【磨矿进料系统运行智能监控软件的需求分析案例6800字】

磨矿进料系统运行智能监控软件的需求分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u20721.1磨矿进料系统简介 1184521.1.1磨矿进料系统生产工艺描述 1141651.1.2磨矿进料系统设备描述 2326751.2磨矿进料系统运行监控问题描述 5147121.3磨矿进料系统料重特性分析 753561.4磨矿进料系统运行智能监控软件的需求分析 8256361.4.1功能需求 872831.4.2性能需求 91.1磨矿进料系统简介1.1.1磨矿进料系统生产工艺描述本文的研究对象依托某选矿厂的实际磨矿进料运行过程，如图1.1所示是磨矿进料系统生产工艺。磨矿进料主要有两个来源：一部分来自破碎筛分工序的粒度<30mm的矿石经11#皮带传输系统给入辊磨前缓冲仓，另一部分来自直线振动筛筛上粒度大于>3mm的矿石经21#皮带传输系统给入辊磨前缓冲仓。矿石再由辊磨前缓冲仓下的振动给矿机经12#皮带传输系统、13#皮带传输系统给入辊磨缓冲仓，最后至磨矿过程。-辊磨缓冲仓料重（t）；-1#振动给矿机启停信号；-2#振动给矿机频率(Hz)；-3#振动给矿机启停信号；-4#振动给矿机启停信号；-5#振动给矿机频率（Hz）；-6#振动给矿机启停信号;LT-料位计；IT-电流计；WT-称重仪；图1.1磨矿进料系统生产工艺Fig.1.1Processflowofgrindingfeedsystem1.1.2磨矿进料系统设备描述1.1.1.1工艺设备（1）皮带传输系统皮带传输系统是一种以输送带为牵引机构和承载机构的连续运动运输设备[54]，在矿山露天、地下运输中得到了广泛的应用。选矿厂内块状矿料的运输，有相当大一部分，是使用皮带传输系统的。皮带传输系统组成主要包括：输送带、机尾换向滚筒、驱动滚筒、清扫装置、托辊以及中间架和拉紧装置等。输送带绕经驱动滚筒和机尾换向滚筒形成一个无极的环形带。输送带的上、下两部分都支承在托辊上。拉紧装置给输送带以正常运转所需要的拉紧力。工作时，传动滚筒通过与皮带之间的摩擦驱动皮带。矿石材料从装载点装载到传送带上，形成矿石材料的连续运动，并在卸载点卸载，皮带传输系统结构图如图1.2所示。图1.2皮带传输系统结构图1.驱动滚筒；1.清扫装置；3.托辊；4.输送带；5.机尾换向滚筒；6.拉绳装置Fig.1.2Structuredrawingofbelttransmissionsystem1.Drivingdrum;1.Cleaningdevice;3.Therollers;4.Conveyorbelt;5.Thetailreversingdrum;6.Ropepullingdevice（2）缓冲仓选矿厂生产各环节的连接方式大多属于串联连接，而这种连接属于较为脆弱的连接方式，这是因为当某一环节因某种原因而导致其无法正常作业时，会导致整个系统无法正常工作。为了消除这一不利影响，可在选矿厂生产系统中增设缓冲仓或是具有缓冲效果的设备[55]。缓冲仓的设置对选矿厂的正常生产有着诸多优点，其中最主要的一点就是可以增加选矿厂生产系统的可靠性。当仓前系统发生故障，缓冲仓可以继续为仓后系统提供正常生产所需的矿料，仓后系统可以稳定连续运行，提高了选矿厂生产系统的可靠性。（3）辊磨缓冲仓辊磨缓冲仓主要由主仓、进料口和称重传感器组成，其中进料位与仓体的顶端，并且底部设有出料口，而称重传感器则位与仓体底部，如图1.3所示。图1.3辊磨缓冲仓结构图1-仓体2-进料管3-收尘口4-称重传感器5-出料口Fig.1.3Structuredrawingofrollermillbufferbin1-silobody2-feedpipe3-dustcollectingport4-weighingsensor5-dischargeport辊磨缓冲仓可承受具有一定重量的矿石，因此其具有一定的缓冲能力，足够满足后续工序的喂料需求，并且可以降低喂料波动导致的工况频繁变化，提高磨矿进料过程的稳定性。辊磨缓冲仓中的料重通过采集称重传感器信号，可实时把握辊磨缓冲仓内矿石的重量信息，并且通过改变振动给矿机频率来调节辊磨缓冲仓内料重，从而使得辊磨缓冲仓仓内的矿石料重始终控制在工艺确定的目标值范围内。1.1.1.2执行机构执行机构是一种从控制系统接收控制信号并对被控制对象进行控制的装置。直接改变控制变量是控制系统正路径中的一个重要环节。执行机构一般直接安装在实际工业生产现场，由于现场环境恶劣，它能否保持其正常工作将直接影响到自动控制系统的安全性和可靠性。在本文研究的磨矿进料过程中，为实现自动控制，配置了振动给矿机。（1）振动给矿机振动给矿机是利用振动原理把块状、颗粒状矿料从缓冲仓中均匀、定量、连续地给到受料装置中的一种设备[56]，广泛应用在煤炭、化工、采矿、机械制造、冶金、建材以及轻工业等部门。给料机倾角越大，给料量就越大，因此，为了提高振动给料机的出力，通常采用下倾装置。在大倾角振动的情况下，矿料在重力的作用下，实现在低电耗的情况下可以快速输送大量的矿料，达到节能降耗的目的。振动给矿机结构图如图1.4所示。图1.4振动给矿机结构图1.料斗；1.衔头；3.主振弹簧；4.振壳体；5.线圈；6.弹簧Fig.1.4Vibrationfeederstructuredrawing1.Thehopper;1.Title;3.Mainvibrationspring;4.Vibrationhousing;5.Thecoil;6.Thespring1.1.1.3检测仪表磨矿进料过程的工艺参数复杂多变，因此磨矿进料过程工艺参数的自动检测，是实现磨矿进料过程自动化控制的前提，从而使得磨矿进料过程大的自动化水平进一步提高。磨矿进料过程由于工业现场环境恶劣和环境干扰因素较多，因此对检测仪表提出了较高的要求，检测仪表精确度是否满足需要是实现自动化控制系统的关键。在本文研究的磨矿进料过程需要测量的参数有辊磨前缓冲仓料位、辊磨缓冲仓料重，配置了雷达物位计、电子皮带秤等检测仪表。（1）雷达物位计辊磨前缓冲仓涉及料位的控制问题，及时掌握和控制料位是稳定生产、保证作业指标所必须的。选矿厂中使用的料位检测仪表是雷达物位计。雷达物位检测仪是基于时间行程原理[60]，雷达波以光速传播，传播时间可以通过电子元件转换成位置信号。探头发出高频脉冲并沿电缆传播。当脉冲遇到矿物表面时，它被反射回来并被仪表中的接收器接收，并将距离信号转换为目标位置信号。一个特殊的时间延长方法，确保稳定和准确的测量极端时间。即使存在虚假反射，最新的微处理技术和软件也能准确分析定位回波。由于信号的聚焦效果非常好，料仓内的安装物件或仓壁的黏附物都不会影响测量。（2）电子皮带秤磨矿给矿量不仅决定了磨矿过程的处理量，还直接影响着磨矿粒度指标，因此必须对其进行有效的检测。实际磨矿生产中，通常矿石是由缓冲仓下料口通过带式输送机送入高压辊磨机，电子皮带秤是放置在带式输送机上对连续通过的矿石进行瞬间量和总量进行测量的装置，是最直接有效的检测给矿量的检测仪表。电子皮带秤的类型多种多样，但其基本组成大致相同，主要由秤体、计量托辊、称重传感器、测速传感器、称重仪表等组成。秤体是一个用于承受荷重的装置，在电子皮带秤组成部件中十分关键，往往决定着电子皮带秤的总体精度；称重传感器安装于秤体上，用于测量秤体所受的荷重，并输出与作用力成正比的毫伏级电压信号；测速器用于测量输送皮带的速度，一般通过阻尼轮安装于下皮带的上表面或者直接与主动辊筒的轴连接，测速器输出与皮带速度成正比的脉冲信号，通过累计一定时间内的脉冲数，可以计算皮带运行速度；主机是电子皮带秤的核心部件，用于称重传感器信号放大和转换、测速器脉冲信号接受、数据处理与数值计算、系统管理、操作显示等。电子皮带秤的秤体安装于输送机架上，当矿料经过时，秤体受到皮带上的矿料重量作用并通过秤体机构作用于与秤体连接的称重传感器，称重传感器产生一个正比于皮带载荷的电压信号(mV级)，该信号经放大后输入计算机处理和计算，得到输送皮带上单位长度的矿料质量(t/m)。测速器直接连在主动辊筒轴上或者安装在皮带的阻尼轮轴上，当皮带运行时输出一系列脉冲，每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，脉冲信号输入计算机计算得到皮带速度（m/h）。单位长度得矿料质量与皮带速度结合计算，得到瞬时矿料流量。对瞬时流量进行积分，得到一段时间内得矿料累积量。计量托辊检测到皮带机上的矿料重量并通过杠杆作用于称重传感器，称重传感器用于测量皮带上单位长度上的的矿石重量；测速传感器用于提供称重传感器工作期间皮带的移动速度；称重仪表用于将两者相乘，计算出到皮带输送的瞬时给矿量，并通过积分运算求得一段时间内（0-t）磨机总处理量。在实际磨矿生产过程中，由于矿石大小不均匀，使得皮带料流不稳定，加上皮带的机械振动，容易导致皮带秤的矿石重料检测存在误差。在磨矿进料系统中，缓冲仓主要起到存储矿料，振动给矿机和带式输送机起到给料和输送矿料的作用，但整个过程并不会改变其矿料的品质。1.2磨矿进料系统运行监控问题描述在磨矿进料系统中，磨矿进料系统不仅需要满足下一工序矿料需求，而且需要兼顾设备安全，防止出现皮带超负荷运转导致皮带压停或辊磨缓冲仓冒仓等异常工况，保证生产连续稳定运行。由于皮带传输系统负荷电流直接反映了皮带上矿料的负荷，皮带传输系统负荷电流过小时，意味着负荷过小给矿量不走，影响生产效率；皮带传输系统负荷电流过大时，意味着皮带超负荷运转，容易导致皮带压停，影响生产的连续性，因此需要将皮带传输系统负荷电流控制在一定范围内。正常生产时，辊磨缓冲仓中的矿料与高压辊磨机直接贯通相连，并且辊磨缓冲仓的矿料形成料柱提供向下挤压的重力，提高高压辊磨粉碎效率。辊磨缓冲仓料重过小时，不能形成足够高的料重，导致相应的重力减小，降低高压辊磨粉碎机效率；辊磨缓冲仓料重过大时，矿料有可能冒仓，导致安全事故，因此需要将辊磨缓冲仓料重控制在一定值。当发生皮带故障或矿料冒仓等异常情形时，需要及时处理，一般采取停车措施，停止相应的设备，否则容易造成安全事故。因此，磨矿进料系统运行时，需要设备运行安全，工况异常时，需要采取相应措施。对每一个复杂工业过程或系统来说，可以从长期的生产运行中总结出若干人工手手动操作的经验，并结合机理分析法从中找出影响运行指标好坏而需要基础回路控制的关键过程变量。运行优化与控制的目的就是保证关键过程变量被控制在人们希望的范围之内或者跟踪某设定值的变化。达到预期的控制目标，如响应速度、稳定性、收敛性、干扰抑制能力等。因此，磨矿进料过程运行控制的目标：（1）辊磨缓冲仓料重稳定在目标值辊磨缓冲仓的料重直接影响着高压辊磨机的磨矿效率的高低。料重过低无法保持挤满给矿，给矿不足就不能形成连续料饼，挤压效果变差。料重过高会导致矿料冒仓，导致矿石的浪费，容易引发安全事故。因此需要将辊磨缓冲仓的料重稳定在目标值。根据现场操作员操作经验，需要控制辊磨缓冲仓料重稳定在目标值，即： (1.1)式(1.1)中，是料重给定值，是料重实际反馈值。（2）皮带传输系统负荷电流控制在工艺确定的目标范围内磨矿进料过程中表征皮带传输系统负荷的电流运行在工艺要求范围内，对磨矿进料过程的稳定性具有重要意义。若电流过大，皮带超负荷运转容易引起皮带压停，引发安全事故；若电流过小，意味着皮带空载运转，不但增加了设备耗电还造成设备的磨损，以上两种情形都需要极力避免。根据现场操作员操作经验，需要监视皮带传输系统负荷电流是否运行在工艺要求范围内，即： (1.2)式(1.2)中，为皮带传输系统负荷电流下限值，皮带传输系统负荷电流上限值，为皮带传输系统负荷电流实际反馈值。（3）辊磨前缓冲仓料位控制在工艺确定的目标范围内辊磨前缓冲仓料位控制在工艺要求范围内，对保证为后续工序提供矿料具有重要意义。若辊磨前缓冲仓料位过高，可能导致矿料累积出现冒仓，严重影响生产安全性；若辊磨前缓冲仓料位过低，可能导致供料不足，导致后续设备空转运行，影响生产效率。根据现场操作员操作经验，需要监视辊磨前1#缓冲仓料位、辊磨前2#缓冲仓料位是否运行在工艺要求范围内，即： (1.3) (1.4)式(1.3)中，为辊磨前1#缓冲仓料位下限值，辊磨前1#缓冲仓料位上限值，为辊磨前1#缓冲仓料位实际反馈值；式(1.4)中，为辊磨前2#缓冲仓料位下限值，辊磨前2#缓冲仓料位上限值，为辊磨前2#缓冲仓料位实际反馈值。1.3磨矿进料系统料重特性分析在磨矿进料系统中，辊磨缓冲仓主要起到为高压辊磨机提供矿料的作用，并且辊磨缓冲仓中的矿料形成料柱为高压辊磨机粉碎矿料提供一个向下的重力。当辊磨缓冲仓中的矿料过少时，即料重过小时，不能为高压辊磨机充分给料，并且料柱形成的重力不够，影响高压辊磨机的粉碎效果；当辊磨缓冲仓中的矿料过多时，即料重过大时，对仓壁形成的压力过大容易损伤设备寿命，并且矿料过多时有可能发生冒仓等安全事故。因此，有必要对辊磨缓冲仓料重的特性进行分析。（1）变频振动给矿机的频率、对辊磨缓冲仓料重的影响振动给矿机频率直接影响了下放到皮带传输系统的给矿量，也就是后续进入辊磨缓冲仓矿料量。振动给矿机频率偏低，则进入辊磨缓冲仓的矿料偏少，料重降低；振动给矿机频率过高，则进入辊磨缓冲仓的矿料增大，料重上升。（2）工频振动给矿机启停信号对辊磨缓冲仓料重的影响工频振动给矿机的启停台数直接决定了下放到皮带传输系统的给矿量，也就是后续进入辊磨缓冲仓矿料量。振动给矿机启动运行台数少时，则进入辊磨缓冲仓的矿量偏少，料重降低；振动给矿机启动运行台数多时，则进入辊磨缓冲仓的矿量增大，料重上升（3）皮带传输系统传送速度对辊磨缓冲仓料重的影响皮带传输系统传送速度的快慢主要是影响从缓冲仓给料到矿料进入辊磨缓冲仓的时间，容易分析可知，传送速度只是对整个磨矿进料过程控制系统产生一个滞后的影响，速度快则产生的滞后小，速度慢则产生的滞后大。针对本文所研究的磨矿进料过程控制对象来说，皮带传输系统传送速度是固定的，由现场实际可测得。1.4磨矿进料系统运行智能监控软件的需求分析1.4.1功能需求对于工业应用软件来说，必须针对现场的操作员开发专业性强且易用的运行智能监控软件。因为操作员往往缺少运行智能控制技术知识，不能以像方法研究为导向的软件平台那样去设计，而必须以安全性、易用性以及操作需要为导向来进行设计。这对软件系统设计人员提出了有别于一般软件平台的功能需求，主要体现在：（1）工况识别与操作指导功能预测磨矿进料系统未来运行的负荷工况信息，并给出操作指导，帮助操作人员增强控制能力，使磨矿进料系统运行操作进一步规范化和科学化。系统能对13#皮带传输系统的电流进预测，而13#皮带传输系统的电流反映了磨矿进料系统负荷工况，工况异常时发出报警声音提示，并给出异常工况的处理指导，如13#皮带传输系统预测负荷较高时，此时正确的调整策略是提前降低变频振动给矿机频率。（2）运行智能监控功能目前高压辊磨进料系统中缓冲仓料重的控制主要依靠操作员手动完成，控制效果不理想。通过磨矿进料系统运行智能监控软件，根据设备实时运行指标数据以及磨矿进料系统负荷工况等信息，自动调整料重控制系统设定值，以及启停工频振动给矿机，保证辊磨前缓冲仓料位、稳流恒重仓料重和13#皮带传输系统负荷电流运行在工艺确定的目标值范围内，从而使得生产稳定连续运行。（3）移动监控功能为了满足现场生产班组内监控人员的监控需求和操作习惯，运行智能监控软件需要移动监控功能，以满足不在中控室内的监控人员的监控需求。移动监控功能应该包括进料过程监视、粒度合格率对比、设备运行状态统计、趋势监视功能。进料过程监视是指对磨矿进料系统中的工艺流程进行监控，粒度合格率对比对各个班组之间的运行指标进行对比，趋势监控用于记录系统中各个控制量和被控量的变化趋势，便于操作人员更加精确的查找历史原因。1.4.2性能需求由于所开发的运行智能监控软件应用在磨矿进料过程这样复杂的生产过程，软件的性能直接影响实际生产情况，因此对软件的可用性、快速性、安全性、可靠性等性能提出了更高的要求。（1）人机友好与易用性在人机友好及易用性方面，运行智能监控软件主要面向选矿厂生产现场工程师以