[发明专利]一种立式搅拌磨智能控制系统与方法

权利要求书

1.一种立式搅拌磨智能控制系统，包括数据采集系统和DCS系统OPC服务器，其特征是：采集系统包括对立式搅拌磨给料流量、浓度、变频电机转速、电机电流、功率、泵池液位、渣浆泵频率、旋流器给料压力、旋流器给料浓度、旋流器给料流量、旋流器溢流浓度、粒度参数的采集，还包括对立式搅拌磨钢球高度在线检测信息的采集、对螺旋衬板磨损在线检测信息的采集，将上述采集到的信息通过数据采集终端送入现场DCS系统OPC服务器中，DCS系统OPC服务器中的控制器采用模糊控制器，模糊控制器的输出变量为立式搅拌磨的钢球添加量、电机转速、磨矿补加水量、泵池补加水量、渣浆泵频率；

对立式搅拌磨钢球高度在线检测的信息采集通过在搅拌磨排矿端观察孔处安装声呐传感器，声呐传感器通过支架伸入矿浆内部3-6cm，通过发射声呐信号，对搅拌磨内部矿浆与钢球界面分界线的反射声呐信号进行实时检测，并将检测信息送入模糊控制器；

对螺旋衬板磨损在线检测信息的采集通过将工业相机通过支架固定在搅拌磨机观察孔的上方，在支架上还设有激光器，工业相机通过图像处理工作站与模糊控制器连接；

在拌磨机螺旋衬板内部埋入特殊元件，在螺旋衬板下层衬板上的快速磨损区域内埋入三个特殊元件，在中部衬板上中速磨损区域内埋入两个特殊元件，特殊元件分别沿主轴垂直方向间隔布置，在上层衬板上低速磨损区域内埋入一个特殊元件，特殊元件分别沿主轴垂直方向布置，特殊元件与螺旋衬板同时磨损；所述特殊元件包括金属耐磨外壳和设置在金属耐磨外壳内部的荧光物质或油类物质。

2.根据权利要求1所述的立式搅拌磨智能控制系统的控制方法，其特征是：具体包括如下步骤：

（1）、当填充物为荧光物质时，通过搅拌磨机观察孔支架上的激光器进行照射，由支架上的工业相机实时对搅拌磨机内表层矿浆进行拍照，并将图像信息传输到数据处理工作站；当填充物为油类物质时，工业相机将图像信息传输到数据处理工作站，根据不同位置磨损的时间不同，按时间先后顺序判断；当填充物为油类物质时，在油类物质内添加不同颜色的色素或颜料，按不同颜色油类物质的特殊元件分别埋入下层衬板、中层衬板及上层衬板内，工业相机将图像信息传输到数据处理工作站；数据处理工作站获取到图像信息后，对图像信息进行处理，通过对比正常矿浆表层图像与发生变化后表层的图像，从而确定搅拌磨机内螺旋衬板磨损的位置；

（2）、声呐传感器对搅拌磨内部矿浆与钢球界面分界线的反射声呐信号进行实时检测，根据反射时间和波形计算出分界面距声呐发射器的距离，从而确定立式搅拌磨的钢球动态高度，再根据立式搅拌磨钢球动态高度与静态高度的关系，确定立式搅拌磨的静态钢球高度；

（3）、将采集到立式搅拌磨给料流量、浓度、变频电机转速、电机电流、功率、泵池液位、渣浆泵频率、旋流器给料压力、旋流器给料浓度、旋流器给料流量、旋流器溢流浓度、粒度参数的信息，及立式搅拌磨钢球高度信息、螺旋衬板磨损位置的信息送至数据采集终端，通过数据采集终端与现场DCS系统OPC服务器相连，DCS系统OPC服务器中的模糊控制器获取变频电机转速、电机电流、功率、钢球高度、衬板磨损情况、泵池液位、旋流器给料压力、浓度、流量、旋流器溢流浓度、粒度信息，输出变量为立式搅拌磨钢球添加量、电机转速、磨矿补加水量、泵池补加水量、渣浆泵频率；立式搅拌磨各输入参数具有耦合关系，模糊控制器根据模糊控制规格对各输出参数进行控制，具体控制步骤如下：

a、通过收集6个月立式搅拌磨磨矿工艺及设备参数，根据工艺及设备参数，进行智能控制系统模糊规则制定，同时根据6个月搅拌磨的数据对现场最佳的运行工况进行判断，确定各个参数合理的运行范围；

b、现场操作人员据计划产量要求，设定搅拌磨前序工段的处理量，通过在线流量计与浓度计，检测搅拌磨给料浓度与流量，计算搅拌磨的实时处理量，再根据搅拌磨的实时补加水量，计算搅拌磨的磨矿浓度；

c、智能控制系统工作时，首先根据搅拌磨分级粒度的结果，判断系统运行情况，如果旋流器溢流粒度偏粗，则系统对搅拌磨机的给料量、磨矿浓度、变频电机转速及磨机负荷进行检测、如果此时给料量没有增加，磨矿浓度在合适的范围内，磨机负荷有增大趋势，则首先按变频电机频率步长A增大电机频率，5分钟后对磨矿产品粒度、磨机负荷进行判断，如果此时磨矿粒度尚未有转好趋势，则重复上述操作，直至产品粒度合格；

d、如果产品粒度在合格范围之内，且在合格范围的上限附近，系统则会根据现场最佳磨矿工况范围的情况，实时降低搅拌磨的转速，保证在产品粒度合格的前提下，降低磨机运行负荷，节能降耗；

e、如果搅拌磨产品粒度过细，超过正常范围，则系统对搅拌磨机的给料量、磨矿浓度、变频电机转速及磨机负荷进行检测、如果此时给料量降低或给料量未降低，但磨机负荷有降低趋势，则系统自动降低变频电机频率，同时实时参考产品粒度的变化情况，在粒度合理的范围内，将电机频率降至最低值；

f、系统通过对立式搅拌磨机钢球高度的实时检测，对钢球的添加量进行控制，磨机负荷适中，但产品粒度不能达到要求时，系统自动增大钢球添加量，反之亦然；

g、系统通过对衬板磨损的检测，根据衬板磨损情况实时调节电机转速，随着磨机运行时间的延长，磨机衬板磨损量逐渐增大，对磨机内部钢球的搅拌效果变差，磨矿效果变差，如果不增加磨机转速，处理量不变的情况下，磨矿粒度变粗，系统根据衬板的磨损程度实时调节电机转速，保证生产工况稳定；

h、根据泵池液位、泵池补加水量、渣浆泵泵频、旋流器溢流浓度耦合参数进行模糊化，并解模糊，实时对泵池补加水量与渣浆泵频率进行调节，保证泵池液位稳定，溢流产品粒度与浓度稳定。