Для улучшения результатов необходимо применять автоматизированные системы управления сгустителем, поскольку сложно увидеть или измерить то, что происходит в сгустителе, а время реакции с момента появления возмущения до изменения на выходе может быть длительным.
Система управления сгустителем должна компенсировать колебания в параметрах технологического процесса. Управление осуществляется путем изменения как подачи флокулянта, так и скорости откачки сгущенного продукта. Однако колебания свойств руды могут вызывать непредсказуемые изменения в необходимой дозировке флокулянта.
С помощью контура ПИД-регулирования уровень заполнения сгустителя может регулироваться с помощью обратной связи либо от датчика уровня постели, либо от измерителя прозрачности, а дозирование флокулянта — по массовому расходу с обратной связью от датчика уровня постели. За счет регулирования флокуляции и запаса твердых веществ обеспечивается стабильность, согласованность и оптимизация технологического процесса; а требуемая плотность сгущенного продукта может быть обеспечена путем оптимизации вручную.
Дозирование флокулянта
Дозирование флокулянта должно соответствовать массовому расходу в питании сгустителя с подстройкой в зависимости от свойств перерабатываемой руды. После выбора оптимального флокулянта и коагулянта можно определить правильный диапазон дозирования. Простые опыты по осаждению в цилиндре позволяют определить влияние дозирования на начальную скорость осаждения и дают хорошие ориентиры по влиянию скорости осаждения на чистоту слива, при этом влияние флокулянтов на свойства сгущенного продукта менее очевидно.
Для регулирования подачи флокулянта требуется хорошая конструкция системы дозирования, адаптированная с учетом требований предприятия. Точка подачи флокулянта должна располагаться так, чтобы турбулентность обеспечивала хорошее перемешивание флокулянта с разбавителем и питанием. Могут потребоваться несколько точек подачи флокулянта, поскольку это обычно улучшает контакт флокулянта с системой; коагулянты следует вводить раньше, и в случае образования пены следует соблюдать осторожность во избежание использования флокулянта для стабилизации пены. Как правило, лучшие результаты достигаются при использовании разбавленных растворов, однако разбавление приводит к увеличению скорости восходящего потока, нивелируя преимущества от повышения скорости осаждения.
Управление параметрами сгущенного продукта
Плотность сгущенного продукта сгустителя зависит от способности твердых веществ к осаждению и времени пребывания в сгустителе. Системы управления, построенные на регулировании плотности на основе измерения плотности, могут привести к циклической нестабильности. За счет регулирования запаса сгустителя через управление откачкой сгущенного продукта для поддержания постоянной массы, можно стабилизировать плотность сгущенного продукта, после чего, добавив измерение плотности сгущенного продукта в качестве обратной связи для изменения уставки запаса сгустителя, можно добиться постоянной плотности сгущенного продукта в пределах самого сгустителя. Повышение плотности сгущенного продукта приводит к образованию материала с повышенным пределом текучести, что приводит к увеличению крутящего момента на приводе граблин и ограничивает достижимую плотность сгущенного продукта. Аналогичным образом, глубина постели ограничена геометрией сгустителя.
Принципы управления
Как правило, управление сгустителем реализуется в виде одноконтурных регуляторов в РСУ или ПЛК. Работа таких систем затрудняется длительным временем реакции и взаимовлиянием управляемых переменных, что препятствует поддержанию стабильной плотности сгущенного продукта. Для поддержания требуемого режима сгустителя требуется регулировать работу насосов сгущенного продукта и дозирования флокулянта с учетом переменных условий и изменяющихся целевых показателей качества.
Несмотря на то, что некоторые классические принципы регулирования справляются с данными ситуациями, тем не менее, требуется регулярное вмешательство оператора. Настройка усложняется и требует постоянного присутствия высококвалифицированных специалистов на площадке. Еще одна трудность заключается в соблюдении технологических ограничений и установлении приоритетов управляемых переменных.
Система Metso ACT (Automation Control Tools) компенсирует неспособность контуров пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования справляться с длительным временем реакции и взаимовлиянием нескольких управляемых переменных. Для этого требуется соответствующая архитектура системы управления. В данном случае усовершенствованные расчеты системы управления выполняются в системе ACT высокого уровня, которая находится выше АСУ ТП предприятия.
Разделение усовершенствованной системы управления и общего человеко-машинного интерфейса (ЧМИ), реализованного в АСУ ТП, упрощает техническое обслуживание и диагностику обеих систем. Это решение демонстрирует преимущества по сравнению с решениями на основе ПИД-регуляторов, которые требуют многомесячной тонкой настройки для достижения приемлемого уровня управления.
Текст: Саймон Стори, Metso Outotec
Фото: Metso Outotec