林荷秀

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司城門山銅礦，江西九江 332100)

浮選機(jī)空氣流量自動(dòng)控制實(shí)踐應(yīng)用

林荷秀

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司城門山銅礦，江西九江 332100)

城門山銅礦5000T選礦廠選用了北京礦冶研究院設(shè)計(jì)的KYFⅡ－50浮選機(jī)，此浮選機(jī)葉輪不起吸氣作用，空氣靠外部風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹入。在選礦過程中采用先進(jìn)儀表，對(duì)KYF浮選機(jī)空氣流量進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)浮選充氣量自動(dòng)控制，使進(jìn)入浮選槽內(nèi)空氣量和分散度達(dá)到最佳化，有效地提高氣泡與礦粒的接觸率，穩(wěn)定選礦指標(biāo)。

浮選機(jī);充氣量;自動(dòng)化儀表;PID調(diào)節(jié);自動(dòng)控制

1 引言

在泡沫浮選法中，吸附礦粒泡沫穩(wěn)定與否對(duì)浮選的分離過程起到重要作用，穩(wěn)定的泡沫層能有效改善浮選作業(yè)回收率。由此對(duì)空氣量的可控性提出了要求。

城門山銅礦5000T選礦廠選用了北京礦冶研究院設(shè)計(jì)的KYFⅡ－50浮選機(jī)，此浮選機(jī)屬于充氣攪拌式浮選機(jī)。這類浮選機(jī)與一般機(jī)械攪拌式浮選機(jī)相比，具備以下特點(diǎn):浮選機(jī)葉輪不起吸氣作用，空氣靠外部風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹入，空氣分散好，充氣量可根據(jù)需要增減，易于調(diào)節(jié)，有利于提高浮選機(jī)的處理能力和選別指標(biāo)［1］。

KYFⅡ－50浮選機(jī)槽頂部的橫梁互相連通，由鼓風(fēng)機(jī)來的空氣用一條風(fēng)管與每個(gè)作業(yè)浮選機(jī)橫梁相連，在風(fēng)管上安裝控制風(fēng)量的調(diào)節(jié)碟閥。每臺(tái)浮選機(jī)軸承座與橫梁之間連有分風(fēng)管，管上裝有手動(dòng)風(fēng)閥，該閥用來微調(diào)給入槽內(nèi)的空氣量?？諝馔ㄟ^軸承座進(jìn)入浮選機(jī)中空軸，通過轉(zhuǎn)子中心的空氣分配器側(cè)壁孔，流入轉(zhuǎn)子葉片間。轉(zhuǎn)子有效地將空氣分散到礦漿中，礦漿與空氣在葉片間進(jìn)行充分混合后，由葉輪上半部周邊排出，礦化氣泡上升至礦漿表面形成泡沫層。

2 流量自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求與組成

一個(gè)流量控制系統(tǒng)好壞的前提條件是流量測量精度高、響應(yīng)快。首先是對(duì)空氣流量計(jì)的選擇?？諝饬髁坑?jì)有很多種，在城門山銅礦選礦廠選用的是熱式空氣流量傳感器。其電阻溫度探測器(RTD)測量精度高于熱敏電阻，采用RTD的熱式流量計(jì)具有阻力小、響應(yīng)速度快、測量精度高等特點(diǎn)［2］。利用標(biāo)準(zhǔn)電阻、加熱RTD、溫度補(bǔ)償電阻RTD構(gòu)建一個(gè)惠斯通電橋，將和空氣質(zhì)量流量成正比的壓差信號(hào)引出，經(jīng)信號(hào)處理變換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出［3］。

給定空氣流量和熱式流量計(jì)測得的實(shí)際流量相比較，偏差值經(jīng)過PID處理，控制氣量調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，使空氣流量始終穩(wěn)定在給定值。鑒于多臺(tái)浮選機(jī)控制過程完全一樣，僅每臺(tái)浮選機(jī)給定氣量略有差別，因此在系統(tǒng)中增加一個(gè)PLC，在PLC程序中編寫PID調(diào)節(jié)子程序［4］，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正PID參數(shù)。實(shí)際流量和給定流量的運(yùn)算處理后，將控制量送至智能控制器，調(diào)節(jié)閥門開度。同類浮選機(jī)采用巡檢方式同類處理。PLC巡檢后，為了減少調(diào)節(jié)信號(hào)傳遞滯后及提高控制精度的要求，增加閥門定位器。

PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定是這個(gè)控制系統(tǒng)的好用與否的核心內(nèi)容。一般而言，浮選礦物性質(zhì)變化相對(duì)快，對(duì)于浮選礦物空氣量調(diào)節(jié)需要遵循多數(shù)礦物特性的需求，空氣量調(diào)節(jié)首先需穩(wěn)定，其次要考慮精度［5］。

浮選機(jī)空氣量控制系統(tǒng)的組成［6］如圖1。

圖1 浮選機(jī)空氣量控制系統(tǒng)的組成

3 空氣流量自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)

KYFⅡ－50浮選機(jī)充氣量自動(dòng)控制系統(tǒng)包括空氣流量計(jì)、PLC模塊、智能控制器、儀表控制箱及控制執(zhí)行器(氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥裝置)等組成。

3.1 空氣流量測量裝置(空氣流量傳感器)

空氣流量傳感器采用熱式流量計(jì)，安裝在浮選充氣管路上。外形如圖2。

熱式流量計(jì)工作原理:當(dāng)傳感器置于無流量的介質(zhì)中時(shí)，由于加熱器的作用將在兩只RTD間將形成一個(gè)溫度差值(△T)。隨著介質(zhì)的流動(dòng)，基于熱傳導(dǎo)原理，介質(zhì)分子將帶走測量端RTD上的部分熱量，而參考端RTD的溫度將保持不變，因此兩只RTD間的溫差將改變。溫差的變化與介質(zhì)的流量及介質(zhì)本身的熱特性有關(guān)，較高的流速或密度較大的介質(zhì)將加快兩RTD間溫差的變化。FCI通過線性化電路將溫差的變化轉(zhuǎn)換成與流量相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。由差壓變送器輸出流量信號(hào)(4～20mA)，從而測量氣流量。

圖2 熱式流量計(jì)

3.2 PLC對(duì)給定量與實(shí)際量比較及處理

PLC充氣量控制程序中設(shè)定符合浮選工藝要求的充氣量標(biāo)準(zhǔn)值，與空氣流量計(jì)測得的實(shí)際流量值進(jìn)行比較，計(jì)算得到偏差值經(jīng)過處理送到氣量智能控制器。

3.3 充氣量智能控制器

浮選機(jī)充氣量智能控制器就地控制箱安裝于現(xiàn)場附近，便于操作。就地控制箱如圖3。

圖3 就地控制箱(控制器儀表上面SV代表閥門開度，MV代表閥位反饋值)

就地控制箱內(nèi)裝有兩種類型儀表，上方的是手操器，下方的是數(shù)顯儀。數(shù)顯儀沒有控制功能，只能用來顯示測量到的空氣流量值。手操器具備自動(dòng)控制功能，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以接受從PLC系統(tǒng)來的閥位給定輸入信號(hào)，并自動(dòng)跟隨閥位給定信號(hào)，再由閥門定值器控制執(zhí)行器，自動(dòng)控制氣動(dòng)蝶閥的閥門開度，從而控制氣流量。在現(xiàn)場也可以通過手操器手動(dòng)控制氣動(dòng)蝶閥的開度，調(diào)節(jié)充氣量，直到充氣量達(dá)到符合工藝要求為止。手動(dòng)控制時(shí)屬開環(huán)控制，自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)是閉環(huán)控制。

現(xiàn)場調(diào)試對(duì)于PID參數(shù)的整定，主要是依據(jù)浮選工藝對(duì)于氣量控制的穩(wěn)定和精度取舍進(jìn)行相對(duì)應(yīng)調(diào)整。

3.4 充氣量的控制執(zhí)行器

充氣量的控制執(zhí)行器采用氣動(dòng)蝶閥，也是安裝在浮選充氣管路上。外形如圖4、圖5。

此類調(diào)節(jié)蝶閥應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，適合于對(duì)氣量的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、中線蝶閥及定位器等組成。

氣動(dòng)蝶閥上裝有閥門定位器，接收智能控制器傳來的控制信號(hào)，然后根據(jù)接收到的信號(hào)，輸出氣源對(duì)氣動(dòng)碟閥進(jìn)行控制，通過控制進(jìn)風(fēng)管上氣動(dòng)蝶閥的閥門開度，使充氣量穩(wěn)定在給定值附近。

控制箱及定位器接線如圖6。

圖6 控制箱及定位器接線圖

概括而言，充氣量自動(dòng)控制系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)工藝要求設(shè)定充氣量值，系統(tǒng)的控制輸出值跟隨閥位反饋值，自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器的閥門開度，使被控充氣量穩(wěn)定在設(shè)定值。

每一套浮選作業(yè)使用一套充氣量自動(dòng)控制系統(tǒng)，浮選機(jī)充氣量自動(dòng)控制使進(jìn)入浮選槽內(nèi)空氣量和分散度達(dá)到最佳化，氣泡與礦粒的接觸率有效提高，可獲得更多的合格的泡沫產(chǎn)品。

4 結(jié)語

通過采用先進(jìn)儀器儀表對(duì)浮選機(jī)充氣量進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)了浮選機(jī)充氣量的自動(dòng)控制，穩(wěn)定浮選速度和浮選選擇性，有力保證選礦指標(biāo)的穩(wěn)定，減輕作業(yè)人員工作強(qiáng)度。

［1］孫時(shí)元主編.《最新中國選礦設(shè)備手冊(cè)》.北京機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］毛徐辛主編.《檢測技術(shù)與儀表》.機(jī)械工業(yè)出版社.

［3］常健生主編.《檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社.

［4］楊公源主編.《PLC應(yīng)用實(shí)例與程序解說》.電子工業(yè)出版社.

［5］作譯者:劉金琨.《先進(jìn)PID控制MATLAB》.電子工業(yè)出版社.

［6］程鵬主編.《自動(dòng)控制原理》.高等教育出版社.

Practical Application on Air Flow Automatic Control of Flotation Machine

LIN He－xiu

(JCC Chengmenshan Copper Mine，Jiujiang，Jiangxi，China 332100)

The flotation machine KYFⅡ－50 designed by Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy was employed in 5000T Concentrator of JCC Chengmenshan Copper Mine.The floatation machine impeller has a problem of air suction which has to rely on external fan to force the air blown in.Advanced instruments are used in mineral processing，which measure，regulate and control air flow of KYF flotation machine.In this way，automatic control of flotation aeration rate is achieved，which optimize the amount and dispersity of the air entering into flotation tank and effectively increases contact rate of bubbles and mineral particles，so that mineral indicators are stabilized.

flotation machine;aeration rate;automation instrument;PID control;automatic control

TH862

A

1009－3842(2011)04－0055－04

2011－03－09

林荷秀(1971－)，女，江西南康人，電氣工程師，主要從事選礦廠電氣設(shè)備技術(shù)管理工作，E－mail:761572147@qq.com