一种水力旋流器组气动控制系统的防故障运行装置的制作方法

本发明涉及矿物分级设备，更具体的是涉及一种水力旋流器组气动控制系统的防故障运行装置。

背景技术：

1、水力旋流器是利用离心沉降原理进行矿物分级分选的常用设备，在矿山选矿、超细富集等作业中应用广泛。在大型旋流器组中，通常采用气动阀门控制各组旋流器的进料通断，以实现旋流器的倒转运行和分组控制。现有技术中已有旋流器组用气动阀门自动化控制系统，如授权公告号为cn212107125u的中国发明专利所公开的技术方案，通过设置多个气管与多个单体控制开关，可实现对单个旋流器上的阀门组件进行单独控制。此外，授权公告号为cn216459387u的中国发明专利亦公开了一种水力旋流器进料管道气动阀门控制装置，其包括空压机和储气罐等部件。

2、然而，在实际生产应用中，尤其是超细富集作业场景下，由于矿浆中细颗粒物含量极高、浓度大，旋流器组通常需要长期连续高负荷运行，气动控制系统频繁出现故障，严重制约了生产效率和作业连续性。现有技术主要存在以下不足：

3、第一，气源供气可靠性不足。现有水力旋流器气动控制系统通常仅配备单台空压机作为唯一气源，空压机长期连续高负荷运转，故障率较高。一旦空压机发生故障停机，整个气动控制系统的气源即告中断，所有气动阀门无法动作，旋流器组的倒转运行被迫停止。虽然部分现有技术提出了“一备一用”的构思，但其切换机制不够完善，缺乏自动化的压力检测与智能切换控制，难以实现真正意义上的不间断供气。

4、第二，气动阀门积矿卡涩问题突出。由于矿浆中细颗粒物含量高，气动阀门内部及阀座处容易积矿。随着运行时间延长，积矿层逐渐增厚、硬化结垢，导致气动阀执行机构的推力不足以克服积矿阻力，阀门无法正常打开或关闭。特别是在阀门关闭后，残留在阀门密封面和阀腔内的矿浆在压力作用下逐渐失水固化，形成坚硬的结垢层，再次开启时执行机构需克服极大的启闭力矩，极易造成阀门卡死或执行机构损坏。

5、第三，缺乏系统化的智能管控手段。现有旋流器组气动控制系统多为分散控制，各阀门之间缺乏协同联动，倒转运行依赖人工操作或简单的时序控制，无法根据实际运行状态进行自适应调整。同时，气源状态、阀门状态等关键运行参数缺乏实时监测和集中管控，故障发生时难以及时发现和处理。

6、上述问题导致旋流器组频繁停机检修，不仅增加了工人的劳动强度，还严重影响了生产效率和超细富集作业的连续性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有技术中因空压机故障导致气源中断、以及因阀门积矿导致气动阀推不动而无法正常倒转运行的技术问题，本发明提供一种水力旋流器组气动控制系统的防故障运行装置。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明提供一种水力旋流器组气动控制系统的防故障运行装置，包括气动控制柜、若干组旋流器以及一一对应设置于各旋流器进料管道上的气动阀门，还包括双气源供气模块、阀门防卡涩自清洁模块以及智能倒转控制模块；

4、双气源供气模块包含主空压机、备用空压机、主储气罐、备用储气罐、第一切换阀、第二切换阀、压力检测控制器；主空压机出气口管路连通主储气罐进气口；备用空压机出气口管路连通备用储气罐进气口；主储气罐出气管路、备用储气罐出气管路汇合形成供气汇管，供气汇管接入气动控制柜进气口；第一切换阀装配在主储气罐出气管路上，第二切换阀装配在备用储气罐出气管路上；压力检测控制器分别采集主储气罐、备用储气罐内部压力信号，压力检测控制器输出控制信号分别电连接第一切换阀、第二切换阀；

5、阀门防卡涩自清洁模块一一对应配置于每一个气动阀门下游与旋流器进料口之间的进料管道位置；阀门防卡涩自清洁模块包含清洁气体引入支管、清洁控制阀、定时控制器；清洁气体引入支管一端取气于气动控制柜内部供气主管路，另一端接入气动阀门下游侧的进料管道；清洁控制阀串联装配在清洁气体引入支管管路上；定时控制器电连接清洁控制阀，定时控制器接收阀门关闭完成信号，在气动阀门完成关闭动作之后延时触发清洁控制阀开启，向进料管道通入高压吹扫气体；

6、智能倒转控制模块包括plc控制器、分别安装于各个气动阀门上的阀位传感器；阀位传感器用于采集气动阀门实际全开/全关阀位状态，阀位传感器信号输出端接入plc控制器；plc控制器输出控制信号分别对接各个气动阀门配套的电磁阀；plc控制器分别与压力检测控制器、各个定时控制器建立信号交互链路。

7、在一个实施方式中，双气源供气模块还设置有声光报警器，声光报警器与压力检测控制器电连接；压力检测控制器检测储气罐压力低于预设压力阈值时，驱动声光报警器输出报警信号。

8、在一个实施方式中，清洁气体引入支管上串联设置单向阀，单向阀气体导通方向为从供气主管路朝向进料管道，阻止矿浆反向流入供气气路。

9、在一个实施方式中，智能倒转控制模块配置触摸式人机交互界面，触摸式人机交互界面与plc控制器电连接；触摸式人机交互界面用于显示旋流器组各单元运行状态、气源压力参数，接收操作人员输入的倒转顺序、倒转间隔、吹扫延时、吹扫时长工艺参数。

10、在一个实施方式中，气动阀门选用耐磨刀闸阀或者耐磨蝶阀；气动阀门阀体内部接触矿浆的工作面复合设置耐磨陶瓷衬层。

11、在一个实施方式中，备用空压机额定排气压力与主空压机额定排气压力保持一致，备用空压机排气量设置为主空压机排气量的30%-50%；备用空压机仅用于提供气动阀门瞬时启闭动作用气。

12、在一个实施方式中，阀门防卡涩自清洁模块还包含吹扫喷头，吹扫喷头装配在清洁气体引入支管接入进料管道的管口位置，吹扫喷头朝向旋流器进料口方向喷射高压气体。

13、在一个实施方式中，plc控制器内部设置故障判断逻辑单元；plc控制器对比输出给气动阀门的控制指令与阀位传感器回传的实际阀位信号，当指令和实际阀位信号不匹配持续超过设定时间阈值，判定阀门卡涩故障，输出故障告警信号至触摸式人机交互界面。

14、在一个实施方式中，压力检测控制器内部设置压力阈值，压力阈值包含主用低压阈值、备用低压阈值；主储气罐压力低于主用低压阈值，自动执行气源切换逻辑；供气切换完成的切换动作耗时小于等于0.5s。

15、在一个实施方式中，定时控制器配置吹扫延时参数区间2-5s，吹扫持续时长参数区间3-8s；吹扫高压气体压力维持0.5-0.7mpa；旋流器组由多台旋流器并联构成，旋流器数量为43组，气动阀门数量和旋流器一一匹配。

16、本发明的有益效果如下：

17、1、实现气源不间断供应，保障系统持续运行。通过设置双气源供气模块，在主空压机发生故障停机时，压力检测控制器自动检测到主气源压力下降，立即控制第一切换阀关闭、第二切换阀开启，无缝切换至备用空压机供气，确保气动控制系统气源不中断，保证各气动阀门的正常动作。备用空压机可采用功率较小的小型空压机，仅需满足气动阀动作的瞬时用气需求，能耗低、投资少。

18、2、有效防止阀门积矿卡涩，大幅减少人工清理频率。通过设置阀门防卡涩自清洁模块，在气动阀门每次关闭后，定时控制器延时开启清洁控制阀，将高压气体引入阀门下游管道，利用高压气体的冲击力将积聚在阀门密封面和阀腔内的矿浆颗粒吹散清除。该设计有效防止了矿浆在阀门处长期积存形成硬结垢，避免了因积矿过多导致气动阀推不动的问题，大大减少了人工清理阀门的频率，延长了阀门的使用寿命。

19、3、实现全系统一体化智能管控。通过设置智能倒转控制模块，plc控制器根据预设的倒转运行策略，结合阀位传感器的实际反馈信号，自动控制各组旋流器气动阀门的顺序开闭，实现旋流器组的自动倒转运行。同时，plc控制器实时监测双气源供气模块的压力状态和阀门防卡涩自清洁模块的运行状态，实现了供气-执行-清洁全链条的协同控制与智能管理。

20、4、多级故障防护，系统可靠性显著提升。本发明从气源保障、阀门清洁、智能控制三个维度构建了多级故障防护体系——双气源供气模块解决了气源中断这一根源性问题，阀门防卡涩自清洁模块解决了执行层面的卡涩故障，智能倒转控制模块实现了运行状态的实时监控与异常预警，三级防护相互配合、协同作用，从根本上提升了气动控制系统的运行可靠性。

21、5、结构合理、改造成本低，适用范围广。本装置结构合理、改造成本低，可在现有旋流器组气动控制系统的基础上进行加装改造，适用于43组甚至更多组旋流器并联运行的大型选矿系统，具有广泛的推广应用价值。