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破碎筛分过程检测控制

/measurement—control for crushing and screening process/
条目作者岳恒张立岩吴永建周俊武
条目作者岳恒

岳恒

张立岩

张立岩

吴永建

吴永建

周俊武

周俊武

最后更新 2023-04-24
浏览 185
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为保证破碎筛分生产过程连续、稳定、安全运行,而对该过程中的关键设备以及关键工艺参数进行的检测和控制。

英文名称
measurement—control for crushing and screening process
所属学科
矿业工程

在生产实践中,破碎筛分过程与原矿粒度、最终破碎产品的粒度和选矿厂规模等因素有关。现代化破碎筛分过程检测控制的应用,有利于提升选矿厂的产品质量和生产效率。

主要包括矿仓料位检测、固体物料流量检测、带式输送机状态检测、破碎机状态检测、矿石粒度在线检测、输送物料金属探测等。

采用在线检测仪表,对矿仓中粉末状、颗粒状或块状的固体矿物的堆积高度进行检测。其主要目的是为了保证生产过程的连续、稳定运行。检测装置有两类,一类是极限料位检测,即料位开关,一般有高限和低限两个检测点,料位一旦达到预先设定值,即发出控制信号,使给料、布料或卸料设备进行相应的动作,控制料位在预先设定点附近;另一类是连续料位检测,即得到料位的实时值,用于精确控制料位的场合。

在粉尘浓度、温度比较高的场合,大多数使用雷达料位计。在料位检测精度要求不高或者成本受限的情况下,也可以选用超声波料位计。

采用在线检测仪表,对带式输送机上连续输送的固体矿物的瞬时流量进行检测,为选矿生产过程的金属平衡计算提供基础数据。通常用于选矿厂原矿输送的计量、磨矿工序给矿量的检测和控制、精矿产品的计量以及废石量的计量。固体矿物流量检测由安装在带式输送机上的电子皮带秤或核子皮带秤进行检测。①电子皮带秤由秤架、测速传感器和高精度测重传感器、控制显示仪表等组成,能对固体物料进行连续动态计量。电子皮带秤对带式输送机的水平角度有一定要求,角度过大则影响测量精度。②核子皮带秤的工作原理是基于伽马射线穿过被测介质时的强度衰减程度来计算出被测物料的重量。特点是可以不接触物料,不受皮带运输时的皮带表面震动和过载等因素的影响,测量稳定性高,维护量小。但由于存在放射性污染的可能,所以在制造、使用、维护、报废、回收的环节中需要严格遵守国家关于放射性物质的管理规程。

用各种电气或机械检测元件,对运行过程中的带式输送机的工作状态进行连续检测,检测信号基本是开关量。带式输送机的状态一般有驱动皮带的电机状态和皮带的运行状态组成。①驱动电机状态检测,状态信号有电机运行、电机故障、电机过载等,通常由配电柜或者变频器中的二次电气回路给出,并送至控制系统。当出现电机故障或电机过载信号时,二次电气回路将强制停止电机。②皮带的状态检测,状态信号一般有急停拉绳开关、皮带打滑、一级跑偏、二级跑偏、堵料、皮带撕裂等,上述信号除就地实现联锁外,通常接入控制系统,使得中控室可以在线监测上述信号状态。

采用各种电气、机械或者仪表检测元件,对破碎机的工作状态和运行状态进行检测。目的是实现设备的安全监控、联锁启停控制、工艺参数过程控制,进而保证设备运转安全和实现最大生产效率。

按照破碎机完整的控制需求进行分类,破碎机状态检测的变量可以分为输入变量、表征变量、输出变量、操作变量4种类型。①输入变量是影响破碎机生产效率的关键参数,包括给矿矿石粒级组成和给矿量。可在破碎机给料皮带上安装图像分析系统分析矿石粒级组成,安装电子皮带秤或者核子秤测量实时给矿量。②表征变量是破碎机生产状态在相关物理变量上的反应,通过对这些物理变量的检测,可以直接或者间接的掌握破碎机的负载情况、工作效率。主要有:驱动电机的工作电流、功率,可以通过软启动等驱动设备获得;液压驱动或冷却系统的润滑油的入口油温、出口油温,可以通过油路上热电阻传感器检测。③输出变量是破碎机的产品质量和产量。产品质量检测手段是在皮带上安装图像分析系统进行分析,或通过取样筛分进行诊断。破碎机产量通常根据给矿量来核定,一般不进行检测,但有时在一个完整的破碎磨矿流程的给入和给出皮带上检测,达到衡量整个破碎流程处理能力的目的。④操作变量是通过调整可以使得破碎机处于最佳的工作条件的变量,包括给矿速度和排矿口尺寸。给矿速度由振动给料机、圆盘给料机、重板给料机等给料设备的调频装置来检测,一般用电机的工作频率表征。排矿口尺寸由两个接近开关检测驱动环的小齿轮实现测量,小齿轮转动时,该开关通过对齿数计数并转换成排矿口开度。

使用金属探测器对进入到选矿生产流程中含铁废料进行检测。金属探测器的组成是线圈和检测仪表,线圈由铜导线缠绕,皮带运输机从线圈中间穿过。工作时线圈通电产生一定强度的磁场。当矿石穿过线圈时,如果含铁量过高,就会改变磁场强度。通过电磁转换装置将磁场强度变化转换成电流值,输入检测仪表中,仪表则会指示出当前是过铁状态。金属探测器通常需要和除铁器一起配合使用,当金属探测器检测到过铁状态,就会与皮带的电气控制回路构成联锁控制,用除铁器将矿石中的铁器吸附上来,达到除铁的目的。

主要包括碎矿过程控制、破碎设备故障诊断及自动布料控制。

为保证碎矿生产过程连续、稳定、安全运行,对关键设备(如破碎机、皮带输送机等)运行状态和参数进行实时监控,实现相关工序设备的联锁控制,并根据破碎机负荷、破碎机排矿口尺寸等关键工艺参数的检测信息,对给矿量和破碎机排矿口尺寸进行调节。

碎矿过程控制的主要控制内容包括碎矿负荷控制和碎矿联锁控制。①碎矿负荷控制是通过调整给矿量和破碎机的排矿口尺寸,在保证破碎后的矿石满足后续生产的粒度要求的条件下,尽可能提高碎矿负荷的控制。给矿量调整采用变频调速的皮带输送机或者给料机实现。当需要增加负荷时,增加给矿控制频率,给矿量增加;反之,减小给矿控制频率,降低给矿量。同时调整给矿量和破碎机排矿口尺寸时,通常采用挤满给矿控制,即动态协调控制排矿口尺寸和给矿速率,实现排矿口尺寸最小、给矿量最大。②碎矿联锁控制是为保证碎矿过程及关键设备的运行安全,按照工艺保护要求构成的逻辑关系,对关键设备进行安全保护控制。即对碎矿生产过程具有先后次序或者关联的设备,在生产环节任一节点上的设备故障发生时,实现系统的自动保护控制。碎矿系统设备较多且生产线长,正确设计碎矿联锁控制是碎矿过程安全生产的根本保障。

通过获取生产的工艺参数和设备运行工作状态参量对破碎设备操作状态和异常情况做出判断,对出现的破碎设备故障进行检测、定位,为系统故障恢复提供依据。故障诊断系统包括设备级、工序级和流程级的故障诊断。①设备级故障诊断。主要是:长皮带故障,包括皮带打滑,液力耦合器故障,下料口卡锚杆、铁棒、木头,首轮漏斗堵;振动筛故障,包括给矿口、下料口或筛孔堵塞,筛网漏料;破碎机故障,包括破碎腔体堵塞、给料漏斗堵塞; 胶带给矿机故障,包括卡住异物、矿仓下料口堵塞。②工序级故障诊断。对子工序中设备间负荷的匹配情况进行监测与诊断,如给矿量与破碎机负荷、筛分机负荷及输送皮带负荷匹配情况进行故障监测。③流程级故障诊断。对粗碎、筛分、中碎和细碎工序的生产操作的协调状态进行监测与诊断,以有效降低仓满溢料和空砸断料情况发生的概率。

按照工艺设计要求,在规定的范围内,通过程序控制卸料小车的启停,并进行物料的传送,自动完成给定布料要求的控制过程。料位是自动布料的重要检测变量,卸料小车的定位是自动布料控制的一个关键问题。常见的定位有两种方式,一种采用限位开关的方式,即小车到达指定位置,通过触发开关信号来控制卸料小车位置;另一种采用编码器方式,根据编码器检测数值确定小车位置

自动布料分为多个矿仓布料和大矿仓的多个布料点布料。自动布料通常有两种控制类型,一种是依次自动布料控制,卸料小车依次移动到指定位置,该位置料位达到设定值时,移动到下一个布料位置,直到完成所有布料点。另一种是均匀布料,卸料小车连续布料,此时需要根据当前每个布料点的料位情况和料流大小,合理选择布料点并控制布料时间,避免出现某一布料点过低,影响后续生产。

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