选矿厂砂泵调速液位自动控制系统的应用

林升舟++庞程

摘 要：随着社会经济不断发展，相关领域对矿产资源需求量增加。选矿作为一项基础性工作，选矿质量高低直接决定选矿厂经济效益。传统选矿工作中主要依靠人力，选矿工作量大，且难度高，存在一定危险性。而计算机、信息技术的发展，与机械设备相整合，形成了砂泵调速液位自动控制系统，在实践应用中，不仅能够提高选矿质量，且能够缓解工人工作压力和强度，促进选矿工作现代化发展。文章根据当前选矿厂当前生产现状，分析砂泵液位自动控制系统原理及组成，并对系统在应用中常见的问题及解决措施进行深入探究，为提高选矿质量提供更多参考。

关键词：选矿厂；砂泵调速；液位自动控制系统；应用

中图分类号：TD928 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0079-02

泵池是选矿厂磨矿流程一部分，泵池液位高低，直接影响磨矿质量。一般来说，如果液位偏低，会导致水力旋流器出现喘气情况，反之，矿浆溢出，无论前者还是后者都不利于生产有序进行。以往，液位调节通过增加、减少球磨机方式進行，存在强度大、生产不稳等问题，无法适应当前发展需求。而变频器的研发和应用，能够对砂泵电机进行针对性调速，根据生产需求进行调整，实现高效控制泵池液位目的。

1 砂泵液位自动控制系统原理及组成

该系统是一个单闭环负反馈调节系统，在实际运行中，当泵池液位上升/下降时，实际液位值与设定值存在偏差，经过调节器调整后，输出信号，通过电压频率，使得砂泵电机加速、减速，从而实现调节泵池液位目标。

该系统是由液位计、调节器等构成。本文设计的系统，选择了VEGASON72-2超声波物位测量设备，对选矿时的液位进行检测。同时选择了SR73A PID调节器控制速度。调节器在实践应用中，能够发挥控制、液位显示等功能，帮助工作人员更好地进行操作。本文设计的系统，对于工人专业素养要求并不高，操作简单，不仅能够手动、还能够自动操作，随意切换。工作状态下，通过调节器设置为自动方式，变频器接收到指令后，会输出相应的频率，实现对泵池液位的控制，能够节省大量人工。当液位计出现故障时，可以通过两种方式进行切换。具体来说：一是利用调节器手动输出，在操作面板上通过按键调整变频器的输出频率。二是在变频器外部接入10KΩ电位器，方便对频率的设定[1]。在选择时，要根据实际情况进行针对性选择。

液位计在应用中，采用的超声波浮子液位计，浮子会随着液面的浮动而发生变化，带动导杆上的反射板移动，借助超声波技术，将液面高低转换为具体的数值，直观地反应出液位值，与设定的数值进行比对，将输出的信号及时传输到执行机构，通过对排矿阀门的控制，能够使得矿浆液面保持在允许范围内。系统运行中，各个设备之间相互作用，能够为选矿提供技术上的支持，减少传统方式在选矿方面的弊端与不足，提高选矿科学性。

2 自动控制系统常见问题及对策

2.1 液位检测系统

液位检测是系统运行的基本保障，如果液位检测不准确，系统将无法正常、可靠工作。为了确保液位检测系统能够保持良好的运行状态，应注意如下几个问题。由于泵池底部不平整，对于超声波液位计的安装，要采用导管形式，尽可能与泵池出料口相接近，确保能够进行准确测量，减少进料口过度干扰。同时，针对导管底部来说，要保持倾斜度45°，内部平滑，中断不要有开孔。否则开孔位置极易出现虚假回波，以保证检测可靠性。选矿过程中，基于该项工作特点决定，在泵池底部极易出现沉砂、废铜球等物质，使得测量不够准确，要及时对其进行处理。如果液位超过预设值，进入到测量盲目，会导致浆液外溢，引发故障，需要复位液位计对液位进行监督和控制，使其能够保持正常的工作状态。

2.2 PID调节器

PID调节器在应用中，针对参数的设置，其是否合理，与系统能否稳定运行存在密切联系。对此在参数设置过程中，我们要给予更多关注和重视，加强对调节器作用方式的分析。本文采用的调节器，会随之输出信号的变化而随之产生变化，存在正相关关系[2]。同时，对于PID参数的选择，要在允许范围内，尽可能减少输出值变化率，确保变频器不会随之而设定值的变化发出现故障。通过对调节器的调整，能够确保系统始终处于有序运行状态。

2.3 变频器

变频器参数合理设置，能够使得砂泵运行处于平稳状态中，且能够降低砂泵自身受到外界的干扰。当砂泵运行时，由于沉砂过多，砂泵电机负荷相对较大，需要更大的启动转矩。但变频器自身属于软启动设备，如果负荷过重，启动电流过大，将会导致启动失败。因此针对启动电流来说，要设置在合理范围内，使得电压能够尽快上升，以便达到合适的启动力矩。当电压、电流能够满足设备运行需求时，变频器才能够启动顺利，带动其他环节工作。

变频器参数的核定，要采用全常规模式，同时，设定合适的启动升压等。在选矿中，由于泵池矿浆浓度具有不确定性，使得沉沙量也会发生变化，砂泵电机运行承载的负荷过大，因此电机要具备较强的机械特点，且能够克服负载的过大波动。根据电机机械特征曲线来看，当电源频率达到既定值时，要适度获得提高砂泵电机外电压，以此来提高机械设备自身性能，从而在运行中具有较强的负载波动能力。故针对变频器参数的设置，要设置较大的截断电压，赋予电机稳定的运行电压，从而为系统运行奠定坚实的基础，降低故障发生几率，提高选矿标准及质量，提高企业经济效益。

针对变频调速特点来看，要想使其能够正常运转，需要保证一定的电压/频率比值，如果频率低，电压没有及时下降，那么电机内部磁路保护，激磁电流也会随之增加，导致电机自身性能恶化，严重情况下，电机将无法正常运行环。因此截断电压时，要充分考虑各项因素，确保其能够符合相应的条件，从而保障系统能够有序运转。另外，基频以上最大电压，要在电机允许范围之内，如果超过电机额定电压，将会造成电机烧毁等问题，影响生产工作继续[3]。尤其是在夏季，外部环境温度过高，导致变频器输出性能也会下降，对此要湿度降低最大频率，从而促进变频器能够正常运行。变频器频率设置上下限，可以根据其设置的参数，确保数值的设定符合工作需求。值得注意的是，由于变频器保护自身具有的保护功能较为完善，且机械故障、生产负荷过重，极有可能造成设备保护失灵。所以，当变频器出现启动困难等问题时，不能够忽略机械设备运行对系统产生的影响，要加强分析和研究，及时作出调整，以确保选矿工作能够顺利进行。

2.4 控制砂泵转速

砂泵在具体运行中，要根据生产需求合理选择转速。通常而言，转速的确定要将流程送来的矿浆打完后，适当留有富余。但富余不能够过大，如果过大，砂泵运行中极易吸入空气，导致其与矿浆混合输送，产生汽蚀情况，影响砂泵稳定运行。如此砂泵的输送将处于不稳定状态当中，间断输送会影响砂泵运转，且极易引发循环冲击力。在此作用下，冲击力通过叶轮传递给轴承，将所有负荷都压在轴承之上。长期超负荷运转，导致运转不平稳，出现发热现象。由于砂泵的转速与轴承寿命存在密切联系，要慎重做出选择。

3 结语

根据上文所述，本文研究的控制系统内部结构简单，且具有较强的稳定，适用于选矿现场。由于系统内部设置了PID调节器，在具体应用中，能够根据实际需求，进行自动调节，使得变频器输出的电压及频率与砂泵相匹配，不会出现超负荷或者空载等问题，不仅能够降低砂泵设备损耗，且能够显著提高生产效率。随着现代技术不断发展，我们还要加大对系统的研究力度，积极引进先进技术，不断优化系统，从而提高选矿水平。

参考文献

[1]唐美，刘维平，张可可，穆星星.基于AMESim混砂车排砂泵液压系统的动态特性仿真分析[J].机床与液压，2015（05）：124-126.

[2]张杨，郑泉，陈黎卿，等.基于蚁群算法的吸砂泵装配顺序优化设计[J].机械设计与研究，2015（02）：109-112.

[3]蔡民.石油天然气钻井用砂泵新型密封结构及选型应用研究[J].中国西部科技，2013（07）：44-45.