选矿过程自动化技术.pptx
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1、昆明理工大学昆明理工大学 黄宋魏黄宋魏选矿过程自动化技术选矿过程自动化技术技术报告技术报告1 1 选矿过程检选矿过程检测技术测技术2 2 选矿过程控制系统选矿过程控制系统 3 3 选矿过程综合自动化系统选矿过程综合自动化系统 4 4 选矿自动化选矿自动化新技术新技术主要内容主要内容5 5 结束语结束语 1 1选矿过程选矿过程检测检测技术技术 检测设备是控制系统的检测设备是控制系统的“眼睛眼睛”。选矿过。选矿过程环境恶劣,影响因素多,对检测仪表有很高程环境恶劣,影响因素多,对检测仪表有很高的要求。检测仪表是否精确可靠,往往是控制的要求。检测仪表是否精确可靠,往往是控制系统成败的关键。系统成败的关
2、键。目前,选矿自动化应用的仪表基本上都已目前,选矿自动化应用的仪表基本上都已经实现国产化,性能和质量已接近或达到国际经实现国产化,性能和质量已接近或达到国际先进水平。先进水平。1.1 1.1 选矿过程主要检测参数选矿过程主要检测参数选矿过程需要检测的参数很多,但主要有:选矿过程需要检测的参数很多,但主要有:流量流量(如如物料流量物料流量、液体流量、液体流量、气体流量等气体流量等)浓度及细度(浓度及细度(如如矿浆浓度矿浆浓度、矿粒细度、矿粒细度等等)物位(物位(如如料位料位、液位、液位等等)成分(如成分(如pHpH值值、矿石品位矿石品位、离子浓度、离子浓度等等)电量(如电流、电压、功率、功率因数
3、等)电量(如电流、电压、功率、功率因数等)负荷(如球磨机负荷、破碎机负荷等)负荷(如球磨机负荷、破碎机负荷等)等等。等等。下面主要介绍物料流量、矿浆浓度、物位、下面主要介绍物料流量、矿浆浓度、物位、pH值、值、品位等几个重要参数的检测。品位等几个重要参数的检测。1.2 1.2 矿石流量的检测矿石流量的检测 矿石流量是选矿过程最重要的参数之一,最常用矿石流量是选矿过程最重要的参数之一,最常用的检测设备主要有电子皮带秤和核子皮带秤两种。的检测设备主要有电子皮带秤和核子皮带秤两种。以测量以测量射线穿透物射线穿透物体后体后射线射线的能量为计的能量为计算依据算依据 以测量秤架上的皮带以测量秤架上的皮带物
4、料重量为计算依据物料重量为计算依据核子皮带秤核子皮带秤 电子皮带秤电子皮带秤 测量信号与测量信号与射线照射射线照射单位面积上的物体质单位面积上的物体质量成指数关系量成指数关系测量信号与物料重量测量信号与物料重量成线性关系成线性关系基本基本原理原理 测量测量特性特性 电子皮带秤的主要类型电子皮带秤的主要类型单杠杆式皮带秤单杠杆式皮带秤 双杠杆式皮带秤双杠杆式皮带秤悬浮式皮带秤悬浮式皮带秤 阵列式皮带秤阵列式皮带秤 核子皮带秤的主要类型核子皮带秤的主要类型点源式核子秤点源式核子秤 线源式核子秤线源式核子秤 影响检测精度的主要因素影响检测精度的主要因素物料成分物料成分物料含水量物料含水量皮带上物料断
5、面的形状皮带上物料断面的形状皮带跑偏皮带跑偏皮带粘附物料皮带粘附物料等等等等皮带张力的变化皮带张力的变化皮带跑偏皮带跑偏皮带粘附物料皮带粘附物料等等等等核子皮带秤核子皮带秤 电子皮带秤电子皮带秤 电子皮带秤与核子秤检测精度的比较电子皮带秤与核子秤检测精度的比较 我国我国JJG811-1993JJG811-1993检检定规程中,把核子皮带秤定规程中,把核子皮带秤的准确度等级只分为的准确度等级只分为1.01.0、2.02.0两个等级。两个等级。我国我国JJG1952002JJG1952002检检定规程中,把电子皮带秤定规程中,把电子皮带秤的准确度等级分为的准确度等级分为0.50.5、1.01.0、
6、2.02.0三个等级。以前三个等级。以前甚至有甚至有0.20.2等级。等级。核子皮带秤核子皮带秤 电子皮带秤电子皮带秤 实际应用精度比较及选用建议实际应用精度比较及选用建议精度比较:精度比较:在满足应用条件的情况下,电子皮带秤的精度大在满足应用条件的情况下,电子皮带秤的精度大大高于核子皮带秤。但在不利于电子皮带秤安装的场大高于核子皮带秤。但在不利于电子皮带秤安装的场合,电子皮带秤的精度要大大低于核子皮带秤。合,电子皮带秤的精度要大大低于核子皮带秤。选选用用建议:建议:核子皮带秤的放射源属于国家严格管制的物品。核子皮带秤的放射源属于国家严格管制的物品。应用前必须经过环保部门的审批和备案,应用过程
7、中应用前必须经过环保部门的审批和备案,应用过程中要接受定期检查。要接受定期检查。建议优先考虑电子皮带秤,不得已才选择核子皮建议优先考虑电子皮带秤,不得已才选择核子皮带秤。实际上,核子皮带秤只是皮带秤的一个补充。带秤。实际上,核子皮带秤只是皮带秤的一个补充。昆明理工大学智能控制与智能仪表研究室昆明理工大学智能控制与智能仪表研究室阵列式电子皮带秤阵列式电子皮带秤秤体秤体主机主机测速器测速器1 12 2 矿浆浓度检测矿浆浓度检测 目前,对于目前,对于矿浆浓度检测的设备并不多,矿浆浓度检测的设备并不多,核子密核子密度计仍然是矿浆浓度检测的主要检测设备。度计仍然是矿浆浓度检测的主要检测设备。-核子密度计
8、的检测原理核子密度计的检测原理 原理:根据原理:根据射线穿透物体的衰减规律进行测量。射线穿透物体的衰减规律进行测量。射线射线穿过物体时遵守以下规律穿过物体时遵守以下规律 其中,其中,吸收系数吸收系数 I I0 0入射光强入射光强 II透射光强透射光强 LL物体厚度物体厚度 dd物体密度物体密度 密度计实际计算公式为密度计实际计算公式为:其中,其中,dd实测物体密度实测物体密度 kk密度系数密度系数 d d0 0参考点密度参考点密度 S S0 0参参考点密度对应的入射光强数字量考点密度对应的入射光强数字量 SS实测透射光强数字量实测透射光强数字量 当物体厚度、吸收系数固定后,当物体厚度、吸收系数
9、固定后,射线衰减仅与密度有关。射线衰减仅与密度有关。矿浆粒度检测主要矿浆粒度检测主要有有浓度对比浓度对比法和直接法和直接测量测量法法1.3 1.3 矿浆粒度检测矿浆粒度检测(1 1)浓度对比浓度对比法法 利用磨矿分级作业溢流细度与浓度之间存在一定的对应关利用磨矿分级作业溢流细度与浓度之间存在一定的对应关系,通过检测矿浆浓度间接检测矿浆的细度。系,通过检测矿浆浓度间接检测矿浆的细度。这种方法投资少,较为精确,维护量少,是目前我国选矿这种方法投资少,较为精确,维护量少,是目前我国选矿自动化中应用最为广泛的方法。自动化中应用最为广泛的方法。(2 2)直接直接测量测量法法 采用粒度检测设备对矿浆进行检
10、测,直接获得粒度数据。采用粒度检测设备对矿浆进行检测,直接获得粒度数据。目前常用的粒度检测设备主要有:激光粒度分析仪和超声波粒目前常用的粒度检测设备主要有:激光粒度分析仪和超声波粒度分析仪。度分析仪。在线式粒度分析仪价格都比较昂贵,维护量比较大。目前在线式粒度分析仪价格都比较昂贵,维护量比较大。目前我国在线式粒度检测设备主要依赖进口,而国产的在线粒度检我国在线式粒度检测设备主要依赖进口,而国产的在线粒度检测设备正逐渐在选矿生产中得到应用。测设备正逐渐在选矿生产中得到应用。1 14 4 矿浆矿浆pHpH值的检测值的检测 矿浆矿浆pHpH值在线检测一直是难题。主要表现在:(值在线检测一直是难题。主
11、要表现在:(1 1)电)电极表面容易粘附矿浆及容易结垢;(极表面容易粘附矿浆及容易结垢;(2 2)电极维护量很大;)电极维护量很大;(3 3)电极容易失去活性,需要定期进行活化,使用时间较)电极容易失去活性,需要定期进行活化,使用时间较长后会完全失效。长后会完全失效。pH pH计主要由变送器和电极组成,其中电极是技术关键。计主要由变送器和电极组成,其中电极是技术关键。目前可供选择的目前可供选择的pHpH电极主要有:电极主要有:锑电极:锑电极:线性度较差,主要应用于含氟离子的场合,线性度较差,主要应用于含氟离子的场合,测量测量pHpH范围在范围在2 2至至1111之间;之间;玻璃电极:玻璃电极:
12、线性度好,测量范围在线性度好,测量范围在1 1至至1212间;间;离子场效应管电极:离子场效应管电极:测量范围可以从测量范围可以从0 0至至14pH14pH值全程都值全程都具有很好的线性度,且不易受到化学腐蚀具有很好的线性度,且不易受到化学腐蚀。其精度和使用。其精度和使用寿命都优于其它电极。因价格较昂贵,国内的应用报道不寿命都优于其它电极。因价格较昂贵,国内的应用报道不多。多。pH电极的测量原理电极的测量原理三种电极的电位都遵循三种电极的电位都遵循能斯特能斯特(NERNSTNERNST)公式)公式水的电离方程式为:水的电离方程式为:H H2 2O+HO+H2 2O=HO=H3 3O O+OH+
13、OH 式中:式中:E E 电位;电位;E E0 0电极的标准电压;电极的标准电压;RR气体常数;气体常数;TT开氏绝对温度开氏绝对温度;F;F法拉弟常数;法拉弟常数;nn被测离子的化合价;被测离子的化合价;H3O+H3O+H3O+H3O+离子的活度。离子的活度。则则pH=-log HpH=-log H3 3O O+可见,只要测量电极电位可见,只要测量电极电位E E即可得到即可得到pHpH值值 pH电极及变送器外形图电极及变送器外形图锑电极锑电极玻璃电极玻璃电极离子场效应管电极离子场效应管电极变送器变送器1 15 5 物位检测物位检测 主要有:雷达物位计、超声波物位主要有:雷达物位计、超声波物位
14、计、压力变送器等。这些仪表技术都比计、压力变送器等。这些仪表技术都比较成熟,但需要根据应用条件正确选择。较成熟,但需要根据应用条件正确选择。雷达物位计:雷达物位计:适应性最强,但价格适应性最强,但价格价高,几乎能适应所有的选矿过程;价高,几乎能适应所有的选矿过程;超声波物位计:超声波物位计:价格较低,但不适价格较低,但不适用于粉尘、雾气严重的场合,也不适用用于粉尘、雾气严重的场合,也不适用于物料表面不平整的场合;于物料表面不平整的场合;压力变送器:压力变送器:主要用于水、药液主要用于水、药液、矿矿浆等的物位检测。浆等的物位检测。雷达物位计雷达物位计超声波物位计超声波物位计1 16 6 品位检测
15、品位检测 在线式品位检测设备目前在我国应用并不多,仅限在线式品位检测设备目前在我国应用并不多,仅限于一些大型选矿厂。于一些大型选矿厂。按使用的射线来划分,按使用的射线来划分,品位检测设备品位检测设备主要有主要有射线射线式和式和X X射线式两种。射线式两种。检测原理都是利用高能检测原理都是利用高能射线射线光子打击原子后散射出光子打击原子后散射出与元素品位有关的特征与元素品位有关的特征X X射线,通过测量特征射线,通过测量特征X X射线强度射线强度就可以算出目标元素的品位。就可以算出目标元素的品位。品位分析仪价格比较昂贵,选矿厂应用时一般都采品位分析仪价格比较昂贵,选矿厂应用时一般都采用用多多点采
16、样、单点分析的办法,可以实现一台品位分析点采样、单点分析的办法,可以实现一台品位分析仪对多个采样点的品位检测。仪对多个采样点的品位检测。选矿过程选矿过程自动自动控制控制系统系统2 PLC PLC(Programming Logic ControllerProgramming Logic Controller,可编程控制器),可编程控制器)是目前最为常用的是目前最为常用的控制主机。由于其性能可靠、功能丰富、控制主机。由于其性能可靠、功能丰富、价格较低、便于掌握等价格较低、便于掌握等,在小、中、大型自动化系统中都得,在小、中、大型自动化系统中都得到了广泛的应用。约占自动化系统的到了广泛的应用。约占
17、自动化系统的60%60%以上。以上。2.1 2.1 控制主机控制主机 目前,最常用的控制主机是目前,最常用的控制主机是PLCPLC、DCSDCS和和FCSFCS,三者被称为控制系统三者被称为控制系统“三剑客三剑客”。DCS DCS(Distributed Control SystemDistributed Control System,集散控制系统),集散控制系统)主要应用于中、大型自动化系统,因其功能与主要应用于中、大型自动化系统,因其功能与PLCPLC相当,而相当,而价格高于价格高于PLCPLC较多,其应用受到一定的限制。较多,其应用受到一定的限制。FCS FCS(Fieldbus Con
18、trol SystemFieldbus Control System,现场总线控制系统),现场总线控制系统)是一种新型的控制系统。因目前没有形成统一的总线标准且是一种新型的控制系统。因目前没有形成统一的总线标准且该设备价格昂贵,实际应用不很多。该设备价格昂贵,实际应用不很多。2.2 PLC2.2 PLC、DCSDCS、FCSFCS的比较的比较 FCSFCS是由是由PLCPLC、DCSDCS发展而来的,发展而来的,FCSFCS不仅具备不仅具备DCSDCS与与PLCPLC的特点,而的特点,而且跨出了革命性的一步。目前,新型的且跨出了革命性的一步。目前,新型的DCSDCS与新型的与新型的PLCPLC
19、,都有向,都有向FCSFCS靠拢的趋势。靠拢的趋势。最初,为了替代开关量继电器控制,发明了最初,为了替代开关量继电器控制,发明了PLCPLC;为了取代模拟;为了取代模拟量的单回路控制器,开发了量的单回路控制器,开发了DCSDCS。为了弥补各自的不足,为了弥补各自的不足,PLCPLC和和DCSDCS相互靠拢,目前相互靠拢,目前PLCPLC与与DCSDCS的差异的差异已经很小。已经很小。后来,为了克服后来,为了克服PLCPLC、DCSDCS存在的不足,开发了存在的不足,开发了FCSFCS。FCSFCS可以将模可以将模拟量控制彻底分散到现场设备中,是全分散、全数字化,全开放和可拟量控制彻底分散到现场
20、设备中,是全分散、全数字化,全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的4-20mA4-20mA模拟信号线,给传统的工业自动化系统体系结构带来革命性的变化。模拟信号线,给传统的工业自动化系统体系结构带来革命性的变化。2.3 2.3 监控主机监控主机 早期,计算机可靠性不高,出现了专门用于工业控制系早期,计算机可靠性不高,出现了专门用于工业控制系统的计算机(称为工控机),出现了诸如研华、研祥、研发统的计算机(称为工控机),出现了诸如研华、研祥、研发等工控机开发商。等工控机开发商。工控机最大的不足是:价格高,而出产时间比商用
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- 关 键 词:
- 选矿 过程 自动化 技术
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