鐵礦料破碎機流體摹擬扼制的預設和運用
1工藝過程簡輥式破碎機介及控制方案
礦石破碎是采礦業(yè)中的一項關鍵工序,破碎任務由礦石破碎機完成。礦石破碎機屬重大主體設備,功率大、電壓高,其工作狀況直接影響破碎裝置的使用壽命,并影響到產(chǎn)品質(zhì)量。所以,在其工作過程中化工振動篩應控制其負荷,以防過載。
上海梅山集團鐵礦選礦廠中碎及細碎車間各有4臺圓錐礦石破碎機,功率280 kW給煤機,電壓6000V,分別擔任著整個選礦廠礦石中度破碎和精細破碎任務。破碎機的進礦分別由一臺給料皮帶機拖動。以前,為使破碎機工作在額定負荷下,由人工觀察破碎機的工作電流,根據(jù)電流的大小來調(diào)節(jié)給料排礦口。
具體地說,若破碎機的工作電流增加,則調(diào)小排礦口,以減ne斗式提升機少進礦量,使破碎機的工作電流降低。但這種調(diào)節(jié)主觀性強,并且往往由于人為疏忽等原因,調(diào)節(jié)不及時,效果不很明顯。
現(xiàn)采用計算機來替代手動控制,控制方案如下:給料皮帶機由一臺變頻器控制,由計算機檢測破碎機的工作電流,若破碎機的工作電流增加,則通過控制算法,降低給料皮帶機變頻器的輸出頻率,從而降低了給料皮帶機的轉(zhuǎn)速,進而減少進礦量。相反,則增加給料皮帶機的轉(zhuǎn)煤礦皮帶輸送機速,使破碎機工作在滿負荷下,以保證產(chǎn)量。變頻器(變頻器在新型式礦藏提升機的運用)采用富士FRENIC 5000G11S變頻器。破碎機電流調(diào)節(jié)工藝示意圖如 1所示。
2具有多個可調(diào)整因子的模糊控制算法礦石破碎過程屬分布參數(shù)較大的慣性滯后系頂擊式振篩機統(tǒng),目前還難以找到描述這種過程的精確數(shù)學模型,用常規(guī)PID控制有一定難度。但在長期的人工監(jiān)測和控制情況下,已積累了一定的操作經(jīng)驗,并記錄有大量的測控數(shù)據(jù)、生產(chǎn)報表和歷史曲線等。在對梅山鐵礦選礦廠破碎機的相關數(shù)據(jù)分析研究后,我們決定采用模糊控制算法,以期得到用戶要求的控制效果。
2 1具有多個可調(diào)整因子的模糊控制器為提高系統(tǒng)TD、D型斗提機性能,采用二維模糊控制器,即雙輸入(偏差e、偏差變化率e )單輸出控制結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對相關數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的總結(jié),得到如下模糊控制規(guī)則,如 1所示。
一般情況下,控制規(guī)則可用數(shù)學表振動落砂機達式描述u = < ( E+ EC)/ 2>其中氣力輸送系統(tǒng)符號< >表示取整輸送機運算。
一般地說,誤差和誤差變化在不同的控制階段齒輥破碎機對控制器有不同的影響。比如,在階躍響應的初始階段,系統(tǒng)誤差較大,誤差是主要矛盾,因此應加大誤差的權(quán)重。在中期階段,系統(tǒng)的誤差減小,系統(tǒng)的上升速度很快,因此為減小系統(tǒng)的超調(diào),應突出誤差變化的作用。當系統(tǒng)的響應接近于期望值時,由于此時誤差和誤差變化都比較小,兩者可以取大致相同的權(quán)系數(shù)。
根據(jù)這個思想,在上制砂機工作特點式中引入可調(diào)整因子:u= < e+ (1- ) ec>< 0, 1>式中,用于調(diào)整誤差和誤差變化在不同階箱式給料機段的作用。
本系統(tǒng)中,誤差鏈斗提升機的論域取為{- 3, - 2, - 1, 0, 1,2, 3},設計時將整個響應過程分為4個階段,在不同的階段采用不同的,并與常規(guī)模糊控制器相比,響應曲線如 2所示。
圖中,曲線1為常規(guī)模糊控制響應曲線;曲線2為鏈式提升機具有多個可調(diào)整因子的模糊控制響應曲線。
其中: e= 0時, = 0 4;e= - 1或1時, = 0 5;e= - 2或2時, = 0 65;e= - 3或3時, = 0 75;可見,采用具有多個可調(diào)整因子的模糊控制器比常規(guī)的模糊控制器無論在上升時間和超調(diào)等方面都有了很大提高。
3系統(tǒng)硬件設計
梅山鐵礦選礦廠細碎車間中,共有4臺破碎機。
為實現(xiàn)分散控制,采用4個小型OMRON可編程控制器CPMIA ( 80點)分別控制4臺細碎機的運行。
由于CPMIA處理模擬量的功能有限,采用C200HG PLC外擴模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊AD003( 8通道/塊)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DA004( 8通道/塊)實現(xiàn)有關模擬量(電流,電壓,流量,溫度等)的采集以及給料皮帶機變頻器的變頻輸出控制。
每個CPM1A PLC通過通信協(xié)議宏( PMCR)與C200HG PLC進行串行通信。C200HG通過Controller Link網(wǎng)絡與其它系統(tǒng)相連。細碎車間系統(tǒng)硬件連接 1.
在調(diào)試中,現(xiàn)場擾動問題相當突出。主要存在如下干擾問題,我們有針對性地采取了相應抗擾措施:
?。?1)破碎機功率大、電壓高,電磁干擾相當強。
破碎機工作時,干擾對模擬量的影響明顯增大。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的未用端子應用短線將正負端短接,這一點應特別注意,否則干擾會從該未用端子進入PLC AD轉(zhuǎn)換模塊的內(nèi)部電路,從而導致其它AD轉(zhuǎn)換通道無法正常工作。
?。?2)為了有效地消除模擬量的波動和瞬間干擾,可在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的設置中加入滑動平均濾波,再將轉(zhuǎn)換結(jié)果送PLC處理。在軟件設計中,也應采取濾波措施。本設計中,采用了飽和限幅和多點滑動平均濾波兩種方式。
( 3)在初期的變頻控制中,曾發(fā)生熱繼電器異常跳動現(xiàn)象,從而導致給料皮帶機無法正常工作。經(jīng)分析認為,這是由于變頻器和電機之間配線較長(約50 m) ,由于線間分布電容產(chǎn)生較大的高頻電流,從而引起誤動作,后在變頻器輸出端接入輸出側(cè)濾波器使問題得以解決。
4運行效果
本方案排除以往靠人工觀察和經(jīng)驗進行操作,實現(xiàn)破碎機的最優(yōu)化運行,降低了主體設備的損壞率,延長其使用壽命和維護周期。以前,有時為了追求產(chǎn)量,人為加大給料量,從而造成了破碎機的人為損壞。一般每年每臺破碎機要更換1到2個破碎壁,細碎及中碎車間共有8臺礦石破碎機,按每支破碎壁20萬元計算,每年僅此一項可節(jié)省備件消耗可達200萬元。
同時本方案采用了實時負荷控制,提高了設備的利用率,減少了設備的空轉(zhuǎn)率,實現(xiàn)節(jié)能3% 5%.
系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試和試運行后,正式投運至今,運行表明:該電流模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好,抗擾能力強;具有較強的魯棒性;主機電流穩(wěn)定,完全達到了用戶需求,經(jīng)濟效益十分顯著。
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