選礦自動加藥機(jī)的改造及優(yōu)化

孟飛

摘要：北方銅業(yè)銅礦峪礦選礦廠原使用的WR-103型自動加藥機(jī)故障率高，精準(zhǔn)度不夠，無法滿足藥劑添加要求。本文分析總結(jié)了原自動加藥機(jī)存在的問題，針對性的進(jìn)行改造及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了浮選作業(yè)藥劑定量精準(zhǔn)添加，同時完善了加藥機(jī)自動控制功能，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時調(diào)整加藥量，提高了作業(yè)效率，并通過加藥系統(tǒng)生成的調(diào)節(jié)記錄、藥量統(tǒng)計(jì)報表等數(shù)據(jù)與浮選工藝指標(biāo)進(jìn)行分析對比，規(guī)范藥劑添加，提高精細(xì)化管理水平。

關(guān)鍵詞：自動加藥機(jī);故障率;自動控制;藥劑添加量;改造及優(yōu)化

1 前言

浮選過程中，通過添加不同的藥劑，使之與礦物之間發(fā)生一系列的作用，達(dá)到分離、附著或凈化礦物的目的。但隨著原礦品位、成分、粒度以及處理礦量等諸多因素的變化，藥劑量也需要不斷地調(diào)整，藥劑添加的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到選礦技術(shù)指標(biāo)的好壞。自動加藥機(jī)的應(yīng)用，不但克服了人工調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，而且降低了浮選生產(chǎn)藥劑的損耗量，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。

北方銅業(yè)銅礦峪礦選礦廠浮選加藥原采用WR-103型自動加藥機(jī)，安裝初期實(shí)現(xiàn)了浮選藥劑的定量添加，經(jīng)長時間運(yùn)行，加藥機(jī)故障率高，穩(wěn)定性不夠，無法滿足浮選加藥需求，影響選礦技術(shù)指標(biāo)。為了進(jìn)一步提高選礦生產(chǎn)指標(biāo)，加強(qiáng)藥劑添加管理，迫切需要對原自動加藥機(jī)進(jìn)行改造及優(yōu)化。

2現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 WR-103型自動加藥機(jī)工作原理

北方銅業(yè)銅礦峪礦選礦廠浮選添加的藥劑有丁黃藥、硫化鈉和2#油，自動加藥系統(tǒng)采用WR-103型自動加藥機(jī)，其加藥執(zhí)行閥為給藥電磁閥，主機(jī)為單片機(jī)控制器，采用集成主板，功能單一，可維護(hù)性差。自動加藥機(jī)采用周期性定量加藥方式，主要工作原理是采用液位恒定器使藥箱中藥劑的液面高度保持恒定，調(diào)節(jié)標(biāo)定閥開度至適當(dāng)位置并保持不變，使實(shí)際流進(jìn)藥劑管路的液體量僅取決于給藥電磁閥的開啟時間，給藥電磁閥的開啟時間由WR-103加藥機(jī)自動控制。加藥機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2存在問題及分析

WR-103型自動加藥機(jī)使用過程中主要存在以下幾個問題：

（1）電磁閥故障率高、閥芯頻繁卡堵

電磁閥主要工作原理是由線圈帶電產(chǎn)生磁性吸起閥芯讓其離開節(jié)流孔，閥體內(nèi)的液體從節(jié)流孔中流出來實(shí)現(xiàn)液體添加的，關(guān)閥時線圈失電，靠閥芯的自重堵住節(jié)流孔。由于電磁閥的吸力較小，閥體內(nèi)的壓力不能過大，一般藥箱的液面離閥門進(jìn)口中心高度在0.4米以內(nèi)，壓力過大會造成閥芯不能吸起打開，線圈長時間得電而燒毀;閥門的密封是取決于閥芯的自重和與節(jié)流孔接觸面的加工精度，因此這類閥門存在不能關(guān)死、泄漏量較大的問題，影響藥劑的添加精度;藥劑的雜質(zhì)和結(jié)垢對閥芯影響較大，造成閥芯卡堵、不能正常開關(guān);電磁閥的頻繁動作和長時間得導(dǎo)致電磁閥線圈頻繁燒毀。

（2）藥箱液面不穩(wěn)定

由于WR-103型自動加藥機(jī)液位恒定器采用浮球液位開關(guān)，是通過液位的變化導(dǎo)致帶有磁體的浮球位置變化，起到感應(yīng)檢測液位液面變化的作用，其結(jié)構(gòu)簡單，測量精度較差，不具有自檢查功能，需要定期檢查維護(hù)。浮球是活動部件，易被藥劑中的雜質(zhì)弄臟，浮球開關(guān)不起作用，導(dǎo)致藥箱液面過低或者過高，液面不穩(wěn)定，同時浮球開關(guān)只能感應(yīng)液面變化，無法實(shí)時檢測顯示藥箱實(shí)際液位高度，不能滿足現(xiàn)場使用要求。

（3）系統(tǒng)控制功能單一

WR-103型加藥機(jī)主機(jī)采用單片機(jī)控制器，采用集成主板，功能單一，無法實(shí)現(xiàn)加藥時間、加藥量的實(shí)時監(jiān)控和加藥歷史數(shù)據(jù)實(shí)時查詢，不能滿足選礦廠自動化集成功能需求。

3 改造措施

3.1加藥執(zhí)行閥使用氣動閥替代電磁閥

針對電磁閥在實(shí)際使用過程存在的諸多問題，使用新型氣動閥作為加藥執(zhí)行閥。氣動閥閥門的閥芯與氣缸活塞一體，閥門開啟和關(guān)閉由氣缸驅(qū)動來控制，使得閥門關(guān)閉時無泄漏，克服了藥劑雜質(zhì)和結(jié)垢對閥門開關(guān)的影響，維護(hù)量小;相對于電磁閥，氣動閥具有可長時間高頻率動作的優(yōu)點(diǎn)，氣動閥給藥量范圍較大，給藥范圍為3-20000ml/min，而電磁閥給藥量范圍為3-3000 ml/min，現(xiàn)選礦廠單點(diǎn)最高加藥量為6000 ml/min，使用一臺氣動閥就可以滿足要求，有利于解決目前藥臺空間有限的問題。

3.2藥箱液面的自動控制

為了更好的保障給藥箱內(nèi)液面高度恒定，在給藥箱前方增加儲藥箱，儲藥箱與給藥箱之間管路上安裝氣動閥，并根據(jù)給藥箱雷達(dá)液位計(jì)檢測的液位值，自動控制氣動閥，以確保給藥箱液面恒定。設(shè)備布置圖如圖2所示。

3.3采用PLC實(shí)現(xiàn)加藥機(jī)的自動控制

我國有色金屬選礦廠的藥劑添加經(jīng)歷了從人工手動加藥、單板機(jī)控制自動加藥到以PLC作為下位機(jī)、通過不同通訊方式、遠(yuǎn)程或就地自動控制加藥的過程。而且，隨著電子技術(shù)、檢測儀表的發(fā)展，藥劑的自動添加方式及使用的設(shè)備也在不斷改進(jìn)、提高，PLC系列自動加藥技術(shù)已非常成熟，廣泛應(yīng)用于有色金屬選礦、萃取和其它需要定量添加液體藥劑的生產(chǎn)工藝過程。PLC型加藥機(jī)自動控制系統(tǒng)可靠性高，并具備了擴(kuò)展功能，可與上位機(jī)通訊連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，具有調(diào)節(jié)記錄、加藥量統(tǒng)計(jì)和報表打印等功能，可進(jìn)一步提高藥劑添加的科學(xué)管理水平。

4功能實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化

4.1加藥機(jī)組成

加藥機(jī)組成：主要由上位機(jī)（組態(tài)軟件及打印機(jī)），PLC控制柜（觸摸屏及專用軟件），雷達(dá)液位計(jì)，控制閥，氣動放藥閥等設(shè)備組成，加藥機(jī)數(shù)據(jù)通過串口通訊協(xié)議上傳至上位機(jī)，上位機(jī)安裝于磨浮中控室。加藥機(jī)組成框圖如圖3所示。

4.2控制原理

加藥機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣動加藥閥，安裝在液位恒定的給藥箱下部側(cè)面的管嘴上，當(dāng)控制閥動作時，加藥閥開啟，藥液流出，根據(jù)管嘴出流原理，保持給藥箱內(nèi)液面高度恒定時，其流量是恒定的。藥量流出的多少與氣動加藥閥閥容（每一次動作時的加藥量）、加藥周期相關(guān)，氣動加藥閥每一次動作的時間為0.5s～5.0s，由操作人員設(shè)定，每次加藥量由閥門節(jié)流孔徑?jīng)Q定，可以進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。加藥周期是由設(shè)定的加藥流量（單位ml/min）、動作時間和閥容決定，計(jì)算公式如下：

其中，T為氣動閥加藥周期，單位s;Q為設(shè)定的加藥流量，單位為ml/min，q為閥容，單位為ml/次。每一個加藥周期，氣動閥按設(shè)定的動作時間導(dǎo)通，其余時間氣動閥關(guān)閉。通過鍵盤將各點(diǎn)的加藥量Q、閥容q以及氣動閥動作時間的數(shù)值輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將數(shù)值傳輸給PLC，PLC計(jì)算出各加藥點(diǎn)加藥周期后，輸出定頻變脈寬的控制信號，經(jīng)驅(qū)動器控制加藥閥的通、斷電，實(shí)施各點(diǎn)的準(zhǔn)確定量加藥。

4.3功能優(yōu)化

（1）通過雷達(dá)液位計(jì)實(shí)現(xiàn)了儲藥箱液位的實(shí)時監(jiān)測，并由控制柜顯示屏和上位機(jī)實(shí)時顯示及報警;

（2）采用雷達(dá)液位計(jì)和氣動放藥閥實(shí)現(xiàn)了儲藥箱及給藥箱液面的自動控制，保證了給藥箱的液面穩(wěn)定;

（3）為提高氣動加藥閥的可靠性，在給藥箱前增加藥劑過濾箱，防止雜質(zhì)或藥渣進(jìn)入給藥箱?？啥ㄆ诖蜷_排污閥，清除箱內(nèi)的藥渣，清洗過濾網(wǎng)，減少氣動加藥閥閥芯的結(jié)垢及堵塞現(xiàn)象。

（4）實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)記錄、加藥量統(tǒng)計(jì)和報表查詢及打印等功能。

（5）自動加藥系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過串口通訊協(xié)議上傳至磨浮中控室，中控室人員可實(shí)時對比浮選工藝指標(biāo)情況及時下發(fā)指令，通知加藥工進(jìn)行藥量標(biāo)定或給藥量調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了工藝指令限量。

5結(jié)束語

該系統(tǒng)投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，加藥閥由電磁閥為氣動閥，徹底解決了電磁閥閥芯頻繁卡堵、線圈頻繁燒毀等問題，同時穩(wěn)定了藥箱液位，實(shí)現(xiàn)了藥劑定量精準(zhǔn)添加。藥劑添加量在控制柜及上位機(jī)實(shí)時顯示，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時調(diào)整加藥量，提高了作業(yè)效率，可通過加藥系統(tǒng)生成的調(diào)節(jié)記錄、藥量統(tǒng)計(jì)報表等數(shù)據(jù)與浮選工藝指標(biāo)進(jìn)行分析對比，規(guī)范藥劑添加，提高精細(xì)化管理水平。

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