礦漿輸送泵控制方式，針對(duì)存在的問題，重新設(shè)定變頻器參數(shù)，并通過與DCS組合控制，對(duì)DCS系統(tǒng)的PID控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)漿池液位跟蹤控制，使控制曲線穩(wěn)定，達(dá)到控制目的。

　　關(guān)鍵詞 地槽礦漿 輸送泵 變頻器 DCS系統(tǒng) PID控制 液位跟蹤

　　1 工藝示意圖及說明

　　圖1是精礦濃密系統(tǒng)的磷礦礦漿輸送工藝示意圖。原料廠80萬噸/年磷礦礦漿浮選裝置是把球磨機(jī)磨出的低品位礦漿經(jīng)工藝處理后提高單位密度礦漿的磷含量，再經(jīng)過濃密系統(tǒng)的沉降，輸出生產(chǎn)所需的精礦漿，然后經(jīng)濃密槽排出，進(jìn)入圖1所示的地槽漿池，zui后由地槽礦漿輸送泵輸送到20m高處的精礦漿槽(地槽輸送管道以水平彎曲管道和斜坡管道組成，長度50m左右)。由于礦漿濃度和黏度的關(guān)系，很容易造成地槽輸送管道堵塞，因此在地槽礦漿輸送泵出口并未安裝止回閥，即當(dāng)?shù)夭鄣V漿輸送泵停止后，管道內(nèi)的礦漿將因高差而自動(dòng)退回地槽漿池。

　2 地槽礦漿輸送泵的控制方式

　　地槽礦漿輸送泵為立式泵，流量Q為160m3/h，揚(yáng)程H為40m，輸送管道為ф159的碳鋼管，配套電機(jī)功率為55kW;采用變頻調(diào)速，通過現(xiàn)場機(jī)旁安裝操作柱來控制啟/停。變頻器頻率給定有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，通過DCS系統(tǒng)切換。手動(dòng)控制時(shí)，通過手動(dòng)輸入來給定變頻器頻率;切換到自動(dòng)控制后，通過地槽漿池的超聲波液位計(jì)所測得的實(shí)際液位來控制變頻器的頻率給定，實(shí)現(xiàn)PID控制。正常運(yùn)行時(shí)，地槽礦漿輸送泵采用自動(dòng)控制。在調(diào)試和采用水作為原料的試運(yùn)行過程中，這種采用超聲波液位計(jì)的PID自動(dòng)控制方式運(yùn)行正常。

　　3 存在的問題

　　濃密系統(tǒng)投運(yùn)后，多次發(fā)現(xiàn)地槽漿池滿槽溢出，初步判斷是超聲波液位計(jì)未起作用。于是對(duì)液位計(jì)進(jìn)行檢查、校驗(yàn)，結(jié)果正常。經(jīng)DCS操作人員觀察，變頻器的給定頻率波動(dòng)大，尤其是頻率下降得很快，而回升卻不及時(shí)，造成變頻器低速運(yùn)行跳閘，而地槽漿池小，導(dǎo)致礦漿滿槽溢出。查看PID曲線，發(fā)現(xiàn)曲線波動(dòng)大，且PID控制給定頻率跟蹤液位不穩(wěn)定，圖2為未整定前的曲線。

頻率給定值隨液位波動(dòng)大，造成地槽漿池不是滿槽就是池干見底。現(xiàn)將礦漿濃密系統(tǒng)地槽立式輸送泵存在的問題總結(jié)如下：

　　(1)低速運(yùn)行跳閘，卻并未報(bào)低速運(yùn)行超時(shí)故障;

　　(2)正常停機(jī)后，變頻器在高頻率下手動(dòng)控制不能啟動(dòng)，DCS將頻率給定降為低頻后，才能啟動(dòng);

　　(3)DCS系統(tǒng)PID控制不穩(wěn)定，變頻器增速、減速波動(dòng)太大;

　　(4)PID液位自動(dòng)控制變頻器調(diào)速時(shí)，在低液位使變頻器頻率降低，當(dāng)液位回升后，頻率不能及時(shí)回升，造成漿池滿槽溢出;

　　4 原因分析

　　下面對(duì)上述問題逐一進(jìn)行分析。

　　(1)原工藝要求是當(dāng)?shù)夭鄣V漿輸送泵停止后，礦漿會(huì)因高差而自動(dòng)退回地槽漿池。但是在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，在地槽礦漿輸送泵沒有停止的情況下，只要變頻器頻率降到一定值以下時(shí)，輸送泵就會(huì)因高差壓力而不能輸出礦漿，導(dǎo)致管道里的礦漿退回地槽漿池。此時(shí)，液位計(jì)仍處于低位，變頻器的給定頻率下降很快，電機(jī)也在降速，而輸送泵卻因管道礦漿退回而反轉(zhuǎn)，迫使變頻器因反拉制動(dòng)而跳閘。

　　(2)正常停機(jī)后，高頻率下手動(dòng)控制不能啟動(dòng)的原因是礦漿退回地槽漿池后，礦漿會(huì)堵塞立式泵[微軟用戶1] ，導(dǎo)致立式泵[微軟用戶2] 高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使變頻器制動(dòng)。

　　(3)PID控制的 I(積分)調(diào)節(jié)是為了消除余差，即消除PV(實(shí)際控制值)和SV(目標(biāo)值)之間的余差。余差越接近目標(biāo)值，控制就越穩(wěn)定，給定頻率將實(shí)時(shí)跟蹤液位。這個(gè)I值可以根據(jù)計(jì)算得出，也可以通過人為調(diào)節(jié)而確定一個(gè)穩(wěn)定的經(jīng)驗(yàn)值。

　　(4)因?yàn)榈夭蹪{池太小，地槽礦漿輸送泵輸送過快，地槽漿池很快見底;輸送過慢，又會(huì)造成地槽漿池很快滿槽溢出，所以需要對(duì)PID控制的參數(shù)P(比例)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這個(gè)P值可以通過計(jì)算得出，也可以通過人為調(diào)節(jié)而確定一個(gè)穩(wěn)定的經(jīng)驗(yàn)值。

　　5解決措施

　　對(duì)于問題(1)和(2)，只需將變頻器的低頻率運(yùn)行閥值從0Hz改為30Hz，并將變頻器的加/減速時(shí)間改為10s(廠家默認(rèn)值為3s)。這樣無論手動(dòng)控制還是自動(dòng)控制，變頻器zui低運(yùn)行頻率都為30Hz，從而確保礦漿不會(huì)順著管道退回地槽漿池，也能使變頻器低頻率啟動(dòng)。變頻器的低頻率運(yùn)行閥值是地槽礦漿輸送泵克服管道里的礦漿高差壓力輸送礦漿的zui小頻率值，可通過泵參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、礦漿濃度、管道長度以及高差來計(jì)算得出，這里的30Hz是一個(gè)經(jīng)人為調(diào)節(jié)而確定的穩(wěn)定值。

　　問題(3)和(4)主要涉及PID控制問題，可以通過傳函數(shù)的關(guān)系，計(jì)算出P和I的值，再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行，進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，使其滿足工藝要求。當(dāng)對(duì)I值輸入1.00%，將P值調(diào)為30左右時(shí)，就可保證地槽漿池的液位在一個(gè)比較恒定的范圍內(nèi)，不會(huì)滿槽溢出，也不會(huì)池干見底。整定后的曲線如圖3所示。

　PV經(jīng)過兩個(gè)波峰之后逐漸衰減，并向控制目標(biāo)SV曲線靠近，即PV值跟蹤SV值(的效果是PV與SV重合);而MV也由兩個(gè)波峰之后逐漸變?yōu)橐环€(wěn)定值，其大小由漿池的進(jìn)料多少?zèng)Q定。只要進(jìn)料改變，測量值PV就會(huì)改變，MV也會(huì)改變，同圖3一樣，經(jīng)過兩三個(gè)波峰后，又會(huì)達(dá)到平穩(wěn)，這就是系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)。