Система автоматического управления интенсивностью пеносъема на флотационной машине ФПМ-16 секции никелевой флотации НОФ

Общие сведения о флотации. Анализ флотационной машины как объекта автоматизации. Формулировка требований к системе управления. Идентификация, создание математической модели объекта управления. Имитационное моделирование контура регулирования в MatLab.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Федеральное агентство по образованию

ГОУВПО Норильский индустриальный институт

Кафедра электропривода и автоматизации технологических процессов и производств

Курсовая работа

по дисциплине "Системы автоматизации и управления"

Тема: "Система автоматического управления интенсивностью пеносъема на флотационной машине ФПМ-16 секции никелевой флотации НОФ"

Выполнил: ст. гр. АПм-06

Арламов А.С.

Проверил: к.т.н., доцент

Писарев А.И.

Норильск 2010

Содержание

1. Введение

2. Общие сведения о флотации

3. Анализ флотационной машины как объекта автоматизации

4. Формулировка требований к системе управления

5. Идентификация, создание математической модели объекта управления

6. Описание структурной схемы САУ

7. Имитационное моделирование контура регулирования в MatLab

8. Заключение

9. Список литературы

1. Введение

В настоящее время мировая конъюнктура в цветной металлургии требует от отечественных предприятий реализации комплекса масштабных мер по модернизации производства, снижению себестоимости конечного продукта. Создание эффективно работающего производства с минимальными издержками в плане ресурсов является залогом выживания и успешного развития предприятия. Важнейшей составляющей при повышении рентабельности производства является разработка и внедрение эффективной автоматизированной системы управления технологическим производством (АСУТП) и производством (АСУП), позволяющие получить весьма разносторонний положительный эффект. Экономический эффект достигается за счет снижения потерь полезных компонентов с отходами и расхода энергоносителей, улучшения качества продуктов, увеличение срока службы оборудования и тем самым снижения себестоимости конечного продукта. Экологический эффект получается благодаря снижению неконтролируемых выбросов продуктов технологического процесса в окружающую среду. Наконец, социальный эффект заключается в улучшении условий труда технологического персонала, сокращении числа производственных обязанностей, связанных с повышенным риском для здоровья трудящихся. Все это позволяет обеспечить выполнение основной задачи - повышение дохода предприятия. Регулирование параметра интенсивности пеносъема позволяет контролировать качество конечного продукта основной никелевой флотации. Целью данного курсового проекта является разработка системы автоматического управления интенсивностью пеносъема флотационной машины 2-1 II секции никелевой флотации Норильской обогатительной фабрики. Проектируемая система позволит поддерживать данный параметр в заданном диапазоне путем изменения расхода воздуха. Это приведет к получению требуемой интенсивности пеносъема, а это в свою очередь ведет к получению более качественного конечного продукта.

2. Общие сведения о флотации

2.1 Сущность процесса флотации

Флотацией называется процесс разделения тонкоизмельченных полезных ископаемых, осуществляемый в водной среде и основанный на различии их способности, естественной или искусственно создаваемой, смачиваться водой, что определяет избирательное прилипание частиц минералов к поверхности раздела двух фаз.

Флотационный процесс осуществляется чаще всего в трехфазной системе, включающей твердую (Т), жидкую (Ж) и газообразную (Г) фазы. Из всех разновидностей флотационного метода обогащения наиболее широкое распространение получила пенная флотация, которая основана на способности не смачиваемых (гидрофобных) минералов прилипать к пузырькам воздуха, образующимся в результате аэрации пульпы, и всплывать вместе с ними на поверхность пульпы, образуя пенный продукт, а смачиваемых (гидрофильных) минералов оставаться взвешенными в пульпе, образуя камерный продукт. Минеральные частицы, закрепившиеся на поверхности воздушных пузырьков, называются флотирующимися, не закрепившиеся - не флотирующимися. Крупность флотируемых частиц в процессе пенной флотации обычно не превышает 0,15 мм для руд, содержащих тяжелые минералы.

Для увеличения естественного различия в смачиваемости поверхности минералов или для искусственного создания такого различия минеральную поверхность обрабатывают особыми веществами, называемыми флотационными реагентами. С помощью подбора флотационных реагентов можно достигнуть условий, при которых одни минералы будут флотироваться, а другие нет, т.е. создать условия для их селективного разделения.

Сущность процесса пенной флотации сводится к следующему. Исходная пульпа после обработки ее флотореагентами поступает во флотационную машину, где насыщается воздухом в виде мелких воздушных пузырьков. Несмачиваемые (гидрофобные) частицы при столкновении с пузырьками прилипают к последним, создавая агрегаты, состоящие из воздушных пузырьков с закрепившимися на них твердыми частицами. Агрегаты, имеющие плотность меньшую, чем плотность пульпы, всплывают на ее поверхность, образуя слой минерализованной пены, удаляемой с поверхности. Смачиваемые (гидрофильные) частицы к воздушным пузырькам не прилипают, остаются в объеме пульпы и образуют камерный продукт.

Обычно в пенный продукт флотации извлекают полезный минерал, а в камерный - минералы пустой породы. Такой процесс носит название прямой флотации. В отдельных случаях целесообразнее бывает извлекать в пенный продукт минералы пустой породы, а полезные минералы концентрировать в камерном продукте. Такой процесс называется обратной флотацией.

Если в процессе флотации получают концентрат, содержащий два или более ценных компонента, такую флотацию называют коллективной. Если в процессе флотации последовательно получают несколько концентратов, при содержании в каждом отдельном концентрате только одного ценного компонента такую флотацию называют селективной. Если в процессе флотации вначале получают коллективный концентрат, а затем из него выделяют последовательно ценные компоненты в самостоятельные концентраты, такую флотацию называют коллективно-селективной.

2.2 Устройство флотационной машины

Флотационная машина обеспечивает аэрацию пульпы и минерализацию отдельных частиц с более гидрофобной поверхностью, выстаивание и удаление минерализованной пены.

Флотомашины ФПМ - 16 являются флотомашинами пневмомеханического типа. От других типов машин они отличаются тем, что в них атмосферный воздух подается в механические аэраторы под давлением.

Рис.2.2.1. Флотационная машина (продольный разрез)

Флотационная машина состоит из сдвоенных прямоугольных камер, первая из которых называется всасывающей, а вторая - прямоточной. Всасывающая камера имеет карман 1, соединенный с центральной частью импеллера 3 патрубком 2. Над импеллером находится статор, состоящий из диска 4 с отверстиями и направляющих 5, расположенных под углом около 60 о к радиусу. Вал импеллера 6 помещен в центральную трубу 7, верхняя часть которой герметически соединена с корпусом подшипника. Доступ воздуха в центральную трубу осуществляется через отдельную трубку 8 с выходом наружу. Количество засасываемого воздуха может регулироваться. Нижняя часть центральной трубы переходит в стакан 9, соединяющийся с надымпеллерным диском. Стакан имеет в боковых стенках отверстия. Во всасывающей камере к одному из них присоединяется патрубок 2. В прямоточной камере это отверстие закрывается пробкой 10. Отверстия 11 служат для подвода промпродуктов. Одно из этих отверстий может быть подсоединено к промпродуктовому патрубку. Другое может закрываться шибером 12, причем степень открытия отверстия может изменяться на ходу машины тягой 13, чем регулируется количество пульпы, поступающей на импеллер. Всасывающая и прямоточная камеры разделены между собой полуперегородкой 14 и представляют собой прямоточную машину с одинаковым уровнем пульпы.

Машина действует следующим образом: на центральную часть импеллера всасывающей камеры исходная пульпа поступает по патрубку 2. Сквозь отверстия в диске 4 некоторое количество пульпы поступает на периферическую часть импеллера. Выбрасываемая импеллером пульпа направляющими пластинами 5 статора выводится так, что непосредственно вокруг импеллера не образуется сильных вихревых потоков пульпы. Пена удаляется гребками. Камерный продукт переходит в прямоточную камеру. В ее импеллере циркуляция пульпы осуществляется несколько иначе, чем в предыдущей камере. На осевую часть поступает пульпа не через отверстие, закрытое пробкой 10, а через отверстие 11, регулируемое шибером 12. Через сливное отверстие 15 происходит слив хвостов.

ФПМ - 16 имеет следующие технические характеристики:

1) сечение камеры в плане - 3000х3780 мм;

2) объем камеры: геометрический - 16 м3,

рабочий - 13,6 м3;

3) максимальная производительность по потоку - 32 м3/мин;

4) удельный расход воздуха на 1 м3 - 0,40,1 м3/мин.

2.3 Работа флотационных машин

Количество поступающей во флотомашину пульпы и ее плотность должны быть постоянными. Объем пульпы, поступающей в машину, должен обеспечивать оптимальное время флотации. При избыточной большой нагрузке время флотации будет меньше необходимого, что приведет к получению богатых хвостов. При недостаточной нагрузке на машины время флотации будет слишком большим, что может привести к флотации частиц пустой по...