[發明專利]基于決策規則提取的選礦廠磨礦分級系統節能優化方法

有效

• 申請號: 201610445622.4
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN105867117B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 諸文智
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

【技術領域】

本發明涉及選礦廠磨礦分級系統節能優化方法，具體涉及一種基于決策規則提取的選礦廠磨礦分級系統節能優化方法。

【背景技術】

磨礦分級系統在我國選礦廠中應用非常廣泛。由于磨礦分級系統為選礦工藝流程的關鍵環節之一，所以其安全穩定運行直接影響到整個選礦作業的安全性和可靠性。同時，磨礦分級系統的耗電量約占廠用電量的30％～50％，其經濟運行將直接影響到選礦廠的經濟效益。但是，目前國內大部分選礦廠的磨礦分級系統仍處于依靠現場操作經驗的人工控制狀態。過載，欠載和漲肚等現象時有發生，甚至造成設備損壞，磨選機組停運，帶來嚴重的經濟損失。在人工控制時，為了防止事故發生，操作人員通常將磨礦分級系統設定在遠低于最佳工作點的工況上運行。這樣雖保證了選礦作業的安全運行，但磨礦分級系統運行效率低，廠用電消耗大，經濟效益差。

因此，磨礦分級系統的運行優化問題一直是研究的熱點。磨礦分級系統的運行優化，即在當前運行條件下搜索系統所能達到的最佳工況，即優化設定值。并將優化設定值作為控制變量的新的目標值，提供給人工控制的操作人員或者自動控制的控制器，使得磨礦分級系統保持在最佳工況下。因此，對于磨礦分級系統最佳運行設定值的搜索，成為了選礦廠節能優化的關鍵所在。

國外選礦廠磨礦分級系統的自動化程度較高，計算機控制技術的應用十分廣泛。但是國外選礦廠多采用的是自磨加旋流分級機的磨礦分級系統，與國內廣泛采用的濕式球磨系統結構不同，無法照搬。

目前，在我國優質礦石、電力能源短缺，安全生產形式依然嚴峻的情況下，提出基于決策規則提取的選礦廠磨礦分級系統節能優化方法，對確保選礦企業安全、經濟運行，具有十分重要的意義。目前，國內選礦廠磨礦分級系統普遍依據設備制造廠提供的設計值或通過現場試驗來設定系統運行值。然而，在系統實際運行時，由于礦石易磨性變化、磨機內鋼球和襯板的磨損以及系統返砂量的變化等，往往會使最佳運行設定值發生漂移。如通過現場試驗進行定期校正，不僅增加線程運行維護人員的工作強度，還直接影響到磨礦分級系統的正常生產運行。因此，選礦廠大多采用參考歷史數據統計值的方法，即通過統計一段時間內系統運行數據，來分析獲得關鍵控制變量的最優設定值。但是，過程數據統計需經過數據驗證、典型數據選擇和邊界條件構建等過程，整體過程復雜費時，且一般不經常性更新分析結果，易造成分析結果和運行工況的不符。采用變工況模型計算的方法雖可確定出當前工況下的最佳設定值，但該計算結果受限于計算模型的優劣，且結果為理論計算值，較難在運行中達到。

針對磨礦分級系統運行優化所存在的問題，人們積極探索了很多先進的優化算法。有的基于傳統控制理論和過程數學模型，提出磨礦分級系統的多回路PID控制算法，其通過分析現場采樣數據，對磨礦控制回路模型進行調整，限定并調節各回路控制器輸出的上下限。有的將模糊系統與PID控制技術相結合，采用模糊推理的方法，根據人工經驗知識對各磨礦控制回路控制器的參數進行在線整定。該類算法易于理解且操作方便，并可一定程度上減小磨礦分級系統各回路間的耦合性，但系統精確數學模型無法獲得，使其在實際控制應用中不甚方便。有的基于球磨機和分級機的簡化機理模型，提出了一種基于預測模型的監督控制算法，根據綜合經濟目標函數進行在線優化，搜索監督層中各控制變量的優化設定值。該方法基于預測模型和反饋信息，實現控制作用的閉環滾動優化，但該類方法步驟繁瑣，且控制精度過于依賴磨礦分級系統的過程模型和反饋校正。針對磨礦分級系統精確模型難以獲得的問題，有的提出一種基于神經網絡的磨礦分級專家控制算法，其應用人工神經網絡對現場數據信息進行離線學習，確定出過程變量的模糊化方案以及產生式專家規則，推理出底層控制回路的優化設定值。但該類方法由于人工神經網絡模型設定隱層函數中心的隨機性，以及專家定性知識與數據定量信息有效集成存在的瓶頸，造成該方法的通用性受到了限制。有的基于模糊系統適于表達復雜對象動態特性的特點，提出一種基于規則的模糊控制優化算法，對各控制回路構建以相應控制變量誤差和誤差變化率為輸入的模糊控制器，從而確定底層各控制回路的最優設定值。但在模糊控制算法的設計中，規則集的構建仍根據專家經驗得到，且缺乏有效的對規則知識的動態維護方法，從而加大了該方法有效應用難度。為解決這些問題，基于對生產過程記錄數據的分析和計算，自動構建出模糊決策規則集并實現規則集的增量更新和完備化。因此，在此基礎上構建的磨礦分級系統節能優化方法更適合估計各控制回路的設定優化值，為選礦廠磨礦分級系統能夠在自動控制下保持穩定高效的運行提供了保證。

【發明內容】