葛根法

（江西銅業(yè)集團有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦泗洲選礦廠投產(chǎn)時間較早，存在設(shè)備陳舊、種類多、能耗高、效率低，監(jiān)控和預(yù)警不智能等諸多問題?，F(xiàn)有安全生產(chǎn)流程信息系統(tǒng)自2003年7月運行至今，使用傳統(tǒng)馬賽克模擬屏實現(xiàn)全廠主要設(shè)備（圓錐、球磨機）運行狀態(tài)的監(jiān)控，未包含皮帶運行和監(jiān)控信息，且隨著浮選系統(tǒng)和圓錐系統(tǒng)的更新改造，生產(chǎn)流程信息系統(tǒng)已經(jīng)與現(xiàn)場實際生產(chǎn)流程不相符，現(xiàn)有的皮帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需要。通過對皮帶運輸機安全設(shè)施升級改造完善監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和預(yù)警，保障設(shè)備運行安全及人員安全。同時可采集選礦廠主要設(shè)備運轉(zhuǎn)工況、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)送到安全生產(chǎn)指揮中心，根據(jù)選礦廠生產(chǎn)狀況及工藝要求對生產(chǎn)流程及設(shè)備運行狀態(tài)實現(xiàn)集中監(jiān)控和操作，以提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，實現(xiàn)設(shè)備的高效率運行，達到良好的經(jīng)濟和社會效益。

2 皮帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)的組成

結(jié)合泗洲選礦廠現(xiàn)有輸送機安全保護裝置的現(xiàn)狀，需要對現(xiàn)有的136條皮帶增設(shè)急停拉繩開關(guān)、急停按鈕、跑偏開關(guān)、打滑開關(guān)，各皮帶保護裝置的信號就近接入皮帶運輸機就地操作箱，實現(xiàn)對皮帶輸送機的保護。結(jié)合現(xiàn)有輸送機報警裝置的現(xiàn)狀，需要對現(xiàn)有的36條皮帶增設(shè)預(yù)警信號裝置，實現(xiàn)對皮帶輸送機的啟停和故障預(yù)警。通過對皮帶運輸機安全設(shè)施升級改造和組建監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對選廠各工段、供配電系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等實施統(tǒng)一操作、集中監(jiān)控分析和統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)在選廠組建安全生產(chǎn)指揮中心，構(gòu)建選礦廠綜合信息管理平臺。

3 皮帶運輸機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 皮帶運輸機安全保護裝置設(shè)計

依據(jù)帶式運輸機安全規(guī)范（GB 14784-2013）和選礦安全規(guī)程（GB 18152-2000）10.3.4條款的要求，輸送機（或輸送線）應(yīng)（宜）裝設(shè)安全保護裝置和啟動預(yù)示信號。結(jié)合泗洲選礦廠現(xiàn)有輸送機安全保護裝置的現(xiàn)狀，需要對現(xiàn)有的136條皮帶增設(shè)急停拉繩開關(guān)、急停按鈕、跑偏開關(guān)、打滑開關(guān)，各皮帶保護裝置的信號就近接入皮帶運輸機就地操作箱，實現(xiàn)對皮帶輸送機的保護。需要對現(xiàn)有的36條皮帶增設(shè)預(yù)警信號裝置，實現(xiàn)對皮帶輸送機的啟停和故障預(yù)警［2］。

3.2 信號的采集與控制方式

皮帶機的急停拉繩開關(guān)信號、急停按鈕信號就近接入皮帶機就地操作箱，直接接入控制回路，實現(xiàn)對皮帶機輸送機的就地保護。皮帶機的跑偏開關(guān)、打滑開關(guān)的信號接入皮帶機就地操作箱匯集后，集中送至PLC控制系統(tǒng)集中監(jiān)控和報警。皮帶機的預(yù)警信號裝置的控制信號直接來自PLC控制系統(tǒng)，信號預(yù)警裝置電源取自皮帶機就地操作箱［1］。

3.2.1 急停拉繩開關(guān)

拉繩開關(guān)由拉桿、復(fù)位柄、凸輪、鎖槽及微動開關(guān)等組成。拉繩開關(guān)安裝于皮帶輸送機的兩側(cè)的機架上，用鋼絲繩沿著輸送機兩側(cè)把開關(guān)連接起來。當(dāng)輸送帶設(shè)備發(fā)生緊急事故時，在現(xiàn)場沿線任意處拉動鋼絲繩，鋼絲繩牽動驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，通過傳動軸帶動扭力彈簧使精密凸輪發(fā)生位移，驅(qū)動控制線路，使得輸送機停止運行。

急停拉繩開關(guān)的安裝圖如圖1所示。拉繩開關(guān)平通過螺栓固定在膠帶機架上，將鋼絲繩系在兩端拉環(huán)上，每側(cè)繩長不超過25m，鋼絲繩沿膠帶平行方向設(shè)置，每5m加一吊環(huán)。

圖1 急停拉繩開關(guān)安裝示意圖

全廠共有36條皮帶運輸機長度超過30 m，按照規(guī)范的要求，一共需要新增152臺急停拉繩開關(guān)。

3.2.2 急停按鈕

根據(jù)皮帶運輸機安全規(guī)范（GB 14784-2013）4.1.11條款的第i項要求，沿輸送機人行通道的全長應(yīng)設(shè)置急停拉繩開關(guān)。拉繩開關(guān)的間距不得大于60 m。當(dāng)輸送機的長度小于30 m時，允許不設(shè)拉繩開關(guān)而用急停按鈕代替，但從輸送機長度方向上的任何一點到急停按鈕的距離不得大于10 m。

根據(jù)皮帶的長度，可在皮帶輸送機的就地操作箱上的增加急停按鈕，也可以根據(jù)需要設(shè)置獨立的急停按鈕盒，滿足急停按鈕到皮帶機的距離要求。

3.2.3 跑偏開關(guān)

跑偏開關(guān)的安裝圖如圖2所示，將立棍軸線與膠帶片面相垂直，立棍與膠帶邊緣距離50～100mm，膠帶位于立棍下端1/3處。

圖2 跑偏開關(guān)安裝示意圖

全廠需要對其中的61條皮帶運輸機新增150對跑偏報警裝置。

3.2.4 打滑開關(guān)

打滑開關(guān)的安裝圖如圖3所示，打滑開關(guān)的感應(yīng)輪與膠帶機從動輪軸螺栓連接，與從動輪同步旋轉(zhuǎn)，欠速開關(guān)與感應(yīng)輪最大距離為25mm。

圖3 打滑開關(guān)安裝示意圖

全廠共有12條皮帶運輸機需新增15個打滑開關(guān)。

3.2.5 皮帶矯直器

皮帶矯直器是一種用于皮帶運輸機防止運輸皮帶跑偏的機電一體化自動校正裝置。裝置固定于皮帶運輸機上，運輸皮帶要運行中跑偏時，裝置具有自動校正的功能。有較高的實用性及通用性，可以提高工作效率，減輕勞動強度。技術(shù)特點如下［4］：

（1）中間托輥控制皮帶運行方向，兩側(cè)托輥不會損傷皮帶邊緣。

（2）利用皮帶跑偏趨勢所產(chǎn)生的反作用力進行校正，使其達到重新平衡。

（3）快速隨即校正，同步響應(yīng)，并且不需要動力執(zhí)行元件。

（4）既可上下兩層同時校正，又可分別單獨使用。

（5）自平衡，安裝簡單，調(diào)整便捷，性能可靠，使用壽命長。

3.3 信息管理平臺升級改造方案

為建設(shè)高產(chǎn)高效安全的現(xiàn)代化選礦廠，實現(xiàn)對選廠各工段、供配電系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等實施統(tǒng)一操作、集中監(jiān)控分析和統(tǒng)一調(diào)度。在選廠組建安全生產(chǎn)指揮中心，構(gòu)建選礦廠綜合信息管理平臺。

通過建立統(tǒng)一的平臺實現(xiàn)對選礦廠內(nèi)部各個層架和部門進行統(tǒng)一的生產(chǎn)管理和監(jiān)控，根據(jù)管理需求實現(xiàn)公司、部門（車間）、工段等的多級管控。系統(tǒng)建成以后，企業(yè)可以根據(jù)管理需求實時查看各個車間的生產(chǎn)情況，實現(xiàn)“看得見、管得著、抓得住、揪得準(zhǔn)”的管理目標(biāo)。生產(chǎn)管控模塊涵蓋生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)績效、安全環(huán)保等各個環(huán)節(jié)的管理，按照“一組數(shù)據(jù)、一個標(biāo)準(zhǔn)、一套系統(tǒng)”的原則集中存儲企業(yè)所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對企業(yè)安全數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，全面共享、動態(tài)更新、生產(chǎn)過程可視監(jiān)管，上下聯(lián)動、安全管理及時到位，達到優(yōu)化利用企業(yè)資源，保證生產(chǎn)經(jīng)營安全、高效的目的。

通過平臺集成的企業(yè)內(nèi)部信息化與自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實時展示相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)及設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；在統(tǒng)一場景下實現(xiàn)多個系統(tǒng)的集成管理，完成故障預(yù)警、控制指令的下達；實現(xiàn)各類生產(chǎn)指標(biāo)的統(tǒng)計、分析和報表輸出；系統(tǒng)具備標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)數(shù)據(jù)接口服務(wù)，能夠接入OA、ERP、EAM、WMS、LIMS；支持后續(xù)系統(tǒng)擴展，支持跨平臺應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享［5］。

生產(chǎn)過程監(jiān)控以數(shù)據(jù)、報表、圖形、圖像等形式，在網(wǎng)絡(luò)終端上對生產(chǎn)控制過程進行動態(tài)實時監(jiān)控。實時監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用單位主要分布在生產(chǎn)調(diào)度、技術(shù)管理等重要生產(chǎn)管理、生產(chǎn)監(jiān)控崗位，進行實時監(jiān)控生產(chǎn)控制過程，系統(tǒng)提供形象逼真的動態(tài)模擬工藝流程圖、實時歷史趨勢圖，管理人員可以及時地查看生產(chǎn)運行的現(xiàn)行狀態(tài)和歷史趨勢，同時實現(xiàn)生產(chǎn)異常報警［1］。

網(wǎng)絡(luò)傳輸該部分是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，也是保障前端網(wǎng)絡(luò)攝像機圖像能夠安全、高效、準(zhǔn)確傳輸?shù)胶蠖说闹匾h(huán)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用樹型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建三層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4 構(gòu)建選礦廠安全生產(chǎn)指揮中心

為滿足選礦廠安全生產(chǎn)的要求，皮帶運輸機安全設(shè)施及監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的信號采集與控制納入信息管理平臺,并成為構(gòu)建選礦廠安全生產(chǎn)指揮中心重要組成部分。本項目組建選礦廠安全生產(chǎn)指揮中心，通過升級選廠信息管理平臺、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，建成了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等先進技術(shù)手段于一體的智能化“安全生產(chǎn)指揮中心”。該中心的建成，實現(xiàn)了選廠安全生產(chǎn)指揮中心、信息管理系統(tǒng)、綜合自動化控制、視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主要功能的智慧一體化安全生產(chǎn)管控平臺。

通過構(gòu)建的智能化的安全生產(chǎn)指揮中心，可監(jiān)測監(jiān)控安全生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)和設(shè)備的運行狀態(tài)，及時掌握選廠的生產(chǎn)運行情況，定時與不定時相結(jié)合的方式進行選廠安全生產(chǎn)指揮協(xié)調(diào)，統(tǒng)一管理，維護選廠安全生產(chǎn)正常進行。

安全生產(chǎn)指揮中心通過多個子系統(tǒng)模塊組成，其中就包括了監(jiān)控、圖文管理、視頻等模塊，通過這些模塊的協(xié)調(diào)合作，可把安全生產(chǎn)中的信息通過多個圖像，以多個角度的形式進行展示。同時，通過公司級別的一覽圖，在該圖中可以了解到生產(chǎn)單位的一些安全生產(chǎn)狀態(tài)，其中就包括了生產(chǎn)狀態(tài)、人員定位、報表查詢等信息資料。

5 結(jié)語

通過對皮帶運輸機安全設(shè)施升級改造以及完善監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了皮帶運輸機設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和預(yù)警，有效保障了設(shè)備運行安全及人員安全。同時可采集選礦廠主要設(shè)備運轉(zhuǎn)工況、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)送到安全生產(chǎn)指揮中心，根據(jù)選礦廠生產(chǎn)狀況及工藝要求對生產(chǎn)流程及設(shè)備運行狀態(tài)實現(xiàn)集中監(jiān)控和操作，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，實現(xiàn)了設(shè)備的高效率運行。