基于智能化的礦山水循環(huán)處理系統(tǒng)研究

趙國強，王 勃，李 建

（河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司機電檢修分公司，河北 唐山 063701）

礦山工程開采需要利用諸多大型固定設(shè)備，其中需要水循環(huán)系統(tǒng)，并為其提供可靠的運行保證。同時，對礦山水循環(huán)有著特殊要求。如何有效獲取并利用礦山地質(zhì)水以及對水源做好必要的水處理措施，對礦山節(jié)約生產(chǎn)用水及為設(shè)備提供良好的安全運行條件具有非常重要的現(xiàn)實意義[1]。礦山地質(zhì)水系統(tǒng)系統(tǒng)作為智慧礦山建設(shè)的一部分，利用先進的控制理念，實現(xiàn)控制與工藝的完美結(jié)合，通過礦井工程采礦現(xiàn)場壓力、液位、濃度、流量等主要工藝參數(shù)的檢測，實現(xiàn)其與PLC系統(tǒng)的自動控制功能，利用水循環(huán)系統(tǒng)的壓力、液位等傳感器與變頻器配合使用，達到自動控制的效果，基于變送器的信號的變化經(jīng)PID計算來控制轉(zhuǎn)速達到自動的效果[2]。

1 水循環(huán)系統(tǒng)簡介和現(xiàn)狀

礦山地質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)主要涉及到礦山工程的總供水泵站、水源抽水泵站、水處理車間、加壓泵站、3#澄清池，其中主要設(shè)備包括供水泵站新水泵、環(huán)水泵、礦井事故提升泵和沖洗泵的控制；加壓泵站加壓泵的控制；對設(shè)備用水進行簡單有效的軟化處理。礦山地質(zhì)工程水處理車間采用成套水處理設(shè)備，配套PLC自動控制系統(tǒng)。主要采用預(yù)處理+納濾處理工藝，流程中包含各礦山地質(zhì)水位檢測；管道設(shè)在線流量、壓力、溫度及電導(dǎo)率等檢測儀表。根據(jù)設(shè)定周期進行循環(huán)及再生工序處理。礦山地質(zhì)水具有單獨的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)基本設(shè)備的遠程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控，主要包括：①新水池1、新水池2及環(huán)水池設(shè)液位檢測，信號傳至礦山綜合供水泵站控制室。②環(huán)水泵組、新水泵組、沖洗泵組出口設(shè)流量、溫度及壓力檢測，信號傳至礦山綜合供水泵站控制室。③環(huán)水泵組、新水泵組、沖洗泵組出口設(shè)電動蝶閥，由礦山綜合供水泵站控制室控制。④礦山綜合供水泵站泵房內(nèi)配備電室設(shè)置攝像頭。3#澄清池系統(tǒng)，現(xiàn)在實現(xiàn)的功能包括：①礦山水澄清池配設(shè)手動滑閥控制進水量；②攪拌機設(shè)就地控制箱；③設(shè)有取樣管對進水及出水濁度進行手動取樣送化驗室檢測。各系統(tǒng)相對較為獨立，系統(tǒng)位置分散，不能有效的進行統(tǒng)一集中控制。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：礦山地質(zhì)水總供水泵站和水處理已經(jīng)有了部分視頻監(jiān)控信號，在現(xiàn)場通過硬盤錄像機現(xiàn)場存儲和顯示，但一些關(guān)鍵位置還需要進行視頻系統(tǒng)的安裝。

2 水循環(huán)系統(tǒng)目標(biāo)和功能

通過對礦山水循環(huán)系統(tǒng)范圍內(nèi)各分系統(tǒng)進行自動化系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的改造和完善，實現(xiàn)現(xiàn)場分散系統(tǒng)的融合，在數(shù)據(jù)中心PCS7的平臺下，實現(xiàn)集中控制，主要功能包括現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，現(xiàn)場主要工藝設(shè)備的遠程啟?？刂疲a(chǎn)數(shù)據(jù)的曲線顯示，生產(chǎn)參數(shù)的遠程設(shè)定，歷史曲線查詢等功能。

3 系統(tǒng)實施

（1）礦山用水源熱泵自動化完善。礦山用水源熱泵系統(tǒng)主要包括五個機組，一套礦山用水控制系統(tǒng)，一臺上位機系統(tǒng)，主要功能是供給整個礦山用水系統(tǒng)，其中一號和二號機組負(fù)責(zé)礦山用水系統(tǒng)，每個機組包括一套和利時LM系列CPU系統(tǒng)；三到五號機組負(fù)責(zé)礦山工程用水系統(tǒng)，每個機組包括兩套和利時LM系列CPU系統(tǒng)，每個機組包含一個觸摸屏，操作模式為現(xiàn)場操作，工作數(shù)據(jù)在觸摸屏上進行顯示，機組外的其他泵由礦山用水控制系統(tǒng)進行控制，并且已經(jīng)實現(xiàn)遠程控制操作功能，現(xiàn)根據(jù)智慧礦山的建設(shè)要求，需要將現(xiàn)場每個機組的數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)水源熱泵所有設(shè)備的遠程集中控制，利用機組本身自帶的通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)采集，并從硬件和軟件方面入手，最終實現(xiàn)的機組數(shù)據(jù)采集和水源熱泵系統(tǒng)的集中控制，最終達到系統(tǒng)無人值守的目的。

（2）3#澄清池設(shè)備的遠程控制與狀態(tài)監(jiān)視。為了實現(xiàn)現(xiàn)場的無人值守，將現(xiàn)場的PLC從站接入水處理PLC系統(tǒng)，作為水循環(huán)處理的一個從站，進行現(xiàn)場設(shè)備的運行信號的采集，經(jīng)過實驗實現(xiàn)了所有設(shè)備的數(shù)據(jù)中心遠程控制，實現(xiàn)無人值守目的。

（3）完成礦山地表水系統(tǒng)的融合，實現(xiàn)遠程集中控制和監(jiān)視。各分系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過礦山地質(zhì)表面外網(wǎng)管線的鋪設(shè)，在保存現(xiàn)場操作電腦的前提下，將控制信號和視頻監(jiān)控信號分別傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了在同一的平臺下對現(xiàn)場設(shè)備的集中控制。

4 運行模式優(yōu)化

礦山水循環(huán)系統(tǒng)原有的現(xiàn)場崗位人員主要工作是現(xiàn)場分系統(tǒng)的控制和本地控制設(shè)備的啟停控制，分為4班，每班4人，四班三運轉(zhuǎn)，通過對控制系統(tǒng)的融合，實現(xiàn)的運行方式如下：在現(xiàn)場操作人員16人中，抽出4人作為調(diào)度室操作人員，主要工作是現(xiàn)場設(shè)備的啟?？刂坪凸に噮?shù)的查看、分析和一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的記錄?，F(xiàn)場剩余8名操作人員，分四班，每班2人，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場設(shè)備的巡檢，設(shè)備啟動前進行現(xiàn)場巡視工作，現(xiàn)有一些礦山水質(zhì)化驗、水樣檢測等一系列水循環(huán)工作，定期對水循環(huán)設(shè)備進行潤滑和更換電機軸承油脂等工作。通過該系統(tǒng)的形成，將現(xiàn)場的操作人員由原來的操作工轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)線巡視，提高人員的效率。

5 結(jié)語

采用的礦山水循環(huán)處理方法，相對于使用開式給水系統(tǒng)能夠充分改善設(shè)備循環(huán)水水質(zhì)，礦山水循環(huán)系統(tǒng)無人值守系統(tǒng)的實施和運行，標(biāo)志著智慧礦山建設(shè)走了堅實的一部，該系統(tǒng)的順利完成，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)場設(shè)備的結(jié)合，最大限度的挖掘人才的潛力，通過合理的人力資源配置，即完成現(xiàn)場循環(huán)工作設(shè)備的遠程操作，運行狀態(tài)監(jiān)控，基本故障處理和日常的點巡檢工作，通過現(xiàn)場操作模式的改變，提高人員的業(yè)務(wù)水平，擴大業(yè)務(wù)范圍，減輕工人勞動強度，改善工人工作環(huán)境，使一線操作人員由人工崗位操作變?yōu)檠惨曁幚頌橹鳎m當(dāng)減少一線人員配置，達到減員增效的目的。