книги из ГПНТБ / Автоматизация обогатительных фабрик

и селективной флотации при изме­ нении количества и качества кол­ лективного концентрата, поступа­ ющего в процесс.

Система автоматического регу­ лирования концентрации ксантогената в пульпе. Северо-Кавказ­ ским филиалом ВНИКИ «Цветметавтоматика» разработана система автоматического дозирования ксантогената в процессе свинцовой фло­

тор 9 (РПИБ-Ш ), датчик содер­ жания свинца в питании флотации 10, реагентный дозатор ксанто­ гената 7, вторичный прибор контроля расхода ксантогената 6.

Система работает следующим образом. По каналу 1—3—S—9—7 осуществляется стабилизация концентрации ксантогената во фло­

держанию свинца в питании флотации в соответствии с зависимо­ стью С°ст= / (арь)- Таким образом, в целом система реализует за­ висимость C°cT= f (pH, аРь). При этом вклад каждой из переменных величин в формирование оптимального значения концентрации ксан­ тогената может быть учтен соответствующей настройкой. Так как зависимости С£ст = / (pH) и C°cT= f (аРЬ) в большинстве случаев не­ линейны, каналы 5—9 и 10—9 системы содержат нелинейные эле­ менты в виде ферродинамического преобразователя ПФ-2, снабжен­ ного лекалом, профиль которого соответствует уравнению связи.

Применение системы автоматического поддержания оптималь­ ного значения концентрации ксантогената при изменении величины pH и содержания свинца в питании основной флотации на фабрике Текелийского свинцово-цинкового комбината привело к росту извле­ чения свинца по всему переделу более чем на 1,5% абс. без сниже­ ния качества концентрата.

Система автоматического управления реагентным режимом на

•фабрике «Сихали» . В основу функционирования системы положена

242

пульпы поступают в блоки преобразователей, реализующих при­ веденные выше зависимости:

С ксТ = / ( a P b ); ? N a C N = / (С кс); <7n £ s = / ( a P b );

9znso4 = /( С кс).

Выходные сигналы преобразователей, соответствующие опти­ мальным значениям удельных расходов реагентов, поступают в блоки перемножения, где эти сигналы и сигналы, пропорциональные рас­ ходу твердого в соответствующие точки процесса, перемножаются (например, сигнал, соответствующий оптимальному удельному рас­ ходу Na„S, п сигнал, пропорциональный расходу твердого на фло­ тацию; сигнал, соответствующий оптимальному удельному расходу ZnSOj, п спгнал, пропорциональный расходу руды в соответствую­ щую мельницу). В результате перемножения формируются сигналы, пропорциональные расходам реагентов в кубических сантиметрах или литрах в единицу времени. Эти сигналы поступают на регуля­ торы 9, 10, 12, 18, где сравниваются с заданным (стабилизируемым) значенпем расхода. Последние выдают командные импульсы на реа­ гентные дозаторы 1, 4, 13, 17.

Выходной сигнал преобразователя, соответствующий оптималь­ ной остаточной концентрации ксантогената в пульпе, и сигнал рас­ хода твердого не перемножаются. Спгнал остаточной концентрации ксантогената поступает непосредственно на регулятор 26 дозатора ксантогената 15 в качестве корректирующего сигнала, изменяющего величину Скс в зависимости от содержания свинца в питании фло­ тации.

Обратная связь по каналу регулирования расхода ксантогената осуществляется по остаточной концентрации ксантогената в жидкой фазе пульпы, а по остальным каналам — по положению регулирую­ щего органа реагентного дозатора.

Успешная работа системы в течение длительного срока подтвер­ дила эффективность управляющих моделей п надежность работы используемых средств автоматизации. Прирост извлечения по свинцу составил около 1,4% абс., а по цинку — около 2,7% абс. по срав­ нению с показателями, полученными при ручном управлении.

Система автоматического управления процессом коллективной свинцово-цинковой флотации. В 1969 г. была внедрена система автоматического управления коллективным циклом флотации. Объ­ ект управления; включает две мельницы рудного измельчения, ра­ ботающие параллельно, межцикловую, основную и контрольную операции флотации, мельницу доизмельчения [109, 110].

На межцикловую флотацию поступают следующие продукты (рпс. 142): слив классификаторов К, работающих в замкнутом цикле с шаровыми мельницами М; слив мельницы доизмельчения 25 пе­ сков гидроциклонов, классифицирующих хвосты межцикловой фло­ тации и промежуточные продукты (пенный продукт контрольной

244

Руда Руда

флотации и хвосты перечистки); слив промпродуктовых гидроцик­ лонов.

На основную флотацию поступает слив гидроциклонов, класси­ фицирующих хвосты межцикловой флотации.

Управление процессом флотации осуществляют изменением реа­ гентного режима. Система управления включает две локальные си­ стемы стабилизации удельного расхода соды и сернистого натрия, подаваемых в рудные мельницы, многосвязную систему регулиро­ вания расхода реагентов в межцикловую операцию и многосвязную

245

флотацию и содержания свинца в питании межцикловой операции. Определение оптимального режима межцикловой флотации осу­ ществлялось методой! Бокса—Уилсона при исследовании предста­ вительных проб руды, перерабатываемой на данной секции, с раз­

личным содержанием свинца и цинка.

Графики зависимости расхода ксантогената qKC, в голову флота­ ции и медного купороса дык в середину флотации от содержания свинца <хрь в питании межцикловой флотации, построенные по ре­ зультатам экспериментов, показаны на рис. 143.

Реализация полученных оптимальных зависимостей величин удельных расходов каждого реагента осуществляется в устройстве «Флотатор» с помощью функциональных преобразователей. Сигналы, соответствующие оптимальному удельному расходу реагента при данном содержании свинца в питании флотации, и сигнал, пропор­ циональный общему расходу твердого на флотацию, перемножаются. Результирующие сигналы поступают на соответствующие регуля­ торы расхода реагентов, претем для регулирования расхода ксанто­ гената при подаче его в среднюю камеру межцикловой флотации ис­ пользуют ту же зависимость, что и для ксантогената, подаваемого в голову флотации.

Система регулирования реагентного режима основной и конт­ рольной флотации работает аналогично системе, рассмотренной выше, с той лишь разницей, что зависимости между удельными рас­ ходами реагентов и содержанием металла (свинца) в питании основ­ ной флотации имеют другой характер (рис. 144).

246

колебаний указанных параметров зна­ чительно превышает время запаздывания на основной флотации (для

амплитуды, составляющей 1 0 % среднего значения параметра, период

Эксплуатация системы управления реагентным режимом коллек­ тивной флотации в течение двух лет показала, что оптимизация до­ зировки реагентов по расходу твердого и содержанию свинца в пи­ тании флотации в соответствии с найденными экспериментальным путем зависимостями обеспечивает прирост показателей процесса по извлечению свинца и цинка в концентрат примерно на 1,5% при повышении содержания свинца в концентрате на 0,3—0,4% .

3. Адаптивные системы автоматического управления

Общие сведения. Адаптивные, или приспосабливающиеся, си­ стемы — это системы, которые автоматически приспосабливаются к изменению внешних условий и .свойств объекта управления,

247

обеспечивая при этом необходимое качество управления измене­ нием схемы и параметров управляющего устройства.

В самом общем виде адаптивная система состоит из управляю­ щего устройства, устройства адаптации и объекта управления. Управ­ ляющее устройство и объект составляют основной контур системы, который, как правило, ничем пе отличается от обычной системы управления. Устройство адаптации управляет управляющим уст­ ройством, изменяя его оператор, т. е. схему и значения параметров, в соответствии с изменением внешних условий работы и свойств объекта. Для этого второго контура — контура адаптации объектом управления является весь основной контур системы. Контур адап­ тации образует второй уровень управления — второй этаж над ос­ новным контуром. Если при изменении внешних условий работы ■системы требуется изменить алгоритм управления, осуществляемый контуром адаптации, необходимо построить следующий уровень

.адаптации и т. д.

Адаптивные системы делятся на системы со стабилизацией и

•с оптимизацией качества управления. В системах стабилизации кон­ тур адаптации выполняет стабилизацию качества управления на

•определенном уровне, в системах оптимизации — поиск и поддер­ жание его оптимального значения. По характеру изменений в основ­ ном управляющем устройстве, производимых устройством адапта­ ции в процессе управления, адаптивные системы делятся на само­ настраивающиеся и самоорганизующиеся.

В самонастраивающихся системах адаптация осуществляется из­ менением значений параметров основного управляющего устройства, а в самоорганизующихся — изменением его структуры.

Самонастраивающиеся системы применяются для стабилизации пли оптимизации как статических, так и динамических свойств си­ стемы. Эту задачу они выполняют, воздействуя на объект с помощью пробных сигналов (поисковая адаптация) пли используя для этой цели естественные возмущения (беспоисковая адаптация). В наи­ более общем случае контур самонастройки системы может решать следующие задачи:

1 ) определение неизвестной структуры объекта;

2 ) нахождение некоторого количества параметров известного оператора объекта;

3) вычисление оптимальных значений настроечных параметров системы управления.

Первая задача — определение неизвестной структуры объекта при наличии помех — может быть сформулирована как задача оценки оператора связи случайных процессов. Методы решения этой задачи для стационарных гауссовых случайных процессов разрабо­ таны в трудах А. Н. Колмогорова, Н. Винера [140] и др.

Второй класс задач имеет большое практическое значение. Это объясняется тем, что часто поведение объекта можно описать, по крайней мере, в первом приближении, исходя из физических сооб­ ражений. В этом случае цель эксперимента состоит в том, чтобы

248

сигналов в присутствии помех. Общая постановка этой задачи и раз­ личные способы ее решения для дискретного и непрерывного вре­ мени приведены в литературе [141].

Обычно таким образом определяются параметры динамической модели процесса. Однако в принципе подобная схема может быть

ится приближенная модель объекта, которая управляется таким

Если уравнение модели с достаточной точностью совпадает с урав­ нением объекта, дальнейший поиск оптимальной настройки произ­ водится на модели. Найденная настройка переносится затем на ос­ новной контур системы. Применение модели объекта часто позво­ ляет существенно упростить вычислительное устройство и весь кон­ тур самонастройки.

Возможен более простой случай, когда уравнение объекта не­ изменно и известно заранее, а причиной самонастройки является изменение внешних условий работы системы. В этом случае цепь самонастройки на экстремум осуществляется в виде разомкнутой

249'

Передача функций управления производством адаптивным системам возможна лишь при условии высокой точности и надеж­ ности работы всех узлов системы. Поэтому уже сейчас многие орга­ низации заняты разработкой конкретных схем и проверкой в промышленных условиях отдельных методов адаптационной опти­ мизации процессов обогащения (Свердловский горный ииститут, Иргиредмет, СКФ ВНИКИ «Цветметавтоматика»).

Их работы являются первыми попытками адаптивного подхода к процессам обогащения.

Адаптивная оптимизация процесса измельчения. При рассмотре­ нии настоящего вопроса использованы материалы работы [124J.

Процесс измельчения характеризуется сравнительно небольшим числом входных параметров, к которым в первую очередь относятся производительность по исходной руде qpl и расход воды qal. На вы­ ходе объекта имеем производительность по твердому qo2 с включе­ нием готового продукта рг2 и расход воды gn2 (рис. 147). Связь между изменениями входных и выходных переменных объек та может быть представлена в явной форме, учитывающей ряд нелинейностей и стохастичность процесса.

При установившемся режиме работы наступает баланс по руде и воде:

Выход готового продукта qr2 зависит от физико-механических свойств руды, конструктивных особенностей измельчительного агре­ гата и др. Как известно из кинетики измельчения, эта зависимость является экспоненциальной:

чения руды.

Транспортирование продуктов по длине мельницы оценим двумя величинами:

250