一种浮选机过程控制装置及控制方法与流程

本发明涉及一种浮选机过程控制装置及控制方法，尤其指一种浮选机搅拌工艺过程参数根据不同工况呈非线性变化的过程控制装置及控制方法。

背景技术：

浮选是一门分选矿物的技术，也是一种主要的选矿方法。其主要原理是依据矿物表面物理化学性质的不同，在气—液—固三相界面上分选矿物的科学技术。浮选工艺过程是浮选前的矿石原料准备至产出精矿的一系列连续过程。在浮选工艺过程中，影响浮选过程的工艺因素很多，但较为重要的有：矿石的入选粒度、矿浆的入选浓度、药剂制度、矿浆浓度、矿浆温度、水质、浮选时间、浮选工艺流程等。浮选生产过程的自动控制对于保障产品质量指标，提高选矿效益具有十分重要的作用，其主要实施的方法是采用合适的控制器、检测仪表以及执行单元为硬件基础，同时通过设计人员或现场操作人员的参与和配合来实现的。浮选过程控制是提高浮选效率的重要方法。

浮选机过程控制系统涉及工艺参数调节、智能优化算法、信号采集、信号处理与通讯控制等方面。目前，浮选机工作时根据原料性质、处理量、产品要求、设备磨损情况等作适当调节，主要包括矿浆液面高低、充气量、矿浆循环量及搅拌机构间隙等的调节。但是，在矿石的入选粒度、矿浆的入选浓度、水质、浮选时间、浮选工艺流程等规格一定的条件下，搅拌装置中叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等参数也同样对浮选效果产生了重要影响，因此浮选机的控制优化也同样需要对上述参数进行优化。

为解决上述问题，通常采用的方法是利用自动化检测技术及时有效地指示出选矿过程各参数的变化，并根据反馈的结果及时准确地自动调整浮选相关参数。目前，国内外选矿厂的自动化集成程度越来越高，其中浮选机的控制系统按照复杂程度、硬件要求及性能分为三种不同层次，依次为稳定控制、监督控制、最优控制。在浮选过程中，一般只对入料量、入料浓度和浮选药剂用量以及浮选机液位进行自动控制。但该方法尚有缺点，因为浮选工艺并不是一个简单的工业过程，它包含了很多难处理、复杂的自动化技术难点，例如控制系统容易出现的非线性、时变、易超调、多变量和随机干扰等特点，即要求控制单元具有强鲁棒性和适应性。仅仅对入料量、入料浓度、浮选机液位等参数进行检测与控制，而没有考虑工艺参数之间的耦合关系以及对其它影响因素进行调控是不全面的，并不能真正实现浮选机的控制优化。

技术实现要素：

发明目的：本发明的主要目的在于提供一种浮选机过程控制装置，可以显著地提高浮选效率，保障浮选质量并延长浮选机的经济使用寿命；本发明的另一目的在于提供一种浮选机过程装置控制方法，可实现浮选机的叶轮转速、叶轮（或挡流板）高度角度能根据浮选工况进行实时调节，达到浮选机高效节能的目的。

技术方案：

一种浮选机过程控制装置，其特征在于：

包括：

调整系统、检测系统和控制器；

所述调整系统包括：

筒壁中心可升降的叶轮，叶轮上设置有可调节角度的叶片；叶轮主轴与电机连接；

筒壁内侧设置有固定板，纵向排列的多个挡流板设置在挡流板导轨上与固定板连接；各挡流板通过转动副与挡流板导轨连接；同一挡流板导轨上的多个挡流板通过一个联动杆连接在一起；所述联动杆和挡流板导轨各自连接有驱动装置；

所述固定板在筒壁上圆周均布；

所述检测系统包括流量传感器、浓度传感器和液位传感器，均设置在筒壁内部，各传感器通过数据采集卡连接至计算机；

所述控制器为连接有上述各传感器的计算机。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述叶轮主轴通过联轴器连接至电机；所述电机设置在悬臂支架上，所述悬臂支架与筒壁外侧的立柱通过立柱导轨连接。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述主轴与筒壁轴线重合；所述叶轮、主轴及电机通过悬臂支架，可在筒壁轴向方向上沿立柱导轨上下运动。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述联动杆和挡流板导轨各自与伺服电机连接。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述叶轮上叶片数量为三个，各叶片根部均设置有角度调节装置。

所述的控制装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1.检测系统中的传感器检测浮选机过程控制的不同工况参数，包括入料量、入料浓度、浮选药剂、浮选机液位的参数变化，然后通过数据采集卡将采集的信号转换成数字信号输出，接着执行步骤2；

步骤2.判断浮选过程参数是否低于目标值，如果是，执行步骤3，如果否，执行步骤4；

步骤3.控制器中的计算机依据检测系统中各传感器输出的参数，将叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度；传送一控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

步骤4.依据智能优化算法模块的计算结果，对不同的工况参数进行优化计算，并输出优化后的叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度的控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

步骤5.浮选调整系统接收计算机传送的控制信号后，通过伺服电机进行调整控制，进而实现叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度参数的优化。

优点及效果：与其它的浮选机过程控制技术相比，本发明的浮选机过程控制装置以及控制方法可综合考虑影响浮选机过程工艺参数之间的交互耦合影响，通过适时、适量地调整叶轮转速、叶轮（或挡流板）高度角度等设备参数，改善上述现有技术的缺点，使浮选机正常运转，极大地提高过程控制系统的准确性并延长浮选机的经济使用寿命。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的主轴结构示意图；

图3为本发明的挡流板结构示意图；

图4为本发明的运行流程图。

附图说明：11筒壁；12悬臂支架；13立柱；14立柱导轨；21电机；22联轴器；23主轴；24叶片；31固定板；32挡流板导轨；33挡流板；34联动杆。

具体实施方式：

本发明包括一种浮选机过程控制装置，具体为如下结构：

一种浮选机过程控制装置，其特征在于：

包括：

调整系统、检测系统和控制器；

所述调整系统包括：

筒壁中心可升降的叶轮，叶轮上设置有可调节角度的叶片24；叶轮主轴23与电机21连接；

筒壁内侧设置有固定板31，纵向排列的多个挡流板33设置在挡流板导轨32上与固定板31连接；各挡流板33通过转动副与挡流板导轨32连接；同一挡流板导轨32上的多个挡流板33通过一个联动杆34连接在一起；所述联动杆34和挡流板导轨32各自连接有驱动装置；

所述固定板31在筒壁上圆周均布；

所述检测系统包括流量传感器、浓度传感器和液位传感器，均设置在筒壁内部，各传感器通过数据采集卡连接至计算机；

所述控制器为连接有上述各传感器的计算机。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述叶轮主轴23通过联轴器22连接至电机21；所述电机21设置在悬臂支架12上，所述悬臂支架12与筒壁外侧的立柱13通过立柱导轨14连接。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述主轴23与筒壁轴线重合；所述叶轮、主轴23及电机21通过悬臂支架12，可在筒壁轴向方向上沿立柱导轨14上下运动。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述联动杆34和挡流板导轨32各自与伺服电机连接。

所述浮选机过程控制装置，其特征在于：所述叶轮上叶片23数量为三个，各叶片根部均设置有角度调节装置。

还包括有上述装置的控制方法：

包括如下步骤：

步骤1.检测系统中的传感器检测浮选机过程控制的不同工况参数，包括入料量、入料浓度、浮选药剂、浮选机液位的参数变化，然后通过数据采集卡将采集的信号转换成数字信号输出，接着执行步骤2；

步骤2.判断浮选过程参数是否低于目标值，如果是，执行步骤3，如果否，执行步骤4；

步骤3.控制器中的计算机依据检测系统中各传感器输出的参数，将叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度；传送一控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

步骤4.依据智能优化算法模块的计算结果，对不同的工况参数进行优化计算，并输出优化后的叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度的控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

步骤5.浮选调整系统接收计算机传送的控制信号后，通过伺服电机进行调整控制，进而实现叶轮转速、叶轮高度、角度；挡流板高度、角度参数的优化。

本发明所述浮选机过程控制设置在浮选机系统中，用于调节浮选机系统的叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等设备参数。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

通过对叶轮转速的控制，辅以叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）的调节，可对浮选过程参数进行有效控制，提高浮选机的工作性能和可靠性。

其中检测系统由多个传感器和数据采集卡组成，传感器包括流量传感器、浓度传感器、液位传感器等；在浮选机系统正常工作时，检测不同工况条件下的参数并将其结果输出。各个传感器对浮选机系统运转情况下的工况参数进行实时监控，并将系统参数通过数据采集卡传递给计算机。

浮选检测系统将传感器信号传递给数据采集卡，进而传递给控制器进行数据处理，并将信号传递到浮选调整系统，通过叶轮调节装置和挡流板调节装置进行相应调整，经反馈后形成闭环控制系统，最终实现浮选过程参数的自动控制。

图2为本发明的主轴结构示意图；

图3为本发明的挡流板结构示意图；

由控制器发出指令，控制伺服电机使挡流板整体上下移动，同时控制联动杆34使挡流板33的角度可调。挡流板33的高度和角度调节，既可同时进行控制，也可分开进行控制。

图4为本发明的运行流程图；如图所示，应用本发明的浮选机过程装置智能控制方法的软件平台，预先建立浮选机系统工况参数（入料量、入料浓度、浮选药剂、浮选机液位）与叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等设备参数的非线性关系，借此执行下列步骤：

步骤1.检测系统中的传感器检测浮选机系统不同工况的工艺参数，然后通过数据采集卡将采集的信号转换成数字信号输出，接着执行步骤2；

步骤2.判断浮选药剂、浮选机液位等参数是否低于样本数据库储存的最优目标值（即一组预定工况参数所对应的预定值，包含叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等），如果是，执行步骤3，如果否，执行步骤4；

步骤3.控制器中的计算机依据检测系统中各传感器输出的参数，将叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）传送一控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

控制器的计算机样本数据库所储存的工况参数与叶轮转速等设备参数间的对应关系，使一组预定工况参数对应一预定最优值，该叶轮转速与优化后的转速进行对比分析。在实验中，预先设定一组工况参数入料浓度值为20%、浮选药剂400g/t、入料量50m³/h、浮选机液位5，该组工况参数所对应叶片转速为80；另设一组预定工况参数入料浓度值为25%、浮选药剂450g/t、入料量55m³/h、浮选机液位8，该组工况参数所对应叶片转速为90。依此类推，将每组工况参数对应一叶轮转速，建立叶轮转速与工况参数之间的非线性关系。

步骤4.依据智能优化算法模块的计算结果，对不同的工况参数进行优化计算，并输出优化后的叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）控制信号至执行部分，然后执行步骤5；

步骤5.执行部分接收计算机传送的控制信号后，通过调节伺服电机，进而实现叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等参数的优化，且保持叶轮转速不变并返回上述步骤1，重复执行步骤1至步骤5，使叶轮转速依据浮选机系统工况参数的变化适时变化。

在实验中，入料浓度值为28%、浮选药剂430g/t、入料量45m³/h、浮选机液位7，通过智能优化算法优化的叶片转速为75，再传送一控制信号控制执行部分（即叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等设备）。此后，不断地由检测系统传感器采集信号以及控制器部分分析和处理，通过调节伺服电机，实现对叶轮转速、叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等设备参数的控制。

通过上述步骤运行后，该系统的整体输出信号除叶轮转速信号外，还包括叶轮高度（角度）、挡流板高度（角度）等搅拌设备参数。