一种工业水力旋流器压力稳定控制系统及控制方法与流程

本发明属于矿山设备领域，具体涉及一种工业水力旋流器压力稳定控制系统及控制方法。

背景技术：

1、在矿物加工行业中无论是有色金属还是黑色金属以及非金属行业，通常是以水作为磨矿分级、选别作业的媒介，在磨矿分级系统通常采用旋流器、高频细筛、螺旋分级机等作为分级设备，其中旋流器作为最常使用的设备。水力旋流器是一种分离非均匀相混合物的多相分离设备，其结构通常是圆筒和圆锥的组合体，来料沿切线进入圆筒，在离心力的作用下，重组分旋转向下排出，轻组分下降到一定位置后随溢流从顶部排出，这样就完成了轻重组分的分离。该设备具有构造简单，操作方便、无动部件、占地面积小、处理量大、分离效率高等优点，这些优点使得水力旋流器在选煤、石油和化工领域有着广泛的应用市场。目前，关于旋流器分级的研究主要集中于结构参数的优化、内部流场的模拟、应用技术的拓展方面的研究。虽然水力旋流器性能由结构参数、操作参数和入料性质共同决定的，但在工艺流程、设备设施固定后，其分级性能主要与操作参数和入料性质有关。入料性质主要是指所处理物料的密度和粒度组成。在实际生产过程中，入料性质通常会随矿物特性或前一作业工作状态的变化而产生波动，使水力旋流器入料压力失稳，导致对水力旋流器分级性能，从而对后续选别或再分级作业造成不利影响。

2、目前，现有旋流器压力自动控制系统通常采用p id模式进行调节，其基本方式是当实际液位低于设定液位，阀门不断增大开度，直到进入死区停止开阀，但补加水的惯性使液位还在上升，超过死区还在上升后开始关阀，如此反复调整液位。补加水受压力和阀门在管道上的位置不同扰动不同，导致p id始终在大幅调节，液位上下来回波动，造成旋流器压力波动大。变频器频率控制旋流器压力的p id也存在震荡的的问题，导致参数匹配难度大。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了应对物料的变化，减少旋流器压力波动，减小旋流器运行成本，提高旋流器分级效率，增强后端选别作业、再分级作业效率，最大限度提高其处理能力，提升选厂综合效益，发明提供了一种工业水力旋流器压力稳定控制系统及控制方法。

2、本发明包括如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种工业水力旋流器压力稳定控制系统，包括水力旋流器、磨矿设备、旋流器给矿泵池和变频渣浆泵，所述水力旋流器的沉砂管连接所述磨矿设备，所述磨矿设备连接所述旋流器给矿泵池，所述旋流器给矿泵池连接所述变频渣浆泵；所述水力旋流器设置有压力传感器。

4、进一步地，所述旋流器给矿泵池设置有液位传感器、给矿管和泵池加水管，所述泵池加水管上设置有加水阀门。

5、进一步地，所述变频渣浆泵通过矿浆管与所述旋流器给矿泵池连接；位于所述旋流器给矿泵池内，矿浆管进口位于泵池加水管出口的下方。

6、进一步地，所述泵池加水管出口位于所述矿浆管进口的上方200～300mm，前方200～300mm；所述矿浆管与所述变频渣浆泵进口中心线重合。

7、本发明第二方面提供了一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，包括上述所述的控制系统，所述控制方法为：

8、获取第一预设时间内的压力传感器的压力值，并获得该第一预设时间内的压力值的平均值pavg1；

9、获取前一第一预设时间内的压力传感器的压力值，并获得该前一第一预设时间内的压力值的平均值pavg2；

10、若所述平均值pavg1位于压力调整死区内，则保持变频渣浆泵的频率不变；

11、若所述平均值pavg1大于所述压力调整死区，且所述平均值pavg1大于平均值pavg2，则降低变频渣浆泵的频率；

12、若所述平均值pavg1小于所述压力调整死区，且所述平均值pavg1小于平均值pavg2，则提高变频渣浆泵的频率。

13、进一步地，所述变频渣浆泵的调节范围为：0.1～0.5hz。

14、进一步地，所述压力传感器连续每秒进行压力采集，获得压力值pn，其中，pn∈(p1,p2,p3,...,pn)，pn表示第n秒的压力值；

15、第一预设时间为q s,则：

16、

17、本发明第三方面提供了一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，包括上述所述的控制系统和如上述所述的控制方法，控制方法还包括：

18、获取第二预设时间内的液位传感器的液位值，并获得该第二预设时间内的液位值的平均值lavg1；

19、获取前一第二预设时间内的液位传感器的液位值，并获得该前一第一预设时间内的液位值的平均值lavg2；

20、若所述平均值lavg1位于液位调整死区内，则保持加水阀门的开度不变；

21、若所述平均值lavg1大于所述液位调整死区，且所述平均值lavg1大于平均值lavg2，则减小加水阀门的开度；

22、若所述平均值lavg1小于所述液位调整死区，且所述平均值lavg1小于平均值lavg2，则增大加水阀门的开度。

23、进一步地，在所述平均值lavg1大于所述液位调整死区，且所述平均值lavg1大于平均值lavg2，则减小加水阀门的开度时：

24、若平均值lavg1位于第一液位缓速调整区，则按加水阀门全开开度的0.1～0.5％减小加水阀门开度；

25、若平均值lavg1位于第一液位快速调整区，则按加水阀门全开开度的0.2～1％减小加水阀门开度；

26、其中，液体调整死区<第一液位缓速调整区<第一液位快速调整区；

27、和/或在所述平均值lavg1小于所述液位调整死区，且所述平均值lavg1小于平均值lavg2，则增大加水阀门的开度时：

28、若平均值lavg1位于第二液位缓速调整区，则按加水阀门全开开度的0.1～0.5％增大加水阀门开度；

29、若平均值lavg1位于第二液位快速调整区，则按加水阀门全开开度的0.2～1％增大加水阀门开度；

30、其中，第二液位快速调整区<第二液位缓速调整区<液体调整死区。

31、进一步地，所述旋流器给矿泵池容积总高度为h m，所述液位调整死区为h/2～3h/4m。

32、采用上述技术方案，本发明包括如下优点：

33、1、本发明能够应对物料变化，减少旋流器压力波动，减轻分级精度的影响，减小旋流器运行成本，最大限度提高其处理能力，增强后端选别作业、再分级作业效率，提升选厂综合效益。

34、2、本发明的压力调整死区的设置能够避免实际监测压力值及设定压力值比较导致变频渣浆泵频率频繁调整，能够有效保持监测设备的灵敏度，延长设备有效运行时间，同时也能减少监测系统误差带来频繁调整。

35、3、本发明每5秒一次压力值比较，能够判断水力旋流器压力上涨速率，变频渣浆泵同步增加调整(每次调整为0.3％开度，调整最佳区间0.1％～1％)，具有水力旋流器压力调整及时性、针对性大幅度提高，同时避免了压力出现大幅度波动，有利于压力的稳定的优点。

36、4、本发明的液位调整死区的设置能够避免实际监测液位值及设定液位值比较，避免时刻调整加水阀门开度，能够有效保持监测设备的灵敏度，延长设备有效运行时间，同时也能减少监测系统误差带来频繁调整,克服了生产过程中来料浓度波动带来的不利影响。

37、5、本发明的调整液位设置缓速调整区间、快速调整区，每5秒一次液位值比较，能够判断旋流器上涨速率，渣浆泵同步增加调整(每次调整为0.1hz，调整最佳区间0.1～0.5hz)，同时在不同区域内设置了不同的调整幅度，旋流器液位调整及时性、针对性大幅度提高，同时避免了液位出现大幅度波动，有利于液位的稳定。

38、6、本发明将旋流器给矿泵池液位调整死区设定为泵池高度的1/2～3/4区间范围内，能够防止旋流器给矿泵池抽空和矿浆溢出，并充分释放旋流器给矿泵池储存、缓冲的作用。

39、7、本发明将加水水管出口设置在矿浆管进口上方200mm-300mm、前方200mm-300mm，且使矿浆管变频渣浆泵进口中心线重合，具有避免矿浆在渣浆泵进口处出现不均匀或淤积的优点。

40、8、本发明通过科学对系统数据采集，及压力调整死区和液位调整死区的设计等方式，克服了生产过程中来料波动及监测波动带来的不利影响，使水力旋流器压力更稳定。

41、9、本发明通过同时对变频渣浆泵的频率和旋流器给矿泵池的液位进行调整，具有更高的调节效率和调节效果。

42、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种工业水力旋流器压力稳定控制系统，其特征在于，包括水力旋流器(10)、磨矿设备(20)、旋流器给矿泵池(30)和变频渣浆泵(40)，所述水力旋流器(10)的沉砂管(11)连接所述磨矿设备(20)，所述磨矿设备(20)连接所述旋流器给矿泵池(30)，所述旋流器给矿泵池(30)连接所述变频渣浆泵(40)；所述水力旋流器(10)设置有压力传感器(50)。

2.根据权利要求1所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制系统，其特征在于，所述旋流器给矿泵池(30)设置有液位传感器(60)、给矿管(70)和泵池加水管(80)，所述泵池加水管(80)上设置有加水阀门(90)。

3.根据权利要求2所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制系统，其特征在于，所述变频渣浆泵(40)通过矿浆管(100)与所述旋流器给矿泵池(30)连接；位于所述旋流器给矿泵池(30)内，矿浆管进口(101)位于泵池加水管出口(81)的下方。

4.根据权利要求3所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制系统，其特征在于，所述泵池加水管出口(81)位于所述矿浆管进口(101)的上方200～300mm，前方200～300mm；所述矿浆管(100)与所述变频渣浆泵(40)进口中心线重合。

5.一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，包括权利要求1所述的控制系统，所述控制方法为：

6.根据权利要求5所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，所述变频渣浆泵(40)的调节范围为：0.1～0.5hz。

7.根据权利要求5所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，所述压力传感器(50)连续每秒进行压力采集，获得压力值pn，其中，pn∈(p1,p2,p3,...,pn)，pn表示第n秒的压力值；

8.一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，包括如权利要求2-3任意一项所述的控制系统和如权利要求5-7任意一项所述的控制方法，控制方法还包括：

9.根据权利要求8所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，在所述平均值lavg1大于所述液位调整死区，且所述平均值lavg1大于平均值lavg2，则减小加水阀门(90)的开度时：

10.根据权利要求8所述的一种工业水力旋流器压力稳定控制方法，其特征在于，所述旋流器给矿泵池(30)容积总高度为h m，所述液位调整死区为h/2～3h/4m。

技术总结
本发明属于矿山设备领域，具体涉及一种工业水力旋流器压力稳定控制系统及控制方法。包括水力旋流器、磨矿设备、旋流器给矿泵池和变频渣浆泵，所述水力旋流器的沉砂管连接所述磨矿设备，所述磨矿设备连接所述旋流器给矿泵池，所述旋流器给矿泵池连接所述变频渣浆泵；所述水力旋流器设置有压力传感器。本发明具有减少旋流器压力波动，减小旋流器运行成本，提高旋流器分级效率，增强后端选别作业、再分级作业效率，最大限度提高其处理能力，提升选厂综合效益的优点。

技术研发人员：李金,王铁军,罗德强,刘传,何向东,何敏,许耀文,刘伟,祝勇涛,周其林,桂华明,岳张武,苟炳中,朱科,刘云,姚鑫,陈勇,李勇
受保护的技术使用者：攀钢集团矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23