CN115555125A - 一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，包括加药机、浓度探测器、粒度分析仪以及控制器，浓度探测器以及加药机的加药管道均置于浓密池内，浓密池设置矿浆出口和入水口，入水口设置电动阀门，粒度分析仪设置于矿浆出口，浓度探测器以及粒度分析仪均与控制器的信号采集端口连接，电动阀门以及加药机的加药阀门均与控制器的IO控制端口连接；控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门及水管电动阀门开度，获取预设浓度配比的矿浆；本发明的优点在于：实现加药浓度的自动控制，浓度配比效果好、生产指标稳定，提高精矿质量，且设备旁不需要人员值守，节省人力资源，自动化程度高，能够实现远程自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及石英矿加工技术领域，更具体涉及一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***。
背景技术
矿石在自然形成过程中或在破碎磨矿过程中会产生微细粒及矿泥，研究表明，石英砂矿擦洗浓度在50％-60％之间效果良好，但在一定程度上也加大了石英选矿提纯的难度。擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准，不宜过长，时间过长会加大设备磨损，提高能耗以及增加选矿提纯成本，例如中国专利公开号CN102320748A公开的一种海相沉积型天然石英砂加工超白砂的生产工艺，加入质量百分比浓度为50～60％的NaOH溶液进行碱擦洗，加入量为4～6Kg/t，擦洗时间为10～20min。但是目前石英选矿厂多采用人工经验来判断控制浓密池内矿浆的擦洗浓度。
传统的加药浓度控制***为手动控制，在石英砂选矿厂实际生产过程中，需人工调节加药(NaOH)机的加药阀门以及电动水阀门开度，实现药和水的混合，从而实现擦洗浓度的控制，生产过程中常常会出现进料以及水流量不稳定的情况，导致混合出来的溶液浓度不符合要求。因此传统人工经验无法精确控制，造成浓度配比效果差、生产指标不稳定，严重影响精矿质量，且设备旁需设人员值守，浪费人力资源，自动化程度低，难以实现远程自动控制。随着机械化、自动化、智能化的发展，各生产企业对设备的自动化、智能化操作的要求也逐渐提高，设计加药浓度自动控制的***十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于石英砂选矿厂采用人工经验控制加药浓度，导致浓度配比效果差、生产指标不稳定，严重影响精矿质量的问题，且设备旁需设人员值守，浪费人力资源，自动化程度低，难以实现远程自动控制的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，包括加药机、浓度探测器、粒度分析仪以及控制器，所述浓度探测器以及加药机的加药管道均置于浓密池内，所述浓密池设置矿浆出口和入水口，所述入水口设置电动阀门，所述粒度分析仪设置于矿浆出口，所述浓度探测器以及粒度分析仪均与控制器的信号采集端口连接，电动阀门以及加药机的加药阀门均与控制器的IO控制端口连接；控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门及水管电动阀门开度，获取预设浓度配比的矿浆。
本发明通过浓度探测器、粒度分析仪分别检测加药浓度以及粒度，并且反馈给控制器，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门及水管电动阀门开度，获取预设浓度配比的矿浆，实现加药浓度的自动控制，浓度配比效果好、生产指标稳定，提高精矿质量，且设备旁不需要人员值守，节省人力资源，自动化程度高，能够实现远程自动控制。
进一步地，所述用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***还包括电磁流量计，所述电磁流量计设置于浓密池的入水口所在管路内，所述电磁流量计与控制器的采样端口连接，用于检测水流量并反馈给控制器，便于实时监测加水量。
进一步地，当浓密池内矿浆的擦洗浓度和粒度在设定值范围之内，控制器按照PID算法控制加药机的加药阀门及电动阀门开度，当擦洗浓度和粒度在设定值范围之外将产生***报警，并关闭加药阀门及电动阀门。
更进一步地，当产生***报警时，***自动切换为手动控制，人工排查故障。
更进一步地，所述用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***还包括上位机，所述上位机与所述控制器连接，上位机的主界面以弹出窗口的方式显示***报警信息。
更进一步地，当故障排除，需要恢复正常运行状态时，在上位机的主界面点击报警复位按钮，将***切换为自动模式。
更进一步地，所述PID算法包括：
所述控制器采集矿浆的浓度和粒度，分别与预设的浓度和粒度进行比对得到浓度偏差值和粒度偏差值，根据浓度偏差值得出预设的加药量和加水量的第一配比，根据粒度偏差值得出预设的加药量和加水量的第二配比，当浓度偏差值为正值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较小的进行输出浓度和粒度调节，当浓度偏差值为负值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较大的进行输出浓度和粒度调节。
更进一步地，所述电动阀门上均设有第一电动执行机构，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取加药量和加水量的配比，乘以预设的份额系数，得出加水量，转换为4～20mA电流信号输出给第一电动执行机构，调节水管电动阀门开度。
更进一步地，所述加药阀门上设有第二电动执行机构，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取获取加药量和加水量的配比，乘以预设的份额系数，得出加药量，转换为4～20mA电流信号输出给第二电动执行机构，调节加药机的加药阀门开度。
进一步地，所述矿浆出口设置于浓密池底部，所述入水口设置于浓密池下部的侧面。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过浓度探测器、粒度分析仪分别检测加药浓度以及粒度，并且反馈给控制器，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门及水管电动阀门开度，获取预设浓度配比的矿浆，实现加药浓度的自动控制，浓度配比效果好、生产指标稳定，提高精矿质量，且设备旁不需要人员值守，节省人力资源，自动化程度高，能够实现远程自动控制。
(2)本发明通过PID算法智能调节加药机的加药阀门及电动阀门的开度，实现物料高效准确浓度配比，有效提高产品的质量及合格率。
(3)本发明当擦洗浓度和粒度在设定值范围之外将产生***报警，并关闭加药阀门及电动阀门，上位机的主界面以弹出窗口的方式显示***报警信息，便于工作人员及时发现故障。
(4)本发明根据浓度偏差值得出预设的加药量和加水量的第一配比，根据粒度偏差值得出预设的加药量和加水量的第二配比，当浓度偏差值为正值时，说明浓度超过了预设值且粒度低于预设值，此时应该减小加药量以使浓度和粒度满足要求，但计算的两种配比只能选择一个进行最终的输出控制，所以比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较小的进行输出浓度和粒度调节，保证采取的配比能够同时满足浓度要求和粒度要求，同理，当浓度偏差值为负值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较大的进行输出浓度和粒度调节。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，包括浓度探测器1、加药机、电磁流量计、粒度分析仪5、控制器6及上位机，所述浓度探测器1以及加药机的加药管道2均置于浓密池3内，浓度探测器1是从左向右***浓密池3内，加药机的加药管道2是从浓密池3的上方垂直向下***浓密池内，所述浓密池3设置矿浆出口301和入水口302，所述矿浆出口301设置于浓密池3底部，所述入水口302设置于浓密池3 下部的侧面。所述入水口302设置电动阀门4，所述粒度分析仪5设置于矿浆出口301，所述电磁流量计设置于浓密池3的入水口302所在管路内，所述电磁流量计与控制器6的采样端口连接，用于检测水流量并反馈给控制器6，便于实时监测加水量。所述浓度探测器1以及粒度分析仪5均与控制器6的信号采集端口连接，电动阀门4以及加药机的加药阀门7均与控制器6的IO控制端口连接，所述上位机与所述控制器6连接。图1为本发明提供的自动控制***的结构示意图，图中虚线部分为电控部分。
控制器6采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门7及水管电动阀门4开度，获取预设浓度配比的矿浆。以下详细介绍加药浓度控制的过程：
实际应用中，预设药量和水量的设定值范围，如果超过设定范围说明控制***出现故障应当停止自动控制，所以当浓密池3内矿浆的擦洗浓度和粒度在设定值范围之内，控制器6按照PID算法控制加药机的加药阀门7 及电动阀门4开度，当擦洗浓度和粒度在设定值范围之外将产生***报警，并关闭加药阀门7及电动阀门4。
当产生***报警时，上位机的主界面以弹出窗口的方式显示有报警产生，此时加药阀门7及电动阀门4关闭，***自动切换为手动控制，人工排查故障。当故障排除，需要恢复正常运行状态时，在上位机的主界面点击报警复位按钮，将***切换为自动模式。本发明的自动控制***包括手动、半自动、自动等控制方式，既能实现远程控制，提高选矿厂自动化程度，又可就近操作，便于应急处理。
所述PID算法的处理过程包括：
所述控制器6采集矿浆的浓度和粒度，分别与预设的浓度和粒度进行比对得到浓度偏差值和粒度偏差值，根据浓度偏差值得出预设的加药量和加水量的第一配比，根据粒度偏差值得出预设的加药量和加水量的第二配比，当浓度偏差值为正值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较小的进行输出浓度和粒度调节，当浓度偏差值为负值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较大的进行输出浓度和粒度调节。
例如，所述控制器6采集矿浆的浓度为125和粒度38，分别与预设的浓度115和粒度45进行比对得到浓度偏差值10和粒度偏差值-7，根据浓度偏差值以及控制器6内存储的浓度偏差值与配比之间的对应关系得出预设的加药量和加水量的第一配比5：7，根据粒度偏差值以及控制器6内存储的粒度偏差值与配比之间的对应关系得出预设的加药量和加水量的第二配比4:9，浓度偏差值为正值，说明浓度超过了预设值且粒度低于预设值，此时应该减小加药量以使浓度和粒度满足要求，但计算的两种配比只能选择一个进行最终的输出控制，而为了使最终选择的配比既满足浓度的控制要求又满足粒度的控制要求，则选择第二配比4:9进行输出浓度和粒度调节。同理，所述控制器6采集矿浆的浓度为100和粒度50，分别与预设的浓度 115和粒度45进行比对得到浓度偏差值-15和粒度偏差值5，根据浓度偏差值以及控制器6内存储的浓度偏差值与配比之间的对应关系得出预设的加药量和加水量的第一配比8：3，根据粒度偏差值以及控制器6内存储的粒度偏差值与配比之间的对应关系得出预设的加药量和加水量的第二配比 7:3，浓度偏差值为负值，说明浓度低于预设值且粒度高于预设值，此时应该增加加药量以使浓度和粒度满足要求，但计算的两种配比只能选择一个进行最终的输出控制，而为了使最终选择的配比既满足浓度的控制要求又满足粒度的控制要求，则选择第一配比8：3进行输出浓度和粒度调节。以上数值只是为了便于理解本发明的技术原理而随机选择的数据进行举例说明，实际应用中根据实际情况进行相应设置。
以上获取了加药量和加水量的配比以后，需要通过控制电动阀门4以及加药阀门7开度来实现该配比，所述电动阀门4上均设有第一电动执行机构，控制器6采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取加药量和加水量的配比之后，乘以预设的份额系数，得出加水量，比如配比为8:3的情况下，乘以预设的份额系数10，得出加药量80，加水量30，控制器6根据加水量30将其转换为4～20mA电流信号输出给第一电动执行机构，调节水管电动阀门4开度。
所述加药阀门7上设有第二电动执行机构，控制器6采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取获取加药量和加水量的配比，乘以预设的份额系数，得出加药量，比如配比为8:3的情况下，乘以预设的份额系数10，得出加药量80，加水量30，控制器6根据加药量80将其转换为4～20mA 电流信号输出给第二电动执行机构，调节加药机的加药阀门7开度。
通过以上技术方案，本发明通过浓度探测器1、粒度分析仪5分别检测加药浓度以及粒度，并且反馈给控制器6，控制器6采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门7及水管电动阀门4开度，获取预设浓度配比的矿浆，实现加药浓度的自动控制，浓度配比效果好、生产指标稳定，提高精矿质量，且设备旁不需要人员值守，节省人力资源，自动化程度高，能够实现远程自动控制。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，包括加药机、浓度探测器、粒度分析仪以及控制器，所述浓度探测器以及加药机的加药管道均置于浓密池内，所述浓密池设置矿浆出口和入水口，所述入水口设置电动阀门，所述粒度分析仪设置于矿浆出口，所述浓度探测器以及粒度分析仪均与控制器的信号采集端口连接，电动阀门以及加药机的加药阀门均与控制器的IO控制端口连接；控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法调节加药机的加药阀门及水管电动阀门开度，获取预设浓度配比的矿浆。
2.根据权利要求1所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，还包括电磁流量计，所述电磁流量计设置于浓密池的入水口所在管路内，所述电磁流量计与控制器的采样端口连接，用于检测水流量并反馈给控制器。
3.根据权利要求1所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，当浓密池内矿浆的擦洗浓度和粒度在设定值范围之内，控制器按照PID算法控制加药机的加药阀门及电动阀门开度，当擦洗浓度和粒度在设定值范围之外将产生***报警，并关闭加药阀门及电动阀门。
4.根据权利要求3所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，当产生***报警时，***自动切换为手动控制，人工排查故障。
5.根据权利要求4所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，还包括上位机，所述上位机与所述控制器连接，上位机的主界面以弹出窗口的方式显示***报警信息。
6.根据权利要求5所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，当故障排除，需要恢复正常运行状态时，在上位机的主界面点击报警复位按钮，将***切换为自动模式。
7.根据权利要求5所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，所述PID算法包括：
所述控制器采集矿浆的浓度和粒度，分别与预设的浓度和粒度进行比对得到浓度偏差值和粒度偏差值，根据浓度偏差值得出预设的加药量和加水量的第一配比，根据粒度偏差值得出预设的加药量和加水量的第二配比，当浓度偏差值为正值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较小的进行输出浓度和粒度调节，当浓度偏差值为负值时，比较第一配比和第二配比，选择第一配比和第二配比中较大的进行输出浓度和粒度调节。
8.根据权利要求7所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，所述电动阀门上均设有第一电动执行机构，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取加药量和加水量的配比，乘以预设的份额系数，得出加水量，转换为4～20mA电流信号输出给第一电动执行机构，调节水管电动阀门开度。
9.根据权利要求7所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，所述加药阀门上设有第二电动执行机构，控制器采集矿浆的浓度和粒度并通过PID算法获取获取加药量和加水量的配比，乘以预设的份额系数，得出加药量，转换为4～20mA电流信号输出给第二电动执行机构，调节加药机的加药阀门开度。
10.根据权利要求1所述的一种用于石英砂选矿的智能加药浓度自动控制***，其特征在于，所述矿浆出口设置于浓密池底部，所述入水口设置于浓密池下部的侧面。
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| CN117647941B (zh) * | 2024-01-29 | 2024-04-12 | 北京智宏科信科技发展有限公司 | 一种用于矿物洗选加工药剂输送控制*** |
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