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立式搅拌磨控制技术现状

日期:2022-04-15 17:35:26 访问量:457 类型:新闻动态

  1928年 Klein和 Szegvari 最先提出了搅拌磨机概念,1952年河端重胜博士发明塔磨机 ( TowerMill 即立式螺旋磨矿机)。第一台在矿物加工应用的立式螺旋磨矿机是由日本 Kubota 公司制造的,Metso 矿物公司于 1979 年取得该项技术,生产的磨机叫作 Vertimill 磨机。随着世界范围内,矿石磨矿粒度的变细,立式搅拌磨在全球得到了快速应用。立式搅拌磨从研发至今在矿山主要作为精矿再磨设备,设备规格相对偏小且运行稳定,故目前针对立式搅拌磨负荷在线检测、衬板磨损在线检测、粒度检测等检测手段尚未开发,行业内处于空白状态。

  选矿自动化技术始于上世纪40年代,起初只是对对选矿工艺中一些重要变量进行单独检测与控制。而到了50年代末期,模巧仪表运用于选矿过程的控制,使得选矿自动化水平有了很大的提高。60年代末,随着计算机技术应用到工业控制中,选矿作业也结合计算机技术,开启了DDC数字控制。到70年代,常规的静态控制已不能满足人们的需求,于是开始了选矿工艺优化控制的研巧和实验,使得选矿自动控制技术己得到了长足的进步,从最初的静态控制到发展到了现在的动态控制。二十一世纪起,多家世界级大型公司,包括美国、南非、澳大利亚、西班牙和英国等,联合赞助澳洲研究组织开发磨机负荷在线检测与分析系统,这种在线分析系统通过对球磨机表面振动信号的检测,来确定磨机内物料的运动情况。通过对研磨物料运动情况的分析,可得到衬板和提升板结构的磨损状况,根据检测到的信息判断磨机的各项参数是否在矿石性质W及工艺流程要求的范围内,并在此分析的基础上对磨机的操作参数进行优化控制

  相比之下,磨矿选矿系统自动化的研究与应用起步较晚。由于,工业化水平低,生产技术比落后,矿山公司长时间内停留在手工操纵阶段。在国内选矿磨矿系统自动控制研究方面,东北大学起步较早,1997年7月,由东北大学自动化研究中必、东北大学自动化工控技术开发有限公司和国家冶金自动化工程技术研究中屯、(沈阳)联合开发的"排山楼金矿选矿生产过程综合自动化系统"于在迁宁正式投入运行,且运行效果较好。此外,在紫金山金矿选矿自动化系统、新城金矿自动化控制系统在实际生产中也得到了良好的运行效果和经济效益。

  立式搅拌磨机是一种重要的选矿设备,其系统是一种典型的多变量耦合系统。参考文献,在对磨矿系统球磨机的耦合的研究后得出;不解耦的系统不可能实现良好的控制,必须进行解耦设计。

  立式搅拌磨机是一种重要的选矿设备,其磨矿系统是一个典型的多变量、强耦合、非线性、大时滞系统,实现控制具有较大难度。在深入研充立式搅拌磨机工作原理和工艺流程的基础上,科研工作者针对磨机的自动化控制问题,相继提出了传统的控制方法和智能控制方法,根据工业控制现状,部分己经在实际生产过程中得到应用,但由于工业环境复杂,怎样才能够使系统长时间处于稳定的自动运行状况是目前未能解决的难题。多变量强耦合系统常见的控制方法如下:

  (1)自寻优控制

  磨矿系统自动控制的关键参数是负荷或料位检测控制,因为机械结构变化、矿料成分的变化等都会导致最佳工作状态发生"飘移"。对于此,有研究者将磨机振动信号作为自寻优控制的指标,在控制中与模糊控制算法结合实现在线寻优控制给矿量。也有学者运用动态步进搜索法实现参数预估:输入某一信号,检测输出量的大小,并比较引起变化的输出量变化方向,再按输出目标方向调节系统的输入。这种方法的缺点是输入输出量调节过于频繁,计算量较大,可能不利于系统的稳定运行。自寻优在线控制的优化指标根据系统具体没各的型号、矿料的质量、运行工况复杂程度以及参量的变化变化。所以,自寻优控制方法对系统的实时控制要求较髙,实现难度较大。

  (2)预测控制

  常规PID控制方法求得的系统输入值是根据系统过去某时刻检测到的控制量值与系统设定值通过控制算法得到的。预测控制求得的系统输入值与常规PID控制不同,它是通过系统前一时刻与当前时刻的偏差值计算而来,送种控制方法能够预测系统控制量的变化,更能有效的实现控制。实际工业控制过程磨矿系统比较复杂,系统的波动较大,因此,预测控制磨矿系统中具有很高的应用价值。大量的实验研究结果表明,这种方法能够有效解决系统响应的强干扰、大时滞等问题。但其稳定性问题有待进一步研究。

  (3)模糊控制

  对于难以精确获得数学模型的系统,这种控制方法比较实用,因为它采用建立好的数据库和控制规则来实现输入输出量控制。对于磨矿磨矿系统这种数学模型难以建立的系统,模糊控制具有很好的适应性,因此,它被广泛的应用于多变量、大时滞、强耦合的工业控制中目前模糊控制的相关方法较多,较为常用的是分级模糊控制方法,这种方法使磨矿系统的模糊控制规则减少,系统控制变得相对简单。单一的模糊控制缺乏系统性,模糊规则和隶属函数常凭经验获得,对于太复杂系统控制难以奏效,因此应用时常与其它控制算法结合。(4)神经网络控制

  神经网络控制就是将(人工)神经网络在相应的控制结构中做控制器与辨识器的方法。它的特点是具有强大的自学习能力、非线性映射能力、强鲁棒性。神经网络控制在非线性系统的动态辨识和建模方面具有明显的优越性,非常适合控制量动态特性随工况变化较大的工业拉制系统。神经网络的缺点是把一切推理都变为数字计算,有时会丢失一些信息。

  (5)解耦控制

  解耦控制就是利用某种合适的控制规律来消除系统各回路之间的耦合关系,常规解耦方法有静态解稱和动态解耦。静态解耦方法能通过引入装置来实现稳态解耦,对系统的参数变动比完全解耦控制更敏感。但仅适合控制系统结构简单、控制系统输入输出之间线性度更高的系统。立式搅拌磨机干扰因素较多,工作状态很不稳定,所以立式搅拌磨机耦合系统不能用静态解耦方法实现。动态解耦是随着系统的运行,在系统状况不断变化的情况下进行解耦,解耦效果根据控制算法不同。动态解耦系统一般要加入PID环节,可按单回路原则来整定PID参数。动态解耦控制的常用方法就是通过添加补偿矩阵来消除各控制回路之间的相互影响。

  在对立式搅拌磨机工况分析的过程中发现:因为磨矿过程多输入多输出及本身复杂的工艺特点,使得磨矿的控制量具有非线性、大时滞性,各输入输出量之间具有强烈的耦合性。强烈耦合因素的存在导致各个输出量不能达到确定的输出,使得极端情况的发生不可预知,送严重影响了立式搅拌磨机生产的安全性、经济性和工人的操作难度。实际生产当中,磨机的运行只是将搅拌器的转速设定在固定的值,然后添加矿料和配方水,会出现由于人工操作失当使得机器发生卡死烧坏电机的情况。送种机械结构上比普通球磨机更能提髙磨矿效率的球磨机,因为操作原因,使得其故障发生率比普通球磨机高很多,从而不能充分发挥其优势。


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