矿浆输送泵控制方式，针对存在的问题，重新设定变频器参数，并通过与DCS组合控制，对DCS系统的PID控制进行调节，实现浆池液位跟踪控制，使控制曲线稳定，达到控制目的。
关键词 地槽矿浆 输送泵 变频器 DCS系统 PID控制 液位跟踪
1 工艺示意图及说明
图1是精矿浓密系统的磷矿矿浆输送工艺示意图。原料厂80万吨/年磷矿矿浆浮选装置是把球磨机磨出的低品位矿浆经工艺处理后提高单位密度矿浆的磷含量，再经过浓密系统的沉降，输出生产所需的精矿浆，然后经浓密槽排出，进入图1所示的地槽浆池，zui后由地槽矿浆输送泵输送到20m高处的精矿浆槽(地槽输送管道以水平弯曲管道和斜坡管道组成，长度50m左右)。由于矿浆浓度和黏度的关系，很容易造成地槽输送管道堵塞，因此在地槽矿浆输送泵出口并未安装止回阀，即当地槽矿浆输送泵停止后，管道内的矿浆将因高差而自动退回地槽浆池。
2 地槽矿浆输送泵的控制方式
地槽矿浆输送泵为立式泵，流量Q为160m3/h，扬程H为40m，输送管道为ф159的碳钢管，配套电机功率为55kW;采用变频调速，通过现场机旁安装操作柱来控制启/停。变频器频率给定有手动和自动两种方式，通过DCS系统切换。手动控制时，通过手动输入来给定变频器频率;切换到自动控制后，通过地槽浆池的超声波液位计所测得的实际液位来控制变频器的频率给定，实现PID控制。正常运行时，地槽矿浆输送泵采用自动控制。在调试和采用水作为原料的试运行过程中，这种采用超声波液位计的PID自动控制方式运行正常。
3 存在的问题
浓密系统投运后，多次发现地槽浆池满槽溢出，初步判断是超声波液位计未起作用。于是对液位计进行检查、校验，结果正常。经DCS操作人员观察，变频器的给定频率波动大，尤其是频率下降得很快，而回升却不及时，造成变频器低速运行跳闸，而地槽浆池小，导致矿浆满槽溢出。查看PID曲线，发现曲线波动大，且PID控制给定频率跟踪液位不稳定，图2为未整定前的曲线。
频率给定值随液位波动大，造成地槽浆池不是满槽就是池干见底。现将矿浆浓密系统地槽立式输送泵存在的问题总结如下：
(1)低速运行跳闸，却并未报低速运行超时故障;
(2)正常停机后，变频器在高频率下手动控制不能启动，DCS将频率给定降为低频后，才能启动;
(3)DCS系统PID控制不稳定，变频器增速、减速波动太大;
(4)PID液位自动控制变频器调速时，在低液位使变频器频率降低，当液位回升后，频率不能及时回升，造成浆池满槽溢出;
4 原因分析
下面对上述问题逐一进行分析。
(1)原工艺要求是当地槽矿浆输送泵停止后，矿浆会因高差而自动退回地槽浆池。但是在现场发现，在地槽矿浆输送泵没有停止的情况下，只要变频器频率降到一定值以下时，输送泵就会因高差压力而不能输出矿浆，导致管道里的矿浆退回地槽浆池。此时，液位计仍处于低位，变频器的给定频率下降很快，电机也在降速，而输送泵却因管道矿浆退回而反转，迫使变频器因反拉制动而跳闸。
(2)正常停机后，高频率下手动控制不能启动的原因是矿浆退回地槽浆池后，矿浆会堵塞立式泵[微软用户1] ，导致立式泵[微软用户2] 高速运转，从而使变频器制动。
(3)PID控制的 I(积分)调节是为了消除余差，即消除PV(实际控制值)和SV(目标值)之间的余差。余差越接近目标值，控制就越稳定，给定频率将实时跟踪液位。这个I值可以根据计算得出，也可以通过人为调节而确定一个稳定的经验值。
(4)因为地槽浆池太小，地槽矿浆输送泵输送过快，地槽浆池很快见底;输送过慢，又会造成地槽浆池很快满槽溢出，所以需要对PID控制的参数P(比例)进行调节。这个P值可以通过计算得出，也可以通过人为调节而确定一个稳定的经验值。
5解决措施
对于问题(1)和(2)，只需将变频器的低频率运行阀值从0Hz改为30Hz，并将变频器的加/减速时间改为10s(厂家默认值为3s)。这样无论手动控制还是自动控制，变频器zui低运行频率都为30Hz，从而确保矿浆不会顺着管道退回地槽浆池，也能使变频器低频率启动。变频器的低频率运行阀值是地槽矿浆输送泵克服管道里的矿浆高差压力输送矿浆的zui小频率值，可通过泵参数、电机参数、矿浆浓度、管道长度以及高差来计算得出，这里的30Hz是一个经人为调节而确定的稳定值。
问题(3)和(4)主要涉及PID控制问题，可以通过传函数的关系，计算出P和I的值，再根据实际运行，进行微量调节，使其满足工艺要求。当对I值输入1.00%，将P值调为30左右时，就可保证地槽浆池的液位在一个比较恒定的范围内，不会满槽溢出，也不会池干见底。整定后的曲线如图3所示。
PV经过两个波峰之后逐渐衰减，并向控制目标SV曲线靠近，即PV值跟踪SV值(的效果是PV与SV重合);而MV也由两个波峰之后逐渐变为一稳定值，其大小由浆池的进料多少决定。只要进料改变，测量值PV就会改变，MV也会改变，同图3一样，经过两三个波峰后，又会达到平稳，这就是系统需要实现的控制目标。
