選礦自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

徐海蓉

摘要：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源不斷減少，礦業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。礦業(yè)企業(yè)面臨的主要問(wèn)題是如何利用現(xiàn)有的有效資源，如何提高礦業(yè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，如何使選礦生產(chǎn)完全自動(dòng)化和信息化。從破碎自動(dòng)化控制、磨礦分級(jí)自動(dòng)化控制、浮選工藝等方面介紹了我國(guó)選礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了我國(guó)選礦自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，展望了選礦自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：選礦自動(dòng)化;應(yīng)用;發(fā)展

引言

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)在國(guó)內(nèi)選礦工藝中得到了廣泛應(yīng)用，為進(jìn)一步提高礦業(yè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，各大企業(yè)采用新技術(shù)、新技術(shù)、新方法對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行改造，使礦業(yè)企業(yè)朝著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、日常管理信息化、智能化設(shè)備與設(shè)施化的目標(biāo)發(fā)展。

1、軟件功能與設(shè)計(jì)

（1）手動(dòng)控制方式：給料量，給水量，料控制量，水控制量由操作員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及以往的經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)輸入。人為地控制給料機(jī)的給料速度，對(duì)給料機(jī)設(shè)定一個(gè)恒定的控制量，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)的恒定給料，同時(shí)人為地控制閥門，控制給水量，使磨礦濃度維持在工藝的需求附近。（2）自動(dòng)控制方式：給料量由操作員依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況以及經(jīng)驗(yàn)人為輸入，給水量根據(jù)水料比求得，料控制量和水控制量由料PID和水PID自行調(diào)節(jié)，并且料和水的控制都分別設(shè)置了控制量的上下限和檢測(cè)量的上下限，防止過(guò)調(diào)節(jié)而造成磨機(jī)不穩(wěn)定。（3）專家控制方式：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，分析現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，給出一般狀況下磨機(jī)負(fù)荷控制的大小。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，欠磨時(shí)增加給料量，飽磨時(shí)減少給料量，同時(shí)將欠磨別劃分3個(gè)級(jí)別，重欠磨、中欠磨、輕欠磨、重飽磨、中飽磨、輕飽磨，不同的級(jí)別對(duì)應(yīng)不同的給料量。專家控制在料PID與水PID的基礎(chǔ)上通過(guò)設(shè)置重飽磨，中飽磨，輕飽磨，輕欠磨，中欠磨，重欠磨和最優(yōu)值，然后根據(jù)負(fù)荷值來(lái)設(shè)置控制產(chǎn)量的上下限實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行層的控制，使磨機(jī)狀態(tài)保持最佳產(chǎn)量的狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。（4）優(yōu)化控制方式：磨機(jī)負(fù)荷與磨機(jī)功率之間存在極值關(guān)系見(jiàn)圖2，因此可以通過(guò)自尋優(yōu)的方式來(lái)尋找負(fù)荷的較佳工作點(diǎn)[5]。尋優(yōu)的目的就是不論當(dāng)前的工作點(diǎn)是在最佳工作點(diǎn)的左側(cè)還是在最佳工作點(diǎn)的右側(cè)，最終都需要讓其工作在B點(diǎn)附近。若當(dāng)前工作點(diǎn)在b點(diǎn)，而下一刻運(yùn)行到c點(diǎn)，則表明尋優(yōu)方向正確，此時(shí)的磨機(jī)負(fù)荷的增加量，磨機(jī)功率的增加量。若當(dāng)前工作點(diǎn)在B點(diǎn)的左側(cè)e點(diǎn)處，而下一刻運(yùn)行到d點(diǎn)，則表明尋優(yōu)方向正確，此時(shí)的磨機(jī)負(fù)荷的增加量，磨機(jī)功率的增加量。由以上分析可知，只要存在，尋優(yōu)方向正確，可以增加一個(gè)步長(zhǎng)。優(yōu)化控制方式就是通過(guò)專家和現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定一個(gè)最優(yōu)負(fù)荷值，利用自尋優(yōu)方式在這個(gè)設(shè)定值附近尋找出入report數(shù)據(jù)庫(kù)，企業(yè)管理者只需輸入想要查詢的時(shí)間段即可在線查詢所需要的歷史數(shù)據(jù)，并可將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表打印，節(jié)省了人工記錄的時(shí)間，提高了企業(yè)的工作效率。

2、當(dāng)前選礦自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1破碎自動(dòng)控制

破碎作業(yè)是選礦的第一步。破碎過(guò)程主要為后期作業(yè)提供強(qiáng)有力的物料支持。大量分析表明，破碎過(guò)程中產(chǎn)生的能耗和能量轉(zhuǎn)換效率很高，不利于礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在破碎系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化控制，可以提高破碎效率，減少破碎過(guò)程中的低能耗問(wèn)題，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。破碎自動(dòng)化控制的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面。首先，在礦石破碎過(guò)程中，對(duì)不同要求的粗、中、細(xì)破碎負(fù)荷分配進(jìn)行了優(yōu)化。其次，優(yōu)化了破碎和粉磨之間的負(fù)荷分配。破碎后需要進(jìn)行研磨操作，控制研磨粒度可為研磨提供最佳原料，有效降低研磨損失。破碎機(jī)在運(yùn)行中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題：如皮帶跑偏、打滑等，破碎自動(dòng)化控制可以保護(hù)設(shè)備鏈條，提高破碎設(shè)備的穩(wěn)定性，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人破碎，為后續(xù)操作提供支持。

2.2磨礦分級(jí)自動(dòng)化控制

磨礦分級(jí)是礦物加工技術(shù)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有保證科學(xué)合理的磨削操作參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)磨削產(chǎn)品的質(zhì)量要求。在此基礎(chǔ)上，可為準(zhǔn)確的浮選指標(biāo)提供參考，從工藝分析的角度來(lái)看，磨礦分級(jí)屬于非線性工藝，操作參數(shù)的耦合度較高。僅僅依靠輸入輸出PID控制回路是很難達(dá)到預(yù)期效果的。針對(duì)這一問(wèn)題，現(xiàn)有的自動(dòng)磨礦分級(jí)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)模糊控制器，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了磨礦作業(yè)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和分級(jí)，便于員工及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題并進(jìn)行處理。避免了傳統(tǒng)工藝存在的下料、超磨等質(zhì)量問(wèn)題，極大地提高了選礦廠的生產(chǎn)水平。

2.3浮選作業(yè)自動(dòng)化控制

浮選工藝是選礦的最后一步，嚴(yán)格按照磨礦指標(biāo)進(jìn)行浮選分析，傳統(tǒng)的浮選作業(yè)主要是由工作人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，通常在滴出或最終指標(biāo)出來(lái)后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，自動(dòng)化技術(shù)在浮選加藥控制中的應(yīng)用，保證了加藥過(guò)程的順利進(jìn)行，避免了人工操作帶來(lái)的不良影響。在具體應(yīng)用中，浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離定量定時(shí)加藥，并通過(guò)現(xiàn)代化的程序控制設(shè)置調(diào)整加藥機(jī)，保證加藥過(guò)程的準(zhǔn)確性和有效性，自動(dòng)化技術(shù)不僅提高了浮選作業(yè)的穩(wěn)定性，而且保證了選礦回收率的提高，目前我國(guó)儲(chǔ)罐液位控制主要是間接測(cè)量，有時(shí)根據(jù)實(shí)際需要采用超聲波測(cè)量。

3、選礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）檢測(cè)感應(yīng)技術(shù)、數(shù)字軟測(cè)量、虛擬化、智能化。電感器和積分器的出現(xiàn)，以及礦山專用儀器設(shè)備的研制，大大提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。例如，在磨礦系統(tǒng)中，對(duì)球磨機(jī)負(fù)荷的監(jiān)控是球磨機(jī)自動(dòng)控制的重要組成部分，單因素試驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)球磨機(jī)負(fù)荷的準(zhǔn)確檢測(cè)，雙因素試驗(yàn)無(wú)法判斷球磨機(jī)的磨礦濃度，多因素聯(lián)合檢測(cè)可以為磨礦過(guò)程的最優(yōu)控制提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，通過(guò)采集大量的傳感數(shù)據(jù)，模擬虛擬動(dòng)態(tài)，自動(dòng)判斷分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有智能功能，輸出指令來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備的工作狀態(tài)。（2）自動(dòng)控制技術(shù)與強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)相結(jié)合。先進(jìn)的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是將先進(jìn)的制造技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合，系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，提供解決方案，完成業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、優(yōu)化控制和優(yōu)化管理，將自動(dòng)控制技術(shù)與礦山專用控制軟件相結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)人工智能控制。因此，未來(lái)選礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)一體化工作系統(tǒng)。（3）數(shù)據(jù)挖掘、人機(jī)交互、智能控制。隨著近年來(lái)大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起，集中器生產(chǎn)通過(guò)挖掘大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)則的集成和利用。為管理者提供更有效、更準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)支持，未來(lái)將是一個(gè)人機(jī)交互的時(shí)代，優(yōu)化控制、智能控制和模型預(yù)測(cè)控制將是選礦控制的發(fā)展方向。

結(jié)束語(yǔ)

總之，現(xiàn)代裝備技術(shù)和創(chuàng)新技術(shù)將廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，智能機(jī)器取代人工選礦工業(yè)的時(shí)代為之不遠(yuǎn)。

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