王長(zhǎng)偉

丹東東方測(cè)控技術(shù)股份有限公司 遼寧丹東 118000

湖南某現(xiàn)場(chǎng)尾礦輸送泵站距離生產(chǎn)廠區(qū)5公里，在使用人工值守運(yùn)行，運(yùn)行人工費(fèi)用占用運(yùn)行成本較大比例，泵站每個(gè)班配備兩名崗位人員對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行手動(dòng)控制調(diào)節(jié)，控制精度和維護(hù)檢測(cè)力度有限，為了實(shí)現(xiàn)減員增效的目標(biāo)，根據(jù)泵站運(yùn)行工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)一套泵站的檢測(cè)管理自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)泵站少人化或無(wú)人化。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

圍繞尾礦輸送泵的控制，首先通過(guò)電氣改造實(shí)現(xiàn)輸送泵的遠(yuǎn)程控制，并圍繞尾礦輸送泵安裝相關(guān)的儀表，對(duì)泵的啟停流程，倒泵流程一整套的控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并結(jié)合視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)泵站的無(wú)人化操作，除此之外增設(shè)一套設(shè)備預(yù)測(cè)性的維護(hù)系統(tǒng)，來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障的診斷判斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)維護(hù)，保證在無(wú)人化操作的環(huán)境下設(shè)備的安全性[1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 檢測(cè)控制儀表的設(shè)計(jì)

檢測(cè)控制儀表的好壞，直接影響到控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，在尾礦輸送泵站的控制上主要檢測(cè)儀表包含溫度、流量、壓力等，控制執(zhí)行上主要包括泵前泵后的閥門(mén)，泵池沖洗水、水封水的閥門(mén)控制等等。

2.2 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與通訊

控制系統(tǒng)選用西門(mén)子S7-1200，根據(jù)IO點(diǎn)數(shù)配置相應(yīng)數(shù)量的模塊，主要的輸送泵變頻控制通過(guò)MODBUS通訊接入到PLC控制系統(tǒng)中，其他儀表通過(guò)硬接線的方式接入，其中數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和檢測(cè)分為兩類(lèi)，模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。

模擬量檢測(cè)數(shù)據(jù)主要是泵的軸溫、電機(jī)溫度、流量、電機(jī)工作電流，壓力等，數(shù)字量檢測(cè)數(shù)據(jù)主要有水泵的運(yùn)行狀態(tài)、閥門(mén)的啟閉位置、電磁閥狀態(tài)、流量開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。

2.3 系統(tǒng)功能和特點(diǎn)

①根據(jù)泵池液位和壓力，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)泵的變頻控制，維持液位和壓力穩(wěn)定，根據(jù)泵的運(yùn)行時(shí)間來(lái)自動(dòng)切換泵的工作組數(shù)，合理安排泵的運(yùn)行，延長(zhǎng)輸送泵的使用壽命。

②電機(jī)故障預(yù)警：利用安裝在泵上的溫度和振動(dòng)傳感器，對(duì)電機(jī)的軸溫和振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，利用預(yù)測(cè)性維護(hù)的分析軟件，實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障的預(yù)診斷，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，準(zhǔn)備維修和備件準(zhǔn)備。

③泵切換的自動(dòng)控制，在輸送泵啟動(dòng)或停止之前，沖洗水、水封水相關(guān)控制自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，保證管道暢通，水封水出現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)警。

3 控制方案

3.1 輸送泵切換控制

切換方式：切換方式分為兩種，一種是運(yùn)行泵故障停機(jī)切換備用泵，另一種是生產(chǎn)需要，根據(jù)人工指令自動(dòng)切換兩臺(tái)渣漿泵。無(wú)論哪種方式，都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

關(guān)鍵程序：開(kāi)啟渣漿泵順序一般為打開(kāi)水封水、泵前閥門(mén)、啟動(dòng)泵、打開(kāi)泵后閥門(mén)；停止渣漿泵順序一般為關(guān)閉泵后閥門(mén)、停止泵、關(guān)閉泵前閥門(mén)、打開(kāi)沖洗水和排污閥、關(guān)閉水封水；如果是故障跳停，關(guān)閉泵后閥門(mén)、泵前閥門(mén)、打開(kāi)沖洗水和排污閥、關(guān)閉水封水。

控制規(guī)則：生產(chǎn)中，首先判斷泵是因故障跳停還是生產(chǎn)需要給出的切換指令，如果因生產(chǎn)需要切換，系統(tǒng)會(huì)在停止運(yùn)行泵的前提下開(kāi)啟備用泵，保證泵池液位不冒礦，如果故障停機(jī)，系統(tǒng)會(huì)馬上按照開(kāi)啟泵邏輯流程進(jìn)行開(kāi)啟備用泵，同時(shí)會(huì)執(zhí)行故障停止泵的邏輯控制流程，并發(fā)出報(bào)警提醒崗位巡檢[2]。

3.2 電機(jī)故障預(yù)警

在機(jī)組設(shè)備上安裝溫度、振動(dòng)傳感器，數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器傳輸?shù)綗o(wú)線數(shù)據(jù)采集器及無(wú)線網(wǎng)關(guān)中?；谡駝?dòng)分析、溫度分析、電氣分析、點(diǎn)檢分析等指標(biāo)，以一定的權(quán)重分配給各個(gè)指標(biāo)，通過(guò)相加構(gòu)成的一個(gè)統(tǒng)一的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。數(shù)據(jù)采集器中包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊等，以無(wú)線傳輸形式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器系統(tǒng)中。服務(wù)器系統(tǒng)中運(yùn)行著設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)平臺(tái)軟件，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與存儲(chǔ)，同時(shí)基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷的功能。

圖1 預(yù)測(cè)維護(hù)設(shè)備安裝點(diǎn)

通過(guò)分析軟件來(lái)對(duì)報(bào)警的數(shù)據(jù)進(jìn)行振動(dòng)分析。常規(guī)振動(dòng)分析包括波形分析、頻譜分析、波形頻譜、故障頻率分析、Winger分析等；高級(jí)振動(dòng)分析包括了全矢譜分析、軸心軌跡、軸心位置等；多趨勢(shì)分析包括多趨勢(shì)分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)。通過(guò)專(zhuān)業(yè)的分析方法，來(lái)解決現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的故障問(wèn)題。

3.3 輸送泵的恒壓控制

輸送泵的恒壓控制：變頻器、電控設(shè)備、壓力變送器構(gòu)成，輸送泵的啟停、云運(yùn)行停止由PLC控制，通過(guò)壓力設(shè)定值與壓力傳感器反饋的壓力值進(jìn)行比較，計(jì)算出變頻泵的給定頻率，實(shí)現(xiàn)恒壓控制的目標(biāo)，另外通過(guò)對(duì)尾礦泵池的液位檢測(cè)，防止尾礦泵池出現(xiàn)抽空跑冒得情況出現(xiàn)[3]。

3.4 智能安防系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)了泵站得無(wú)人值守后，為了保證生產(chǎn)區(qū)的安全，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)禁止人員進(jìn)入，因此，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)以后，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)出入門(mén)必須自動(dòng)上鎖，等系統(tǒng)停車(chē)，各級(jí)人員方可進(jìn)入，依靠傳統(tǒng)的機(jī)械式門(mén)鎖管理廠區(qū)、車(chē)間的模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工廠的安全保護(hù)需要。智能化的門(mén)禁系統(tǒng)憑借其靈活性、適應(yīng)性為工廠提供了更加可靠的安全管理方法，保持工廠的正常工作秩序。

4 使用效果

在該現(xiàn)場(chǎng)成功運(yùn)用之后，原有的泵工崗位數(shù)量大幅縮減，所有的輸送泵實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，所有控制均可在遠(yuǎn)程中央控制室進(jìn)行統(tǒng)一的控制，所有設(shè)備的運(yùn)行的穩(wěn)定性大幅提高，設(shè)備損壞率較之前有明顯的下降，應(yīng)用效果明顯，可在多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行推廣。