JPH0643942A

JPH0643942A - 液面自動制御装置

Info

Publication number: JPH0643942A
Application number: JP4182891A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Watanabe; 猛嗣渡辺; Shunei Kawakami; 俊英河上
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】液面を精度よく一定レベルにコントロール
し、かつメンテナンスを容易にする。【構成】制御すべき液面レベルに応じた高さにその下
端を位置させた電極棒と、液体のレベルにかかわらず該
液体と接触する電極板と、該電極棒と電極板との該液体
を介しての導通状態が所定時間以上継続したことをもっ
て該液体レベルが上限値以上に上昇したことを検知し、
かつ不導通状態が所定時間以上継続したことをもって液
体レベルが下限値以下に低下したことを検知する検知手
段ＦＬＲ，ＴＬ１，ＴＨ１と、該検知手段の出力に応じ
て該液体の供給または排出量を調節する調節手段ＭＳ
Ｌ，ＭＳＨとを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浮遊選鉱プロセスなど
において液面上のフロス（気泡）の層を効率よくオーバ
ーフローさせるための液面自動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】浮遊選鉱プロセスなどにおいて液面上の
フロス（気泡）の層を効率よくオーバーフローさせるた
めには鉱石と水の混合物であるパルプの液面を一定レベ
ルに保つ必要がある。

【０００３】浮遊選鉱において注目すべき液面変動の要
因となる流量変動は概ね次の４つに分類される。緩やかだが比較的大きな変動…全流量の約１０％程度
の変化であるが、その変化が１〜２時間かかるものであ
る。短い周期の小さな変動…流量の変化はほとんど認めら
れず、流れに伴う波と見なし得るものである。突発的だが小さな変動…５〜１０％程度の変化が１〜
２分のうちに起こり、１０〜２０分程度の後、元に戻る
ようなものである。突発的で大きな変動…全流量の２０〜３０％の変化が
３〜４分以内に起こり、以後数時間以上その状態を保つ
ものである。

【０００４】以上のうちについては液面制御動作を行
なってはならないが、については流量の変化に応
じて制御動作を行なう必要がある。

【０００５】浮遊選鉱プロセスにおいては上述のような
流量変動が生じた場合、パルプの液面を一定レベルに保
つため、従来はオーバーフローリップ等のパルプ供給ま
たは排出量調節手段を熟練者が手動で操作していた。

【０００６】この液面調整を自動制御で行なう方式とし
ては、従来より、フロートといわゆるリミットスイッチ
または水銀スイッチとを組み合わせたもの、あるいは電
極棒といわゆるフロートレスリレーとを組み合わせたも
のなどが種々試みられている。しかしながら、いずれの
方法も一時的には成功したかに見えたが、最終的には何
らかの問題によって中止し、上記の人手による操作に戻
さざるをえなかった。それらの問題の主なものは、１）ハッチング現象…過応答の状態となって液面の上下
運動を繰り返してしまう状態２）液面制御の精度の悪さ３）動作頻度によっては機械部分（モータや弁等）の破
損４）メンテナンス上の問題５）調整上の問題等である。

【０００７】例えばフロートとリミットスイッチを用い
た場合、作動回数は１〜２秒に１回程度、制御範囲（精
度）は１０数ｍｍ程度であった。また、上記の影響を
防ぐためフロート設置箇所に囲いをする、さらにいわゆ
る居付の除去を都度（週１回程度）行なう、そしてレベ
ルの上下限調整を月１〜２回程度行なうなどのメンテナ
ンスが必要であった。居付は泥状の鉱石粉がフロートに
付着する現象であり、フロートの重さを変化させて、精
度悪化の原因となる。

【０００８】また、電極棒とフロートレススイッチを用
いた場合も、上記のフロートとリミットスイッチを用い
た場合とほぼ同様の状況であった。特に、電極棒は液面
上限設定用および下限設定用、さらに必要に応じて共通
（コモン）用が必要であり、上記の居付によって電極間
ブリッジが発生し、誤動作または動作不能になってしま
った。この電極棒とフロートレススイッチを用いた例に
おいて、電極間ブリッジのない状態で制御精度を上げる
べく、実験を行なってみたが、上下限の差を１０ｍｍ以
下程度にすると、波の影響を受け、使用不能となった。
また、それ以上の場合でも、２０ｍｍ以上程度にしない
と上記の流量変動に対してはハッチングを起こし
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の課題
に鑑み、液面を精度よく一定レベルにコントロールで
き、かつメンテナンスの容易な液面自動制御装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の液面自動制御装置は、制御すべき液面レベ
ルに応じた高さにその下端を位置させた電極棒と、液体
のレベルにかかわらず該液体と接触する電極板と、該電
極棒と電極板との該液体を介しての導通状態が所定時間
以上継続したことをもって該液体レベルが上限値以上に
上昇したことを検知し、かつ不導通状態が所定時間以上
継続したことをもって液体レベルが下限値以下に低下し
たことを検知する検知手段と、該検知手段の出力に応じ
て該液体の供給または排出量を調節する調節手段とを具
備することを特徴とする。

【００１１】

【作用】従来のフロートとリミットスイッチを用いた方
式では、フロートに泥状の鉱石粉が付着してフロートの
重さが変化し精度不良の原因となっていた。また、電極
棒とフロートレススイッチを用いた例では、液面の上限
設定用と下限設定用の電極棒が必要であるが、鉱石粉の
居付によりこれらの電極棒間がブリッジされ動作不良を
生じていた。また、２本の電極棒は高さをそれぞれ、ハ
ンチングを生じない範囲でできるだけ高さの差を小さく
調節しなければならず、高さ調整が困難で手間がかかる
という問題もあった。

【００１２】本発明では、液面を検出するための電極棒
を一本のみとし、タイマーによって検出待時間を設ける
ことにより、液面の上限と下限をこの一本の電極棒で検
出している。例えば、図３において、電極棒が液から露
出した状態が検出待時間τ_L以上継続したときを液面が
下限ｈ_L を下回ったときとして、かつ電極棒が液中に浸
漬した状態が検出待時間τ_H 以上継続したときを液面が
上限ｈ_H を越えたときとして検知する。

【００１３】なお、検出待時間τ₁ は、上限検出用と下
限検出用とで異なる値に設定してもよい。また、電極棒
が液中に浸漬しているか、または液から露出しているか
の判定は電極棒と電極板との間に液を介しての導通があ
るか否かによって行なうが、この電極板としては浮選
（浮遊選鉱）槽のフレームを用いてもよい。

【００１４】検知信号による液面の調節は、液の供給ま
たは排出量を調節して行なう。例えば、オーバーフロー
リップのような堰の高さを調節したり、送液ポンプの作
動量を調節して行なえばよい。また、液面調節手段の作
動時間を決める第２のタイマーと液面調節手段の休止時
間を決める第３のタイマーを用いて液面調節手段を間欠
的に作動させることにより、過応答を防ぎハンチングを
防止してより高精度の制御を可能とし、かつ液面調節手
段の動作頻度を抑えて液面調節手段に用いられるモータ
ーや弁の寿命を延長することができる。

【００１５】さらに、電極棒の高さを調整する高さ調整
手段を設けることによって、液面の自由な設定が可能に
なる。

【００１６】

【効果】以上のように、本発明によれば、液面を精度よ
く一定レベルにコントロールでき、かつメンテナンスの
容易性を著しく向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１８】図１は、本発明の一実施例に係る液面自動
制御装置のレベル制御回路を示す。この実施例の液面自
動制御装置においては、１）電極棒は１本のみとし、コモン電極はフレームとし
た。２）電極棒設置場所は、流れの大きいところとした。３）電極棒のレベル（高さ）調整を容易に行なえる機構
とした。４）タイマーによって検出待時間を設けた。５）タイマーによって動作時間を制限した。６）タイマーによって動作後の待時間を設けた。この結果、１）によって、制御精度が理論的には０ｍｍ
と良くなった。１），２）によって居付などのメンテナ
ンスの問題がなくなった。２）を実現するためレベル検
出は、通常、最下流で行なっている。流量の大きな変化
があった場合、上流と下流のレベル差が変化するので、
レベル設定を若干手直しする必要がある。また、操業条
件によって液面を上下させる場合もある。このような場
面に対処できる用になった。４）によって波による変化
を吸収できた。５），６）によってハッチングを防止で
きた。

【００１９】電極棒は例えば図４に示すように液面に略
垂直に下端を制御すべき液面の高さに合わせて固定され
ている。ここで液面の変化が起きると、液面の上昇によ
って電極棒の先端が液中に浸漬することによって電極棒
に電流が流れ、液面の下降によって電極棒の先端が液か
ら露出することによって電流が止まる。

【００２０】図１において、ＦＬＲは電極棒に流れる電
流によって作動する液面検出用のフロートレススイッチ
である。ＴＬ１〜３，ＴＨ１〜３はタイマー、ＲＬ１，
ＲＨ１は補助リレー、ＭＳＨ，ＭＳＬは電磁開閉器であ
る。ＳＬは液面を上昇中か下降中かを示す動作状態表示
ランプである。

【００２１】このレベル制御回路は、液面の上昇および
下降に対応して対になった回路になっている。

【００２２】図２は図１の回路における各部の動作タイ
ミングを示す。以下、図２を参照しながら図１の回路の
動作を説明する。図１において、フロートレススイッチ
ＦＬＲは、電極棒先端が液中に浸漬すると付勢（オン）
して、常開接点ＦＬＲａが閉じ（オンし）、常閉接点Ｆ
ＬＲｂが開く（オフする）。一方、電極棒が液から露出
するとフロートレススイッチＦＬＲは消勢（オフ）して
接点ＦＬＲａ，ＦＬＲｂは図示の状態となる。

【００２３】まず、フロートレススイッチＦＬＲが付勢
（オン）状態から消勢（オフ）状態になった場合につい
て説明する。電極棒が液から露出してフロートレススイ
ッチＦＬＲが付勢（オン）状態から消勢（オフ）状態に
なると、常閉接点ＦＬＲｂが開状態から閉（オン）状態
に変化し、タイマーＴＬ１が通電される。タイマーＴＬ
１は待ち時間τ₁ を図３に示すように液面に生じる波の
周期と同程度（１〜４，５秒）に設定されており、上記
露出状態が継続したまま、通電後待ち時間τ₁が経過す
ると、常開接点ＴＬ１ａがオンする。これにより、リレ
ーＲＬ１がオンし、タイマーＴＬ２が通電される。リレ
ーＲＬ１がオンすると、常開接点ＲＬ１ａとＲＬ１ｄが
オンする。常開接点ＲＬ１ａがオンすることにより、リ
レーＲＬ１は自己保持され、その後は電極棒が液に接触
してフロートレススイッチＦＬＲが付勢しタイマーＴＬ
１がオフしても、以下の動作が中断されることはない。
また、常開接点ＲＬ１ｄがオンすることにより電磁開閉
器の３つの常開接点ＭＳＬａがオンし液面の上昇動作、
例えばオーバーフロー堰の上昇駆動が行われる。

【００２４】タイマーＴＬ２の待ち時間τ₂ は液面を１
〜２ｍｍ上昇させるに必要な上記上昇駆動が行われる程
度（極く短時間）に設定してある。タイマーＴＬ２が通
電後待ち時間τ₂ を経過するとその常開接点ＴＬ２ａが
オンし、常閉接点ＴＬ２ｂがオフする。常閉接点ＴＬ２
ｂがオフすることにより、電磁開閉器ＭＳＬがオフして
上記上昇駆動が停止するとともに、常開接点ＴＬ２ａが
オンすることにより、タイマーＴＬ３が通電される。

【００２５】タイマーＴＬ３の待ち時間はτ₃ （４，５
秒程度）に設定してある。タイマーＴＬ３が通電後待ち
時間τ₃ を経過するとその常閉接点ＴＬ３ｂがオフす
る。これにより、リレーＲＬ１およびタイマーＴＬ２が
オフする。また、タイマーＴＬ２がオフすることによっ
て、タイマーＴＬ３もオフする。この時点で、タイマー
ＴＬ１の接点ＴＬ１ａがオフしていれば、回路は図示の
状態に戻る。一方、タイマーＴＬ１の接点ＴＬ１ａがオ
ンしていれば、リレーＲＬ１およびタイマーＴＬ２はタ
イマーＴＬ３がオンする瞬時の間オフした後再度付勢さ
れる。これにより、回路は上述したタイマーＴＬ１およ
びリレーＲＬ１オン後の動作を繰り返す。すなわち、電
極棒が液から露出し続ける限り、時間τ₂ の間上昇駆動
してはその後の時間τ₃ だけ駆動を休止するというよう
に間欠的な上昇駆動が繰り返し行われる。

【００２６】図１のレベル制御回路は、液面の上昇およ
び下降に対応して対になった回路になっている。すなわ
ち、タイマーＴＬ１〜３、リレーＲＬ１および電磁開閉
器ＭＳＨからなる液面上げ制御回路と、タイマーＴＨ１
〜３、リレーＲＨ１および電磁開閉器ＭＳＬからなる液
面下げ制御回路である。

【００２７】フロートレススイッチＦＬＲが図示の消勢
（オフ）状態から付勢（オン）状態になった場合は、タ
イマーＴＬ１〜３、リレーＲＬ１および電磁開閉器ＭＳ
Ｈの代わりに、タイマーＴＨ１〜３、リレーＲＨ１およ
び電磁開閉器ＭＳＬが同様に動作して、今度は液面下降
駆動を行なう。

【００２８】ここで、各タイマーの作用を説明する。感
度設定タイマー（ＴＨ１およびＴＬ１）は、液面上昇お
よび液面下降の状態がどれだけ持続したときに液面調節
動作を行なうかを設定するものである。これによって、
波による液面変動を吸収することができる。上記の図３
は波の動きを模式的に表わしたものであるが、設定時間
がτ_L よりも長ければ図の点線のレベルまで液面が変化
しても液面調節の動作はしないことになる。このタイマ
ーは、波による液面変動を吸収するためには波の周期よ
り長く、しかし精度の面からはできるだけ短い時間に設
定することが必要である。

【００２９】動作時間設定タイマー（ＴＨ２およびＴＬ
２）は、液面調節の動作を間欠的に行なわせるためのも
のである。設定時間をより短くすることによりより微細
な調節（微調整）を行うことができる。

【００３０】待時間設定タイマー（ＴＨ３およびＴＬ
３）は、動作時間設定タイマーによって短時間の調節動
作を行なった後、液面が調節後のレベルに落ち着くのを
待つためのものである。通常、液面調節動作後、液面が
それに追随するまでは時間がかかり、その時間を待たな
いと過応答となってハッチング現象を起こすことにな
る。この待時間設定タイマーの動作中は上昇および下降
のいずれの動作も禁止される。

【００３１】すなわち、図１の回路では、液面の上昇ま
たは下降が所定の時間継続すると、液面を僅かに上昇ま
たは下降駆動し、その影響が落ち着くまで様子を見て、
それからまた駆動、または必要ならば液面検出をやり直
すようにしている。

【００３２】図１の回路を、ゲート方式の液面制御に実
装した例では、感度設定タイマー（ＴＨ１およびＴＬ
１）の遅延時間を２秒、動作時間設定タイマー（ＴＨ２
およびＴＬ２）の遅延時間を０秒、待時間設定タイマー
（ＴＨ３およびＴＬ３）の遅延時間を４秒に設定した。
動作時間設定タイマーの遅延時間は０秒としたが、マグ
ネットスイッチＭＳＨおよびＭＳＬの残留磁気の時間
（復帰時間）とモーターの惰性によってゲートは高さが
１〜２ｍｍ程度変化した。制御動作（液面調節動作）は
短くて１分間に１〜２回、長い時で４〜５分に１回程度
行なわれ、応答不良の状態は見られなかった。電極棒の
レベル調整は多い時で８時間に２〜３回行なわれる時も
あるが、上述のように流量が２０〜３０％以上も変動す
るとき以外はほとんど行なう必要はなかった。居付除去
等従来必要であったその他のメンテナンスは不要であっ
た。

【００３３】図４は、上述の液面の高さを設定するため
のレベル設定装置の構成を示す。同図において、１は電
極棒、２は電極ホルダーである。電極ホルダー２からは
電極棒リード線３が、電極ホルダー２を取り付けるため
の取付金具４からはコモン線５が引き出されている。こ
れらの電極棒リード線３およびコモン線５はそれぞれ図
１のフロートレススイッチＦＬＲの電極棒端子およびコ
モン端子に接続される。取付金具４は５０Ｈ×４０Ｗ×
２５のコマ６に固定され、コマ６は２８０Ｌ×５分スピ
ンドル７に螺合されている。スピンドル７は上端に２イ
ンチのバルブハンドル８を固定され、バルブハンドル８
の直下と下端において浮選槽取付用の金具９に回転自在
に取り付けられている。したがって、金具９を浮選槽の
フレームに取り付け、バルブハンドル８を回転すること
により、電極棒１の下端、すなわち制御すべき液面１０
のレベルを比較的広範囲の任意の位置に容易に設定する
ことができる。また、コモン線５はこのレベル設定装置
を浮選槽のフレームに取り付けることによりフレームに
電気的に接続され、コモン線５の接続工事は一切不要で
ある。

【００３４】

【発明の適用範囲】上記実施例において、動作時間設定
タイマー（ＴＨ２およびＴＬ２）および待時間設定タイ
マー（ＴＨ３およびＴＬ３）を用いないで回路を構成
し、かつ制御の精度を高めに設定した場合、上述の緩
やかだが比較的大きな変動、短い周期の小さな変動お
よび突発的だが小さな変動に対してはなんら問題はな
かったが、突発的で大きな変動に対してはハッチング
を起こした。しかしながら、感度設定タイマー（ＴＨ１
およびＴＬ１）の時間を、制御精度が従来例よりやや高
い１０ｍｍ程度になるように設定すると、に対しても
問題はなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液面自動設定装置の
電気回路図である。

【図２】図１の回路の動作を示すタイミング図であ
る。

【図３】液面の動きを模式的に示したグラフ図であ
る。

【図４】本実施例におけるレベル設定装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

ＦＬＲ：フロートレススイッチ、ＴＬ１〜３，ＴＨ１〜
３：タイマー、ＲＬ１，ＲＨ１：補助リレー、ＭＳＨ，
ＭＳＬ：電磁開閉器，ＳＬ：動作状態表示ランプ，１：
電極棒、２：電極ホルダー、３：電極棒リード線、４：
電極棒取付金具、５：コモンリード線、６：コマ、７：
スピンドル、８：バルブハンドル、９：レベル設定装置
取付金具。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体のレベルを所定レベルに一致させる
べく制御する液面自動制御装置であって、前記所定レベ
ルに応じた高さにその下端を位置させた電極棒と、該液
体の表面レベルにかかわらず該液体と接触する電極板
と、該電極棒と電極板との該液体を介しての導通状態が
所定時間以上継続したことをもって該液体レベルが上限
値以上に上昇したことを検知し、かつ不導通状態が所定
時間以上継続したことをもって液体レベルが下限値以下
に低下したことを検知する検知手段と、該検知手段の出
力に応じて該液体の供給または排出量を調節する調節手
段とを具備することを特徴とする液面自動制御装置。
【請求項２】前記液体を処理すべき装置のフレームが
前記電極板を兼ねる請求項１記載の液面自動制御装置。
【請求項３】前記調節手段は、液体の供給または排出
量を間欠的に増加および減少させる請求項１記載の液面
自動制御装置。
【請求項４】前記電極棒の高さを調整する高さ調整手
段をさらに有する請求項１記載の液面自動制御装置。