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金精粉选矿全流程自动化控制系统解决方案

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发表时间:2018-12-14 10:46

01 方案背景分析

     金精粉选矿全流程系统项目处理对象是矿石,性质:金,约 1.2g/t,选矿厂一期设计处理量 6000t/d。    其选矿工艺主要是粗碎+半自磨+顽石返回+球磨分级闭路+浮选(一段粗选+两段扫选+三段精选+浓缩+压滤) +尾矿浓缩+尾矿渣浆泵输送。

    金精粉选矿全流程系统项目设计以工艺要求为依据,在保证最终精矿产品质量的前提下,以稳定工艺参数、生产的正常运行和改善劳动强度为原则,充分发挥设备效率。采用稳定可靠和先进的自动化仪表检测设备并对某些重要的工艺参数进行自动控制,以提高生产和管理的自动化水平,保证生产过程控制的先进性和实用性。

  选矿主系统选用西门子 S7-400 系列系统,CPU414-3,不冗余,通过 CP443-1 以太网模块与上位机通信,通过 profibus-DP 总线扩展 3 个紧邻布置的 ET200M 分布式 I/O 站和 1 个布置在尾矿浓缩机溢流泵站的 ET200M 分布式 I/O 站,并监控中间矿仓 24 台给料机变频器(Micromaster440)、3 台鼓风机(S7-200)、1 台旋流器(S7-200)和各浮选槽控制站(S7-200)等;通过 I/O 模块采集的总控制点数约 300 点左右;编程软件:STEP7;上位机监控软件:Ifix4.5;主要实现全流程过程参数监控、联锁开停车、设备间联锁控制等。通过该控制系统和选矿设备单机调试的配合,在控制指标方面,碎矿处理量、块度,磨矿分级的浓细度、流量、液位、压力,浮选液位、充气量等参数能基本保持稳定、合格、达到选矿工艺预期水平。

02 方案实现目标

  1.各类过程仪表是选矿自动化的基础,能否选择合适可靠的过程仪表直接关乎选矿自动化乃至生产管控系统建设的成败。      

  l水流量检测仪表

  对于半自磨机、球磨机前后加水检测采用电磁流量计;由于中水易结垢,故在设计时需配置清洗或清理污垢装置,保证检测的稳定性、可靠性;

   水计量方面,对于管径大于DN500的新水计量选用超声波流量计,对于回水选用电磁流量计;

   关键测点的电磁流量计设计检修旁路,便于后期的日常维护。

   冷却水断流报警检测则将电磁流量计和热式流量开关配合使用。

      l矿浆流量检测仪表

   对于矿浆流量计必须选用耐磨防腐内衬,同时选择耐磨防腐测量电

      l胶带输送机矿量检测仪表

   对于矿石固体物料的检测,重点针对半自磨机,选用双/多托辊、双/多称重传感器电子皮带秤。

      l调节阀

   因调节阀全部布置于选矿厂主厂房及邻近区域,推荐执行机构采用气动型,同时具有手动开、闭功能,根据阀门形式配直行程或角行程机构。阀门定位器采用智能型产品。鉴于磨机前后加水均主要采用中水,推荐采用衬塑蝶阀,便于后期的日常维护。

  介质的关断控制采用切断球(蝶)阀,配气动双(单)作用执行机构、电磁阀、阀位开关等。

      l物位仪表   

  矿仓料位计选用喇叭口雷达料位计,带方向调整装置,便于矿仓料位的准确测量;渣浆池、污水、冷水池液位测量选用超声波液位计。

      l压力检测仪表

  对于矿浆压力检测,结合矿浆易堵的特点,选用隔膜式智能压力变送器,提高检测的稳定可靠性及减少维护量。      

  l浓度检测仪表

  通过现场试验及技术交流,超声波浓度计的使用效果能够满足精矿、尾矿生产需求,在旋流器进料及溢流管道上的使用效果稍差;综合现场交流的意见,对各测点推荐选用超声波浓度计,为生产精细化管理提供依据。

      l鼓风机总管风量检测

  鼓风机出口采用热式流量计检测总风量,螺纹接口,插入式安装。

      l矿浆pH值检测   

  对于矿浆pH值测量,采用工业在线pH计,耐磨电极,配套自动清洗装置。

2、根据选矿厂整个工艺流程的特点,本项目采用中控室集中监控、各工序分散控制的方式,实现仪、电、控一体化的控制目标。     本项目电气、仪表共用一套控制系统。为了保证生产过程稳定,磨浮厂房设主控室,利用多台工业上位机、液晶电视,对磨浮主厂房及其它各工段工艺过程进行监视和控制;在磨浮厂房设置液晶电视显示装置,显示工艺指标及生产技术统计报表,使生产操作工对生产作业指标能随时了解和掌握,方便操作。

  全流程自动控制系统工程主要包括控制的目的是在保证最终精矿产品质量的前提下,充分发挥设备效率。在检测可靠、稳定的基础上,设计优化控制回路,保证选厂生产过程控制的先进性和实用性,如:球磨机优化给矿控制、旋流器给矿压力控制,针对破碎机及球磨机设备的大型设备状态监测量及保护控制。控制系统充分发挥现场总线系统的优势,实现部分成套设备自带PLC系统的通信、变频以及智能电量表的通信,配合全数字视频监控系统,实现仪表、电气、控制系统一体化,建设数字化、网络化、智能化选矿控制系统。

03 核心设备控制方式

l皮带机

  在该工艺中,皮带机主要用于输送矿石,其中需要采集的信号包含以下几个:皮带机远程就地信号、启停信号、故障信号、拉绳信号、皮带跑偏信号、皮带撕裂信号。

  皮带正转控制(自锁类线圈)

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击皮带机正转按钮,此时程序会自行判断皮带机是否出现手停、故障、拉绳、跑偏、撕裂等情况,若是则直接停止皮带机运行;反之再执行皮带机正转许可条件:皮带无反转指令、皮带机处于远程、无停止信号。是则皮带机启动,处于正转状态。

    在每次执行完命令后,延时4秒复位指令,等待下次指令


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l破碎机  

  破碎机是利用两颚板对物料的挤压和弯曲作用 ,粗碎或中碎各种硬度物料的破碎机械。在工艺上,从矿区运输过来的矿石,在破碎机的作用下,一般控制在粗碎排料块度<250mm的范围内。

   破碎机启动

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击破碎机启动按钮,此时程序会自行判断破碎机是否有破碎机处于远程、有前连锁信号、无故障信号若是则直接启动破碎机。

  破碎机停止

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击破碎机停止按钮,此时程序会自行执行判断许可条件:破碎机处于运行状态、处于远程状态若是则直接停止破碎机。

  在每次执行完命令后,延时10秒复位指令,等待下次指令。



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l给料机

  给料设备是矿山工艺上机械化贮运系统中的一种辅助性设备,其主要功能是将已加工或尚未加工的上一端连续均匀地喂料给承接设备或运输机械中去。矿山用的振动给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中,是实行流水作业自动化的必备设备。

给料机启动

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击给料机启动按钮,此时程序会自行判断给料机是否处于远程状态、是否有前连锁信号、是否无故障信号,若是则直接启动给料机。

  给料机停止

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击给料机停止按钮,此时程序会自行执行判断许可条件:给料机处于运行状态、处于远程状态若是则直接停止破碎机。并且在使用安全上做了连锁控制,若设备有故障信号,或无前连锁信号,将立即停止给料机的运行。

  在每次执行完命令后,延时10秒复位指令,等待下次指令。

  给料机恒定给矿调节

  通过皮带秤对皮带机实时矿量值的检测,将该信号变送成模拟信号与给矿量设定值(该设定值由操作人员输入)进行比较,其差值经PID调节器调节后再通过变频控制器控制给料机的频率,在保证给料机工作在额定电流范围前提下,维系给矿量的恒定。

l旋流器

  旋流器是一种常见的常用离心沉降原理分离分级设备。当矿浆以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后,产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒与细颗粒之间存在粒度差,其受到离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同,受离心沉降作用,大部分粗颗粒经旋流器底流口排出,而大部分细颗粒由溢流管排出,从而达到分离分级目的。

  旋流器启动

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击旋流器启动按钮,此时程序会自行判断给料机是否处于远程状态且无运行状态信号,若是则直接启动旋流器。

  旋流器停止

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击旋流器停止按钮,此时程序会自行执行判断许可条件:是否有远程状态信号、无停止反馈信号,若是则直接停止旋流器。并且在使用安全上做了连锁控制,若设备有故障信号将立即停止旋流器的运行。

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l高压渣浆泵

  渣浆泵是指讲指通过借助离心力的作用使矿浆能量增加的一种机械,将电能转换成介质的动能和势能的设备。其主要用于矿浆的输送。

  高压渣浆泵启动

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击渣浆泵启动按钮,此时程序会自行判断渣浆泵是否处于远程状态且无故障信号,若是则直接启动渣浆泵。

  高压渣浆泵停止

  由上位机操作人员在上位机组态画面上点击渣浆泵停止按钮,此时程序会自行执行判断许可条件:是否有远程状态信号、无运行反馈信号,若是则直接停止渣浆泵。并且在使用安全上做了连锁控制,若设备变频器处于启动状态且故障、电机过热、电机超温、重故障、风机无运行信号将立即停止渣浆泵的运行。

l渣浆泵闸阀

  该闸阀主要用于保护溢流阀设备,其工作状态与溢流泵进行连锁,防止管道由于设备停机,造成水回流导致设备损坏。

  当设备开启时,设备启动信号反馈至PLC,程序将执行启动溢流泵闸阀命令,开启闸阀;当设备停止时,系统失去溢流泵运行信号,程序自动运行关闭命令,关闭闸阀。

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04 客户案例     

  陇南紫金矿业有限公司