Вернуться к Горная промышленность и металлургия
мар 5, 2021

Усовершенствованное управление сгустителем

В предыдущих статьях мы рассматривали управление сгустителем с точки зрения измерения и простых реакций на события. Для улучшения результатов необходимо применять автоматизированные системы управления, поскольку сложно увидеть или измерить то, что происходит в сгустителе, и кроме того, время реакции с момента появления возмущения до изменения на выходе может быть длительным.
Thickener Outotec

В предыдущих статьях мы рассматривали управление сгустителем с точки зрения измерения и простых реакций на события. Для улучшения результатов необходимо применять автоматизированные системы управления, поскольку сложно увидеть или измерить то, что происходит в сгустителе, и кроме того, время реакции с момента появления возмущения до изменения на выходе может быть длительным.

Система управления сгустителем должна компенсировать колебания в параметрах технологического процесса. Управление осуществляется путем изменения как подачи флокулянта, так и скорости откачки сгущенного продукта. Однако колебания свойств руды могут вызывать непредсказуемые изменения в необходимой дозировке флокулянта. 

С помощью контура ПИД-регулирования уровень заполнения сгустителя может регулироваться с помощью обратной связи либо от датчика уровня постели, либо от измерителя прозрачности, а дозирование флокулянта — по массовому расходу с обратной связью от датчика уровня постели. За счет регулирования флокуляции и запаса твердых веществ обеспечивается стабильность, согласованность и оптимизация технологического процесса; а требуемая плотность сгущенного продукта может быть обеспечена путем оптимизации вручную.

ДОЗИРОВАНИЕ ФЛОКУЛЯНТА

Дозирование флокулянта должно соответствовать массовому расходу в питании сгустителя с подстройкой в зависимости от свойств перерабатываемой руды. После выбора оптимального флокулянта и коагулянта можно определить правильный диапазон дозирования. Простые опыты по осаждению в цилиндре позволяют определить влияние дозирования на начальную скорость осаждения и дают хорошие ориентиры по влиянию скорости осаждения на чистоту слива, при этом влияние флокулянтов на свойства сгущенного продукта менее очевидно.

Для регулирования подачи флокулянта требуется хорошая конструкция системы дозирования, адаптированная с учетом требований предприятия. Точка подачи флокулянта должна располагаться так, чтобы турбулентность обеспечивала хорошее перемешивание флокулянта с разбавителем и питанием. Могут потребоваться несколько точек подачи флокулянта, поскольку это обычно улучшает контакт флокулянта с системой; коагулянты следует вводить раньше, и в случае образования пены следует соблюдать осторожность во избежание использования флокулянта для стабилизации пены. Как правило, лучшие результаты достигаются при использовании разбавленных растворов, однако разбавление приводит к увеличению скорости восходящего потока, нивелируя преимущества от повышения скорости осаждения. 

Большинство сгустителей позволяют проверить эффективность флокуляции путем анализа проб сфлокулированной пульпы, отбираемых из питающего колодца.

исунок 1. Принцип усовершенствованного управления  сгустителем.
исунок 1. Принцип усовершенствованного управления сгустителем.

УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРАМИ СГУЩЕННОГО ПРОДУКТА

Плотность сгущенного продукта сгустителя зависит от способности твердых веществ к осаждению и времени пребывания в сгустителе. Системы управления, построенные на регулировании плотности на основе измерения плотности, могут привести к циклической нестабильности. За счет регулирования запаса сгустителя через управление откачкой сгущенного продукта для поддержания постоянной массы, можно стабилизировать плотность сгущенного продукта, после чего, добавив измерение плотности сгущенного продукта в качестве обратной связи для изменения уставки запаса сгустителя, можно добиться постоянной плотности сгущенного продукта в пределах самого сгустителя. Повышение плотности сгущенного продукта приводит к образованию материала с повышенным пределом текучести, что приводит к увеличению крутящего момента на приводе граблин и ограничивает достижимую плотность сгущенного продукта. Аналогичным образом, глубина постели ограничена геометрией сгустителя.

ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ

Как правило, управление сгустителем реализуется в виде одноконтурных регуляторов в РСУ или ПЛК. Работа таких систем затрудняется длительным временем реакции и взаимовлиянием управляемых переменных, что препятствует поддержанию стабильной плотности сгущенного продукта. Для поддержания требуемого режима сгустителя требуется регулировать работу насосов сгущенного продукта и дозирования флокулянта с учетом переменных условий и изменяющихся целевых показателей качества. Несмотря на то, что некоторые классические принципы регулирования справляются с данными ситуациями, тем не менее, требуется регулярное вмешательство оператора. Настройка усложняется и требует постоянного присутствия высококвалифицированных специалистов на площадке. Еще одна трудность заключается в соблюдении технологических ограничений и установлении приоритетов управляемых переменных.

Система ACT (Automation Control Tools) компенсирует неспособность контуров пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования справляться с длительным временем реакции и взаимовлиянием нескольких управляемых переменных. Для этого требуется соответствующая архитектура системы управления. В данном случае усовершенствованные расчеты системы управления выполняются в системе ACT высокого уровня, которая находится выше АСУ ТП предприятия.

Разделение усовершенствованной системы управления и общего человеко-машинного интерфейса (ЧМИ), реализованного в АСУ ТП, упрощает техническое обслуживание и диагностику обеих систем. На рисунке 2 показаны результаты, достигнутые благодаря установке усовершенствованной системы управления на основе ACT на сгустителе концентрата. Это решение демонстрирует преимущества по сравнению с решениями на основе ПИД-регуляторов, которые требуют многомесячной тонкой настройки для достижения приемлемого уровня управления.

ПРИМЕР: УСТАНОВКА ДЛЯ СГУЩЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА

Сгуститель никелевого концентрата (высокопроизводительный сгуститель HRT, 11 м) с двумя трубопроводами сгущенного продукта и рециркуляцией сгущенного продукта

Текущая ситуация характеризовалась следующим:

  • Высокая вариабельность массового расхода на входе
  • Непостоянство необходимой консистенции сгущенного продукта.
  • Загрязненный слив — нагрузка по твердому на циркуляцию воды
  • Отсутствие стабильности давления (уровня) постели 
  • Значительный объем рециркуляции сгущенного продукта 
  • Необходимость в частом вмешательстве оператора

Управляемые переменные:

  • Плотность сгущенного продукта
  • Давление постели
  • Мутность слива

C помощью регулирования расхода сгущенного продукта и дозирования флокулянта, изменения массового расхода на входе учитываются в качестве переменной возмущения. Также контролируется крутящий момент на приводе граблин для исключения перегрузок.

Рисунок 2. Плотность сгущенного продукта, мутность и давление постели до и после установки оптимизатора сгустителя.
Рисунок 2. Плотность сгущенного продукта, мутность и давление постели до и после установки оптимизатора сгустителя.
  • До (красный): Ручное управление, значительные колебания на входе
  • После (зеленый): Оптимизатор сгустителя, значительные колебания на входе

После установки оптимизатора сгустителя: 

  • Снизилась потребность в рециркуляции на 65%
  • Средняя плотность сгущенного продукта повысилась на 6% (+0,12 кг/л) 
  • Колебания плотности сгущенного продукта снизились на 24% 
  • Значительно сократились случаи превышения мутности слива
  • Высокий общий коэффициент использования регулятора: >94% с момента запуска с уменьшением вмешательств оператора.
Advanced thickener control
Figure 3. Relative distribution of underflow density before (red) and after (green) installation of thickener optimizer.
Понравилась статья? Читайте также:
Модернизация сгустителя
Узнайте основные факторы, учитываемые при модернизации сгустителя
мар 5, 2021
Подробнее
Вернуться к Горная промышленность и металлургия