磨矿控制系统的设计
---------给矿控制，磨矿浓度控制
1 现状及问题
磨矿是冶金行业选矿过程中最重要的生产环节，工艺上采用球磨最为普遍，其典型工艺流程见图l。矿石经破碎(一般在十几毫米以下)形成磨矿，送入球磨机进行研磨。研磨过程中需要补加水和钢球，研磨后的矿浆经螺旋分级机进行分级，分级返矿(粗矿)返回球磨机进行再磨，合格矿浆(细矿)溢流送入下道作业工序(如磁选作业)。生产过程中要求控制入磨矿量，以稳定生产负荷；同时要控制给水量，以保证合适的磨矿浓度，实现最佳的作业指标和生产效率。当前，国内大多数选矿厂磨矿作业存在如下问题：
(1)入磨矿量靠手动调节，受经验和责任心等人为因素影响，
人工操作波动较大，难以保证人磨矿量的稳定。
(2)给水量靠人工调节，由于供水压力变化或给矿量变化等原因，球磨浓度难以稳定控制，影响作业效果，有时甚至造成“胀肚”(指矿水比例严重失衡，如水过多称“稀胀”，水过少称“干胀”)等设备事故。磨矿作业投资大，生产成本高，它决定着选矿厂的生产技术指标和经济指标。因此，研制磨矿自动控制系统，利用先进控制技术，溢流(细矿入磨矿磁选对影响因素多、变化复杂的磨矿系统进行自动控制，对稳定生产、(租矿) 提高选矿过程作业指标、节能降耗具有重要的经济实用价值。
2 方案设计
根据磨矿工艺和生产要求，我们把整个球磨控制系统分解为两个控制子系统，即给矿控制系统和浓度控制系统。下面分别予以阐述。
2．1 给矿控制设计
磨矿工艺中，每个球磨系列往往有多台(一般4～5台)给矿机下矿，以前由人工观察给矿量，靠调整下矿口或起停给矿机来控制矿量，给矿量波动往往较大，难以稳定。为稳定入磨矿量，在给矿皮带上安装电子皮带秤，根据皮带秤检测的矿量对每台给矿机进行变频调节，给矿机的频率与下矿量有较好的线性关系。同时，使用自动加球机可以使球磨内的球耗与补加钢球的重量成正比，使球磨机的磨矿效率保持在最佳的范围内，从而提高磨矿效率。
3上半部分。
需要指出的是，生产要求给矿机能经常切换，以免某下矿口长久不下矿造成“结矿”，以前由于人为原因“结矿”故障时有发生，特别是在冬季尤为突出。为防止“结矿”或设备故障等原因，在给矿控制中采取了如下措施：
(1)当给矿机运行达到一定时间后(如4小时，该时间可以通过上位机自由设定)，则自动切换到另一台备用设备给矿机。
(2)检测矿仓料位，根据主厂房矿仓料位情况，自动控制给矿机切换。原则是有料轮流工作，无料自动切换并报警提示。
(3)当发生变频故障、给矿机机械故障或人为禁止等非正常情况时，在有备用给矿机的情况下，自动启动另一台给矿机。
(4)给矿过程中，若两台以上给矿机运行，且给矿频率均达50Hz而矿量不足目标矿量的85％ ，这种状况维持一段时间(如3
分钟)，我们称之为“断矿”。发生“断矿”时，发出报警，系统自动启动一台备用给矿机。通过上面给矿控制系统的设计与采取的措施，可以较好地稳定矿量，满足球磨系统对生产负荷的要求。
2．2 浓度控制设计
一般而言，若矿量已基本稳定，系统按比例进行给水控制，可以初步稳定球磨机内的浓度。但在生产过程中，除给矿外，分级机还有返矿。目前国内大多数选矿厂受原工艺条件限制，无法安装流量计和浓度计对分级返矿量进行检测。可见，若仅以固定比值进行给水控制，难以保证球磨机浓度，甚至会造成磨机“胀肚”，影响设备正常运行。所以，磨矿系统要求矿和水两种物料流量的比值要随浓度的变化而变化。
变比值控制系统是一种以第三参数或称主参数(质量指标)、以两个流量比为副参数的串级控制系统。在变比值控制系统中，流量比值只是一种控制手段，不是最终目的，而第三参数(本设计中为浓度)才是产品质量指标。磨矿变比值自动控制系统示意图和结构图分别见图2和图3。系统工作时，按当前给矿量比例控制给水。在给水管路上安装电动阀和流量计，构成给水闭环控制。当浓度发生变化时，浓度
控制器的输出将修改比例系数K，从而修改了给水闭环的给定值，给水闭环及时调节给水量，保证浓度相对稳定。系统设计中，采用磨音检测器(电耳)来检测浓度，它是基于有经验的操作工可以通过球磨机的声音(磨音)来判断磨机内当前浓度的机理而设计的。但需要指出的是，磨音除与球磨机内的浓度相关外，还受球磨机衬板的影响：在刚换衬板后，正常工作时由于
浓度检测(电耳)衬板较厚，磨音较低；随着时间的推移，衬板变薄，磨音渐高。一般更换衬板的周期往往是相对固定的(如半年左右)，控制中应根据磨音与时间的变化关系对浓度检测值进行修正。
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