Система автоматического управления процессом обогащения железных руд

(71) Криворожский ордена Трудового Красного Знамени горнорудный институт (53) 621.926 (088,8)(56) 1. Авипов-Карнаухов Б. Н. Метод определения экономических режимов потребления электроэнергии на рудообогатительных фабриках. Промышленная энергетика, 1979,4, с. 3 и 4.2, Марюта А. Н, и др. Система автоматического управления секцией обогащения железных руд.-Горный журнал. Известия ВУзов, 1975,8, с. 129-132 (прототип). (54) (57) 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 1074598 А руде и датчиками расхода электроэнергии, устройствами сбора информации по линии, сумматорами расхода электроэнергии по линии, сумматором расхода электроэнергии по группе параллельных линий, компараторощ 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 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 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.1074598 5 10 50 55 1Изобретение 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 бесшарового 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 соотношение 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 широких 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 повышение качества управления.Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом обогащения железных руд на па 2раллельных 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 15 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 каждои линии с устройством связинс 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 подЗ 0 ключены к исполнительным механизмамсоответствующих локальных систем управления производительностью линий и к исполнительным механизмам регуляторов расхода воды, выходы датчиков расхода электроэнергии каждой линии соединены через 35 устройство сбора инфрмации по линии ссумматором расхода электроэнергии соответствующей линии, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих вычислительных машин и с первымвходом сумматора расхода электроэнергии 40по 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.1074598 50 55 3Технологические линии обогащения руд, включенные параллельно, представляют собоймногостадийный процесс обогащения, включающий стадии 1-3 (фиг, 1).Каждая из стадий состоит из барабанноймельницы 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 11, пескового насоса12 с приводом 13 гидроциклона 14 И 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 6 350 мм, шаровую мельницу 1522 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 26первой стадии, исполнительный механизм 27и электромагнитный клапан 28 для второйи исполнительный механизм 29 и электромагнитный клапан 30 для третьей стадииобогащения,Контроль параметров технологическогопроцесса осуществляется по каждой стадиис помощью следующих датчиков: датчика31 производительности линии, датчика 32 зОзаполнения барабанной мельницы 4 первой стадии обогащения, датчиков 33-35расхода пульпы и гранулометрического состава сливов мельницы, гидроциклонаИ 500 мм, гидроциклонов Й 350 мм, анализатора 36 процентного содержания труднообогатимых руд в исходной руде. Контроль расхода электроэнергии по стадиямобогащения и линии осуществляется с помощью датчиков 37-42 расхода электроэнергии, установленных на приводах 5, 9, 13,16, 20 и 23.40Сбор информации о расходе электроэнергии по линиям осуществляется с помощью устройства 43, сбора информации полинии и сумматора 44.Управление линией осуществляется с 45.помощью вычислительной машины 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 машины 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 ста 4дии 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 электро- . магнитным 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 которого поступают сигналы с технологических датчиков, установленных по второй линии, сигналы с задатчиков локальных систем и сигналы с сумматора 77. Выходы вычислительной машины (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 8 о с электромагнитным клапаном 86),Суммарный расход электроэнергии по группе параллельных технологических линий 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 выходыпосредством цифро-аналоговых преобразователей 89 связаны с исполнительными устройствами локальных систем управления загрузки барабанных мельниц и систем регулирования воды в технологические стадии 1-3 и 47-52.Локальные системы управления для каждой обогатительной линии идентичны.45 50 55 5На 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 клапан 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 шаровых 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 Р заполнения барабан,ой 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 производную этого сигнала Ф (1). При этом микро-ЭВМ 45, 61 и 78 измеряют момент времени, при котором вторая производная сигнала Р обращается в О, и расчитывают значение 1, Ф(Я. С учетом этого в момент времени 1, микро-ЭВМ 45, 61 и 78 корректируют задание локальных систем загрузки линий (питатель 6, тиристорные приводы 7, 63 и 80) .Например, для первой линии микро- ЭВМ 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 информации. датчиков 31 и 32, установленных на бара 5 10 15 20 25 Зо 35 40 6банных мельницах второй и третьей линий, по изложенной методике корректируют заданияфпо 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 механизм 25). По информации датчиков расхода электроэнергии 53 и 54 и датчика 31 микро- ЭВМ 61 определяет задание 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 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 класса 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 микро- ЭВМ 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 ЬЖ 1, затем микро-ЭВМ сравнивают соответственно знаки первых производных отклонения суммарного расхода электроэнергии по каждой линии со знаком первой производ1074598 7ной текущего заполнения ф ф, ф 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 э.и, 1 иУЯт ( РфооВмВ ЯцшОц( где%,щ - расход электроэнергии для образования готового класса;-удельный расход электроэнергии;К -коэффициент, зависящий отпроцентного содержания труднообогатимых руд, поступающих на обогащение (измеряется датчиком 36);Я в производительнос линии поисходной руде.При изменении процентного содержания труднообогатимых руд (К,щ, -- 0,6- 0,78) изменяются заданные значения %д,. 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 линий2;%.л. = Мал. + Чаи, + м.э.Сравнивают значение Е%ап. (измеренное устройством 87) с заданным в компараторе 88 Юащ, и определяют величину отклонения ЬЮгпЗатем микро-ЭВМ определяют долевой вклад величины отклонения расхода электроэнергии каждой линии в отклонение суммарного расхода электроэнергии группы линий а, = , а =-"в а =д.После этого микро-ЭВМ 45, 61 и 78корректируют пропорционально величине текущего отклонения степени заполнения барабанных мельниц первой стадии Ь Г, 10 д 1 Ь з заданные значения расхода рудыдля каждой линии:Я п = Яп -1 - а, ЬЧ и + а 4 ли -1; (;) и = Иго и - 1 - а, д.Р и + а, д ,п; Яз и = Язо и -1 - а,ь , п + а л , п, где Я и, Я и, Яз п, Ящ и - 1, Я, и15 Ямп -1-значения расходов руды для линий 1, 2, 3 на и-м и (п - 1) -м шаге управления;Ь., Ьл- отклонение степени заполнениябарабанныхмельниц первой стадии обога ения для линий 20 1,2,3.,;ааа -коэффициенты, определенные наи-м шаге управления;л, а, а, - коэффициенты, определенныена (п - 1) -м шаге управления.При этом микро-ЭВМ 45, 61 и 78 посредством питателя 6, приводов 7, 63 и 80 устанавливают по линиям оптимальные нагрузки, соответствующие заданному расходу электроэнергии.Таким образом, система управления группо пой параллельно включенных технологических линий по параметрам энергопотребления позволяет перераспределять нагрузки между линиями с учетом как характеристики перерабатываемой руды, так и общего расхода электроэнергии по каждой линии, 35 Экономический эффект от внедрениясистемы автоматического управления группой параллельно включенных линий по параметрам энергопотребления достигается за счет увеличения выхода концентрата при уменьшении потерь железа в хвостах и экономии электроэнергии.еии едактор О, Черниченко аказ 184/9 ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москва,филиал ППП Пат