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摘要：本文主要介绍了专家系统在国外某铜矿选矿工艺的选型与应用，对该系统的组成、控制方案、设备性能、控制目标等方面进行了说明。DCS控制系统基础自动化正常运行，并且生产工艺稳定后，投入专家系统，进行磨矿和浮选流程生产参数的自动设定，在确定磨矿和浮选基础指标，在此基础上，磨矿处理量提高3%以上，浮选回收率提高0.5%以上。
关键词：专家系统；DCS控制系统；磨矿处理量；浮选回收率
引言
该铜矿磨矿系统采用SABC流程，即“半自磨+球磨+顽石破碎”；浮选系统采用“粗磨粗选抛尾、粗精矿再磨再选流程”。精矿脱水系统采用“浓缩+过滤”两段脱水作业；粗选尾矿与精选尾矿分别进入两台高效浓密机，浓缩后两个尾矿输送系统分别通过多级输送泵加压扬送至尾矿库，回水通过两级库岸回水泵房输送至选矿高位水池；选矿厂区给水分为生产、消防给水系统、生活给水系统、回水给水系统。
1 磨矿专家控制系统介绍
实现半自磨机、球磨机、旋流器、顽石破碎机的优化控制，实现稳定磨矿分级生产、提高磨矿分级效率、保证旋流器溢流指标为目的。磨矿优化控制模块从优化控制的功能模块主要分为以下几个方面：
磨矿专家系统优化控制逻辑框图
半自磨机的涨肚保护控制模块
半自磨机的涨肚保护控制的是根据磨机的功率、轴压等信号来检测磨机的物料充填率，当物料充填率临界于“涨肚”的极端状态，通过增加半自磨机转速来减少磨机的物料充填率。当功率、轴压、磨音达到“涨肚”恢复值时，系统恢复到正常半自磨机转速。
半自磨机的给矿控制模块
半自磨机的给矿量不能超过球磨旋流器分级负荷及浮选工艺负荷要求，如果超过要求，会引起后段工艺的紊乱，同时半自磨机无法处理超出的负荷，会引起涨肚。
通过功率、轴压和、磨音来判断物料充填率（料位）的状态，当料位偏高时，减小半自磨机的给矿速率，使料位恢复正常状态。当料位偏低时，增大半自磨机的给矿速率，使料位恢复正常状态。用这三个参数来判断磨机的状态，判断磨机负荷的大小。如果磨机负荷大，则适当减小给矿量；如果磨机负荷低，则适当增加给矿量。
半自磨机的给水控制模块
对于半自磨机来说，给料速度不变时，如果半自磨机的排料速度大于磨料速度，那么料位就要逐渐下降，当料位低于下限后，就容易出现空砸衬板的事故；如果排料速度小于磨料速度时，那么料位就要逐渐上升，当料位高于上限后，就必须降低给料速度或停止给料，否则将发生胀肚，甚至堵死。通过功率、轴压和、磨音来判断物料位的状态，调节半自磨机的磨矿浓度，使料位恢复正常状态。
旋流器的溢流粒度控制模块
采用粒度仪检测旋流器的溢流粒度，将旋流器的工作组数、给矿压力、给矿浓度与溢流粒度的信号，输入FUZZY控制器，系统通过调节磨机的给矿量、磨矿浓度、渣浆泵频率、泵池补加水，实现提高旋流器的溢流粒度的合格率与稳定性的目的。
顽石破碎机的给矿控制模块
系统检测圆锥破碎机的破碎腔料位，判断目前破碎机的负荷，然后调节给料机的给矿量，实现“挤满式”给矿控制达到最高的生产效率。
2 磨矿专家系统的软硬件配置
磨音频谱仪4台，检测半自磨机的磨音和球磨机磨音。矿石图像分析仪2台，检测2台半自磨入矿皮带顽石返矿前矿石粒度。从粒度仪读取旋流器的溢流粒度数据。
数据服務器1台（磨矿与浮选共用1台），通过OPC通信与DCS系统、优化工作站进行数据交互、数据存储。优化工作站1台，进行磨矿优化的软件编程、优化平台、优化控制。优化客户端1台（磨矿与浮选共用1台），进行磨矿优化的现场显示与操作。WIN7专业版操作系统1套；Release软件 1套；SQL SERVER2008数据库软件（与浮选专家系统共用一套）。
3浮选专家控制系统介绍
实现粗选、精选、精扫选的浮选加药、浮选液位、浮选风量、浮选泡沫的优化控制，达到稳定浮选工艺生产、提高金属回收率的目的。浮选优化控制的功能模块从优化控制的功能模块主要分为以下几个方面：
液位稳定控制模块
一个浮选槽的控制动作将会影响其它浮选槽，如果不能正确处理，干扰将会通过回路传播，这意味着仅仅使用局部动作的控制器，液位稳定控制无法取得良好的效果。下图说明了干扰会在回路中传播的情况。
为了保证Bank1液位变化时，Bank2、Bank3的液位不变，因此，如果Bank1的阀门位置增加，则下游Bank2、Bank3的阀门位置也将增加，以消除这些激增流量的影响。
同理适用于Bank1流量的降低。
粗浮控制模块
根据产品品位和精矿质量的要求进行操作，当品位不合格时，调节浮选槽的液位、充气量与药剂量。
精浮控制模块
根据产品质量的要求，当品位检测值不合格时，调节浮选柱的底流阀开度、充气量、加药量。同时根据循环负荷量的要求，当循环负荷量过大时，调节浮选柱的底流阀开度、充气量、加药量以及来矿量。
精扫浮控制模块
精扫浮是将尾矿中的有用矿物选择性富集于精矿泡沫去再选。因此，根据产品质量的要求，当品位检测值或者品位预测值不合格时，调节浮选槽的液位、充气量与药剂量。同时根据产品产率的要求进行操作，当产率不合格时，调节浮选槽的液位、充气量。以及根据循环负荷量的要求，当循环负荷量过大时，调节浮选槽的液位、充气量。
4 浮选专家系统的软硬件需求
泡沫图像分析仪4套，检测粗选、精扫选的泡沫状态。从粒度仪读取旋流器的溢流粒度数据，检测原矿、粗选精矿、粗选尾矿、精扫选尾矿、精矿的品位。
数据服务器1台（磨矿与浮选共用1台），通过OPC通信与DCS系统、优化工作站进行数据交互、数据存储。优化工作站1台，进行浮选优化的软件编程、优化平台、优化控制。优化客户端1台（磨矿与浮选共用1台），进行浮选优化的现场显示与操作。操作系统1套，Release软件 1套，SQL SERVER2008数据库软件与磨矿专家系统共用一套。
5 磨矿专家系统、浮选专家系统与DCS系统的接口
磨矿专家系统、浮选专家系统与DCS系统通过以太网通信。专家控制系统通过OPC通信方式实现与组态软件的数据交互。专家系统可自动读取DCS的相关数据，并对当前数据进行分析，根据先进控制算法，提出优化设定值。专家控制系统将优化设定值发送到组态软件的指定界面上进行显示。DCS系统将优化设定值输入到相关的设定值，并执行该设定值。
专家控制系统也可离线数据分析状态。专家系统只对当前数据进行分析，显示优化建议值，DCS系统不执行该设定值。
6 结束语
DCS控制系统基础自动化正常运行，并且生产工艺稳定后，投入专家系统，进行磨矿和浮选流程生产参数的自动设定。在专家系统投运率达到95%以上，确定磨矿和浮选基础指标，在此基础上，专家系统的运行可以使磨矿处理量提高3%以上，浮选回收率提高0.5%以上。
关键词：专家系统；DCS控制系统；磨矿处理量；浮选回收率
引言
该铜矿磨矿系统采用SABC流程，即“半自磨+球磨+顽石破碎”；浮选系统采用“粗磨粗选抛尾、粗精矿再磨再选流程”。精矿脱水系统采用“浓缩+过滤”两段脱水作业；粗选尾矿与精选尾矿分别进入两台高效浓密机，浓缩后两个尾矿输送系统分别通过多级输送泵加压扬送至尾矿库，回水通过两级库岸回水泵房输送至选矿高位水池；选矿厂区给水分为生产、消防给水系统、生活给水系统、回水给水系统。
1 磨矿专家控制系统介绍
实现半自磨机、球磨机、旋流器、顽石破碎机的优化控制，实现稳定磨矿分级生产、提高磨矿分级效率、保证旋流器溢流指标为目的。磨矿优化控制模块从优化控制的功能模块主要分为以下几个方面：
磨矿专家系统优化控制逻辑框图
半自磨机的涨肚保护控制模块
半自磨机的涨肚保护控制的是根据磨机的功率、轴压等信号来检测磨机的物料充填率，当物料充填率临界于“涨肚”的极端状态，通过增加半自磨机转速来减少磨机的物料充填率。当功率、轴压、磨音达到“涨肚”恢复值时，系统恢复到正常半自磨机转速。
半自磨机的给矿控制模块
半自磨机的给矿量不能超过球磨旋流器分级负荷及浮选工艺负荷要求，如果超过要求，会引起后段工艺的紊乱，同时半自磨机无法处理超出的负荷，会引起涨肚。
通过功率、轴压和、磨音来判断物料充填率（料位）的状态，当料位偏高时，减小半自磨机的给矿速率，使料位恢复正常状态。当料位偏低时，增大半自磨机的给矿速率，使料位恢复正常状态。用这三个参数来判断磨机的状态，判断磨机负荷的大小。如果磨机负荷大，则适当减小给矿量；如果磨机负荷低，则适当增加给矿量。
半自磨机的给水控制模块
对于半自磨机来说，给料速度不变时，如果半自磨机的排料速度大于磨料速度，那么料位就要逐渐下降，当料位低于下限后，就容易出现空砸衬板的事故；如果排料速度小于磨料速度时，那么料位就要逐渐上升，当料位高于上限后，就必须降低给料速度或停止给料，否则将发生胀肚，甚至堵死。通过功率、轴压和、磨音来判断物料位的状态，调节半自磨机的磨矿浓度，使料位恢复正常状态。
旋流器的溢流粒度控制模块
采用粒度仪检测旋流器的溢流粒度，将旋流器的工作组数、给矿压力、给矿浓度与溢流粒度的信号，输入FUZZY控制器，系统通过调节磨机的给矿量、磨矿浓度、渣浆泵频率、泵池补加水，实现提高旋流器的溢流粒度的合格率与稳定性的目的。
顽石破碎机的给矿控制模块
系统检测圆锥破碎机的破碎腔料位，判断目前破碎机的负荷，然后调节给料机的给矿量，实现“挤满式”给矿控制达到最高的生产效率。
2 磨矿专家系统的软硬件配置
磨音频谱仪4台，检测半自磨机的磨音和球磨机磨音。矿石图像分析仪2台，检测2台半自磨入矿皮带顽石返矿前矿石粒度。从粒度仪读取旋流器的溢流粒度数据。
数据服務器1台（磨矿与浮选共用1台），通过OPC通信与DCS系统、优化工作站进行数据交互、数据存储。优化工作站1台，进行磨矿优化的软件编程、优化平台、优化控制。优化客户端1台（磨矿与浮选共用1台），进行磨矿优化的现场显示与操作。WIN7专业版操作系统1套；Release软件 1套；SQL SERVER2008数据库软件（与浮选专家系统共用一套）。
3浮选专家控制系统介绍
实现粗选、精选、精扫选的浮选加药、浮选液位、浮选风量、浮选泡沫的优化控制，达到稳定浮选工艺生产、提高金属回收率的目的。浮选优化控制的功能模块从优化控制的功能模块主要分为以下几个方面：
液位稳定控制模块
一个浮选槽的控制动作将会影响其它浮选槽，如果不能正确处理，干扰将会通过回路传播，这意味着仅仅使用局部动作的控制器，液位稳定控制无法取得良好的效果。下图说明了干扰会在回路中传播的情况。
为了保证Bank1液位变化时，Bank2、Bank3的液位不变，因此，如果Bank1的阀门位置增加，则下游Bank2、Bank3的阀门位置也将增加，以消除这些激增流量的影响。
同理适用于Bank1流量的降低。
粗浮控制模块
根据产品品位和精矿质量的要求进行操作，当品位不合格时，调节浮选槽的液位、充气量与药剂量。
精浮控制模块
根据产品质量的要求，当品位检测值不合格时，调节浮选柱的底流阀开度、充气量、加药量。同时根据循环负荷量的要求，当循环负荷量过大时，调节浮选柱的底流阀开度、充气量、加药量以及来矿量。
精扫浮控制模块
精扫浮是将尾矿中的有用矿物选择性富集于精矿泡沫去再选。因此，根据产品质量的要求，当品位检测值或者品位预测值不合格时，调节浮选槽的液位、充气量与药剂量。同时根据产品产率的要求进行操作，当产率不合格时，调节浮选槽的液位、充气量。以及根据循环负荷量的要求，当循环负荷量过大时，调节浮选槽的液位、充气量。
4 浮选专家系统的软硬件需求
泡沫图像分析仪4套，检测粗选、精扫选的泡沫状态。从粒度仪读取旋流器的溢流粒度数据，检测原矿、粗选精矿、粗选尾矿、精扫选尾矿、精矿的品位。
数据服务器1台（磨矿与浮选共用1台），通过OPC通信与DCS系统、优化工作站进行数据交互、数据存储。优化工作站1台，进行浮选优化的软件编程、优化平台、优化控制。优化客户端1台（磨矿与浮选共用1台），进行浮选优化的现场显示与操作。操作系统1套，Release软件 1套，SQL SERVER2008数据库软件与磨矿专家系统共用一套。
5 磨矿专家系统、浮选专家系统与DCS系统的接口
磨矿专家系统、浮选专家系统与DCS系统通过以太网通信。专家控制系统通过OPC通信方式实现与组态软件的数据交互。专家系统可自动读取DCS的相关数据，并对当前数据进行分析，根据先进控制算法，提出优化设定值。专家控制系统将优化设定值发送到组态软件的指定界面上进行显示。DCS系统将优化设定值输入到相关的设定值，并执行该设定值。
专家控制系统也可离线数据分析状态。专家系统只对当前数据进行分析，显示优化建议值，DCS系统不执行该设定值。
6 结束语
DCS控制系统基础自动化正常运行，并且生产工艺稳定后，投入专家系统，进行磨矿和浮选流程生产参数的自动设定。在专家系统投运率达到95%以上，确定磨矿和浮选基础指标，在此基础上，专家系统的运行可以使磨矿处理量提高3%以上，浮选回收率提高0.5%以上。