CN108345281A - 一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法，该方法首先设定给矿块度配矿控制的各相关参数；与选矿厂的自动化系统通讯，获取配矿过程控制相关参数并将相应的控制值传送给所述自动化系统；与安装在汇集所有给料机矿石的给矿皮带上的矿石块度分析仪通讯，实时获取矿石块度测量值P_r；根据实时参数与预设的配矿控制规则判断是否需要进行配矿操作；若判断需要配矿控制，则依据料口选择函数选定配矿控制料口，并进行所述目标料口频率设定控制；检查本周期调整后矿石块度变化趋势是否与设定值方向一致，若不一致则更新相对给料块度矩阵；根据矿量设定值实时调整所述给料机的输出频率。该控制方法能够实现选矿过程大块矿石给矿皮带上物料块度的稳定，确保流程和设备高效、稳定的运行。

Description

一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法

技术领域

本发明涉及一种矿冶行业选矿控制技术，尤其涉及一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法。

背景技术

选矿生产过程中通常包含一些对大块矿石破碎的磨矿设备，如自磨机、半自磨机等，这些设备的工作效率及能源单耗与进入设备的给矿量和给矿块度的分布密切相关。在一定工艺条件下，要求进入磨矿设备的给矿量和给矿块度尽可能稳定在合适的范围。因此，其前端一般安装多个重板给料机，以设定频率运行的给料机上的物料汇集到给矿皮带后传送至磨矿设备，给矿皮带上一般安装重量检测设备。实际生产中可通过调节给料机频率控制给矿量大小和给矿的块度分布。然而，由于前端工艺的正常波动，以及矿石堆积过程的自然分级作用，不同给料机单位频率的给料量和给矿块度差别较大并且经常发生变化。

目前，实际生产控制过程中，一般将皮带秤测量值和给矿机频率进行闭环，实现给矿量大小的恒定控制。但是，由于给矿块度波动规律不明显，且缺乏块度检测设备，目前大多数选矿厂无法实现给矿块度的自动配比，而只能根据人工观察的情况和操作经验人工调整各给矿机的输出频率，人工操作费力且控制效果不佳，因此给矿块度配矿的自动控制有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法，能够实现选矿过程大块矿石给矿皮带上物料块度的稳定，确保流程和设备高效、稳定的运行。

本发明的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，所述的方法包括：

设定给矿块度配矿控制的各相关参数，其中所述相关参数具体包括给矿块度粒级设定值P_s、矿石块度粒级控制死区P_b、第i个给料口机的给矿能力C_i和距离料仓上部下料口的距离D_i、相对给料块度矩阵A、配矿控制周期T、配矿控制调整比例K及其上限K_max和下限K_min；

与选矿厂的自动化系统通讯，获取配矿过程控制相关参数并将相应的控制值传送给所述自动化系统。与安装在汇集所有给料机矿石的给矿皮带上的矿石块度分析仪通讯，实时获取矿石块度测量值P_r；

根据实时参数与预设的配矿控制规则判断是否需要进行配矿操作；

若判断需要配矿控制，则依据料口选择函数选定配矿控制料口，并进行所述目标料口频率设定控制；

检查本周期调整后矿石块度变化趋势是否与设定方向一致，若不一致则更新相对给料块度矩阵；

根据矿量设定值实时调整所述给料机的输出频率。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，能够实现选矿过程大块矿石给矿皮带上物料块度的稳定，确保流程和设备高效、稳定的运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的选矿过程给矿块度配矿控制的方法流程示意图；

图2为本发明实施例所举实例中给矿块度配矿控制的效果示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其较佳的具体实施方式是：

该控制方法包括：

设定给矿块度配矿控制的各相关参数，其中所述相关参数具体包括给矿块度粒级设定值P_s、矿石块度粒级控制死区P_b、第i个给料口机的给矿能力C_i和距离料仓上部下料口的距离D_i、相对给料块度矩阵A、配矿控制周期T、配矿控制调整比例K及其上限K_max和下限K_min；

与选矿厂的自动化系统通讯，获取配矿过程控制相关参数并将相应的控制值传送给所述自动化系统。与安装在汇集所有给料机矿石的给矿皮带上的矿石块度分析仪通讯，实时获取矿石块度测量值P_r；

根据实时参数与预设的配矿控制规则判断是否需要进行配矿操作；

若判断需要配矿控制，则依据料口选择函数选定配矿控制料口，并进行所述目标料口频率设定控制；

检查本周期调整后矿石块度变化趋势是否与设定方向一致，若不一致则更新相对给料块度矩阵；

根据矿量设定值实时调整所述给料机的输出频率。

所述相对给料块度矩阵A为n*n阶上三角矩阵，其元素A(i,j)表示第i个给料口和第j个给料口下料粒度相对大小，其意义为：

所述相对给料块度矩阵A的初始化方法为，根据给料口距离料仓上部下料口的水平距离远近对矩阵A的值进行初始化：

所述与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯，获取配矿过程数据并将相应的控制值传送给所述自动化系统，具体包括：

通过OPC方式与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯以交互参数，获取实时给矿量w_r、给矿设定值w_s、第i个给料机运行状态R_i和运行频率f_i、皮带上矿石块度实际测量值P_r，并将控制结果第i个给料机运行频率设定S_i值传送给所述自动化系统。

所述依据料口选择函数选定配矿控制料口的过程具体为：

在正在运行的给料机中选定与上方下料口之间的水平距离最大和最小的两个料口B_i和B_j作为配矿控制料口。

所述进行所述目标料口频率设定控制过程具体为：

将恒定给矿控制暂时切换至手动状态，根据块度配矿控制设定值及第B_i号料仓与第B_j号料仓之间的给矿能力计算切换后给矿频率设定值，并在等待一定时间T后，将恒定给矿控制切换至自动状态。

所述两个给料机的设定频率按照如下公式计算

其中所述K_i,j由下式计算确定：

所述检查块度变化趋势并更新相对下料块度矩阵过程具体为：

根据调整频率后块度变化趋势来判断当前相对给料块度矩阵是否与实际下料变化情况一致，不一致则进行调整。

所述相对下料块度矩阵更新规则为：若P_sig和f_sig均不等于0，则更新A(i,j),更新公式为A(i,j)＝P_sig*f_sig,if P_sig≠0 and f_sig≠0；否则维持A(i,j)的值不变

所述本周期内块度变化的趋势P_sig计算公式为：

所述给料机B_i频率调整方向f_sig计算公式为：

所述根据矿量设定值实时调整给料机的输出频率过程具体为：

根据给矿实际值w_r与给矿设定值w_s之差对给矿设定频率进行调整，按照公式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所述用于一种选矿过程给矿块度配矿控制方法的流程示意图，该控制方法包括：

步骤11：设定给矿块度配矿控制的各相关参数并初始化

上述相关参数具体包括给矿块度粒级设定值P_S、矿石块度粒级控制死区P_b、第i个给料口的给矿能力C_i(i＝1,...,n；n为给料口总数，下同)、第i个给料口距离料仓上部下料口的距离D_i、相对给料块度矩阵A、配矿控制周期T、配矿控制调整比例K及其上限K_max和下限K_min；

其中，给矿块度粒级设定值P_S应该在料仓内物料粒度的正常范围之内并且是磨矿设备需求的最佳值；

矿石块度粒度控制死区P_b不能太小，否则控制系统会频繁动作，也不能太大，否则系统控制精度较差；

第i个给料机的给矿能力C_i表示该给料机每Hz频率增减的给矿量，单位为t/Hz；

第i个给料口距离料仓上部下料口的水平距离D_i需根据土建实际位置设置；

相对给料块度矩阵A为n*n阶上三角矩阵，其元素A(i,j)表示第i个给料口和第j个给料口下料粒度相对大小，其意义为：

在程序运行的第一周期，根据给料口距离料仓上部下料口的水平距离远近对矩阵A的值进行初始化：

配矿控制周期T应大于矿石从给料口到矿石块度分析仪安装位置之间的传输时间；

配矿控制比例K及其上限K_max和下限K_min应该根据控制效果整定优化；

以上参数的设定需结合历史运行记录确定。

步骤12：与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯，获取配矿过程数据并将相应的控制值传送给所述自动化系统

在该步骤中，具体是通过OPC方式与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯以交互参数，获取实时给矿量w_r、给矿设定值w_s、第i个给料机运行状态R_i和运行频率f_i、皮带上矿石块度实际测量值P_r，并将控制结果第i个给料机运行频率设定S_i值传送给所述自动化系统。

步骤13：根据实时参数与控制设定值判断是否需要进行配矿动作

具体是根据实时参数与控制设定值，判断是否需要进行配矿动作，若判断需要动作，则跳至步骤14，否则跳至步骤17；

具体判断过程为：计算块度实际值与设定值之间的差值，若差值的绝对值大于死区，则判断需要动作，否则判断不需要动作。即：

若|P_r-P_s|＞P_b，即块度误差在死区范围外，则需要配矿控制操作，跳至步骤14；

若|P_r-P_s|≤P_b，即块度误差在死区范围内，则不需要配矿控制操作，跳至步骤17。

步骤14：依据料口选择函数选定配矿控制料口

具体是根据料口选择函数选定配矿控制料口，定义为B_i和B_j，并跳至步骤15，若无备选料仓，则给出报警提示，并跳至步骤17；

料口选择函数根据以下规则选定配矿控制料口：①遍历所有给料口，将所有正在工作状态的料口的编号及其与料仓上方下料口之间的水平距离组成一个向量的集合，即{(k,D_k)|k∈1,2,…,n and R_k＝running}，其中R_k为第k个给料机的运行状态，R_k＝running该给矿机表示正在运行；②若正在运行的料口数量小于2个，则直接跳至步骤17；③若正在运行的料口数量等于或大于2个，则将集合中向量按第二个元素D_k大小进行排序，设D_k最大值和最小值对应的料口编号分别为i、j；④选定配矿控制料位编号为B_i和B_j，若i>j,则设B_i＝i，B_j＝j，若i<j，设B_i＝j，B_j＝i。

步骤15：进行所述目标料口频率设定控制

在该步骤中，进行所述目标料口频率设定控制的过程具体为：

将恒定给矿控制暂时切换至手动状态，根据块度配矿控制设定值及第B_i号料仓与第B_j号料仓之间的给矿能力计算切换后给矿频率设定值，并在等待一定时间T后，将恒定给矿控制切换至自动状态。

举例来说，①首先将恒定给矿控制暂时切换至手动状态，避免频率变化过程中恒定给矿控制对给料机频率进行调整；

②然后计算两个给料机的设定频率，按照如下公式

其中S_i(u)、S_j(u)为本周期给料口B_i和B_j的频率设定值，S_i(u-1)、S_j(u-1)为上一周期给料口B_i和B_j的频率设定值，C_i和C_j分别为给料口B_i和B_j的给矿能力，P_r和P_s分别为块度实际值和块度设定值，A(i,j)为相对给料块度矩阵A的第i行、第j列元素，K_i,j为料口B_i和料口B_j之间的配矿控制调整比例，K_max和K_min分别为配矿控制比例设定最大值和最小值，K_i,j由下式计算确定：

③等待延时时间T后，将恒定给矿控制切换至自动状态，T应大于最远给料口物料至皮带秤处的传输时间。

步骤16：检查块度变化趋势并更新相对下料块度矩阵

具体来说，根据调整频率后块度变化趋势来判断当前相对给料块度矩阵是否与实际下料变化情况一致，不一致则进行调整。

举例来说，①计算判断本周期内块度变化的趋势P_sig，其计算公式为：

②计算判断给料机B_i频率调整方向f_sig，其计算公式为：

其中f_b为给矿频率调整死区；

③若P_sig和f_sig均不等于0，则更新A(i,j),更新公式为A(i,j)＝P_sig*f_sig,if P_sig≠0 and f_sig≠0；否则维持A(i,j)的值不变；

步骤17：根据矿量设定值实时调整给料机的输出频率

具体来说，若恒定给矿控制为手动状态，则维持给料机输出频率不变；否则，根据给矿实际值w_r与给矿设定值w_s之差对给矿设定频率进行调整。

举例来说，①若恒定给矿控制为手动状态，则维持给料机频率不变；

②若恒定给矿控制为自动状态，且|w_r-w_s|≤W_b，其中W_b为恒定给矿控制死区，即给矿误差在死区范围内，维持给料机频率不变；

③若恒定给矿控制为自动状态，且|w_r-w_s|＞W_b，即给矿误差超出死区范围，则将给料机频率进行调整，按照公式

④频率调整后等待延时时间T后再进行下一次判断和调整；

另外，在具体实现中，若上述控制方法继续进行，则可以继续跳至步骤12，否则结束过程。

通过上述在某选矿厂的应用，如图2为本发明实施例所举实例中给矿块度配矿控制的效果示意图，可以看出投用配矿控制后，给矿块度波动明显减小。长时间统计数据表明，配矿控制系统的应用可将给矿块度波动减少50％以上。

综上所述，本发明实施例所述方法具有以下优点：

1、通过给矿块度和给料机频率的闭环，实现选矿过程大块矿石给矿皮带上物料块度的稳定，确保流程和设备高效、稳定的运行。

2、通过给矿口块度差异、给矿能力和物理位置相关联，并根据实际控制过程中的情况实时反馈调整控制参数，保证了控制的有效性和及时性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述控制方法包括：

设定给矿块度配矿控制的各相关参数，其中所述相关参数具体包括给矿块度粒级设定值P_s、矿石块度粒级控制死区P_b、第i个给料口机的给矿能力C_i和距离料仓上部下料口的距离D_i、相对给料块度矩阵A、配矿控制周期T、配矿控制调整比例K及其上限K_max和下限K_min；

与选矿厂的自动化系统通讯，获取配矿过程控制相关参数并将相应的控制值传送给所述自动化系统。与安装在汇集所有给料机矿石的给矿皮带上的矿石块度分析仪通讯，实时获取矿石块度测量值P_r；

根据实时参数与预设的配矿控制规则判断是否需要进行配矿操作；

若判断需要配矿控制，则依据料口选择函数选定配矿控制料口，并进行所述目标料口频率设定控制；

检查本周期调整后矿石块度变化趋势是否与设定方向一致，若不一致则更新相对给料块度矩阵；

根据矿量设定值实时调整所述给料机的输出频率。

2.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述相对给料块度矩阵A为n*n阶上三角矩阵，其元素A(i,j)表示第i个给料口和第j个给料口下料粒度相对大小，其意义为：

所述相对给料块度矩阵A的初始化方法为，根据给料口距离料仓上部下料口的水平距离远近对矩阵A的值进行初始化：

3.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯，获取配矿过程数据并将相应的控制值传送给所述自动化系统，具体包括：

通过OPC方式与选矿厂的自动化系统和矿石块度分析仪系统通讯以交互参数，获取实时给矿量w_r、给矿设定值w_s、第i个给料机运行状态R_i和运行频率f_i、皮带上矿石块度实际测量值P_r，并将控制结果第i个给料机运行频率设定S_i值传送给所述自动化系统。

4.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述依据料口选择函数选定配矿控制料口的过程具体为：

在正在运行的给料机中选定与上方下料口之间的水平距离最大和最小的两个料口B_i和B_j作为配矿控制料口。

5.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述进行所述目标料口频率设定控制过程具体为：

将恒定给矿控制暂时切换至手动状态，根据块度配矿控制设定值及第B_i号料仓与第B_j号料仓之间的给矿能力计算切换后给矿频率设定值，并在等待一定时间T后，将恒定给矿控制切换至自动状态。

所述两个给料机的设定频率按照如下公式计算

其中所述K_i,j由下式计算确定：

6.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述检查块度变化趋势并更新相对下料块度矩阵过程具体为：

根据调整频率后块度变化趋势来判断当前相对给料块度矩阵是否与实际下料变化情况一致，不一致则进行调整。

所述相对下料块度矩阵更新规则为：若P_sig和f_sig均不等于0，则更新A(i,j),更新公式为A(i,j)＝P_sig*f_sig,if P_sig≠0and f_sig≠0；否则维持A(i,j)的值不变

所述本周期内块度变化的趋势P_sig计算公式为：

所述给料机B_i频率调整方向f_sig计算公式为：

7.根据权利要求1所述的选矿过程给矿块度配矿控制的方法，其特征在于，所述根据矿量设定值实时调整给料机的输出频率过程具体为：

根据给矿实际值w_r与给矿设定值w_s之差对给矿设定频率进行调整，按照公式