浮选工艺参数控制系统的研究

孔利利（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000）



浮选工艺参数控制系统的研究

孔利利
（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000）

摘 要：浮选工艺是一种比较先进的用于分选细粒煤的选煤技术，具有分选精度高、效率高、入选粒度小和易于实现自动化等优点，在细粒煤泥的分选中得到了广泛的应用。本文研究了赵楼煤矿选煤厂浮选的概况以及工程改造的基本情况，通过建立液位控制系统的数学模型并对其进行仿真，证明模糊PID控制器的性能更好。

关键词：浮选；加药控制；液位控制；模糊PID控制

1　影响浮选的因素

浮选是通过矿物和矸石等所表现出的化学性质的不同来进行分选的一种技术［1-2］，也就是通过向矿浆中添加浮选药剂和冲入空气，使他们与矿浆充分接触，利用他们之间粘附程度的不同分选矿物。

在选煤厂的浮选过程中，它的主要目标就是提高精矿品位，提高有用成分的回收率，降低浮选药剂等原材料的消耗量，以增加企业的经济效益和社会效益。影响浮选效果的因素总体来说可以分为两大类，可以控制的和无法控制的。浮选控制系统的最终目的就是尽量控制好独立变量中的可调节的变量，同时防止干扰变量的影响，减少操作时人为因素所带来的影响，以得到最佳的分选矿物的目的。

2　浮选控制系统的硬件设计

在整个的浮选工作过程中，硬件的合理选择是组成浮选自动控制系统的基础组成部分。只有拥有稳定的硬件运行环境，系统的稳定和安全才能得以保证。构建浮选控制系统，硬件的选择是不可或缺的步骤。根据需要达到的控制要求以及总体设计的需求，并且考虑到选煤厂生产现场的环境一般情况下都是比较的恶劣，环境潮湿，空气中粉尘比较多，而且噪声也比较大，因此在选择硬件的时候需要考虑可靠性、抗干扰性、操作性都能满足要求的计算机控制系统。

3　浮选控制系统的软件设计

3.1编程软件STEP7

STEP 7是一种专门用于对PLC可编程逻辑控制器进行软件编程和硬件组态的软件，它是组成工业控制系统的一部分。STEP 7编程软件能够用于进行硬件组态和参数设置、软件编程、通讯配置和组态功能等，而且STEP7中的SIMATIC管理器能够实现对一个自动化的系统的硬件和软件的管理［3］。

3.2组态软件Wincc

Wincc（Windows Control Center）组态软件是由西门子公司与微软公司共同研制开发的一款用于监控的软件［4］，它是与STEP 7相配套的组态软件，能够和PLC控制器进行无缝连接，并且能够节约成本，使用Wincc开发上位机组态软件能够达到开发周期短，内部自带有SIMATIC PLC通讯接口，并具有开放的程序接口，兼容并支持多种编程语言，用户程序可以通过ODK函数来访问 Wincc的数据管理器，同时具备其它功能。

4　浮选液位控制系统的模型及仿真

4.1PID液位控制仿真

根据液位系统的数学模型，利用MATLAB软件中的Simulink仿真工具箱，对模型进行PID控制。PID控制阶跃响应曲线为图1。

在仿真中，利用经验试凑法，得到了比较好的PID控制曲线图，但是波形有较大的超调，且在550s时才逐渐的区域稳定，响应时间比较长，不利用生产的顺利进行。

4.2模糊PID控制仿真

模糊PID控制解决了超调和响应时间的问题，其simulink模型仿真曲线波形如图2所示。

从图2所示可知，模糊PID控制的超调大大降低，而且达到稳态的响应时间也快了不少，在350s左右就开始趋于稳定，具有良好的动态性能。

图1　液位PID控制阶跃响应曲线

图2　液位模糊PID控制阶跃响应曲线

从以上分析可以看出，模糊PID控制具有很好的动态性能，超调量小，响应速度快，稳定性好，抗干扰能力强。

5　结语

通过对赵楼煤矿的实地考察，并分析了影响浮选效果的参数，从入浮矿浆的浓度和流量这两个参数入手，控制浮选药剂的添加量，使浮选药剂跟着入浮矿浆浓度和流量的变化而变化，总能使其保持在一个最佳值的状态，并建立浮选液位模型，通过模糊PID控制对其进行控制并取得了良好的动态性能。浮选监控系统的实现，提高了生产的安全性、可靠性，使生产可以平稳、有序的进行下去。

参考文献：

［1］Peter Ireland，Ryan Cunningham，Graeme J.Jameson.The

behavior of wash water injected into a froth［J］.International

Journal of Mineral Processing，2007，84（1-4）：99-107.

［2］Juan Barraza，Juan Guerrero，Jorge Piñeres.Flotation

of a refuse tailing fine coal slurry［J］.Fuel Processing

Technology，2013（02）：498-500.

［3］任俊杰，苏秀丽，刘泽祥.基于SIMATIC PLC的分布式控制系统实现［J］.微计算机信息，2005，21（06）：44-46.

［4］马俊朋，杨钢.工业组态软件Wincc及其在水电站自动化中的应用［J］.微计算机信息，2006，22（11）：62-64..

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.024