книги из ГПНТБ / Автоматизация обогатительных фабрик

т. е. наступит равновесие. Это равновесие будет осуществляться в

Рассмотренный оптимизатор легко может быть переделан для опти­ мизации параметра на минимум. Для этого линии, подводящие к эле­ менту сравнения Р л Р 3, надо поменять местами.

Н е п р е р ы в н о - д и с к р е т н ы й ( ш а г о в ы й ) а в т о ­ м а т и ч е с к и й о п т и м и з а т о р А Р С - 1 - О Н с н е д о - х о д о м д о м а к с и м у м а ( м и н и м у м а ) . Для оптпмиза ции инерционных объектов, характеристика которых имеет слабо выраженный максимум или вид монотонной кривой с убывающим темпом возрастания, положением равновесия служит точка, на­ пример, t[ (на рис. 135, б). Оптимизатор с шаговым поиском, для которого положением равновесия служит целая область t' — г" (рис. 135, а), для этих целей не пригоден.

Для оптимизации таких объектов может быть применен оптими­ затор шагового типа с недоходом до максимума. Его блок-схема аналогична схеме, показанной на рис. 134, а.

Оптимизатор шагового типа с недоходом до максимума поддер­ живает значение параметра, не доходящее до максимума на постоян­ ную величину и расположенное на левой (или правой) стороне ветви кривой, т. е. положением равновесия является точка t' или t".

231

Для составления алгоритма оптимизации можно использовать характеристику, показанную иа рис. 135, а, и алгоритм оптимиза­ тора шагового типа.

При определении параметра Ри в областях t <( t' или t > t" (см. рис. 135, а) алгоритм шагового поиска переводит в какую-то точку область равновесия t' — t":

|0 при А > б1(

1 (1 при Д < б,.

Для нахождения положения равновесия только в одной точке t' необходимо при попадании параметра в область t' — t" иметь ко­ манду на движение влево. Она может быть осуществлена на втором элементе сравнения:

|0 при А < б2,

(l при А > 6 2.

Далее удобно составить таблицу с зависимостями Рг и Р2. Если ситуация Р х = 1, Р 2 = 0 соответствует большим отрицательным приращениям, следует изменить направление поиска. Если Р г = О, Р 2 = 1 соответствует большим положительным приращениям, сле­ дует продолжить поиск в том же направлении, и, наконец, если Р1 =

=1 , Р 2 = 1 соответствует положению равновесия алгоритма шаго­

вого поиска, следует двигаться влево. Эти высказывания удобно

или 1 в зависимости от направления предыдущего шага: 1 — если шагали вправо, или 0 — если шагали влево.

Поиск прекратится только в точке, которая является единствен­ ным положением равновесия и относительно которой будут совер­ шаться пробные шаги.

Оптимизатор АРС-1-ОН имеет следующие пределы настроечных параметров:

Зона, Ы/м2:

нечувствительности 6i . ............................1,5-10я—6 •10я

232

М н о г о к а н а л ь н ы й о п т и - м и з а т о р. Ыа базе одиоканальных оптимизаторов, рассмотренных выше, можно построить многоканальные оп­ тимизаторы всех типов.

Многоканальный оптимизатор слу­ жит для работы на объекте, у которо­ го оптимизируемый параметр является сводным параметром, т. е. зависит от состояния нескольких регулирующих органов.

На рис. 136 изображена блок-схема многоканального оптимизатора. Она со­ стоит из коммутатора I , анализатора II

коммутатор. Рассмотрим для примера многоканальный оптимизатор шагового типа с недоходом до максимума.

Коммутатор / представляет собой узел, формирующий все необ­ ходимые команды для подсоединения канала к оптимизатору, а именно:

числу каналов), трех импульсаторов и набора пневмореле, включен­ ных по схеме совпадения. В коммутатор входит также генератор импульсов, управляющий работой обегающего устройства и импульсаторами. Частоту обегания каналов (частоту генератора) можно менять в широких пределах.

Анализатор II вырабатывает алгоритм поиска оптимума. Алго­ ритм работы рассматриваемого многоканального оптимизатора сов­ падает с алгоритмом поиска максимума одноканального оптимиза­ тора шагового типа с недоходом. Анализатор включает в себя элементы, входящие в узлы запоминания и формирования сиг­ нала. Канал III вырабатывает в интеграторе регулирующее воздей­ ствие на исполнительный механизм, а также помнит, в какую сто­ рону осуществляется шаг по данному параметру. Канал содержит усилитель мощности для управления исполнительным механизмом на расстоянии.

233

Многоканальный оптимизатор работает следующим образом. Коммутатор по очереди «вызывает» каналы, т. е. подсоединяет

их к анализатору. В этот момент оптимизатор работает как одно­ канальный. Вырабатывается воздействие на данный исполнитель­ ный механизм и триггером запоминается направление шага. Затем вызывается новый канал и все повторяется. Так работает много­ канальный оптимизатор, пока не выведет сводный параметр на оп­ тимальное значение для данных условий, а затем поддерживает его на левой или правой ветви оптимизируемой кривой.

Некоторые типы электронных экстремальных регуляторов опи­ саны в литературе [113—116, 133].

Применение автоматических оптимизаторов возможно при до­ статочно медленном изменении характеристик управляемого объекта

ипри наличии локального управляющего устройства с изменяе­ мыми параметрами. В этом случае вторичное управляющее устрой­ ство — автоматический оптимизатор,— анализируя работу системы, изменяет параметры первичного устройства так, чтобы система в це­ лом оставалась близкой к оптимальной, несмотря на непредвиденное изменение характеристик управляемого объекта.

Если характеристики объекта изменяются сравнительно быстро,

иуровень помех достаточно высок, то система, работающая согласно указанному выше принципу, может оказаться далекой от оптималь­

ной. В этом случае возникают задачи отыскания наилучшего алго­ ритма поиска оптимальных методов управления, создания опти­ мальной системы автоматического поиска, либо оптимальной системы автоматического приспособления [1 1 2 ].

Управляющие вычислительные машины. Успешное управление производством на уровне цехов и обогатительных предприятий не­ возможно без широкого применения современных средств вычисли­ тельной техники и разработки необходимых средств математического обеспечения.

Для управления крупными производственными комплексами в на­ стоящее время создается агрегатная система средств вычислитель­ ной техники на основе микроэлектроники (АСВТ-М) [134].

Система разрабатывается с учетом необходимого сочетания ее с измерительными приборами, регуляторами и исполнительными ме­ ханизмами Государственной системы приборов (ГСП), датчиками состояния оборудования и регистраторами производства.

Верхний по иерархии уровень системы представлен управляю­ щим вычислительным комплексом М-4000, основу которого состав­ ляет современная вычислительная машина третьего поколения Комплекс М-4000 является развитием ранее выпущенных моделей АСВТ (М-2000 и М-3000), с которыми он совместим по системе ко­ манд и сопряжению с внешними устройствами. Комплекс М-4000 может применяться для расчета и технико-экономического анализа показателей производства, составления материальных балансов как по фабрике в целом, так и по отдельным операциям, распределения производственной программы во времени и других задач, решаемых

234

автоматизированными системами управления предприятием АСУП. Задачи оперативного контроля и оптимального управления про­ цессами обогащения на фабриках решаются с помощью автоматизи­ рованных систем управления технологическим процессом АСУТП. Разрабатываемые в настоящее время АСУТП предусматривают ор­ ганизацию трех уровней управления: диспетчер фабрики — опера­ торы цехов — технологический процесс (пункты управления на ра­ бочих местах). На каждом уровне устанавливаются автоматические устройства, необходимые для управления процессами производ­

ства [135].

Для решения задачи управления технологическими процессами на фабриках могут найти применение специализированные вычисли­ тельные комплексы М-5000, М-6000 и М-4000, представляющие сред­ ний уровень АСВТ-М. С их помощью можно анализировать данные оперативного контроля процессов обогащения: количественные и ка­ чественные характеристики исходного сырья, материалов, флотореагентов; состояния основного оборудования и значения режимных параметров технологических процессов; количественные и качест­ венные показатели работы производственных цехов.

Информация о состоянии технологических процессов на первом этапе развития АСУТП используется для формирования «Совета» диспетчеру, который в случае необходимости корректирует сформи­ рованные автоматически команды управления. По мере уточнения алгоритмов оптимального управления процессами обогащения в це­ лом функции управления отдельными участками технологической схемы могут быть переданы специализированным вычислительным и управляющим устройствам (например, типа «Аналог»), непосред­ ственно связанным с машинами среднего уровня и локальными си­ стемами автоматического регулирования.

При этом связь специализированных устройств с вышестоящим управляющим комплексом позволит оптимизировать работу каждого агрегата и каждого узла технологической схемы с учетом требова­ ний оптимизации работы всей фабрики.

Для непосредственных связей с объектами в АСВТ-М предусмот­ рены узкоспециальные устройства, устройства централизованного контроля и регистрации (М-40), устройства сбора технологической информации (М-6010) и некоторые другие.

Средства низшего уровня иерархии воспринимают информацию' от датчиков технологических параметров или состояния оборудо­ вания и выдают командную информацию для воздействия на объ­ екты.

2.Многосвязные системы автоматического управления

Вразвитии техники управления процессом флотации в настоя­ щее время имеется явно выраженная тенденция к автоматизации технологических комплексов (отдельных операций, измельчительнофлотационных переделов, включающих несколько операций или стадий флотации, а также всего измельчительно-флотационного цеха

235

фабрики. Это связано с разработ­ кой ряда средств автоматического измерения параметров, которые раньше либо не измерялись вооб­ ще, либо измерялись в лаборатор­ ных условиях эпизодически (ион­ ный состав жидкой фазы пульпы, вещественный состав твердой фазы и др.). Исследования с помощью этих устройств показали необходи­ мость учета взаимосвязанности регулируемых величин, ранее счи­ тавшихся независимыми, а также использования корреляционных связей для улучшения качества управления процессом.

Рассмотрим примеры много­ связных систем регулирования процессов измельчения и флота­ ции, разработанных и внедрен­ ных на отечественных обогатитель­ ных фабриках.

Комбинированная система ре­ гулирования цикла измельчения. На Тырныаузской обогатительной фабрике разработана и внедрена

комбинированная система автоматического регулирования замкну­ того цикла измельчения, в основу которой положен следующий ста­ тический алгоритм:

воды в мельницу; 6 С к опт — оптимальная плотность слива класси­ фикатора; C-l—С3 — параметры, характеризующие заданное зна­ чение крупности готового продукта измельчения; К г— / £ 4 — пара­ метры, характеризующие диапазон колебаний измельчаемости руды;

.S — измельчаемость перерабатываемой руды. Структурная схема системы показана на рис. 137.

В соответствии с алгоритмом управления система осуществляет автоматическую оптимизацию трех основных показателей процесса измельчения: расхода свежей руды и воды в мельницу; плотности

•слива классификатора.

Система включает замкнутые контуры стабилизации указанных параметров (4—5—7—в; 4—5—13—8-, 19—20—21—22) и разомкну­ тые цепи связи, по которым происходит коррекция показателей в за­ висимости от изменения измельчаемости перерабатываемых руд (ка­ налы 11—12—14—7; 11—12—13—8; . 11—12—15—21) и крупности

236

классификатора, а коррекция по крупности — вручную с помощью задатчиков. Капал 11—12—10—9 является вспомогательным, так как в принципе эта связь может быть реализована в основном канале 11—12—13—8 изменением коэффициента К 2 при наладке системы.

Система обеспечивает статическую оптимизацию объектов в пре­ делах ошибок, определяемых точностью прогнозирующих моделей.

Эксплуатация системы в течение длительного времени (более двух лет) показала высокую эффективность ее применения: увели­ чилась производительность мельниц при одновременном возраста­ нии выхода готового класса, повысилось извлечение металла в кон­ центрат. Выработка на одного рабочего возросла в 2 раза.

Система регулирования реагентного режима Тырныаузской обо­ гатительной фабрики. Примером системы многосвязного регулиро­ вания является устройство для автоматической дозировки реаген­ тов в процессе флотации, разработанное на Тырныаузской обогати­ тельной фабрике в содружестве с институтом «Механобр» [136]. Блок-схема системы показана на рис. 138.

Система включает датчик 1 объемного расхода пульпы на флота­ цию, вторичные приборы 2 ж7, регуляторы 3 и 5, реагентные доза­ торы олеиновой кислоты 4 и жидкого стекла 6, датчик толщины пены 8.

По каналу 2—2—3—4 регулируют расход олеиновой кислоты Q0 к. пропорционально объемному расходу пульпы на флотацию Qn, по каналу 8—7—5—6 регулируют расход жидкого стекла на флота­ цию Q}K с пропорционально толщине пены h во флотационной ма­ шине. По каналу 7—3 осуществляют коррекцию расхода олеиновой кислоты пропорционально толщине пены. Система, таким образом, реализует алгоритм, содержащий уравнения связи

<?о. к = &1 + O-Qn + «1& И <?ж.с = *2 + а2^.

из которых видно, что оба регулируемых параметра взаимосвязаны через толщину пены h.

Система централизованного контроля и управления процессом флотационного разделения файнштейна на комбинате «Северо­

237

до крупности 90—95% класса минус 53 мк и флотационное разделе­ ние на медный и никелевый концентрат. Флотация состоит из двух основных, двух контрольных и пяти перечистных операций. Пен­ ный продукт последней перечистки представляет собой готовый мед­ ный концентрат, а хвосты второй контрольной флотации — нике­ левый концентрат.

Контроль расхода твердого в питании основной и хвостах конт­ рольной флотации, расхрд твердого в хвостах первой перечистки, а также объемный расход промпродуктов и выход медного концент­ рата осуществляются с помощью щелевого индикатора расхода твер­ дого ИРТ-1 и ИРТ-3. Гранулометрический состав питания основной флотации измеряется гранулометром ГСА-1М, плотность пульпы — пьезометрическими датчиками, содержание меди и никеля в про­ дуктах флотации — рентгеноспектральным анализатором «Поток».

Системами стабилизации охвачены следующие параметры: загрузка мельниц первой стадии и плотность сливов спиральных классификаторов, температура и щелочность пульпы в пятой пере­ чистке.

Регулирование расхода ксантогената в основную флотацию осу­ ществляется по двум параметрам: расходу твердого и содержанию в нем меди и никеля. Расход ксантогената в первую и вторую конт­ рольные флотации регулируют по содержанию меди в камерных про­ дуктах основной и второй контрольной флотаций.

Предполагалось, что качество медного концентрата можно ре­ гулировать с помощью управляемого пеногона по показаниям рент­ геноспектрального анализатора. Однако, как показали промышлен­ ные испытания, в систему регулирования необходимо ввести сигнал от ИРТ-3, измеряющего расход медного концентрата, и использо­ вать систему автоматического пеногона в предыдущих перечистных операциях. Стабилизация качества никелевого концентрата обеспе­ чивается системами регулирования расхода ксантогената.

с мнемосхемой и сигнализацией работы основного оборудования, на­ личия файнштейна в бункерах, работы реагентных питателей и от­ клонения основных технологических показателей от заданных.

Оператор имеет громкоговорящую связь с обслуживающим пер­ соналом на местах. Предусмотрена двухсторонняя связь системы управления с вычислительной машиной, устанавливаемой в отдель­ ном корпусе.

Система автоматизации процессов пропарки п селективной фло­ тации медно-никелевых концентратов па Норильской обогатитель­ ной фабрике. Разделение медно-никелевых концентратов на фабрике осуществляется по схеме, включающей пропарку их с известью при плотности пульпы до 45% твердого, разбавление горячей пульпы водой и скоростную медную флотацию.

238

Исследованиями, выполненными СКФ ВНИКИ ЦМА, установ­ лено [126], что зависимости показателей разделения концентрата от температуры пульпы в процессе пропарки и плотности пульпы в питании скоростной флотации имеют экстремальный характер. Положение точек экстремума меняется при изменении параметров жидкой и твердой фаз коллективного концентрата и его расходных параметров.

Зависимости оптимальной температуры £опт пропарки и оптималь­ ной плотности уопт пульпы в питании флотации для любой комби­ нации наиболее важных параметров на входе процесса имеют вид

*опт= _ 0,089@п — 0,494у4 + 0,222<?т+ 0,117Eh —

— 0,00494ССаО ~Ь 1,54а№ -f- 84,3,

Топт = 0, 16(?т + 16,8,

где Qn — объемный расход пульпы в питании пропарки, м3/ч; у4 —

в питании скоростной флотации (флотационные машины 0-5 и 0-6); автоматическое измерение плотности пульпы на выходе из фло­

тационной машины;

автоматическое измерение выходных параметров (tom и уопт) вы­ числительного и управляющего устройства «Аналог-2».

Объемный расход пульпы контролируют с помощью щелевого индикатора расхода ИРТ-1 (поз. 7 а), пневматический сигнал с

239

От насоса

которого поступает на мембранный дифманометр ДМИ-Р (поз. 7 б). Регистрация объемного расхода происходит на вторичном приборе типа ВФС (поз. 7 в) с двумя выходными датчиками ПФ-3 и ПФ-4. Контроль плотности пульпы в питании пропарки осуществляют

спомощью пьезометрического датчика плотности (поз. 8 а). Пневма­ тический сигнал с этого датчика подается на дифманометр ДМИ-Р (поз. 8 6), к которому подключен вторичный прибор ВФС (поз. 8 в)

сдвумя выходными датчиками ПФ-3 и ПФ-4. Сигнал объемного рас-

240