Шпоры Автоматизация-2.1
.docx
1. Задачи ТКФ. Флотация является основным технологическим процессом обогащения полиметаллических руд и некоторых типов неметаллических руд. Основным элементом технологического комплекса является флотомашина в которой путем добавления специальных реагентов происходит разделение зерен руды на пустую породу и полезные компоненты. Флотомашины используются различного типа: Механические, Пневмомеханические, Камерные, чановые. Кроме флотомашин в технологический комплекс входят контактные чаны для насыщения пульпы реагентами, чаны аэраторы для насыщения воздухом и чаны деаэраторы для удаления излишки воздуха из пульпы. Технологический комплекс флотации включает основную контрольную и несколько перечистных операций. При авт-ии ТКФ решаются следующие задачи: 1.Авт-ий контроль состояния технолог-х мех-ов: А) состояние импеллеров и пеносъемных уст-в. Б) контроль перекачных насосов. В) контроль и учет времени работы и простоя механизмов. 2.Автоматический контроль технологических параметров комплекса: А) контроль параметров пульпы поступающих во флотацию а именно объем и расход, плотность и гран состав пульпы. Б) контроль вещественного состава руды и продуктов обогащения. В) контроль ионного состава пульпы. Г) контроль уровня пульпы и толщины слоя пены во флотомашине. Д) контроль расхода воздуха во флотомашину Е) контроль расхода реагентов 3. Стабилизация технологических параметров комплекса А) стабилизация расхода реагентов и их концентрация по фронту флотации. Б) стабилизация воздуха во флотомашинах Г) стабилизация уровня пульпы во флотомашине 4. Оптимальное управление технологическим комплексом флотации по экономическому или технологическому критерию.
|
2. Анализ ТКФ как управляемого объекта. Как управляемый объект технологический комплекс флотации хар-ся следующими параметрами: Входные: Qп-объемный расход пульпы δп- плотность пульпы pН- щелочность пульпы - гранулометрический состав пульпы α- содержание полезного компонента в пульпе ϕ-флотируемость минералов qij-расход реагентов. i реагентов в j точку qв- расход воздуха в флотомашине αш -положение регулирующего органа F(t)-изменение параметров в следствии старении и износа её частей. Выходные: Qк - объемный расход концентрата Qо- объемный расход отходов δк-плотность концентратов δо- плотность отходов β-содержание полезного компонента в концентрате ϑ-содержание полезного компонента в отходах Нпп- уровень пульпы Нпн- уровень пены μ- концентрация реагентов в пульпе. – измельчение металла в концентрат Управляемые: β, ϑ, Нпп, Возмущающие: Qп, δп,, α Управляющие: qij,qв, αш Помехи: F(t). Основные каналы управления: qij β, ε; αш Нпп.
7. Принципы дозирования флотационных реагентов. Авт-е дозирование реагентов позволяет экономить реагент, а также наиболее точно реализовывать соотношение расход реагента-расход минерала, что яв-ся важным для процесса флот-ии. Флот-нный реагент дозир-ся по сл. алгоритмам: 1) По обьемному расходу пульпы qij=f(Qп) 2) По расходу твердого с пульпы поступаюшему на флотацию qij=f(Qт)=f(Qп*Бп) 3) По расходу металлу или получаемого qij=f(Qме)=f(Qп*бп*dме) 4) По концентрации реагента во флотомашине qij=f(Mj) 5) По отклонению выходных качественных показателей процесса флотации. qij=f(∆B, ∆б, ∆E) 6) По отклонению входных и выходных показателей. qij=f(∆Qт, ∆dме, ∆б, ∆B, ∆E) Алгоритмы 1,2,3 групп реализуются разомкнутой авт-ой системой дозирования реагентов. Наиболее распространен 2-йалгоритм. Достоинство разомкнутой систем это простота реализации и быстродействия. Недостатком яв-ся недостаточная прочность дозирования в следствии того, что учитывается только одно возмущающее воздействие. 4 и 5 алгоритмы реал-ся замкнутыми системами рег-ия, которые имеют достаточно высокую точность дозирвания, но они трудно применимы вследствии большой инертности процесса флотации и значительной величины транспортного запаздывания.6-й алгоритм реализуется комбинированными системами рег-ия, которые дают наилучший результат. Это обычно двухконтурные системы, первый контур которой реализует компенсацию возмущающего воздействия, а второй контур определяет добавку реагента после контроля выходных параметров процесса.
|
3. Методы контроля вещественного состава руд и продуктов обогащения. Контроль содержания компонента руд продуктов обогащения является основой оперативного управления комплексом флотации. Качество управления комплексом в большой мере зависит от точности и дискретности контроля вещественного состава. В настоящее время для контроля вещественного состава используются следующие методы: 1) химические 2) методы использующие специфические свойства контролируемого минерала 3) методы использующие закономерности взаимодействия эл. магнитного излучения с веществом пробы. 1) Используют стандартные приемы хим. анализа и обладают высокой точностью контроля, однако эти методы не обеспечивают дискретность контроля необходимую для оперативного управления процессом. Поэтому эти методы используются для экспресс анализа и для анализов проб, для которых необходимо обеспечить высокую точность контроля 2) Используют специфические свойства минералов: магнитная восприимчивость минерала, его электропроводность, способность светиться и флюоресцировать при облучении ультрафиолетом. 3) Для такого контроля может использоваться весь диапазон электромагнитных излучений, от видимого свете до гамма излучения. При взаимодействии гамма кванта с веществом пробы могут происходить следующие явления: 1) падающий гамма квант взаимодействуя с атомами пробы передает им часть энергии и изменив направление проходит через пробу-это прошедший или ослабленный гамма квант. Основное использование этого явления -контроль плотности вещества или пробы; 2) падающий гамма квант взаимодействую с атомами пробы может передать всю свою энергию атомам, при этом оболочку атома могут покинуть один или несколько электронов в виде фотоэлектронов; 3) если падающий гамма квант передает атому вещества только часть энергии, он может отразиться изменив свое направление, это отраженный гамма квант. Этот вид взаимодействия используется в современных золомерах, для определения зольности угля. 4) Падающий гамма квант взаимодействующий с атомом пробы передает им энергию достаточную для того чтобы один или несколько электронов покинули оболочку атома приводя его в возбужденное состояние. При этом электроны находящиеся на более удаленных оболочках будут стремиться занять пустующее место на близ лежащей оболочке, приводя атом в нормальное состояние. Возникающий при этом избыток энергии уносится вторичным флуоресцентным гамма квантом. Если таких столкновений с падающим гамма квантом много, то образуется вторичное флуоресцентное излучение спектральным анализом которого можно определить содержание любого элемента в пробе. Для анализа вторичного излучения, с целью определения содержания какого-либо элемента, вторичное излучение разлагают на линейчатый спектр с помощью монохроматора. Полученный, в линейчатом спектре, каждый элемент имеет свою линию определенного света, занимающий в спектре определенное место согласно номеру в таблице Менделеева. По наличию линий в спектре определяют наличие элементов в пробе, а по интенсивности свечения линий определяют концентрацию элементов в пробе. На этом принципе построены все современные рентгеноспектральные и радиометрические анализаторы. |
4. Анализаторы вещественного состава руд и продуктов обогащения Современные анализат.вещ, состава имеют след, структуру Источник изл-я 1 – рентген трубка или изотоп возбуждают характерное излучение в пробе 2 которое направлено во все стороны хаотично с помощью коллиматора 3 представляющего собой толстую свинцовую пластину с узкими прорезями, выявляются прямонаправленное излучение которое направляется на монохроматоры 4 разлагающие излучение в линейчатый спектр 11. Спектр направляется на экран, затянутый непроницаемой шторкой с окном против контролируемого элемента. Число монохроматоров опр-ся числом элементов которых необходимо определить в пробе. Против окна устанавливается детерминатор 5 который преобразует интенсивность свечения линии в пропорциональное число импульсов пост. Тока, эти импульсы фильтруются и масштабируются дискриминаторами 6 и считаются пересчетными схемами 7. Контроллер 8 по числу импульсов набранных за опр-й промежуток времени определяют содержание элемента в пробе, в ПЛК вводится поправка на плотность от элемента 10, а результаты анализа выводятся в виде рапортов на терминальное устройство 9. Различают рентгеноспектр-ые анализ-ры испол-щие в кач-ве источника излуч-я маломощ-е рентгеновские трубки и рентгенорадиометрич-е анализ-ры, источником в кот-х явл-ся радиоакт-е изотопы. Анализ-ры вещ-го состава могут работать в режим таймера, когда содерж-е опр-ся по числу импульсов, набр.за опред.промеж.врем. и в реж.монитора, когда концентрация опр-ся по времени в течение кот-го набирается опред-е число импульсов. Различают также анализ-ры пульпообраз-х проб, кот, проводят анализ на потоках пульпы прокачивая через измерит-е кюветы, и анализ-ры порошкообр-х проб, кот, проводят анализ на пробах приготовленных в виде прессованных таблеток d=50мм, для чего проба доизмельчается, высушивается и из нее формир-ся и пресс-ся таблетка опред-ной плотности. Анализ-ры порошкообр.проб имеют более выс. точн. проб, но уступ. анализ-рам пульпообр-х проб по экспрессион.контроля. На обогатит.фабриках получ.распростр.отеч.анализ.АР-31М. Рентгеноспектр. анализ.имеющ. в базов.варианте 15измерит.кювет,через кот.насосом прокач.отобр.потоки пульпы. Рентгеноспектр.измерит.головка провод.анализ кажд.потока либо последоват.,либо по прогр.задаваемой управл.контроллером. Время экспозиции одного потока в среднем 40сек и зависит от концентр.эл-та в пробе. Чем ниже конц. или содерж. в пробе ,тем больше времени занимает анализ. Этот анализатор может опред.до 8 эл-в в диапазоне от кальция до урана. Для работы этого анализатора треб.автоматизир.сист.пробосбора и прободоставки. Другой распр.радиоанализатор РА-931 не требует системы пробосбора и прободост.,т.к устанавл.непосредств.на пульпопроводах и определ.в потоке содерж.3х элементов и плотность потока. В изм-й комплекс РА-931 входит рентгенспектр-й анализ-р, упр-щий ПЛК и датчик объемного расхода, щелочности, Т пульпы. Может использоваться в качестве автоматического датчика в САУ содержания элемента в концентрате. |
5. Автоматизированные системы пробоотбора прободоставки и анализа проб. Эти системы служат для автоматического отбора и доставки проб к месту анализа. На обог. фабриках получила распространение система контур-1(2,3…) которая работает в комплекте с анализаторами АР31М, Курьер и др. Система выполняет следующие задачи: 1) Автоматический отбор частных проб из потока 2) Накопление предств-й пробы 3) Транспортирование пробы к месту анализа 4) Выделение из общей пробы оперативной, двухчасовой, сменной, и суточной проб 5) Анализ попер-й пробы на содержание эл-тов в пробе. 6) Формирование БД содержания элементов 7) Обеспечение связи с системой АСУТП фабрики и выдача данных о вещественном составе проб. В состав входят: 1) Автоматические пробоотборники ПРО-1М (Цепной), ПРО-6М(Пересечной), ПРО-7М(Вакуумный) 2) Станция накопления проб 3) Станция приема проб 4) Насосы 5) Делители потоков пульпы 6) Анализатор пульпообразных проб 7) Анализатор порошкообразных проб 8) Шкаф управления системой 9) АРМ оператора системы
Авт-й пробоотборник 1 отбирает частную пробу из потока пульпы, объем и частота отбора рассчитываются ПЛК 10. Отобранная пульпа поступает в накопительную емкость 2 для накопления общепредставительной пробы туда же добавляется вода для обеспечения текучести пробы. После накопления она поступает в станцию отправки проб 3, откуда сжатым воздухом в виде пульповой пробки поступает на станцию приема проб 4. Здесь проба очищается от крупных включений и транспортного воздуха, после чего поступает в распределитель проб 5, где формируется оперативная проба которая затем прокачивается через одну из изм-х кювет анализ-ра 8, где прокачивается круговым насосом спектрофотометр-я головка 9 приобраз-т содерж. эл-та пропорц-но числу имп. пост. тока кот. пост. затем в ПЛК в контрольный шкаф упр-я 10. Результ-ы выводятся на терминале 11 в виде рапорта о содержании эл-та. Оставшаяся после делителей 5 проба поступает в делитель 6, где формир-ся двухчасовые, сменные и суточные пробы которые затем анализ-ся анализатором порошкообр-х проб 7. Система может упр-ся либо программно от шкафа упр-я 10, либо с АРМ 12. После окончания анализа анализ-р трижды промывается чистой водой и подготавливается к сл. анализу. Система при доставке может работать как автономно так и в составе системы аналитического контроля потоков пульпы. 6.Автоматизированные системы аналитического контроля. АСАК яв-ся источником инф-ии о вещ-ом составе руд и продуктов обогащ-я и осн. систем оперативного упр-я ТКФ. В систему АСАК входят система отбора, транспортировки и анализа проб, а так же АРМы: Оператора, аналитика, наладчика и администратора. Основой этой системы яв-ся система пробоотбора и доставки проб. |
|
|
|
|
|
9. Контроль и упр-е ионным составом пульпы. Для реализации флотации необходимо создать условия для смачивания водой поверхности частиц которые называются гидрофильными и условий смачивания поверхности частиц называемых гидрофобными, если поверхность частицы не смачиваемая значит она прилипает к пузырьку воздуха и поднимается в пенный минерализованный слой который затем сбрасывается в концентратный желоб флотомашины. Частицы со смачиваемой поверхностью не прилипают к пузырькам, остаются во флотомашине и уносятся с потоком отходов( хвостов). Для такого разделения необходимо создать условия или определенный ионный состав пульпы. Это достигается путем добавления в процесс спец. хим. веществ- реагентов. По своему действию различают: 1) Реагенты-собиратели, позволяющие избирательно понижать смачиваемость поверхности минералов, тем самым способствуя их выходу в концентрат. 2) Реагенты вспениватели – снижающие межфазное напряжение на границе воздух-пульпа и способствующие образованию устойчивых пузырьков, что приводит к устойчивости пульпы. 3) Реагенты- депрессоры подавляющие активное смачивание некоторых минералов. 4) Реагенты-активаторы восстанавливающие активность минералов. 5) реагенты регуляторы среды создающие условия для наиболее эффективной экспл-ии минералов. Расход реагентов в процессе флотации является основным регулирующим воздействием. Это эффективная но дорогостоящая операция воздействия недостаток которого приводит к дополнительным потерям минералов с отходами, снижает технико-экономические показатели фабрики, а переизбыток приводит к снижению технико-экономических показателей за счет перерасхода.
|
8. АСУДР «Реагент». В системах управления реагентом режимах процессе флотации в качестве исполнительного элемента используется комплексы технических средств автоматических или автоматизированных дозировки фотореагентов (КТС АДФР). Одним из таких комплексов является АСУДР- реагент. Это система предназначена для автоматизирования управления питателями реагентов при помощи аппаратно-программного комплекса. Комплекс обеспечивает автоматический расчет и подачу реагентов в процесс флотации в соответствии с расчетной или установившейся величиной расхода масштаба времени. Питатели комплекса обеспечивает расход всех компонентов реагентов очищение от механических примесей комплекса так же обеспечивает учет расходов реагентов по каждой точке, для чего в его комплект входят специальные расходомеры или учёт ведётся расчетным путём. Состав АСУДР-реагент входят следующие системы: Исполнительное оборудование А) питатели реагентов типа ПРИУ-4М и ПРИУ-4Б Б) установка УРИП-: для размещения питателей В) напорные баки реагентов- малый-99л. И большой 292л. Г) автономная компрессорная станция для управления питателями ПРИУ-4П Д) расходомеры-счетчики электромагнитные 2 шкаф управления питателями реагентов, которая включает А) программирование логического контролера с модулями ввода-вывода Б) модуль гальванической развязки В) пульт ручного управления, на базе ЖК-дисплея и плёночной клавиатуры Г) средства организационной связи с АРМ оператора Исполнительное оборудование комплекса размешается на реагентной площадке фабрики, а шкаф управления в операторном пункт. Функциональная структура программ комплекса АСУДР-реагент включает 3 уровня А) контрольный уровень- шкаф управления Б) уровень визуализации АРМ оператора и сетевой уровень(интернет) Такая структура позволяет использовать комплекс как автономно так и в составе АСУТП фабрики. Управление всей системы может осуществляться от контролера шкафа управления в автоматическом режиме и автономно при управлении с пульта ручного управления Контроллер реализует следующие задачи: 1) выработка и выдача управляющих сигналов на питателя реагентов в соответствии с внутренним алгоритмом, либо программами верхнего управления или по алгоритму заданному с пульта ручного управления 2) ввод аналоговых сигналов с датчиков переработки руды и расходомеров, поскольку дозирование реагентов ведётся в основном по расходу твердого. 3) организационные связи с ЭВМ АРМ оператором. Напорные баки которые они закачивают из отделения реагентов располагаются выше реагентной площадки где устанавливают реагент на 2,5-3 метра что обеспечивает напор для заполнения питателей |
10. Принципы контроля и управления уровнем пульпы во флотомашине. Расход реагента по фронту флотации является эффективным регулирующим воздействием, но имеет ограниченный ресурс, вызванный тем, что зависимость извлечения металла в концентрат от расхода реагентов имеет вид кривой насыщения, что означает, что при достижении какого-либо критического значения расхода реагента извлечение перестает увеличиваться и дальнейшее увеличение расхода реагента приводит только к перерасходу его и снижению эффективности флотации. В таком критическом случае возможен переход на другое управляющее воздействие – уровень пульпы во флотомашине. Это также является эффективнейшим управляющим воздействием, изменяя которое можно поддерживать соотношение пары: извлечение-содержание. При определенном расходе реагента и расхода воздуха во флотомашине образуется слой пены определенной толщины «b» при чем в верхних слоях пены находятся наиболее минерализованные пузырьки воздуха, поскольку при своём образовании проходят больший путь, а нижние слои пены оказываются более бедными по содержанию полезного компонента. Пеносъемное устройство сбрасывает в концентратный желоб определенное количество пены и содержание полезного компонента в концентрате будет зависеть какой объем пены сбрасывается в концентрат и этот объем зависит от уровня пульпы во флотомашине. При увеличении уровня пульпы большая часть пены будет сбрасываться в концентратный желоб, при этом извлечение будет расти за счет большего объема, и содержание будет падать вследствие захвата нижних более бедных слоёв пены и наоборот, если уровень пульпы будет снижаться извлечение будет уменьшаться, а содержание будет расти за счет того, что в концентрат будут попадать более богатые слои пены. Таким образом уровень пульпы является эффективным управляющим воздействием. Уровень пульпы во флотомашине зависит от положения регулирующего органа, а также от объемного расхода пульпы во флотомашину. При этом положение регулирующего органа является основным регулирующим органом, а ввиду неважности изменения объемного расхода он является возмущающим воздействием. В процессе нормальной эксплуатации объемный расход пульпы может изменяться в пределах 30% номинального, поэтому возникает необходимость стабилизации уровня пульпы, чтобы стабилизировать качественные показатели выходных продуктов. Системы стабилизации уровня пульпы являются необходимыми, а изменение заданий этим системам позволяет регулировать соотношение пары извлечение-содержание. Ввиду большой протяженности процесса флотации возникает необходимость использования большого количества однотипных систем регулирования, так как одна система стабилизации необходима на 4-5 флотокамер. Такое кол-во однотипных систем значительно снижает надёжность системы управления комплекса флотации и выход из этой ситуации в применении систем цифрового контроля и регулирования с применением программируемых контроллеров.
|
11. Технические средства контроля уровня пульпы и пены во флотомашине. В системах автоматического регулирования уровня пульпы в качестве датчиков уровня можно использовать всю номенклатуру уровнемеров, основное применение находят поплавковые и ультразвуковые датчики уровня. Поплавковые датчики уровня относятся к механической группе датчиков и обладают простотой конструкции и надежностью в работе. Это датчики типа ДТП-85, ДТП-55, которые в современном исполнении имеют цифровые преобразователи, а также преобразователи в токовые сигналы 4-20 мА, что позволяет использовать их как в системах аналогового регулирования, так и цифровых. Единственным недостатком является необходимость контакта с контролируемой средой. Бесконтактная группа датчиков уровня, которая используется в данных системах, это датчики ультразвукового и радарного типов. Датчики ультразвукового типа определяют величин уровня по времени прохождения сигнала от источника излучения до поверхности и обратно. Диапазон действия до 10 метров - ультразвуковые датчики, до 25 метров –радарного типа. Датчики радарного типа определяют уровень по разности исходного и отраженного сигнала. Принцип действия: звуковая эхолокация. Это современный ряд и группа датчиков имеющая аналоговые и цифровые сигналы. В качестве регулирующих органов в системах регулирования органов используются хвостовые шиберы камерных машин и пробковые краны чанных машин. В последнее время важность значения при реализации управления процессом флотации имеет контроль параметров флотационной пены, это следующие параметры: уровень пены, толщина слоя пены, скорость схода пены, цвет пены, размер пузырьков пены, устойчивость пены. Для контроля уровня пены используются датчики в основе которых лежит существенное различие электропроводности трех сред: воздуха, пены, пульпы. Измерительные комплексы «ПЕНА-5»
|
11,2 Чувствительным элементом подобных датчиков является груз 1 с открытыми контактами, который подвешен на тросе на точке контроля и управляется лебедкой 2, работой датчика управляет командное устройство 3, построенное на базе контроллера, кроме этой функции контроллер рассчитывает величину пены и уровень пены и выдает выходные сигналы в аналоговом и цифровом виде. По команде контроллера включается лебедка и чувствительный элемент 1 начинает опускаться в току контроля. При соприкосновении элемента с пеной, в память контроллера поступает первый импульс, датчик продолжает опускаться до соприкосновения с пульпой, при этом в память поступает второй импульс. По разнице времени между импульсами вычисляется толщина слоя пены, а по времени датчика до уровня пены вычисляется уровень пены. Толщина слоя пены отражает правильность выбранного реагентом режима и по её величине может происходить корректировка ионного состава пульпы. Датчик КУПП-40 также использует существенное различие электрического сопротивление трех сред. Он представляет собой стержень выполненный из непроводящего материала на котором расположены 40 медных колец и сверху расположена клеммная колодка. Датчик устанавливается таким образом, чтобы 25 колец находились в пульпе и по мере увеличения уровня пульпы и пены. В пульпу и пены погружаются кольца, которые различаются по проводимости среды пульпы и пены. Управляющий контроллер рассчитывает уровень пульпы, уровень пены и толщину пены, по количеству колец находящихся в разных средах. Также используются датчики уровня пены и толщины пены КУП-8, который включает до восьми электродов установленных на разных уровнях. Для эффективного управления комплекса флотации необходимо реализовать автоматический контроль внешнего вида пены, по которому можно определять правильность реагентного режима, расхода воздуха и прогнозировать показатели процесса флотации. В настоящее время выпускаются комплексы, которые определяют различные показатели, это комплексы автоматические, основанные на непрерывном наблюдении пены и определения её характеристик, по которым можно управлять и корректировать комплекс флотации. Один из таких комплексов финский FROTH MASTER. В его состав входят: видеокамера (устанавливается в точке контроля) и определитель характеристик пены на основе реальной картины проектируемой в контроллер. Комплекс определяет: цвет пены, устойчивость пены, скорость схода пены в концентратный желоб, размеры пузырьков и т.д.
|