丁亮亮 王榮林 張 東 高大林 張義杰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團姑山礦業(yè)有限公司）

白象山選廠的部分設備缺乏自動化遠程控制和數(shù)據(jù)在線檢測系統(tǒng)，為了使生產(chǎn)過程與企業(yè)管控深度結合，以實際生產(chǎn)為基礎，結合企業(yè)工藝過程、設備特點、礦石特性與企業(yè)管控的地質(zhì)資源管理、采礦設計、設備管理，實現(xiàn)在線實時感知、在線協(xié)同辦公功能。礦山將設計、生產(chǎn)、管理相融合，同時將管控進行融合，如底層測控系統(tǒng)、生產(chǎn)管控系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等［1-2］。通過以上系統(tǒng)的交互融合，實現(xiàn)資源的精準配置，依靠智能化的自動化生產(chǎn)和遠程操控，保證生產(chǎn)連續(xù)、順利、高效、安全運行，提高生產(chǎn)效率及安全水平，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)智能操作控制［3］。本文對白象山選廠自動化技術產(chǎn)線升級方案及應用進行研究，依靠廣泛普及的大數(shù)據(jù)應用，利用在線、真實、全面的數(shù)據(jù)完善監(jiān)測和管理，實現(xiàn)智能管理決策的功能。

1 存在問題

白象山選廠現(xiàn)場設備為人工點檢，設備缺少預測報警系統(tǒng)，尾礦濃密大井未實現(xiàn)無人值守，部分視頻系統(tǒng)設備已經(jīng)損壞嚴重，維護量大，且缺少備件。

2 自動化系統(tǒng)設計方案

設計方案為從破碎到尾礦濃密過程的全流程升級改造，包括為無人化系統(tǒng)增加的閥門和儀表、自動化系統(tǒng)的升級和改造、視頻監(jiān)測系統(tǒng)的升級及更新。

2.1 硬件系統(tǒng)升級

選廠自動化技術產(chǎn)線升級完善了無人化和信息化關鍵數(shù)據(jù)的采集和控制，現(xiàn)場增加了大量儀表監(jiān)測點和控制閥門，在原有系統(tǒng)的基礎上增加了破碎、篩分、輥磨車間信號控制，以滿足生產(chǎn)需求，同時在主廠房、尾礦間增加控制柜，通過將通信并入原系統(tǒng)中，實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的升級［4-5］。

2.2 軟件系統(tǒng)升級

在選廠原有自動化系統(tǒng)的基礎上，將系統(tǒng)軟件由原有版本升級至能夠兼容更新后操作系統(tǒng)的版本，保留原有操作習慣和控制邏輯，不對原有組態(tài)界面進行修改，在保證系統(tǒng)安全可靠性的同時，優(yōu)化控制過程，提高生產(chǎn)效率。

2.3 自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡升級

網(wǎng)絡升級在現(xiàn)有網(wǎng)絡結構下擴容升級，升級后的系統(tǒng)將保證原有系統(tǒng)網(wǎng)絡布局的完整性和一致性。白象山選礦廠選礦自控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構見圖1。

3 生產(chǎn)工藝流程自動化升級改造方案

3.1 破碎篩分系統(tǒng)升級改造方案

破碎篩分系統(tǒng)升級改造從主井礦倉開始到球磨機給礦前結束，包括1#～20#皮帶的無人值守，圓錐破碎機、高壓輥磨機的遠程控制以及破碎篩分整體負荷平衡控制。主要升級改造內(nèi)容如下。

（1）皮帶電機溫度監(jiān)測。皮帶電機溫度監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測皮帶電機溫度，系統(tǒng)上位機實時監(jiān)測皮帶電機溫度，并設定溫度報警值，當溫度異常升高時，系統(tǒng)自動報警，保證設備安全。

（2）圓錐破碎機控制。實現(xiàn)圓錐破碎機遠程啟停，系統(tǒng)通過通信采集圓錐破碎機油站、電機等部件信號，當檢測正常時，系統(tǒng)遠程控制圓錐破碎機啟動。系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)與圓錐破碎機進行通信，讀取關鍵運行信號和相關數(shù)據(jù)。

（3）高壓輥磨機控制。輥磨車間在初期自動化實施時，主要檢測儀表設計得比較全面，但是目前輥磨機不具備遠程調(diào)節(jié)能力，系統(tǒng)采集輥磨機的輥壓、輥間距、功率等參數(shù)，高壓輥磨輥間距在礦石硬度變化時變化明顯，當?shù)V石硬度較高時，輥間距變大，反之變小，同時功率也有小幅變化。高壓輥控制工藝見圖2。

改造方案按現(xiàn)場操作習慣，設定輥間距參數(shù)，通過輥壓穩(wěn)定輥間距，當?shù)V石變硬時，壓力升高，反之，壓力變小；系統(tǒng)設定輥壓上限值，當達到上限時，系統(tǒng)自動減少高壓輥給礦，以保證磨礦效果；當輥壓恢復到正常區(qū)間時，系統(tǒng)恢復給礦量。高壓輥參數(shù)調(diào)節(jié)見圖3。

3.2 磨選車間升級改造方案

磨選車間升級改造從球磨機給礦開始，到淘洗機精礦結束。目前，白象山磨選流程工藝運行比較穩(wěn)定，各項指標均已達標，產(chǎn)量超過了設計處理能力，但對于設備的狀態(tài)監(jiān)測、啟停操作。尤其是渣漿泵的狀態(tài)監(jiān)測仍依靠人工現(xiàn)場操作，因此，該方案的主要改造內(nèi)容包括渣漿泵的狀態(tài)檢測和故障報警、渣漿泵自動啟停和切換、粒度儀的恢復使用；主要改造目的是實現(xiàn)磨選車間的無人化，降低工人勞動強度。磨選車間升級改造主要內(nèi)容如下。

珠江由西江、北江、東江及三角洲河網(wǎng)組成，東江干流發(fā)源于江西省尋鄔縣椏髻嶺，在廣東境內(nèi)流經(jīng)龍川、河源、紫金、博羅、惠陽至東莞石龍，石龍以下進入三角洲河網(wǎng)區(qū)。東江三角洲通過獅子洋與西、北江三角洲相連，相對獨立。干流由源頭至石龍長約520 km，至獅子洋總長約562 km。石龍以上廣東省境內(nèi)約23 540 km2，約占流域總面積的87.06%，石龍以下的東江三角洲面積約為1 380 km2。

（1）渣漿泵無人值守。渣漿泵無人值守包括設備狀態(tài)檢測和啟停、倒泵的一鍵控制，設備狀態(tài)檢測主要采集渣漿泵電機的溫度、振動、電流信號，設置上限，當超過上限值時，系統(tǒng)報警。渣漿泵的自動連鎖控制在渣漿泵啟動、停車或倒換渣漿泵時，需對渣漿泵前閥門、沖洗水閥門、排污閥門、水封水閥門等一系列閥門進行開關。渣漿泵所在位置光線弱、地面積水、濕滑，容易產(chǎn)生危險，為此將渣漿泵前沖洗水、排污閥、水封水等閥門進行更換，實現(xiàn)遠程控制并和渣漿泵形成連鎖，實現(xiàn)開閥、供水、沖洗、啟泵、排污等一系列的一鍵式操作，極大節(jié)省了人力，降低了安全風險。

（2）磁選機沖散水、卸礦水控制方案。目前，磁選機沖散水、卸礦水采用手動閥門，有15個閥門需要在設備啟停時由人工進行操作，為此將上述閥門設計為電動開關蝶閥，并且和磁選機形成連鎖，自動開關給礦水，降低人工勞動強度。

（3）球磨機遠程控制。系統(tǒng)通過與球磨機進行通信，實現(xiàn)球磨機的遠程控制，不僅可以監(jiān)測定輥和動輥的軸溫，還可以通過給定的頻率動態(tài)調(diào)整輥參數(shù)，有效提高了生產(chǎn)效率。球磨機遠程控制工藝流程見圖4。

3.3 尾礦濃密無人值守方案

尾礦濃密車控制范圍包括濃密機、尾礦輸送、環(huán)水泵站的控制，方案設計的目的是實現(xiàn)無人值守，降低人工勞動強度，穩(wěn)定工藝流程。尾礦濃密無人值守流程見圖5。

（1）濃密機控制。濃密機底流放礦已有電動開關礦漿閥，該方案補充了管路沖洗水閥、尾礦輸送泵電機狀態(tài)檢測，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場操作習慣，將低流放礦閥、沖洗水閥、尾礦輸送泵、水封水等形成連鎖，實現(xiàn)一鍵啟停，減少工人勞動強度。

（2）環(huán)水泵站無人值守。目前，環(huán)水泵站配套了較為完整的開關閥、調(diào)節(jié)閥、流量計、壓力變送器等儀表，并已經(jīng)接入到了系統(tǒng)中，系統(tǒng)遠程控制水泵的啟停和管路切換，并且系統(tǒng)遠程監(jiān)測設備工作狀態(tài)，當發(fā)生故障及時報警，實現(xiàn)環(huán)水泵站無人值守。

4 數(shù)據(jù)采集及三維管控系統(tǒng)

4.1 設計目標

（1）構建先進的三維管控平臺，實現(xiàn)對接入各系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)測。

（2）提高原系統(tǒng)可視化效果，匯總重要數(shù)據(jù)，減輕人工勞動強度。

（3）提高勞動生產(chǎn)率，降低能耗。三維可視化管控系統(tǒng)見圖6。

4.2 系統(tǒng)架構

數(shù)據(jù)采集及三維管控系統(tǒng)具備良好的網(wǎng)絡連通能力和分布式部署功能，支持多客戶端和多服務器體系。三維可視化管控系統(tǒng)網(wǎng)絡見圖7。

4.3 系統(tǒng)功能

三維管控平臺采用三維仿真技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術和工業(yè)控制自動化等先進技術，將分布于廣域范圍的多個礦山子系統(tǒng)中的信息進行統(tǒng)一采集，在三維平臺中集中展示。同時將實時數(shù)據(jù)存儲至歷史數(shù)據(jù)庫中，供數(shù)據(jù)分析和其他子系統(tǒng)調(diào)用。對采集的有關安全、生產(chǎn)、成本等數(shù)據(jù)進行綜合分析、提取，生成相應的圖表、趨勢分析曲線等為決策分析提供依據(jù)。通過三維可視化管控平臺可建立安全、生產(chǎn)和運維的三位一體化管理系統(tǒng)，使整個工廠的生產(chǎn)運營可視、可知、可控。

5 結論

白象山選廠自動化技術產(chǎn)線升級具備了皮帶電機溫度監(jiān)測、圓錐破碎機控制、高壓輥磨機控制、渣漿泵無人值守、濃密機控制等功能，構成了測控系統(tǒng)、生產(chǎn)管控系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)為一體的智慧管理系統(tǒng)。自動化技術產(chǎn)線的升級開發(fā)保證了生產(chǎn)的高效運行，采用三維可視化管控平臺，通過三維仿真技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術和工業(yè)控制自動化技術等先進技術，建立了安全、生產(chǎn)和運維的一體化智能管理系統(tǒng)，提高了產(chǎn)線生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。