楊國(guó)能

摘 要：某礦山井下-1274水泵房擔(dān)負(fù)著礦山資源接替工程井下涌水排給的重要任務(wù)。隨著公司十三五規(guī)劃戰(zhàn)略精準(zhǔn)定位，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，礦山裝備水平不斷提升，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，集中管控平臺(tái)初出端倪，隨著礦山深部資源工程持續(xù)開(kāi)發(fā)，已經(jīng)在公司建成能源管理中心平臺(tái)，-1274水泵房自動(dòng)化建設(shè)將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控地表操作的目的，為供排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中操作無(wú)人值守奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1? 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

通過(guò)對(duì)-1274水泵房自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)建設(shè)，可依據(jù)涌水量、水倉(cāng)水位合理調(diào)整開(kāi)停機(jī)，水倉(cāng)水位與開(kāi)機(jī)時(shí)間、開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)形成邏輯關(guān)系，可以有效地減少能源浪費(fèi)，與國(guó)家節(jié)能理念相統(tǒng)一。采用wincc工業(yè)組態(tài)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示排水系統(tǒng)運(yùn)行工況畫(huà)面，遠(yuǎn)程開(kāi)停機(jī)及數(shù)據(jù)信號(hào)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)有效監(jiān)測(cè)，形成數(shù)據(jù)曲線，設(shè)備運(yùn)行更穩(wěn)定、更可靠，由原來(lái)泵房配置8人，最終實(shí)現(xiàn)井下泵房無(wú)人值守，大大減少人力成本投入。達(dá)到節(jié)省人力資源的目的。

2? 技術(shù)內(nèi)容

2.1 總體思路。結(jié)合-1274水泵房排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)礦山裝備產(chǎn)業(yè)升級(jí)向智能化方向發(fā)展，井下排水系統(tǒng)達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，集中到礦山能源管理中心進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)井下泵房無(wú)人值守。采用電動(dòng)元器件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、工業(yè)組態(tài)軟件等取代人工操作執(zhí)行，過(guò)程儀器儀表監(jiān)測(cè)，建立一套PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，信息參數(shù)采集，同時(shí)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行元件、信息采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，利用光纖通信把PLC采集的信息傳輸至礦山廠能源管理中心后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，形成會(huì)澤礦業(yè)供排水系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)-1274排水系統(tǒng)在礦山廠變電站能源管理中心集中操作，監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。

2.2技術(shù)方案。井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)是井下自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，-1274水泵房排水控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：井上監(jiān)測(cè)、控制部分和井下水泵房排水控制部分。

采用上位機(jī)控制，用于實(shí)現(xiàn)-1274水泵房水泵控制系統(tǒng)的地面監(jiān)控與井下的數(shù)據(jù)傳輸、并配有功能強(qiáng)大的軟件操作系統(tǒng)（Wincc工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件），用于實(shí)現(xiàn)-1274排水系統(tǒng)的排水設(shè)備、元器件控制與監(jiān)測(cè)，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將信息傳送到礦山能源管理中心自動(dòng)化供排水系統(tǒng)平臺(tái)，后臺(tái)對(duì)有關(guān)信息進(jìn)行分析后實(shí)現(xiàn)信息的共享。

-1274排水自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面

地表Wincc組態(tài)系統(tǒng)通過(guò)與井下-1274配電柜連接，能夠從地表工控機(jī)供電畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜電流、電壓、功率因數(shù)以及遠(yuǎn)程分合閘，實(shí)時(shí)反映供電狀態(tài)。

各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報(bào)表的形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況。該系統(tǒng)在服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，定時(shí)將水泵控制站的運(yùn)行時(shí)間、水倉(cāng)水位、流量等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于統(tǒng)一管理，更好的利用峰谷電差價(jià)降低生產(chǎn)成本。

水泵房控制部分由PLC可編程控制箱、水泵綜合集中控制柜和各種傳感器組成。當(dāng)以太網(wǎng)或PLC編程箱發(fā)生故障時(shí)，水泵就地控制箱也能獨(dú)立本地控制單臺(tái)水泵運(yùn)行。

3實(shí)施效果

-1274水泵房通過(guò)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)的決策控制，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制，使設(shè)備達(dá)到最佳工作狀態(tài)。實(shí)施效果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備性能及工作狀態(tài)參數(shù)，取代人工巡回點(diǎn)檢讀取數(shù)據(jù)方式，建立1751水泵房檢測(cè)單元;

（2）遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停設(shè)備，智能控制水泵機(jī)組運(yùn)行，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，建立地面監(jiān)控中心DCS操作室;

（3）動(dòng)態(tài)畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示供水系統(tǒng)運(yùn)行工況，自動(dòng)分析能耗指標(biāo)形成能源報(bào)表，建立組態(tài)管理系統(tǒng);

4? 經(jīng)濟(jì)效益

礦山井下排水自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在煤礦企業(yè)運(yùn)用非常廣泛，實(shí)現(xiàn)井下泵房無(wú)人值守，在安全方面有著深遠(yuǎn)的意義。-1274水泵房實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)泵房無(wú)人值守，在公司得以推廣使用，同時(shí)在公司其他礦山得到借鑒應(yīng)用。

4.1? 建設(shè)投資。2016年投入自動(dòng)控制系統(tǒng)裝備及軟件投資總計(jì)：55.32萬(wàn)元，主要分為以下幾個(gè)部分：

主控設(shè)備GK30/660可編程控制子站18.5124萬(wàn)元，集中控制柜GK30/660可編程控制顯示柜10.9188萬(wàn)元，觸摸液晶屏1.6208萬(wàn)元，礦用本安控制顯示箱1.7366萬(wàn)元，編程組態(tài)軟件及控制程序2.2102萬(wàn)元，地表工控機(jī)5.4962萬(wàn)元，電動(dòng)閘閥、球閥及其輔材合計(jì)14.8252萬(wàn)元。

4.2? 減少人力成本投入。泵房按照8人值守，每人每月人工成本約為4500元，2016年全年人力成本共計(jì)為43.2萬(wàn)元（8×12×4500=432000元）。

4.3? 節(jié)能降耗。直接經(jīng)濟(jì)效益：采用利德華福變頻器后大大降低排水單耗，-1274泵房每月排水耗電約為650000KW.h，采用變頻器后每月排水耗電約為478250KW.h，每月約減少180000KW.h（此處不計(jì)電機(jī)效率）。工業(yè)用電按照0.5元/KW.h計(jì)算，全年按12個(gè)月計(jì)算。直接經(jīng)濟(jì)效益：180000kwh*0.5元/kwh*12月=1080000元

間接經(jīng)濟(jì)效益：通過(guò)采用自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對(duì)MD600-70×6B2（Y）臥式離心泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制開(kāi)停機(jī)，合理調(diào)整開(kāi)停機(jī)時(shí)間，大大降低泵體磨損，主要磨損部件如下表所示：

每臺(tái)MD600-70×6B2（Y）臥式離心泵更換主要磨損配件費(fèi)用約202392元，2臺(tái)費(fèi)用大約為404784元。

通過(guò)對(duì)-1274泵房?jī)?nèi)2臺(tái)臥式離心泵（型號(hào)：MD600-70×6B2（Y））遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)，總經(jīng)濟(jì)效益約為1916784萬(wàn)元。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)井下-1274水泵房排水系統(tǒng)，進(jìn)行了工藝流程及控制設(shè)備的改造。改造后的工藝流程能保證排水系統(tǒng)正常有效地運(yùn)行，大大提高了井下排水系統(tǒng)可靠性、安全性。采用S7-300PLC控制工控機(jī)穩(wěn)定可靠、功能強(qiáng)大且自動(dòng)化程度高，以Wincc組態(tài)軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下排水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制與調(diào)整，提高了排水效率，減少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)具有故障響應(yīng)及時(shí)，操作簡(jiǎn)單方便，控制過(guò)程模擬形象，組態(tài)畫(huà)面豐富等特點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)井下排水泵房無(wú)人值守。