.97×（给矿量测量值+返矿量）+钢球添加量）/（给矿量测量值+返矿量+钢球添加量+给水流量）；
将半自磨机功率测量值输入功率控制决策模块，功率控制决策模块将半自磨机功率测量值根据低功率、较高功率、高功率、高高功率条件进行判定，并将判定结果作为功率控制决策模块的输出；
功率控制决策模块的输出作为功率处理功能模块的输入，功率处理功能模块选择下述任意一种控制方法：
（1）半自磨机工作在低功率范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值，连同半自磨机给矿量测量值一起输入给低功率处理功能模块；然后由低功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而大幅度快速增加半自磨机给矿量，同时增大粗矿量、减小细矿量、增大半自磨机磨矿浓度，尽量先处理粗矿，快速增加半自磨机运行功率和产能；
（2）半自磨机工作在较高功率范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值，连同半自磨机给矿量测量值一起输入给较高功率处理功能模块；然后由较高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而小幅度增加半自磨机给矿量，同时适当减小粗矿量、增大细矿量、小幅度增大半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率稳步接近额定值；
（3）半自磨机工作在高功率范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值，连同半自磨机给矿量测量值一起输入给高功率处理功能模块；然后由高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，从而微小幅度慢速增加半自磨机给矿量，同时大幅度减小粗矿量、慢速增大细矿量、降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率慢速稳步接近额定值；
（4）半自磨机工作在高高功率范围，则把功率控制决策模块的输出信号、半自磨机磨矿浓度计算功能模块的输出信号即半自磨机磨矿浓度值，连同半自磨机给矿量测量值一起输入给高高功率处理功能模块；然后由高高功率处理功能模块进行综合推断，输出控制信号，分别控制粗矿下料变频器、细矿下料变频器、半自磨机给水调节阀，降低半自磨机给矿量，同时减小粗矿量、减小细矿量、降低半自磨机磨矿浓度，使半自磨机功率降低而趋近于额定功率。
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