选矿智能控制系统建设实施方案Word文件下载.docx

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二、新田车间选矿专家控制系统方案设计

新田选矿车间选矿智能控制系统主要包括碎磨智能控制系统、浮选智能控制系统、摇床智能控制系统、脱水智能控制系统及三维管控平台五个部分。

其中碎磨智能控制系统主要是引入块度分析仪、磨机充填率检测仪等新技术，利用现有的粒度仪、电子皮带称、流量计等，实现智能给矿及粒度的自动调节。

浮选智能控制系统主要是引入泡沫成像分析等新技术，利用现有的品位仪，升级供气阀门，实现液位、气量及药剂的智能调整。

摇床智能控制主要是引入摇床智能机器人，通过现场采集接矿图片，对摇床运行参数进行自动调节，同时根据锡粗精矿的品位要求，对摇床接矿板进行智能调节。

脱水智能控制系统主要是引入多功能泥层界面仪，利用现有的浓密机、过滤机在线仪表，实现浓密机的排矿自动调整、过滤机的自动启停。

三维管控系统主要是基于生产信息采集、数据库管理、三维可视化、动态仿真、虚拟现实技术，对新田车间厂房、设备、管线建立三维模型，在三维场景中，实现选厂设备管线三维可视化、实时生产流程模拟、设备运行状态监控、设备运维信息管理、管线运维信息管理、员工培训、人员定位与巡检管理、监控视频智能管理、虚拟现实、增强现实等功能，带来安全、节能、高效管理等提升。

（一）碎磨专家控制系统

1、现场工艺流程

选厂破碎作业采用一段粗碎流程，粗碎产品直接进入半自磨机。

粗碎站布置在采矿场附近。

采矿场采出的矿石（粒度-850mm）通过自卸汽车运至粗碎站，矿石经破碎后（粒度≤250mm）采用长距离胶带输送机运往选厂的粗矿堆。

选厂磨矿系统给矿由选厂最上部的粗矿堆提供原料，粗矿堆直径52m，高度20.5m，有效矿石贮存量12000t，可供正常生产时36h的矿石量。

粗矿堆下部设有6台1200×

8000带式给矿机（两用四备），将粗矿堆储存的矿石给入半自磨机给矿皮带。

选厂磨矿系统采用半自磨+球磨的SAB流程，一个生产系列。

半自磨机型号为Φ7.5×

3.2，装机功率2600kW，其排矿端装有圆筒筛，筛上顽石通过带式输送机及中转站后再返回到半自磨机给矿皮带构成闭路磨矿。

球磨机型号为Φ5.03×

8.5m溢流型球磨机，装机功率3500kW。

分级设备采用2组Φ500-8水力旋流器（一备一用），分级溢流细度-0.074mm约占75～80%，分级溢流直接进入铜浮选系统。

2、控制系统设计

2.1设备配备

根据车间现场的工艺流程，碎磨智能控制系统将引入块度分析仪、专用磨机检测系统等新技术，利用现有的粒度仪、电子皮带称、流量计等，实现智能给矿及粒度的自动调节。

将在碎磨工序增设7台用于矿石块度分析的矿石块度分析仪、1台用于半自磨机监测的专用磨机检测系统以及1套碎磨智能控制系统的软硬件。

具体为：

（1）在长距离皮带尾部安装1台矿石块度分析仪，对颚式破碎机的破碎情况以及矿石硬度进行监控，便于调整颚式破碎机老虎头的间隙；

在原矿仓下底部的6条给矿皮带上部安装6台矿石块度分析仪，用于检测各下料口处的矿石块度分布情况以便于实现智能配矿，将以上数据作为半自磨机智能给矿控制的依据。

（2）在半自磨机上安装1套专用磨机检测系统，将半磨机钢球和矿石撞击衬板位置进行量化，并将半自磨机的油压情况、粒度仪与浓度仪等的数据运用于磨矿的专家控制系统的重要参数依据，智能调整给矿量以及给水量，使得磨机运行在合理的负荷状态，从而达到延长衬板的使用寿命及达到增产目的。

（3）增加1套碎磨专家控制系统的服务器及相应设施，用于完成磨矿专家控制系统与DCS系统、粒度仪、荧光分析仪、块度仪等进行数据交互，提升系统的数据采集、分析、决策执行功能。

2.2参数要求

2.2.1工艺要求

2.2.2控制要求

（1）矿石块度分析仪

矿石块度分析仪可对对矿石块度分布进行测量并将块度数据进行量化，可对矿石中F50、F80或F100含量进行检测，同时可以对最终的给料块度进行计算合成。

矿石块度分析仪硬件要求：

需配备智能光源，且相机具备较好的防尘性能；

安装支架的高度可调，现场设备与图像处理服务器的连接采用以太网连接，其供电可采用AC220V或AVC380V进行供电，且分析仪采用模块式设计，设备内集成散热设备，可以在速度为5m/s的皮带上准确测量矿石块度。

矿石块度分析仪软件方面：

分析仪软件将数据库与高性能视觉分析相结合用以保存数据并在控制系统的用户界面上显示出视图分析结果。

需要包括：

1.岩石尺寸库（岩石尺寸：

在特征区域进行边界检测或像素跟踪（基于岩石特征）。

可见的岩石被归类到尺寸库中作为原始和复合数据；

岩石颜色：

提供灰度范围和当前图像的RGB值（对每个区域都显示相应的值））；

2.镜头清洁度与灯性能检测：

通过监测特征区域内亮度的一致性，基于模糊逻辑确定图像的质量以及镜头是否需要清洗或者灯是否需要更换；

3.集成数据库：

提供一个集成的SQL数据库，数据库应具备数据存储和数据查询两个的功能（数据存储：

所有配置参数和当前过程数据存储在数据库中，并且可以重启、存储、热备份功能和关键校正参数的实时显示；

数据查询：

数据库可以标记重要数据和事件作为标志性历史数据，这个可以通过操作界面以固定的时间间隔或突发事件的形式进行配置）。

4.OPC连接：

使用第三方OPC连接包以确保分析系统与控制系统之间数据的转换具有鲁棒性。

5.配置界面：

配置界面面向用户的功能包括：

增加或移除相机、将多台相机组成一个特定的组、校准相机、定义被分析图像的区域、定义系统的警戒值、为在线自诊断设定灯光标准值、配置记录仪、开始或停止（包括扫描仪、图像处理器和OPC服务器）

6.相机远程变焦与对焦：

相机可实现远程变焦与对焦，可以在控制室实现远程校正和调整。

7.操作界面：

操作界面设计时需要考虑数据显示的高效性和有效性（全部过程数据可以通过OPC连接并可在DCS上显示）。

操作员模块显示各个组的相机，每组采用不同的彩色边框标注。

可在一个页面上同时显示多个相机，且相机数量没有限制，并具有块度提醒功能（块度较大时具有报警功能）和同时应具有查找故障的系统自诊断功能。

8.该系统具有允许相应的用户通过远程桌面访问或WEB访问其运行画面，但应具有相应的安全防护功能。

（2）专用磨机检测系统

专用磨机检测系统可分为两部分，一是安装在半自磨机螺栓或半自磨旁的魔音设备（磨机分析仪），用于收集专家系统需要的半自磨内钢球和矿石对衬板冲击产生的声音频率和数据，二是专用的磨机分析软件，通过收集魔音设备数据，在结合半自磨机功率、轴压、负荷特征和顽石返回量、粒度仪、浓度计以及矿石块度分析仪等数据对半自磨机的运行情况进行分析，磨矿专家系统通过提取磨机检测分析系统数据，对半磨机给矿、给水进行优化控制；

同时磨机检测系统可根据半自磨机的运行情况智能提醒用户添加钢球，进而延长半自磨的衬板使用寿命，提高处理量。

专用磨机检测系统硬件要求：

魔音设备（磨机分析仪）可以单独测量磨机声音中所有可以听见的声音频率或振动频率，同时记录声音（振动）的变化周期特征。

其现场仪表盘至控制室服务器可采用以太网或现场总线方式进行通讯。

专用磨机检测系统要求方面：

从控制的角度，专用磨机检测系统能依据魔音设备（磨机分析仪）所采集的声音（振动）情况对无效的信号进行过滤，并可以结合磨机功率、轴压、负荷特征等数据对磨机运行情况进行预测。

从维护的角度，该系统可依据检测到钢球的充填率和钢球的撞击情况智能提醒用户添加钢球，同时系统需要具有可扩展性和查找故障的系统自诊断功能。

系统应具有允许相应的用户通过远程桌面访问或WEB访问其运行画面，但应具有相应的安全防护功能。

（3）磨矿专家控制系统

磨矿专家控制系统应包含半自磨机智能给矿的稳定精细化控制、半自磨优化控制、球磨旋流器分级专家控制、磨矿浮选流程协同优化控制，其系统的与DCS的通讯采用OPC方式进行通讯，并支持OPC连接功能，系统应具备有查找故障的系统自诊断功能，且系统应具有允许相应的用户通过远程桌面访问或WEB访问其运行画面，但应具有相应的安全防护功能。

1）半自磨智能给矿的稳定精细化控制

对振板给料口、长距离运输皮带的颚式破碎机下料口、粗矿堆6条给矿皮带的矿石粒度进行监控，并合成半自磨给料块度，实现矿石粒度量化，将量化的矿石粒度数据用于半自磨机的优化控制，同时，在给矿粒度长期异常的时候，发出供矿异常指令，及时提交破碎段调整工艺以及采矿车间调整供矿厂料。

并优化当前半自磨机给矿闭环控制回路。

依据半自磨机的运行情况、浓粒度情况以及浮选指标自动调整给矿量以及给矿粒度。

2）半自磨优化控制

通过安装于半自磨机上的监控设备，监控半自磨机运行的磨音状态，模拟运算半自磨机填充率数值，并将数值用于半自磨机的设备运行保护。

在磨机设备安全工作的前提下，根据半自磨机运行功率、给矿粒度等状态参数，通过专家控制系统对半自磨机给矿量、给水量实现连续不间断的智能调整，并实现半自磨根据浮选余量自动化调整供矿量，对半自磨的磨矿过程进行精细控制，以最大化磨机处理量，保证磨矿产品粒度，提高磨矿产能及指标；

同时增设磨机添加钢球提醒功能。

3）旋流器分级优化控制

通过智能控制半自磨给水、泵池补加水、原矿泵泵速、旋流器开停组数，使旋流器压力稳定，原矿浓度稳定，同时兼顾矿浆桶液位波动，实现分级流程的优化控制；

并依据浓度仪、粒度仪数据自动调整泵速、补加水量等，为浮选提供最佳浓度、粒度分布的矿浆流。

4）磨矿浮选流程协同优化控制

磨矿浮选流程协同控制主要基于流程仿真结果和半自磨、球磨负荷匹配情况，智能调整给矿控制、半自磨优化控制和旋流器分级优化控制三个控制模块的参考值，根据浮选的荧光分析指标以及化验情况，智能调整相应参数，以实现磨矿和浮选流程整体控制目标的最优化。

专家系统除了具有以上几个控制模块，各模块还应具有相应的控制模型且模型可编辑，可对现场运行状态进行评估。

在生产过程中发生不可预测扰动时可以转为人工操作或自预测并继续运行，同时对异常状态下人工操作行为进行相应的学习以及归纳，并用于今后的控制；

同时还应对现场的设备的运行启停的智能控制。

图2碎磨智能控制系统

2.2.3碎磨专家制系统的主要设备清单

根据方案及现场仪表配备情况，碎磨专家控制系统的设备主要清单如下

名称

数量

安装地点

备注

矿石块度分析仪

1

长距离皮带尾部（对采矿和颚式破碎机老虎口进行监控）

配套计算机1台（中控室）。

6

粗矿堆6条皮带给料机下料口

磨机充填率检测

半自磨机

配套计算机1台（中控室