選礦廠砂泵調速液位自動控制系統的應用

林升舟++龐程

摘 要：隨著社會經濟不斷發展，相關領域對礦產資源需求量增加。選礦作為一項基礎性工作，選礦質量高低直接決定選礦廠經濟效益。傳統選礦工作中主要依靠人力，選礦工作量大，且難度高，存在一定危險性。而計算機、信息技術的發展，與機械設備相整合，形成了砂泵調速液位自動控制系統，在實踐應用中，不僅能夠提高選礦質量，且能夠緩解工人工作壓力和強度，促進選礦工作現代化發展。文章根據當前選礦廠當前生產現狀，分析砂泵液位自動控制系統原理及組成，并對系統在應用中常見的問題及解決措施進行深入探究，為提高選礦質量提供更多參考。

關鍵詞：選礦廠；砂泵調速；液位自動控制系統；應用

中圖分類號：TD928 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0079-02

泵池是選礦廠磨礦流程一部分，泵池液位高低，直接影響磨礦質量。一般來說，如果液位偏低，會導致水力旋流器出現喘氣情況，反之，礦漿溢出，無論前者還是后者都不利于生產有序進行。以往，液位調節通過增加、減少球磨機方式進行，存在強度大、生產不穩等問題，無法適應當前發展需求。而變頻器的研發和應用，能夠對砂泵電機進行針對性調速，根據生產需求進行調整，實現高效控制泵池液位目的。

1 砂泵液位自動控制系統原理及組成

該系統是一個單閉環負反饋調節系統，在實際運行中，當泵池液位上升/下降時，實際液位值與設定值存在偏差，經過調節器調整后，輸出信號，通過電壓頻率，使得砂泵電機加速、減速，從而實現調節泵池液位目標。

該系統是由液位計、調節器等構成。本文設計的系統，選擇了VEGASON72-2超聲波物位測量設備，對選礦時的液位進行檢測。同時選擇了SR73A PID調節器控制速度。調節器在實踐應用中，能夠發揮控制、液位顯示等功能，幫助工作人員更好地進行操作。本文設計的系統，對于工人專業素養要求并不高，操作簡單，不僅能夠手動、還能夠自動操作，隨意切換。工作狀態下，通過調節器設置為自動方式，變頻器接收到指令后，會輸出相應的頻率，實現對泵池液位的控制，能夠節省大量人工。當液位計出現故障時，可以通過兩種方式進行切換。具體來說：一是利用調節器手動輸出，在操作面板上通過按鍵調整變頻器的輸出頻率。二是在變頻器外部接入10KΩ電位器，方便對頻率的設定[1]。在選擇時，要根據實際情況進行針對性選擇。

液位計在應用中，采用的超聲波浮子液位計，浮子會隨著液面的浮動而發生變化，帶動導桿上的反射板移動，借助超聲波技術，將液面高低轉換為具體的數值，直觀地反應出液位值，與設定的數值進行比對，將輸出的信號及時傳輸到執行機構，通過對排礦閥門的控制，能夠使得礦漿液面保持在允許范圍內。系統運行中，各個設備之間相互作用，能夠為選礦提供技術上的支持，減少傳統方式在選礦方面的弊端與不足，提高選礦科學性。

2 自動控制系統常見問題及對策

2.1 液位檢測系統

液位檢測是系統運行的基本保障，如果液位檢測不準確，系統將無法正常、可靠工作。為了確保液位檢測系統能夠保持良好的運行狀態，應注意如下幾個問題。由于泵池底部不平整，對于超聲波液位計的安裝，要采用導管形式，盡可能與泵池出料口相接近，確保能夠進行準確測量，減少進料口過度干擾。同時，針對導管底部來說，要保持傾斜度45°，內部平滑，中斷不要有開孔。否則開孔位置極易出現虛假回波，以保證檢測可靠性。選礦過程中，基于該項工作特點決定，在泵池底部極易出現沉砂、廢銅球等物質，使得測量不夠準確，要及時對其進行處理。如果液位超過預設值，進入到測量盲目，會導致漿液外溢，引發故障，需要復位液位計對液位進行監督和控制，使其能夠保持正常的工作狀態。

2.2 PID調節器

PID調節器在應用中，針對參數的設置，其是否合理，與系統能否穩定運行存在密切聯系。對此在參數設置過程中，我們要給予更多關注和重視，加強對調節器作用方式的分析。本文采用的調節器，會隨之輸出信號的變化而隨之產生變化，存在正相關關系[2]。同時，對于PID參數的選擇，要在允許范圍內，盡可能減少輸出值變化率，確保變頻器不會隨之而設定值的變化發出現故障。通過對調節器的調整，能夠確保系統始終處于有序運行狀態。

2.3 變頻器

變頻器參數合理設置，能夠使得砂泵運行處于平穩狀態中，且能夠降低砂泵自身受到外界的干擾。當砂泵運行時，由于沉砂過多，砂泵電機負荷相對較大，需要更大的啟動轉矩。但變頻器自身屬于軟啟動設備，如果負荷過重，啟動電流過大，將會導致啟動失敗。因此針對啟動電流來說，要設置在合理范圍內，使得電壓能夠盡快上升，以便達到合適的啟動力矩。當電壓、電流能夠滿足設備運行需求時，變頻器才能夠啟動順利，帶動其他環節工作。

變頻器參數的核定，要采用全常規模式，同時，設定合適的啟動升壓等。在選礦中，由于泵池礦漿濃度具有不確定性，使得沉沙量也會發生變化，砂泵電機運行承載的負荷過大，因此電機要具備較強的機械特點，且能夠克服負載的過大波動。根據電機機械特征曲線來看，當電源頻率達到既定值時，要適度獲得提高砂泵電機外電壓，以此來提高機械設備自身性能，從而在運行中具有較強的負載波動能力。故針對變頻器參數的設置，要設置較大的截斷電壓，賦予電機穩定的運行電壓，從而為系統運行奠定堅實的基礎，降低故障發生幾率，提高選礦標準及質量，提高企業經濟效益。

針對變頻調速特點來看，要想使其能夠正常運轉，需要保證一定的電壓/頻率比值，如果頻率低，電壓沒有及時下降，那么電機內部磁路保護，激磁電流也會隨之增加，導致電機自身性能惡化，嚴重情況下，電機將無法正常運行環。因此截斷電壓時，要充分考慮各項因素，確保其能夠符合相應的條件，從而保障系統能夠有序運轉。另外，基頻以上最大電壓，要在電機允許范圍之內，如果超過電機額定電壓，將會造成電機燒毀等問題，影響生產工作繼續[3]。尤其是在夏季，外部環境溫度過高，導致變頻器輸出性能也會下降，對此要濕度降低最大頻率，從而促進變頻器能夠正常運行。變頻器頻率設置上下限，可以根據其設置的參數，確保數值的設定符合工作需求。值得注意的是，由于變頻器保護自身具有的保護功能較為完善，且機械故障、生產負荷過重，極有可能造成設備保護失靈。所以，當變頻器出現啟動困難等問題時，不能夠忽略機械設備運行對系統產生的影響，要加強分析和研究，及時作出調整，以確保選礦工作能夠順利進行。

2.4 控制砂泵轉速

砂泵在具體運行中，要根據生產需求合理選擇轉速。通常而言，轉速的確定要將流程送來的礦漿打完后，適當留有富余。但富余不能夠過大，如果過大，砂泵運行中極易吸入空氣，導致其與礦漿混合輸送，產生汽蝕情況，影響砂泵穩定運行。如此砂泵的輸送將處于不穩定狀態當中，間斷輸送會影響砂泵運轉，且極易引發循環沖擊力。在此作用下，沖擊力通過葉輪傳遞給軸承，將所有負荷都壓在軸承之上。長期超負荷運轉，導致運轉不平穩，出現發熱現象。由于砂泵的轉速與軸承壽命存在密切聯系，要慎重做出選擇。

3 結語

根據上文所述，本文研究的控制系統內部結構簡單，且具有較強的穩定，適用于選礦現場。由于系統內部設置了PID調節器，在具體應用中，能夠根據實際需求，進行自動調節，使得變頻器輸出的電壓及頻率與砂泵相匹配，不會出現超負荷或者空載等問題，不僅能夠降低砂泵設備損耗，且能夠顯著提高生產效率。隨著現代技術不斷發展，我們還要加大對系統的研究力度，積極引進先進技術，不斷優化系統，從而提高選礦水平。

參考文獻

[1]唐美，劉維平，張可可，穆星星.基于AMESim混砂車排砂泵液壓系統的動態特性仿真分析[J].機床與液壓，2015（05）：124-126.

[2]張楊，鄭泉，陳黎卿，等.基于蟻群算法的吸砂泵裝配順序優化設計[J].機械設計與研究，2015（02）：109-112.

[3]蔡民.石油天然氣鉆井用砂泵新型密封結構及選型應用研究[J].中國西部科技，2013（07）：44-45.