選礦磨礦控制系統研究與分析

劉海軍+王志春

【摘 要】磨礦作業是破碎區域生產作業的繼續。磨機磨礦的目的是將礦石中的選用部分和與之伴生的其他礦山進行分離，在磨礦工段中球磨機工作效率成為一個重要的指標，它決定生產成本的高低，由于礦石的貧瘠化、貧礦多，更加加大了磨礦生產工藝中的生產成本。因此，磨礦生產對選礦的經濟指標影響很大。同時磨礦是選礦生產耗能最多的一個環節，在磨礦過程中，應用過程自動化控制能夠更加合理的分配利用生產資源，提高磨礦設備的利用率和使用壽命。磨礦自動化對降低成本，提高選礦的作業率具有重要的價值。

【關鍵詞】磨礦；控制系統；研究與分析

0 前言

工業自動控制技術的迅速發展，使得控制系統之間的信息交換，不同設備之間的通信機制。控制系統信息交換實現集中監視。磨礦過程是現代工業生活的重要組成部分，鐵礦廠采礦、冶煉等被廣泛使用在工業過程中，直接影響質產品的技術和經濟指標。智能化、數字化綜合為選礦自動化的發展趨勢，隨著自動控制系統技術的不斷發展和更加廣泛的應用，實現工藝過程的數字化、綜合化已成為了一種必然的趨勢。

1 磨礦系統設備工作流程

巴潤礦業選礦廠磨選系統為四個系列。磨礦儲礦倉內的礦石經皮帶機給入第一段球磨機，球磨機磨礦后給入一次分級旋流器組進行一次分級，旋流器沉砂后返回球磨機內形成閉路磨礦；一次分級旋流器溢流后進入弱一磁選機，弱一磁選機尾礦進入中磁選機進行選別，精礦進入二次分級旋流器組進行二次分級，二次分級旋流器沉砂后進入二段溢流型球磨機磨礦，鐵礦石經二段球磨機磨礦后，礦漿將再次返回旋流器進行分級作業，二次分級旋流器沉砂后返回二段球磨礦，二次分級旋流器溢流進入磁二選作業，磁二精礦進入高頻細篩進行分級作業，高頻細篩篩上產物進入濃縮磁選機后進行磁選濃縮；高頻細篩篩下產物進入弱三磁選作業。濃縮磁選精礦后進入三段溢流型球磨機后進行再次磨礦，球磨機排礦返回至高頻細篩進行分級，球磨機排礦和細篩形成閉路循環；高頻細篩篩下產物進入磁選弱三磁選機，磁選弱三精礦進入弱四磁選進行選別，弱四精礦進入浮選進行脫硫作業。

2 磨機監控系統

球磨機系統的控制聯鎖由其自帶的 PLC系統控制完成，設備運行檢測信號經 PROFIBUS DP 接口接入 DCS 系統，集中實現對設備運行狀態的監控和系統聯鎖控制；球磨機控制系統主要檢測內容包括：主電機負載功率檢測；主電機運行電流檢測；主電機運行溫度檢測；潤滑系統工作檢測，其中包括油流、油位、油壓、油溫等； 磨機啟動、停止控制；球磨機運行保護及潤滑系統聯鎖控制等。DCS 系統實現對上述設備運行參數、運行狀態的集中監控。

3 磨機給礦控制的實現

在磨機給礦控制中，集中控制其中的三個主要參數：磨音頻譜分析、磨機功率檢測、分級旋流器沉砂量作為控制器的輸入，上述檢測參數時刻都在發生變化，而上述三個參數發生的變化可以真是的反映出了球磨機運行當前工作狀態。DCS系統控制器會根據當前主要檢測參數的變化或變化的一種趨勢進行預前判定，根據相關的變化趨勢，系統控制器進行計算，根據寫定的給礦原則，然后 PID 控制器根據預前設定寫好的給礦原則進行調整變頻器給礦，最后達到精確給礦的目的，實現系統最優給礦。給礦控制原理如圖1。

4 對磨機控制系統的分析優化

球磨機自帶控制系統的PLC控制柜為磨機控制系統的核心，采用Siemens公司S7-300系列可編程控制器和Siemens公司TP270操作員界面控制。主要完成對磨機主軸承高低壓潤滑、小齒輪軸承潤滑的控制和保護，并協調磨機控制系統各相關設備之間的電氣聯鎖。控制點數：模擬量約為60個左右，開關量約為200點左右，PLC的I/O點數冗余10%。系統中PLC可與DCS進行通訊，并可提供相應的無源觸點。

1）磨機電控系統采用PLC可編程控制器和液晶觸摸屏對輔機系統集中監控。主要控制內容如下：

軸承及定子繞組測溫的控制：每臺磨機共有16個Pt100測溫點。進料端主軸承3個，出料端主軸承3個，小齒輪軸承2個，主電機定子繞組6個（其中3支備用），主電機軸承2個。主軸承高壓、低壓潤滑系統的控制：主軸承高壓、低壓潤滑站包括：高壓補油和低壓潤滑兩部分，對主電機軸承進行潤滑。各系列高壓補油系統有兩臺高壓油泵電機，一臺進行工作另一臺作為備用，也可互為備用。

壓力控制：液壓站上高壓檢測系統有兩個壓力檢測傳感器，其壓力檢測信號通過變送器輸出直流4-20mA信號到PLC進行監測。

油流控制：在低壓供油回路中各安裝一個流量變送器，用于監控各回路的供油流量檢測。

油溫控制：潤滑站油箱中設有電加熱器，油箱上設有冷卻器。油箱上設有雙金屬（Pt100），經控制系統檢測控制，自動開啟電加熱器及冷卻水閥。

2）對系統集中監控，可顯示多個監控畫面，實現磨機及附屬設備的起動、停止、連鎖、保護等多種功能。直觀顯示各運行點及相關聯鎖點狀態。

（1）顯示潤滑系統工作畫面。主要顯示潤滑站及潤滑點的狀態。

（2）顯示各個測量點的實際測量值：溫度信號：同步電機定子繞組溫度、轉子軸承溫度、磨機主軸承溫度、小齒輪軸承溫度、潤滑站油溫。

（3）顯示各個測量點的趨勢圖，如溫度、壓力、油流等。

（4）顯示故障報警信息。

（5）顯示故障跳閘信息。

（6）在觸摸屏上可修改參數，如各個軸承溫度報警值及停機值；潤滑站供油壓力、油流等低報警值及停機值。

（7）在觸摸屏上可對系統集中啟、停。

（8）也可由中控室（DCS）或現場操作柜上控制磨機啟停。正常工作和檢修試車時在現場操作柜上進行，也可將開關轉到中控位置（DCS），由中控室操作。控制柜上配有少量按鈕和信號燈，作為日常自動操作和備用。

5 結束語

磨礦生產過程是一個重要的選礦環節，直接影響產品的質量。同時，磨礦過程和能量效率低的特點，從而提高磨礦效率低能耗為目的的優化控制已成為當今研究的一個熱點問題。本文首先磨礦的基本過程，通過一步分析磨礦過程控制的流程，本文簡要分析了一些困難的問題，提出了磨礦過程的最優控制系統，簡要分析系統實現的方法和可行性。

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[責任編輯：朱麗娜]