余 冰，刘振民

(江西瑞林电气自动化有限公司，江西南昌 330038）

浓密机在选矿厂、湿法冶炼厂中的应用极为广泛，主要应用于浸出液和废水处理等需要固液分离的工艺中。矿浆与絮凝剂混合后，通过顶部的进料管进入浓密机，然后依靠导流板的作用向四周扩散，沉淀到浓密机底层并形成泥层。泥层底流浓度与高度的一致性对于固液分离效果非常重要，是矿浆分离为澄清液和高浓度沉淀物的关键[1]。因此在实际应用时，会添加适量的澄清液和絮凝剂进行混合，以促进矿浆沉降，凝结后的固体颗粒由于自身重力的作用向浓密机底部沉淀。矿浆中的液体则穿过泥层逐步上升，在浓密机的上部形成澄清液。澄清液由浓密机顶部周围的溢流槽自流到下一级浓密机中，而底流矿浆则通过渣浆泵输送到下一级工艺流程。

本文结合刚果（金）某大型尾矿复垦项目的工程应用实例，重点介绍浓密机提耙、降耙、正转、反转、报警及液压马达（含冷却风扇）等执行机构联锁控制的实现。本文阐述的浓密机控制逻辑是基于西门子PCS7 V8.2、S7-400 CPU及ET200M远程IO站平台实现的。

1 设备组成

浓密机主要由耙驱动装置、混合气转动装置、絮凝剂给料管、给料桶、耙壁、溢流槽及排料管组成。

浓密机提耙、降耙的动力来自于液压动力单元上的专用液压泵。其中1个用于驱动耙子上升和下降，另1个专门用于驱动耙子正、反转。这两个液压泵通过1个钟罩安装在普通电机上，由挠性联轴器进行驱动。浓密机实物，如图1所示。

图1 浓密机实物

当浓密机在旋转时，底流浓度越高，粘度越高，提耙装置遭受到的拖拽力（负载）也越大。耙子所经受的扭矩也随之变化，因此耙子需通过自动升高或降低来维持所受扭矩在允许范围内。在外界条件不变的情况下,耙子提升后所受到的扭矩会减小；反之，耙子所受的扭矩会增大。安装在液压油路的高压力开关用于过扭矩系统保护，扭矩高限发生时(压力大)停止液压动力单元。在液压线路上安装1个压力变送器用于监视耙子扭矩，液压单元同时也安装了1个安全阀以防压力开关失效。

2 控制逻辑

该项目中的浓密机只有远程I/O模块，所有的显示、控制及联锁保护都由PCS7来实现。接入PCS7的信号点详见表1。

表1 浓密机控制信号

浓密机控制逻辑的核心是为耙子的旋转、提升及下降提供动力的液压动力单元（液压泵）。正常生产状态下，在降耙时，耙子必须旋转，当力矩大于50%时，联锁停止下降；手动提耙时，不要求耙子旋转，立即提升。

浓密机的控制逻辑按控制功能主要有以下几个部分：1）浓密机液压动力单元启停、联锁保护及状态显示；2）耙子旋转控制、联锁及状态显示；3）降耙与提耙控制、联锁及状态显示；4）浓密机过程量及状态显示、报警及联锁关系。

2.1 液压动力单元控制

正常操作时，在PCS7上操作模式切换为就地（Local），按下机旁操作箱的启动（Start）按钮，如未发生以下联锁停机条件，液压动力单元将正常启动：1）液压油位低（LSL13110B）；2）液压油温高，液压油温（TT13110）大于 70 ℃；3）扭矩高限（NSH13110），扭矩达到量程上限的95%以上；4）电机故障。液压电机正常工作时候，可以通过机旁控制箱停止（Stop）或者急停（Estop）按钮正常停止液压电机。

需要注意的是，扭矩高限发生后，液压电机立即联锁停车。该条件消失后，在机旁控制箱上按下“高扭矩复位”（HIGH TORQUE RESET）按钮后，才能再次启动液压泵。

2.2 耙子旋转控制

耙子的方向开关有正向、中间位、反向3个位置，选择“正向”激活正向电磁阀，选择“反向”激活耙子的反向电磁阀，当选择中间位时两个电磁阀都不激活。一般状况下都是使用正向转动，只有在耙子卡住时才手动使用反向旋转，以挤开泥层使耙子能够提升。其中反向是自复位的。耙子方向可以根据液压动力单元的运行与否来进行改变。

耙子正、反转时需满足以下条件：1）正、反转切换时，需10 s以后才能切换动作；2）液压油泵已启动；3）旋转开关在正转（FWD）或者反转（REV）位置（HS13110A/HS13110B）；4）旋转开关在正转位置时，当耙子碰到高限位（ZSH13110）时，将自动正转。

2.3 提、落耙控制

耙子扭矩（NIT13110）变送器提供 4～20 mA（0%～100%）信号到PCS7。这个信号用来控制耙子的自动上升和下降。

1）自动提耙。自动提耙的过程中，耙子的扭矩将逐渐减小，需同时满足以下条件：（1）机旁控制箱选择开关处于远程（REMOTE）；（2）扭矩（NIT13110）大于50%；（3）液压油泵已启动；（4）耙子不处于中间（Neutral）状态。这是因为FWD与REV的输出信号与输入点信号不一定相同，所以该联锁信号取FWD与REV的输出点信号。直到以下任一条件满足时，停止自动提耙：（1）扭矩（NIT13110）降低到 45%以下；（2）耙子高限位开关（ZSH13110）被激活。

2）自动降耙。此动作时每128 s周期间隔下降2 s，下降速度5 mm/s。同时满足以下条件时自动降耙：（1）机旁控制箱选择开关处于远程（REMOTE）；（2）不处于中间（Neutral）状态；（3）液压油泵已启动；（4）扭矩（NIT13110）小于40%。直到以下任一条件满足时，停止自动降耙：（1）扭矩（NIT13110）大于 40%；（2）耙子低限位开关（ZSL13110）激活。

3）手动提耙。在检修调试时，常常需要手动提耙。手动提耙时需满足以下条件，提耙停止：（1）机旁控制箱处于就地状态 （LOCAL）；（2）液压油泵已启动；（3）旋转开关（HS13110C）处于提耙（RAISE）状态。

4）手动降耙。在检修调试时，常常需要手动降耙。手动降耙需同时满足以下条件：（1）机旁控制箱 处 于 就 地 状 态 （LOCAL）；（2）液压油泵已启动；（3）不处于中间（Neutral）状态；（4）旋转开关（HS13110D）处于降耙（LOWER）状态（即发出降低命令）。直到低限位开关（ZSL13110）被激活或者扭矩（NIT13110）大于50%停止降耙。

2.4 声光报警

1）声音报警条件。以下条件任意一个发生时，将触发声音警报，提醒维护人员进行确认维护：（1）耙子扭矩（NIT13110）大于 50%；（2）当 PCS7接收到液压油位低 （LSL13110B） 信号；（3） 液压油温高（TT13110）大于 70 ℃；（4）PCS7 接收到扭矩大于95%（NSH13110）信号；（5）液压电机发生故障。后面4种状况下的声音报警可以通过机旁操作箱上的按钮（HS13110X）进行复位。

2）闪烁报警条件。发生以下任意一个条件时，将触发声光警报，提醒维护人员进行确认维护：（1）PCS7 接收到扭矩大于 95%（NSH13110）信号；（2）当PCS7 接收到液压油位低（LSL13110B）信号；（3）液压油温高 （TT13110）大于 70℃；（4）液压电机发生故障；（5）耙子扭矩（NIT13110）大于 50%时启动闪烁，小于50%时停止闪烁。

3 浓密机操作

PCS7所涉及的浓密机控制逻辑是为了保证浓密机的正常运行，中控室（CCR）操作员需对远程操作与就地操作有清晰的认识。浓密机液压动力单元由现场操作人员就地启停操作，中央控制室（CCR）将浓密机液压动力单元的操作模式切到就地模式（LOCAL）。当发生联锁跳闸时，则需CCR切换到远程模式，在PCS7复位及确认故障后再切换到就地（LOCAL）模式，由现场人员操作。

液压系统正常后，操作员将就地选择开关选择切换至“就地”（LOCAL），耙子旋转方向选择“正转”（FWD）。按下提耙按钮时，耙子将立即提升，直至碰到耙子高限位，耙子停止提升并开始正向旋转。操作员将就地选择开关选择“远程”（REMOTE），PCS7根据旋转力矩来自动控制提耙或降耙。基于PCS编程组态的画面详见图2。

图2 浓密机流程监控画面

4 结论

本文所讨论的浓密机的控制逻辑功能，在刚果（金）某大型尾矿复垦铜钴湿法冶金工程中得到成功应用。该工程共11台浓密机均采用了文中所涉及的自动控制与联锁保护逻辑，目前设备生产运行稳定。