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红星寻找球磨机负荷优化控制策略

在选矿厂实际运行过程中,通常由操作人员凭借经验对磨机负荷进行控制,磨机经常会出现“空磨”或“闷磨”状况,导致无用功增大;因此,为了使选矿厂能够经济、安全地运行,对磨机负荷进行优化控制具有十分重要的意义。红星球磨机厂家就此提出了一种变步长控制策略,使系统在偏离上佳工作点以后能够自动进行调节,并稳定在上佳工作点附近;同时运用蚁群算法对模糊控制器进行优化,以提高控制器的自适应能力,最终达到提高球磨机工作效率的目的。

球磨机

1、球磨机的运行特性

球磨机的实际运行特性会受到多种影响因素的干扰,所以其上佳工作点常常会随不同参数变化而产生不同程度的移动。从球磨机运行特性中可直观地看出球磨机内存料量与球磨机的功率、磨音和出力的关系,可见球磨机的的磨音特性、功率特性和出力特性都不与喂料量呈线性关系,它们都有自己的极值特性曲线。根据球磨机运行特性,可以得出以下结论:

(1)随着球磨机内存料量的增加,功率是先上升,渐渐达到极值以后又开始降低。

(2)球磨机的出力特性与磨内的总料量也存在着极值。在球磨机运行的前期,磨机出力随着料量的增加直线上升,一直达到较大值,这表明在正常运行范围内,磨机电流会一直增大;但随着磨内料量的继续增加则会造成出力减小。系统的较大出力点在较大功率点的右侧,可见,在磨机处于较大功率点时消耗的电流较小。

(3)当球磨机存料较少时,磨音较大,磨音会随着负荷的增加而减小,直到磨机负荷到达较大时,磨音都会持续减小;此后功率开始减小,磨音也开始减小,但减小速率明显降低,直到磨机出力达到较大值时,磨音将保持平稳。

通过观察,我们可将磨机工作状态大致分为3个部分:第Ⅰ部分,磨机处于欠磨运行状态,此时磨音尖锐,功率和出力都较低;第Ⅱ部分,属于正常工作状态,磨音和功率都在逐渐减小,出力逐步增大,是上佳工作区间;第Ⅲ部分,属于饱磨运行状态,出力急剧减小,功率保持稳定,磨音逐渐减小,应当避免此工作状态的出现。

球磨机

2、变步长自寻优算法

通常的自寻优算法都是以一个固定的值作为搜索步长,此步长值直接影响选矿厂的经济效益。若搜索步长太小,则导致系统收敛速度较慢,不能快速找到系统上佳工作点;若步长取值太大,则会增大搜索损失,使效益受损。我们综合功率信号斜率、磨音斜率和出力斜率,提出了一种变步长自寻优的控制方式,再将控制理论用模糊控制的方式来 ,从而达到减小选矿厂经济损失的目的。

变步长自寻优控制器融合了球磨机的磨音、功率和出力3种信号,通过分析这3种信号的斜率变化来得到系统当前的运行状态,从而决定下一次的搜索步长。

为了验证系统的抗干扰能力,在磨机稳定运行状况下将控制模式改为手动模式,然后人为加入一定的干扰,再将控制模式切换到自动模式,通过由蚁群算法优化的模糊控制系统的自动调节,经过一段时间后,各参数曲线又重新回到平稳运行状态。表明在有外界干扰的情况下,磨机可以自动调整到平稳且上佳工作状态。

球磨机

3、利用蚁群算法对控制规则进行优化

意大利科学家DorigoMacro在20世纪90年代初期,通过模拟蚂蚁的集体寻径行为提出了蚁群算法(ACA),这是一种基于种群的启发式仿生进化算法,该算法具有较好的鲁棒性且容易和其他方法结合,又由于其具有正反馈和自催化的特点,往往用来 复杂的优化问题。

蚁群算法优化控制规则思想是:在蚁群算法每一次周游过程中,每只蚂蚁构造一个可行模糊规则表,根据此规则表产生阶跃响应,得到平均误差。在所有蚂蚁得到的平均误差中,选取误差最小的蚂蚁所构成的可行解,增加对应于可行解上的信息素浓度,以增加以后该规则被选中的概率。经过一定数量的周游,便可得到较好规则表。

为了显示蚁群算法优化的控制器的控制 ,针对磨矿系统的大惯性和时变性等特点,对系统进行了仿真试验。可见经过蚁群算法优化的模糊控制器在调节时具有更好的稳态特性,超调量更小,调节时间更短。虽然普通控制规则和蚁群算法调节方式都能使磨机最终工作在稳定状态状况,但普通的调节方法在调节时振荡幅度较大,鲁棒性较差,而应用蚁群算法优化后的调节过程更加稳定。

球磨机

通过实际运行与研究表明,我们提出的磨机负荷控制策略能够很好地跟随被控对象,在保证系统稳定运行的同时,提高了系统抵抗外界干扰的能力,且增强了系统的稳定性与稳态精度。经过一段时间的试运行,球磨机的台时产量增加了7%,矿厂的生产成本降低了3%,既 了对磨机负荷的自动控制,又增强了系统的自适应能力,同时降低了工人的劳动强度,增加了选矿厂的经济效益。

红星机器是专业生产球磨机的厂家,如有需要购买该设备的用户,欢迎拨打24小时免费电话0371-67772626详询。

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