铁矿选矿厂球磨工段生产过程自动化方案

本网编辑 MM现代制造 2010-08-05

铁矿选矿厂球磨工段生产过程自动化方案

1 前言

从矿山开采来的扩石，在冶炼之前，除富矿外，一般都裹进行富集矿石中的有用成分即选矿，因为矿石，中金属含量都很低，选矿更具有重要意义。选矿后的精矿品位，直接影响冶炼产品的产量和能源消耗量，例如铁精矿的品位提高1%，则高炉生铁产量可提高2.5%，焦比下降1.5%。

选矿方法有:重选、浮选、磁选和电选等等。不管那种方法，都包括破碎、磨矿、选别和脱水等几种作业。磨矿是选矿最重要的工序，它由选矿厂的球磨工段执行。球磨工段设有给矿、磨机和分级机等设备。磨机有多种型式，如球磨机、棒磨机和自磨机等，球磨机是最常用的一种。球磨机是处于生产的关键位置，它需要及时供给后续工序足够的粒度合乎要求的产品，同时它也是耗能大户，故其良好的操作是必不可少的。只有自动化才能使球磨过程达到高的技术经济指标、获得高质量的中间产品和高的生产率、节能降耗和减少事故。

球磨工段的自动化包括：工艺过程参数监测、球磨机负荷控制、球磨机排矿浓度控制（即加水控制）以及分级机溢流浓度控制等。

球磨生产过程最关键是掌握负荷及控制，即所谓要防止“涨肚”(过负荷)。

2 球磨工段生产过程自动化方案

2. 1 自动化系统的构成

球磨工段生产过程自动化系统结构见图1。

图1 球磨工段生产自动化系统结构

本方案是针对3个球磨系统而设计的，它具有以下特点：

(1) 操作方式采用集中方式，球磨工段的给矿、磨机和分级机等设备集中在球磨工段中控室内进行，可中央全部监控而便于操作和减少岗位人员。

(2) 本方案只包括过程量测控，未包括电力传动控制，但可扩充。

(3) 管控一体化。系统可包括某些管理功能，如质量分析、设备诊断和统计以及计划编制等。

(4) 使用工业PC代替传统的过程计算机，PLC作为基础自动化的测控设备，成本低，本事大，不仅节省投资且增加灵活性。

(5) 数据网络化。关键数据共享而大大提高效率，如生产统计科可直接从网络下载生产数据，不仅及时准确且省力化，调度室和厂长可即时了解生产情况，便于及时采取措施。

(6) 使用人工智能技术(模糊控制)来控制关键工序如球磨机负荷等，以达到节能降耗和改善质量等等。

2.2 自动化系统的主要功能

2.2.1 基础自动化

(1) 自动检测；

(2) 球磨机负荷模糊控制（含给矿控制）；

(3) 球磨机给水模糊控制；

(4) 分级机溢流浓度模糊控制；

(5) 顺序控制。包括球磨机起动、停止以及正常运行的各设备顺序控制（属电力传动控制，可选）；

(6) 自动保护。包括：①联锁保护；②限值保护；③紧急保护；④指示报警（属电力传动控制，可选）。

2.2.2.2 过程自动化

(1) 数据采集、整理与显示。包括时系列数据、趋势曲线、历史数据以及专门显示等；

(2) 工艺参数模糊控制控制；

(3) 监控和越限报警；

(4) 技术计算。包括计算各项生产技术指标；

(5) 数据记录。包括班报、日报与月报等；

(6) 数据通信。包括与下位机、厂管理机等通信。

2.3 自动化系统软硬件配置

2.3.1 自动化系统软硬件

2.3.1.1 自动化系统硬件I/O点估计

表1 仪表部分I/O点估计（一个球磨系统）

名称
AI
AO
DI
DO
PI

球磨机负荷控制
3
3

球磨机排矿浓度控制
4
1

分级机溢流浓度控制
2
1

其它
4

64
32

小计（含备用20%）
13（16）
5（6）
64（78）
32（39）

* 栝号内数字为含备用20%。

2.3.1.2 自动化系统软硬件配置

采用飞天通用智能自动化系统，可以实现智能控制，以此实现控制要求。

（1）PLC共3台。1台球磨机对应1台PLC，另设编程器。

初步估计I/O点：每台AI-13；AO-5，DI-64，DO-32点。

（2）操作监视装置与过程计算机。中控室采用大容量的工控微机IPC18”（3台）彩色CRT，内存为32MB以上，硬盘10G以上，主频为750MHz以上。其它微机带14”CRT（4台）。共7台微机，带7台打印机。

2.3.2 自动化系统软件

系统软件采用WINDOWS-NT，监控系统软件采用FIX、组态王或SYNALL等可选择，人工智能采用0N-ONFC模糊控制开发工具，以提高效率和可靠性。

3 自动化系统主要检测和控制系统简述

(1) 磨机负荷检测。

①检测磨机噪音来表征磨机负荷。实测表明：球磨机的噪声强度与装载量之间相关性较好，在750～3000Hz范围内反应最灵敏，棒磨机因其他噪音影响，不如球磨机明显，自磨机噪音随装载量呈非线性变化，但在1000Hz以上的分量仍然有较好的线性关系。通常使用电耳即微音器或高音喇叭来测量磨机噪音；②检测磨机循环负荷来表征磨机负荷。如钢铁工业选矿过程检测返砂量等；③测量磨机出口提升机负荷来表征磨机负荷。如水泥生产的生料磨负荷。但以电耳最流行，其他方法也加入电耳来复合测量。

(2) 磨机负荷控制。主要是控制装载量，其方法因各种工业和各种用途的球磨机而不尽相同，球磨机的负荷因给料量、返回量和装球量而变化，在选矿过程还有给水量等，亦即决定于输入量，目前有三种控制方法：①不考虑原料性质和磨制条件的变化而采用恒定给料量的控制负荷方法；②考虑原料性质和磨制条件的变化而采用自动改变给料量的控制负荷方法；③自寻最佳的控制负荷方法。目前，特别在工程应用上主要使用第二种方法，并采用模糊控制方式。

4 自动化系统初步估价

PLC 硬件价格清单：

序号
货号
描述
单价（元）
数量

(1台)
数量

(3台)
3台总价（元）
备件数量

备件价（元）

1
OMC-1/E
CPU
12，800
1
3
38，400
1
12，800

2
F- P31
编程软件
12，800
1
1
12，800

3
BASE08
8插槽机架
1，600
1
3
48，000
1
1，600

4
PWS10
电源模块
1，600
1
3
48,000
1
1，600

5
XDC10
32点开关量输入模块
2，200
2
6
13，200
1
2，200

6
YRY10
16点继电器2A输出
2，000
2
6
12，000
1
2，000

7
AD031
8通道4-20MA模拟量输入模块
3，900
2
6
23，400
1
3，900

8
DA020
4通道模拟量输出模块
4，900
2
6
29，400
1
4，900

9
RSCBL06
RS232通讯电缆
200
1
3
600

10
FIX
监控软件150点
29，000
1
1
29，000

小计

14
38
254,800
7
29,000

总计
283,800