伟源矿业选矿自动化系统方案

仅供个人参考

伟源矿业选矿自动化控制系统方案

一、伟源矿业选矿自动化控制系统的组成：

一段磨矿分为皮带秤及给矿控制、流量计及给水控制、自动

加球机及电耳给球控制、计算机系统。

二段磨矿分为自动加球机及电耳给球控制、超声波浓度检测

及含糊给水控制、计算机系统。

、伟源矿业选矿自动化控制系统的运行流程图：

无电僦昼

中间矍电

,4・

电耳

交献雏器

电琳振制湘

不得用于商业用途

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三、伟源矿业选矿自动化控制系统的运行说明：

（一）一段磨矿控制系统运行说明：

1、电子皮带秤及给矿控制：

电子皮带秤是用于输送系统中对散状物料进行连续计量的理

想设备，具有结构简单、计量精确、操作方便、维护量小、便于系

统管理等优点。称重桥架安装于输送机架上，当物料经过时，计量

托辑检测到皮带机上的物料分量通过杠杆作用于称重传感器，产

生一个正比于皮带载荷的电压信号。速度传感器装在磨擦轮测速

器内，直接放置于皮带上，提供一系列脉冲，每一个脉冲表示一个

皮带运动单元，脉冲的频率正比于皮带速度。皮带秤智能控制器从

称重传感器和速度传感器接收信号，道过积分运算得出一个瞬时

流量值和累积分量值。控制器可提供4s20mA等多种信号给计算

机系统，在系统上即可完成给料设定及物料瞬时、积累量的查询。

由计算机系统设定给矿量，皮带秤根据计算机给定数据进行

给矿，伟源矿业皮带秤的给料部份没进行给矿控制，所以给矿量可

调整范围很小。皮带秤将实际给矿数值传输给计算机。

2、流量计及给水控制：

给水流量计量采用智能电磁流量计，该仪表是一种电磁感应

式流量仪表，它由传感器和智能信号转换器组成。它能测量各类导

电液体的体积流量，精度高、稳定性好，不受被测液体温度、压力、

密度、粘度和导电率变化的影响。传感不得用于商业用途

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器结构简单，无节流装置，不阻塞管道不产生压力损失，可水平、

垂直、倾斜方式安装，只要保证测量管内充满液体和没气泡即可。

现场液晶显示瞬时流量、积累流量、流量百分比、流体流速、故障

报警。故障自诊断，实现空管判断报警、励磁故障报警、超量程报

警、输出信号故障报警。可正向流量积累、反向流量积累、双向流

量差积累。一键恢复出厂参数设定。多种信号输出备选4-20mA、。

“lkHz、HART、RS485等。实时输出给计算机系统以显示当前流量。

是给水流量计量的最佳选择。

给水控制，计算机系统给定数据进行给矿，皮带称智能控制器

根据该数值调整皮带上给矿的量，同时输出对应的4s20mA信号给

电动蝶阀或者电动流量调节阀，自动调节该给矿值状态下的阀门开

度，调节给水量。

3、自动加球机及电耳给球控制、计算机系统：

自动加球机是利用安装在滚筒上的球爪进行随机取球，然后通

过光电检测器进行非接触检测，并由可编程序控制器(PLC)进行智

能辨识和控制的智能型自动加球装置，从根本上解决了以往加球机

存在的钢球卡、堵现象，对直径30mm以上的任意钢球均能顺利补

加，并能准确识别钢球的类型和数量，实现了多规格钢球的混装补

加和控制。通过与进矿皮带称、磨机电耳的结合能够更好的实现全

自动加球，真正实现无人工值守。

该智能自动加球机系统，通过检测皮带秤数据以及磨机不得用于

商业用途

电耳反馈信号以自动加球机为主要执行机构，采用PLC控制器获取

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中智能控制。实现同样的功能，这样可以大大节省改造成本。

首先是通过对伟源矿业选矿车间的考察了解，在每一段都基本

是均匀给料r磨机工作状态基本一致，在每一段两台磨机公用一台

加球机，两台磨机同时加球，这样就要求在原先加球机基础上加大

球仓，以满足两台加球机的加球需要，其次改进我们的球道，设计

成一个球道分成两道的样式。这样可以实现一台加球机同时给两台

球磨机加球的功能。

其次关于加球机安装设计，现在车间磨机入料口处，安装单台

加球机的空间不够，需要此外搭建安装加球机的平台，因为采用一

台加球机同时给两台磨机加球，需要车间自行设计安装平台。

最后，自动加球机安装好以后，通过现场工艺师根据自己选厂

磨矿的具体情况，设置加球间隔时间和加球数量，在选厂磨机数量

少的情况下，单台自动加球机单独设置也很方便，可以达到较好的

加球效果。现在伟源矿业选厂磨机较多，每一台单独控制需要单个

控制柜，也增加一些成本。根据现场情况，我们可以实现集中控制，

智能控制。通过添加磨机状态检测器（电耳），自动检测磨机状态，

根据磨机状态和皮带秤检测的进料情况，自动补加钢球，实现智能

集中控制。

将磨音检测器（电耳）安装于一室：投入口与中间壁板的中央

A:B=1:1

二室：把中间壁板和排出口之间分成三等份，距离排出

口1/3位置。（如下图）

不得用J•商业用途

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由磨音检测器（电耳）检测磨机运转的音频，将音频信号转换

为4-20mA信号传送至主控计算机系统，经过计算

机系统与预先设定好的音频信号做比较，判断出此时磨机内载荷情

况。电子皮带称将实时的进矿量信号转换为4~20mA信号传送至计算

机系统。然后将皮带称和电耳的信号进行比较计算，如果进矿量处

于稳定的范围内，而电耳所检测的信号低于磨机预设值，则控制器

结合进矿量与选矿工艺给出最佳的加球量进行自动加球。球由加球

机的螺旋滚筒将球挨次抓出，经球道加至磨机。当球经过球道时，

球道安装的红外传感器（计数器）将自动识别球的个数（也可识别

球的大小，根据现场要求添加）当计数器达到所给出工艺要求的球量

时自动加球机将自动住手。

该自动加球机可脱离电耳和皮带称的关联单独使用。在不使用

全自动加球的情况下，可在自动加球机的显示屏设置加球数量及间

隔时间。

①系统组成：

a）电耳

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电耳通过安装在现场的特殊结构的探头接收磨机发出的噪声

经屏蔽电缆传输仪器，转换为数字分贝百分比显示，同时输出与分

贝值成比例的4~20mA电流信号供后端PLC控制器采集使用。分贝

值与磨内物料填充量成反比，正比于磨机发出的噪声，因此它能定

量的测量磨机负荷的大小。PLC控制器可以根据磨音的高低控制各

种入磨原料的流量，从而实现对磨机负荷的控制，使磨机产量提高，

电耗最低。其内部具有矫正信号源，以便PLC控制器更好的采集其

信号。

b)PLC控制器

PLC控制器采用德国西门子公司的可编程序控制器及中文操作

面板和主控计算机进行设计°主要功能荏可设定皮带秤的给矿量

根据实际给矿量，调整给水量，从而控制矿浆浓度到设定值范围。

可自动按设定时偶尔质量补加钢球；可随时切换到手动方式向球磨

机连续补加钢球；能自动识别所加钢球的种类和数量，并在显示器

上累计历史值和当班值；具有过载保护、系统联锁，故障自检及说

明、网络通讯等功能。

c)钢球检测机构

由一对红外传感器组成，红外传感器反应灵敏，红外传感器可

以检测出添加的钢球个数。

d)传动机构

传动机构由低速三相异步电动机直接驱动，为系统提供动力，

速度8r/min摆布，或者根据实际应用进行调整。

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e)加球机构

自动加球机采用表面带抓球爪的滚筒来完成对钢球的抓取。抓

球爪在滚筒表面呈螺旋形分布，每一个抓球爪由3-4块指板构成，

并形成勺状，可以抓Omm-Q125mm的任意直径的钢球。

加球机结构示意图

②主要功能：

a)根据需求设定加球量；

b)自动调节矿浆浓度；

c)手动加球与自动加球切换；

d)无球报警、故障报警、过载保护;

e)显示加球量及总加球量；

f*冈球规格检测；

g)加球量检测；

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h)运行时间显示；

i屏幕操作，简单方便；

j其它功能可根据现场要求添加。

③技术参数

a)安装尺寸；

总尺寸为：1800xl200xl700nm*mm。

储球仓为：1800xl200xl000nm*mm。

高度根据吨位调整，默认为1000mmo

b)钢板厚度：10mmc

注：钢板厚度可根据钢球实际分量订做。

c)橡胶衬垫厚度：8"10mm<>

内附橡胶衬垫可以有效的缓冲钢球对加球机球仓

的冲击力，并且起到耐磨的作用。

d)加球机自重：刁-2To

e)加球规格：①30nmi~C425nlm。

注：加球规格可根据现场要求订做。

f)球仓容量：却3・5匚

注：根据现场实际情况可调节。

g)机电功率：1.1KW低速机电(8r/min)0

h)加球能力：90个/分钟。

注：可根据现场实际需求更改。

i控制器：采用德国西门子S7-200系列。

j人机界面：采用德国西门子TD400C。

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k）通信接口：RS485/232O

1计数传感器：红外传感器①20。

注：以上参数为标配参数，可以根据现场实际情况更改。此

型号的加球机可以实现一种或者多种规格钢球的加球。

④自动加球机配置清单

名称型号品牌备注

加球机LBJ-JQ-3路边金10mm钢板

控WDL-YF-ES德龙控制柜箱体1mm

厚度

控制器S7-200222西门子

显示屏TD400C西门子液晶屏

交流接触器CHNT-380正泰

V

中间继电器OMRON-D欧姆龙

C24

传感器SY-0FFB-2台湾松红外传感器

0A野

低速机电YE-IP55-38淮安1.IKw9r/min

0V

其它配件正泰

包括：空开、开关、

指示灯、接线端子

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（二）二段磨矿控制系统运行说明：

1、自动加球机及电耳给球控制、计算机系统（工控机）：与一

段控制原理及设备配置相同。

2超声波浓度检测及含糊给水控制

超声波在线浓度计检测出矿浆浓度，并以4〜20mA信号输出

给主控计算机系统，系统将与内部的设定数据进行对比，按照设

定的浓度值给出4s20mA信号送到给水的电动蝶阀或者电动流量

调节阀，自动调节阀门开度，从而达到自动调节矿浆浓度的目的。

给水端的电磁流量计同步显示给水量。

四、伟源矿业选矿自动化控制系统的运行效益分析：

采用自动加球机，按球磨机的给矿量或者按一定的间隔时偶

尔者按球磨机轴功率的变化自动加入一定分量或者数量的钢球，

以保证球磨机的充填率稳定在最佳状态。这样非但可以提高球磨

机效率和出矿的质量，可以节能降耗，提高经济效益。

1、选矿自动化控制系统预算：

设备名称数量（台或者套）含税单价（元）合计（元）

电磁流量计21000020000

电磁控制阀2600012000

超声浓度计1300030000

自动加球/p>

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安装平台钢构12000020000

安装调试10%16200

合计178200

2、选矿厂应用自动加球机的必要性

根据实际调查、球磨机的电耗占选矿厂电耗的50%以上。而

选矿厂的粗破碎，中破碎，细破碎，筛分和皮带机等的总电耗占

全厂电耗的10%以下，可见降低球磨的电耗是降低选矿厂电耗的

关键。球磨机里的矿石量普通为装球量的0.14倍，矿石绝大部

份是充填在钢球之间的缝隙里，基本不影响钢球在球磨机中的充

填率。对某一选矿厂来说，球磨机的内径、筒体长度及所用钢球

的容重都是一定的。一次球磨机装大球，二、三次球磨机装小球，

因此大、小球的系数C也是一定的。所以球磨机轴功率的大小与球

磨机充填率成正比。充填率大，轴功率就大。但如果充填率过大，

由于装球过多，球磨机运转时内层球容易产生干涉，破坏了球的

正常循环，会降低磨矿效率；而充填率过小，虽然轴功率小，但

由于磨矿介质不足，同样要降低磨矿效率。可见，球磨机轴功率

的大小取决于球磨机充填率的大小，且充填率的大小又直接影响

球磨机的磨矿效率。任一球磨机，当确定了它的作业位置和所磨

剥的矿石性质以后，都有它的最佳充填率，这个最佳充填率须在

试验和生产实践中测得。要想使球磨机的充填率始终保持在最耗

的钢球量与在相同时间内所加入

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球磨机的钢球量保持平衡。而单位时间越短，球磨机充填率波动的

范围越小。在理论上，最理想的是在球磨机消耗一个钢球量的时间

内，自动加入一个钢球。实现这种理想状态的手段就是采用自动加

球机。

3、应用自动加球机的经济效果

①使用自动加球机节省人力成本

目前我国绝大多数选矿厂的球磨机都是采用人工加球，加球方

法多种多样，有的选矿厂用吊车把钢球运到球磨机的给矿端，工人

用手往球磨里机扔。二、三次球磨机加小球，工人用铁锹往球磨机

里添加。有的选矿厂在二、三次球磨机的给矿端设有加球漏斗，吊

车把钢球吊到加球漏斗里，钢球直接滚到球磨机里。加球制度是每

班加一次。当前中国工人劳动成本不断提升，如果按照传统加球方

式在加球的时候，需要两三个人倒班加球。如果安装使用自动加球

机，除了向球仓加球需要吊车外，就是机器按设定好的程序自动加

球。在节省人力成本方面显而易见。

②使用自动加球机提高生产效益

根据对球磨机球负荷产生的力矩和驱动力矩关系的分析所得

出的结论是：当球磨机按一定转速和充填率运转时，它所需要的轴

功率与单位时间内通过球磨机的矿量几乎无关。也就是说，只要球

磨机在运转就在消耗电、钢球、衬板和润滑油等。而与单位时间内

通过球磨机的矿量几乎是无关的。因此，降低球磨机磨矿效率的实

质就是相对增加了磨矿不得用于商业用途

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的经营费用。所以应用自动加球机使球磨机的充填率始终保持在最

佳状态，从而提高磨矿效率，来达到降低磨矿成木的目的C

以某选矿厂为例，来计算一下经济效果：

某选矿厂主厂房每年处理原矿360万吨,选矿比为2.5,第一段

磨矿采用3600mmX4500mm湿式格子型球磨机，

每台处理能力为150T,每吨原矿耗电量为8KwH，共三个系列。

假设该厂一次球磨机由于加球不许和不及时，造成充填率过大

或者过小而使一次球磨机的磨矿效率降低了1%时，每台球磨机每

小时就要降低处理量1.5T,三个系列，每年少处理原矿35640吨，

使一次磨矿的单位产品电耗由原来的8KwlI增加到8.08KwH,这样

每年就多耗电28.8万KwH,若每度电按0・18元计算，则每年多

支出电费5.18万元。

假设由于球磨机的磨矿效率降低建而使选矿厂完不成生产任

务，每年少处理原矿3.56万吨，这样虽然电没有多消耗但每年少

生产铁精矿L58万吨。每吨铁精矿按128元计算，选矿厂每年就

要少收入202万元，经济损失更大，可见应用自动加球机的经济效

果是极其明显的。

4、结语

①球磨机的耗电量大小虽然表现在轴功率大小上，