Система автоматического управления процессом обогащения железных руд Советский патент 1984 года по МПК B02C25/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению обогатительными процессами, широко применяемыми в горнообогатительной промышленности руд черных и цветных металлов, и может быть использовано также и в других энергоемких технологических процессах, в которых сырье перерабатывается в последовательно включенных аппаратах и параллельно в линиях. Известно устройство управления технологическими линиями обогащения руд, в котором удельные расходы электроэнергии определяются по величине шаровой загрузки и производительности мельницы 1. Недостатком такого устройства управления фабрикой по параметрам энергопотребления является то, что его трудно распространить на мельницы бесщарового помола. Кроме того, не учитывается содержание труднообогатимых руд, поступающих на переработку, вследствие чего удельные расходы электроэнергии изменяются в широких пределах и в результате возникают большие ее расходы. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система автоматического управления процессом обогащения железных руд на параллельных линиях из трех стадий обогащения в барабанных мельницах, классифицирующих аппаратах и магнитных сепараторах, включающая датчики производительности линий, локальные системы управления производительностью линий с соответствующими исполнительными механизмами, регуляторы расхода воды с соответствующими исполнительными механизмами, соединенными с электромагнитными клапанами по стадиям. В этой системе поддерживается оптимальное соотнощение твердого и воды с помощью регулятора в зависимости от расхода руды и плотности пульпы слива 2. Однако в условиях изменяющегося характера руд с различными минералогическими характеристиками связь между параметрами мощности и качеством концентрата неоднозначна и изменяется в щироких пределах, вследствие чего наблюдается неполное раскрытие рудных зерен. С изменением состояния мельниц и процентного содержания трудно обогатимых руд в исходной руде, вследствие дрейфа характеристик качество управлений линий с помощью экстремального регулятора не обеспечивает эффективный расход электроэнергии в период ограничения мощности в часы максимума энергосистемы, а следовательно, и расход электроэнергии по фабрике в целом. Целью изобретения является повыщение качества управления. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом обогащения железных руд на параллельных линиях из трех стадий обогащения в барабанных мельницах, классифицирующих аппаратах и магнитных сепараторах, включающая датчики производительности линий, локальные системы управления производительностью линий с соответствующими исполнительными механизмами, регуляторы расходы воды с соответствующими исполнительными механизмами, соединенными с электромагнитными клапанами по стадиям, снабжена на каждой линии датчиком степени заполнения барабанных мельниц, датчиком расхода пульпы и гранулометрического состава, анализатором процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде и датчиками расхода электроэнергии, устройствами сбора информации по линии, сумматорами расхода электроэнергии по линии, сумматором расхода электроэнергии по группе параллельных линий, компаратором с программным устройством и вычислительными машинами на каждой линии с устройством связи с объектом, причем с первыми входами каждой вычислительной машины соединены выходы датчиков степени заполнения барабанных мельниц и производительности соответствующей линии, расхода пульпы и гранулометрического состава, а также анализатор процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде, первые выходы каждой вычислительной машины через устройство связи с объектом подключены к исполнительным механизмам соответствующих локальных систем управления производительностью линий и к исполнительным механизмам регуляторов расхода воды, выходы датчиков расхода электроэнергии каждой линии соединены через устройство сбора инфрмации по линии с сумматором расхода электроэнергии соответствующей линии, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих вычислительных машин и с первым входом сумматора расхода электроэнергии по группе параллельных линий, выходы которого подключены к третьим входам соответствующих вычислительных машин, а ко второму входу сумматора расхода электроэнергии по группе параллельных линий подключен компаратор, входы которого соединены со вторыми выходами вычислительных машин. Реализация системы автоматического управления группой параллельно включенных линий рассматривается на примере технологических линий, запитанных от одной подстанции. На фиг. 1 изображена блок-схема управления первой технологической линией обогащения руд; на фиг. 2 - представлена блок-схема управления второй и третьей технологическими линиями; на фиг. 3 - блок-схема локальных систем управления линии обогащения руд. Технологические линии обогащения руд, включенные параллельно, представляют собой многостадийный процесс обогащения, включающий стадии 1-3. (фиг. 1). Каждая из стадий состоит из барабанной мельницы 4 с приводом 5 и локальной системой управления производительностью линий с питателем 6 с исполнительным механизмом в виде тиристорного привода 7, классификатора 8 с приводом 9, магнитного сепаратора 10, зумпфа И, пескового насоса 12 с приводом 13 гидроциклона 14 & 500 мм, шаровой мельницы 15 с приводом 16, магнитного сепаратора 17 и зумпфа 18. Третья стадия включает аналогичные аппараты, т.е. песковый насос 19 с приводом 20, гидроциклон 21 0 350 мм, щаровую мельницу 22 с приводом 23 и магнитный сепаратор 24. Выходным продуктом каждой линии является концентрат, отходами -, хвосты. Регулирование расходов воды по каждой стадии обогащения осуществляется локальными системами автоматического регулирования, включающими исполнительный механизм 25 и электромагнитный клапан 26 первой стадии, исполнительный механизм 27 и электромагнитный клапан 28 для второй и исполнительный механизм 29 и электромагнитный клапан 30 для третьей стадии обогащения. Контроль параметров технологического процесса осуществляется по каждой стадии с помощью следующих датчиков: датчика 31 производительности линии, датчика 32 заполнения барабанной мельницы 4 первой стадии обогащения, датчиков 33-35 расхода пульпы и гранулометрического состава сливов мельницы, гидроциклона 0 500 мм, гидроциклонов (Э 350 мм, анализатора 36 процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде. Контроль расхода электроэнергии по стадиям обогащения и линии осуществляется с помощью датчиков 37-42 расхода электроэнергии, установленных на приводах 5, 9, 13, 16, 20 и 23. Сбор информации о расходе электроэнергии по линиям осуществляется с помощью устройства 43ч сбора информации по линии и сумматора 44. Управление линией осуществляется с помощью вычислительной мащины 45, включающей устройство связи с объектом 46, на вход которого поступают сигналы с датчиков 31-35, и анализатора 36, сигналы ,с задатчиков локальных систем и сигналы с сумматора 44. Выходы вычислительной мащины посредством устройства связи с объектом связаны с локальными системами управления (тиристорным приводом 7 и исполнительными механизмами 25, 27 и 29). . Блок-схема управления (фиг. 2) второй и третьей линиями обогащения руды включает стадии 47-52 обогащения. Контроль параметров технологического процесса осуществляется по каждой стаДни с помощью датчиков 31-35, и анализатора 36. Контроль расхода электроэнергии по стадиям 47-49 осуществляется датчиками 53-58 расхода электроэнергии, установленными на приводах второй линии. Сбор информации о расходе электроэнергии по второй линии осуществляется с помощью устройства 59 сбора информации и сумматора 60. Управление второй линией осуществляется с помощью вычислительной линии 61, включащей устройство связи с объектом 62, на вход которого поступают сигналы с датчиков, установленных по второй линии, сигналы с задатчиков локальных систем и сигналы с сумматора 60. Выходы микро-ЭВМ посредством устройства связи с объектом соединены с локальными системами управления, (привод 63, исполнительный механизм 64 с электромагнитным клапаном 65, исполнительный механизм 66 и с электромагнитным клапаном 67, исполнительный механизм 68 с электромагнитным клапаном 69). Контроль расхода электроэнергии по стадциям 50-52 обогащения третьей линии осуществляется датчиками 70-75 расхода электроэнергии. Сбор информации о расходе электроэнергии осуществляется с помощью устройства 76 сбора информации и сумматора 77. Управление третьей линией осуществляется с помощью микро-ЭВМ 78 с устройством связи с объектом 79, на вход котор,ого поступают сигналы с технологических датчиков, установленных по второй линии, сигналы с задатчиков локальных систем и сигналы с сумматора 77. Выходы вычислительной мащины (микро-ЭВМ) посредством устройства связи с объектом соединены с локальными системами (привод 80, исполнительный механизм 81 с электромагнитным клапаном 82, исполнительный механизм 83 с электромагнитным клапаном 84 и исполнительным механизмом 85 с электромагнитным клапаном 86). Суммарный расход электроэнергии по группе параллельных технологических лиНИИ измеряется с помощью устройства 87, на вход которого подключен компаратор с программным устройством 88. Каждая линия обогащения управляется микро-ЭВМ 45, 61 и 78, которые посредством устройств связи с объектом 46, 62 и 79 пульта управления оператора (не показан) соединены с датчиками 31-35 и анализатором 36, а выходы посредством цифро-анаоговых преобразователей 89 связаны с исполнительными устройствами локальных систем управления загрузки барабанных мельниц и систем регулирования- воды в ехнологические стадии 1-3 и 47-52. Локальные системы управления для каждой обогатительной линии идентичны. На фиг. 3 показаны локальные системы для первой линии загрузки рудой (питатель 6, тиристорный привод 7 и задатчик 90), система регулирования воды в барабанную мельницу 4 первой стадии 1 обогащения первой линии (исполнительный механизм 25, электромагнитный югапан 26, задатчик 91); система регулирования воды в зумпф 11 (исполнительный механизм 27, электромагнитный клапан 28, задатчик 92); система регулирования воды в зумпф 18 (исполнительный механизм 29, электромагнитный клапан 30, задатчик 93). Система управления процессом обогащения железных руд из параллельно включенных линий работает следующим образом. Анализ статических характеристик зависимости расхода электроэнергии от степени заполнения барабанных мельниц показывает, что между этими параметрами существует экстремальная зависимость. В условиях переработки руд с различными текстурными характеристиками степень заполнения щаровых мельниц изменяется в широких пределах, вследствие этого наблюдается изменение суммарных расходов электроэнергии и снижение производительности линии по исходной руде. Колебания суммарных расходов электроэнергии недопустимы в периоды ограничения мощнрсти в часы максимума энергосистемы. Поэтому задачей системы управления группой параллельно включенных линий является поддержание таких режимов, при которых можно было бы оптимизировать расход электроэнергии по каждой стадии, линии в целом и группе линий. Текущее значение f заполнения барабан шй мельницы, измеренное датчиками 32 на первой, второй и третьей линиях, сравнивается в микро-ЭВМ 45, 61 и 78 с заданными значениями. Микро-ЭВМ 45, 61 и 78 по информации датчиков 31 и 32 выделяют отфильтрованный сигнал текущего отклонения степени заполнения барабанных мельниц от заданных значений, а затем вычисляют произ;водную этого сигнала (t). При этом микро-ЭВМ 45, 61 и 78 измеряют момент времени, nj)H котором вторая производная сигнала VCt) обращается в О, и расчитывают значение tj --f (tj). С учетом этого в момент времени tj микро-ЭВМ 45, 61 и 78 корректируют задание локальных систем загрузки линий (питатель 6, тиристорные приводы 7, 63 и 80). Например, для первой линии микроЭВМ выдает команду и корректирует по информации датчиков 31 и 32 задание по производительности первой линии (задатчик 90) путем изменения скорости питателя 6. Аналогично по второй и третьей линиям микро-ЭВМ 61 и 78 по информациидатчиков 31 и 32, установленных на барабанных мельницах второй и третьей линий, по изложенной методике корректируют задания по производительности линий по исходной руде. Далее по информации датчиков 37 и 38 расхода электроэнергии посредством устройства 43 и сумматора 44, а также по информации датчика 31 микро-ЭВМ 45 рассчитывает удельные расходы электроэнергии на 1 т вновь образованного класса по мельнице 4, сравнивает эту величину с заданной и пропорционально этому значению регулирует расход воды в мельницу первой стадии (исполнительный механизм 25). По информации датчиков 53 и 54 расхода электроэнергии и датчика 31 микро-ЭВМ 61 определяет задание удельного расхода электроэнергии на 1 т вновь образованного класса по мельнице 4, сравнивает эту величину с заданной и пропорционально этому значению регулирует расход воды в мельницу первой стадии (исполнительный мехад зм 25). По информации датчиков расхода электроэнергии 53 и 54 и датчика 31 микроЭВМ 61 определяет задание удельного расхода электроэнергии на 1 т вновь образованного класса, сравнивает эту величину с заданной и пропорционал но этому значерегулирует расход воды в мельниюницу первой стадии 47 обогащения второй линии (исполнительный механизм 65). Аналогично микро-ЭВМ 78 определяет значения удельного расхода электроэнергии на 1 т вновь образованного класса, сравнивает эту величину с заданной и пропорционально этому значению регулирует расход воды в мельницу первой стадии 50 обогащения третьей линии (исполнительный механизм 81). По информации датчиков 39-42 расхода электроэнергии первой линии датчиков 55-58 второй линии датчиков 72-75 третьей линии микро-ЭВМ 45, 61 и 78, расчитывают аналогично изложенной методике удельные расходы электроэнергии на 1 т вновь образованного клас а по второй и третьей стадиям 2-3, 48 и 49, 51 и 52 обогащения, сравнивают их с заданными и по величине отклонения регулируют расходы воды во вторую и третью стадии обогащения. В периоды ограничения мощности в часы максимума энергосистемы по информации датчиков 37-42 и 53-57 расхода электроэнергии и устройств 43, 59 и 76 сбора информации, сумматоров 44, 60 и 77 микроЭВМ 45, 61 и 78 сравнивают текущий суммарный расход электроэнергии по каждой линии с заданным лимитным (заложенным в память программного устройства компаратора 88) и определяют величину текущего отклонения и ее производную AWi, затем микро-ЭВМ сравнивают соответственно знаки первых производных отклонения суммарного расхода электроэнергии по каждой линии со знаком первой производ ной текущего заполнения Ср, .i-Sj мельницы первых стадий обогащения, соответствующих линий и в случае их несоответствия (аварийный режим работы) автоматически уменьшается до нулевого задания по расходу руды. Это позволяет устранить перерасходы Электроэнергии и периоды ограничения мощности в часы максимума энергосистемы, а также устранить перегрузки мельницы первой стадии (аварийные .режимы) при изменении минералогического состава исходной руды. В этот период заданный лимитный расход электроэнергии занесенный в память микро-ЭВМ) расчитывают по формуле Wg.H. |КизиРт ( , Рчетощ), где WatH - расход электроэнергии для образования готового класса; $ -удельный расход электроэнергии;Кизм. эффициент, зависящий от процентного содержания труднообогатимых руд, поступающих на обогащение (измеряется датчиком 36); QT -производительность линии по исходной руде. При изменении процентного содержания труднообогатимых руд ( ,78) изменяются заданные значения . При этом для условий параллельной переработки руды этот коэффициент для каждой линии неоднозначен, поэтому в периоды ограничения мощности в часы максимума энергосистемы измеряют суммарный расход электроэнергии по группе параллельно включенных линий Wnn. WiMj. + WiH.2 + .. Сравнивают значение SWra (измеренное устройством 87) с заданным в компараторе 88 Wr,. и определяют величину отклонения AWr.n. Затем микро-ЭВМ определяют долевой вклад величины отклонения расхода электроэнергии каждой линии в отклонение суммарного расхода электроэнергии группы линий i °5 AW3.Hi После этого микро-ЭВМ 45, 61 и 78 корректируют пропорционально величине текущего отклонения степени заполнения барабанных мельниц первой стадии А f , &% А f заданные значения расхода руды для каждой линии; п +a4ufdn-l ; Qafn -агДУг п -f as jn-lj; -a, + a , где Qi n, Qj n, Qj n, Q,o n - 1, n-1 -1 -значения расходов руды для линий. 1, 2, 3... на п-м и (п - 1)-м щаге управления; f д/з Д 0 1онение степени заполнения барабанных мельниц первой стадии обогаицения для линий 1, 2, 3..;Т i.az.aj -коэффициенты, определенные на п-м щаге управления; а as а -коэффициенты, определенные на (п-1)-м щаге управления. При этом микро-ЭВМ 45, 61 и 78 посредством питателя 6, приводов 7, 63 и 80 устанавливают по линиям оптимальные нагрузки, соответствующейе заданному расходу электроэнергии. Таким образом, система управления группой параллельно включенных технологических линий по парал етрам энергопотребления позволяет перераспределять нагрузки между линиями с учетом как характеристики перерабатываемой руды, Tai и общего расхода электроэнергии по каждой линии. Экономический эффект от внедрения системы автоматического управления группой параллельно включенных линий по параметрам энергопотребления достигается за счет увеличения выхода концентрата при уменьшении потерь железа в хвостах и экономии электроэнергии.

«м

О)

а

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТПРОЦЕССОМ ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД на параллельных линиях из трех стадий обогащения в барабанных мельницах, классифицирующих аппаратах и магнитных сепараторах, включающая датчики производительности линий, локальные системы управления производительностью линий с соответствующими исполнительными механизмами, регуляторы расхода воды с соответствующими исполнительными механизмами, соединенными с электромагнитными клапанами по стадиям, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления, она снабжена на каждой линии датчиком степени заполнения барабанных мельниц, датчиком расхода пульпы и гранулометрического состава, анализатором процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде и датчиками расхода электроэнергии, устройствами сбора информации по линии, сумматорами расхода электроэнергии по линии, сумматором расхода электроэнергии по группе параллельных линий, компаратором с программным устройством и вычислительными машинами на каждой линии с устройством связи с. объектом, причем с первыми входами каждой вычислительной машины соединены выходы датчиков степени заполнения барабанных мельниц и производительности соответствующей линии, расхода пульпы и гранулометрического состава, а также анализатор процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде, первые выходы каждой вычислительной мащины через устройство связи с объектом подключены к исполнительS ным механизмам соответствующих локаль(Я ных систем управления производительностью линий и к исполнительным механизмам регуляторов расхода воды, выходы датчиков расхода электроэнергии каждой линии соединены через устройство сбора информации по линии с сумматором расхода электроэнергии соответствующей линии, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих вычислительных машин и с первым входом сумматора расхода электроэнергии по группе параллель ных линий, выходы которого подключены к третьим входам соответствующих вычислиСП тельных машин, а ко второму входу сумматора расхода электроэнергии по группе паQO раллельных линий подключен компаратор, оо входы которого соединены со вторыми выходами вычислительных машин.