磨矿回路不是单变量对象特性,而是多变量控制问题,而且磨矿回路的对象特性具有非线性、时变、大滞后的特性。如磨矿机的磨矿效率与装载量的关系,磨机的给矿量与磨矿浓度、分级机溢流浓度的关系等。所以,磨矿多参数综合控制系统就要考虑磨矿过程中主要参数及其相互间的影响,此外还要考虑浮选工艺对磨矿产品质量的要求。这样,传统的恒定给矿或简单的定值控制系统难以满足这些要求,必须采用多变量控制系统。JS- 872型磨矿机组控制系统就是多参数综合控制系统的一个实例。图5-3-5是JS-872 型磨矿控制系统图,图5-3-6是该系统原理方框图。
在磨矿多变量控制系统设计中考虑了原有的各单参数控制回路,按主要控制量和被控量成对原则,由给矿量-磨矿机总装载量,磨矿机给水量-磨 矿机矿浆浓度,分级机给水量-分级机溢流浓度三对参数构成三个基本回路,并把相互影响的参数引入这三个回路中,以满足工艺的要求。
磨矿机给矿控制回路(算法1,2〕是以给矿量和磨矿机装载量为被控量的串级控制系统,克服给矿量和矿石性质变化等干扰影响。磨机装载量不仅受给矿量影响,而且表征了矿石性质变化,当矿石硬度和粒度变化时分级机返砂量随着变化,致使装载量改变。介质量(如钢球)和水量也是经常影响装载量的因素。因此,在控制系统中把装载量作为主环被控量。根据浮选工艺要求,给矿量需要基本稳定,故把给矿量作为副环被控量,按定值控制原则只在矿石性质变化较大时,才通过主环改变其设定值。为此,主参数(装载量) 采用非线性控制器算法,这个回路也能完成给矿量定值控制。磨矿设备运转过程不断磨损,被控对象特性也随之改变〔时变对象特性〕应按经验由操作人员改变非线性控制器的设定值,或由监控级计算机按自组织模糊控制器原理自动改变设定值。
磨矿机给水控制回路(算法3,4〕是以给水量和给矿量为输入参数的比值或比值一定值控制系统。在给矿量等于零时,要求冲洗分级机返砂的给水量不能为零,因此比值一定值控制较适合实际情况。由于返砂和给矿水份变化较大并未检测,因此比值一定值控制的设定参数按实际情况和经验确定。当然通过算法4也可实现给水量定值控制,这三种控制方式操作人员随时都可按工艺需要选用。
分级机溢流浓度控制其目的是控制溢流粒度。浓度控制通常采用定值控制系统,但考虑原矿给矿量变化对溢流体积流量和粒度影响,在回路中通过算法5,引入给矿量变化对浓度设定值的修正,构成(定值)±(给矿量比例〕的溢流浓度控制。在实际生产中由于矿浆体积流量对分级和浮选过程的影响较大,回路中引入矿浆流量检测值,并通过算法6来修改溢流浓度值, 溢流浓度并不是恒定的,而大部分是固定的,小部分是变化的,构成双变量复合控制。该回路还可以采用流量代替浓度被控参数构成类似浓度各控制方式的溢流流量控制系统,也获得较好的控制效果,同时保证浮选液面的稳定。 上述各种控制方式根据生产实际要求选用。
JS-872型控制系统以DDZ-Ⅲ型仪表为基础,采用可编程序调节器实现上述控制算法,也可用工业控制计算机来实现。可编程序调节器功能丰富、组态灵活,根据具体的工艺要求组态。应用中只要更换某些数据或按不同的按钮就可以实现上述各种控制状态的转换。此外,该系统还具有故障自诊断、显示报警功能,便于维护使用。
该系统除检测仪表和执行器外主要仪表都安装在控制室的控制柜中,操作人员在控制室内进行操作和管理。系统各调节回路的参数整定值参考表5-3-1。
一段磨矿闭路多参数控制有多种控制策略,其中比较简单的算法在上述三个回路间进行适当的连接和组态就能实现。复杂的算法由上位计算机或监控级进行运算,以其最优参数改变上述三个回路的设定值,进行磨矿优化控制。上述控制系统在结构上属于集散型。利用工业控制机,也可将其组成集中控制系统,来实现多参数控制。在控制策略上,可以根据生产实际情况和经验,采用各种不同的方式实现优化控制。例如某铁矿选矿厂一段球磨--分级控制系统,包括球磨机负荷、磨矿浓度、溢流浓度三个定值控制回路。球磨机负荷Q与给矿量F『构成串级调节,实现负荷定值控制,磨矿浓度D1按给矿量和返砂量比例给水实现开环控制,维持给定的磨矿浓度,溢流浓度D2 采用闭环定值控制,以稳定溢流放度Z。根据选矿厂长期运行经验,对该矿不同性质的矿石,磨矿参数应用不同相应值,可得到较好的磨矿指标,实际数据参见表5-3-2,其中相对可磨度A值为
操作人员根据前一小时生产的精矿品位实测值,由经验确定溢流浓度D2值,即可知道所处理的矿石类型和磨矿过程的控制参数,其中Q、D1、D2 作为三个回路的设定值由人工置入回路中,实现磨矿优化控制。从品位分析到设定值改变也可以由计算机自动进行。