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调军台选矿厂自动化控制系统的设计与研究

时间:2017-5-17 9:15:00   来源:本网   添加人:admin

  1前言鞍钢调军台选矿厂是近年新建的选厂,是目前国内大型选厂之一。年处理原矿900万t,年产精矿300万t.原矿平均品位29.97%,设计精矿品位64%.其主要设备(如破碎机、球磨机、浓缩机、矿浆泵、过滤机等)均由国外进口。生产流程约有数字量I/O 9700个、摸拟量I/O1300多个,调节回路约240个。如何提高该厂过程自动化控制水平,进而提高产品产量和产品质量,这是该厂设计中的一个重要课题。经过对北美几个矿山进行实例考察和几年的研究与经济技术多方案比较,最后采用了DCS +PLC的控制系统方案。现对该系统简要介绍如下。

  2工艺流程及控制要求工艺流程如所示。按工艺流程和生产组织分为:破碎工区、磨矿-磁选工区、浮选工区、尾矿与精矿输送工区、过滤工区。

  生产工艺各主要环节的设备、工艺原理与控制内容分述如下。

  破碎工区主要设备有:原矿仓、破碎给矿皮带、三套中破碎机组、六套细破碎机组、振动筛、中间矿仓、皮带、卸矿车等。

  工艺原理:原矿由皮带从采场运到储矿仓(原矿仓),经振动给矿机和皮带机送给一次振动筛。筛上物料进人中破碎机进行破碎,破碎后的物料和一次筛分机筛下的物料一起进入二次筛分。筛上的物料经皮带机送至中间料仓,然后再由仓下的小皮带送到细破碎机进行细破碎。破碎后的物料人三次筛分。

  筛上的物料经皮带返回中间料仓,再次破碎,筛下的物料与二次筛下的物料一起经皮带送到磨矿料仓。

  主要控制内容:原矿仓中设有超声波料位计和电阻式料位计,用以显示储矿量和对原矿运送皮带的连锁控制;皮带机设有跑偏、堵漏、上下工艺连锁保护、驱动电机过负荷保护、开停车顺序控制及运行状态显示;破碎机设有功率控制、辅机运行状态控制及主辅机连锁;中间料仓与磨矿仓设有超声波料位计和电阻式料位计,用以显示储矿量和对上料皮带、布料小车和出料皮带的连锁控制、料仓自动布料控制;破碎工区人口和出口处皮带设有金属探测器和清除器;人口皮带和中间矿仓皮带设有皮带电子称,用于计量:所有设备的运行状态控制(包括开、停驱动控制、开、停状态反馈、过负荷保护和报警、机旁与集中转换等)。

  磨矿-磁选工区磨矿-磁选系统分三个系列,每个系列的主要设备有:两台磨机、旋流器组、一个080m浓缩机和弱、中、强磁选机组等。

  工艺原理:(以一个系列为例进行说明)。

  一段磨机接受经磨矿仓仓下的气动阀门、给料皮带运来的干矿、一次旋流器的沉沙和清水。一段磨机的溢流矿浆经泵池和旋流泵送至一次旋流器泵,一次旋流器的溢流矿浆给到二次泵池并经泵送至二次旋流器,二次旋流器的沉沙给二段磨机,而溢流矿浆则输出给弱磁机、中磁机进行磁选。磁选尾矿进人080m浓缩机,磁选精矿进入53m浓缩机。

  080m浓缩机底流给强磁机,强磁精矿给O50m浓缩机,尾矿给0140m浓缩机。

  主要控制内容:磨矿仓下给料系统设有气动阀门电气控制、皮带变频调速、电子称等,构成恒定给矿调节系统:比例加水、返砂量流量检测;磨机设有功率检测与控制;磨机系统还设有粒度、品位检测;磨机泵池设有液位检测和加水调节控制;旋流泵出口设有浓度和压力检测,泵本身采用变频调速;旋流器压力控制;二次旋流器出口设有浓度、流量、品位、压力检测;080m浓缩机有功率检测、力矩检测、提耙控制;底流设有浓度、流量、压力检测,泵采用变频调速,构成浓度控制系统;所有设备的运行状态控制;磁选机由本机自带的PLC控制,与系统构成上、下位机关系。

  浮选工区浮选系统有三个系列,每个系列主要设备有A、B两系列浮选机组和一个053m浓474缩机。

  工艺原理:(以一个系列为例进行说明)053m浓缩机底流荥送给矿浆分配器,然后送给粗选机。粗选精矿去精选。精选精矿给到045m浓缩机,尾矿返回粗选,粗选尾矿给一扫选。一扫选精矿给二扫选,尾矿给080m浓缩机。二扫选精矿给三扫选,尾矿返回一扫选。三扫选精矿给0140m浓缩机,尾矿返回二扫选。

  主要控制内容:浮选槽的液位、温度、各种药剂添加量的检测及控制;精矿、尾矿品位检测;浮选机运行控制;各种阀门控制;053m浓缩机的控制与080m浓缩机类似,但没有提耙控制,以及所有设备的运行状态控制。

  2.4尾矿与精矿输送工区该工区包括尾矿系统和精矿管道输送系统的首端主泵站两部分。主要设备有:尾矿系统由1台0140m浓缩机和一个栗站组成。

  精矿系统由2台045m浓缩机、一个喂料泵站和一个主泵站组成。

  处理后经尾矿栗站泵送至尾矿湖;精矿经045m浓缩机浓缩处理后,合格的矿浆由主泵站泵送至约20km远的精矿终端泵站,浓度没达到要求的矿浆根据矿浆浓度大小由喂料栗站分别返回矿浆分配器或045m浓缩机。

  的控制与053m浓缩机类似:尾矿泵站、精矿主泵站泵调速控制、各种阀门控制;尾矿、精矿的浓度、流量、压力、pH值、品位的检测与控制;喂料泵与矿浆分配器的连锁控制、高位料箱料位检测;精矿主泵系统主机与液压、润滑等辅机的联锁控制由栗系统的PLC控制,与系统控制构成上、下位机;精矿系统还有管道刮管器位置检测等,以及所有设备的运行状态控制。

  2.5过滤工区过滤工区包括精矿管道输送终端泵站和过滤间两部分。主要设备有:终端泵站有2台030m浓缩机、一个泵站(包括矿浆分配器)过滤间有两个矿浆分配器、10套过滤机组(包括真空泵、卸料小皮带、空压机等)、4条皮带、4台圆盘给料机、1台抓斗等。

  工艺原理:正常生产时,由精矿主栗站矿浆分配器,然后泵至过滤间的矿浆分配器和过滤机组进行过滤处理,滤饼落到出料小皮带上,当小皮带上的犁式卸料器抬起时,产品精矿由皮带送至烧结厂;滤液送至滤液泵站泵送给水处理系统;当烧结厂暂时不需要精矿时,小皮带上的犁式卸料器落下时,产品精矿卸到料堆上储存起来。当需要时,用抓斗装至圆盘给料机上,然后卸到皮带上,输送至烧结厂。

  如果精矿输送管道停运一段时间,启用时必需先用水冲洗。此时矿浆浓度降低,低浓度的矿浆送至030m浓缩机,经浓缩达到浓度要求后再送到终端泵站,进而进行过滤处理。

  控制内容:030m浓缩机在非正常生产时做为事故池使用,所以控制比较简单,没有底流浓度控制;终端泵站与首端喂料泵站的控制差不多;皮带的控制与破碎工区的皮带完全相同;过滤机组的控制有主、辅机连锁、开停机控制、过负荷控制、精矿输出皮带称计量,滤液泵池液位与泵调速闭环控制;以及所有设备的运行状态控制。

  3控制系统的硬件配置根据工艺对控制系统的要求和“集散”

  原则,本系统分9个控制室。1号控制室控制破碎工区;2号控制室控制磨矿-磁选工区;3号控制室控制浮选工区;4号控制室控制药剂配置;5号控制室控制尾矿、精矿输送工区的尾矿系统;6号控制室控制尾矿、精矿输送工区的精矿系统;7A控制室控制过滤工区的精矿输送终端栗站;7B号控制室控制过滤工区的过滤系统;8号控制室为中央控制室。

  控制系统硬件配置如所示。

  (又称PLC)构成。

  Controller)集成功能控制器(冗余)、I/O总线和I/O模件系统、数据篼速公路等硬件构成控制系统;采用VME控制台电子单元、CRT、打印机等设备构成操作系统;系统采调军台选矿厂自动化控制系统的设计与研究用LTD、NTD冗余网络。

  供连锁、容错、计算、信号选择以及控制操作;FST程序库是由算术和位运算、分支与控制、转换、数据存取和处理、输人和输出、逻辑、移位以及时间相关功能等1000多种功能组成;IFC经由数据高速公路接收指令。

  IFC控制器由MPU卡、I/O驱动卡、双工(CIA)通信卡、应用模块、电源、框架等组件组成,装在IFC机箱里;应用模块有100、320、500点三种规格可选;控制器的冗余为:1:1到1:4(本系统有1:1和1:3两种);IFC通过CIA电缆与数据高速公路连接。

  I/O模件系统由I/O卡和端子盘两个独立部分组成。I/O卡通过软件定义为输人或输出,它装在I/O卡箱里;端子盘分为输入、输出两种;卡箱和端子盘可分开安装,之间用电缆连接。I/O系统也可构成冗余系统。I/O卡箱与IFC机箱之间用I/O电缆连接,最远可达5000英尺。

  控制台电子单元操作系统提供人机操作接口、实时显示、实时控制、实时报警、棒图、趋势图、历史记录、生产报表打印等。

  三种容量。

  PLC系统采用PLC-5/40控制器、I/O总线和I/O模件系统、数据篼速公路等硬件构成控制系统。

  PLC通过DH+数据高速公路连接成PLC网。

  BusInterface)等设备接到IFC的I/O总线。使PLC成为DCS的一个子系统。在磨矿磁选控制系统,PLC通过扩展多功能控制器EMUX直接连到数据高速公路上。

  4基本控制电路的设计与可靠性研究本系统共有几千台、套设备,分为三大类。一类为普通设备,它的开、停一般不直接影响到工艺生产线上的其它设备的运行,如除尘系统的泵、喷水阀门等。另一类称为重要设备,它的运行直接影响到工艺生产线上的其它设备的运行状态,如振动筛、皮带机等。还有一类设备,如球磨机、破碎机,它们是工艺生产线上的最重要的设备,称为关键设备。根据这些设备的各自特点,分别设计了对应的控制电路。

  普通设备的驱动控制电路为普通设备的驱动控制电路简化原理图。为方便起见,将一些连锁保护电路简化、省略。图中HK为集中控制方式(Remote)与机旁控制方达到了设计要示,有些主要指标已超过设计指标,有效地提高了选厂经济效益和社会效益。

  它不仅为该厂的生产发挥重要作用,而且也为将来的设计和其它厂矿的自动化改造提供有益经验。一林振辉鞍钢集团鞍山矿业公司设计院鞍钢集团鞍山矿业公司设计调军台选矿厂自动化控制系统的设计与研究