DCS系統(tǒng)在3 000 t／d硫化礦選廠的改造和應(yīng)用

芮鶴松

（云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 怒江 673200）

云南金鼎鋅業(yè)有限公司3 000 t／d硫化礦選礦廠DCS系統(tǒng)由湖南易控自動(dòng)化工程技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)工程總承包，實(shí)現(xiàn)對(duì)選礦廠生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化控制。該硫化礦選廠DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為監(jiān)控層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三層。DCS系統(tǒng)工藝測(cè)控包括破碎篩分、磨礦分級(jí)、優(yōu)先浮選、藥劑制備及添加、濃縮脫水、水系統(tǒng)（包括生產(chǎn)水和廠前回水）等部分，在選礦廠設(shè)有中央控制室（簡(jiǎn)稱中控室）。通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工藝過程參數(shù)儀器儀表測(cè)控、電氣及關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制和聯(lián)鎖保護(hù)、選礦廠工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與廠級(jí)局域網(wǎng)客戶端的交互等功能［1，2］。

1 項(xiàng)目背景

3 000 t／d硫化礦選廠自2013年12月投產(chǎn)以來，DCS系統(tǒng)偶發(fā)故障，未能實(shí)現(xiàn)破碎篩分安全聯(lián)鎖系統(tǒng)分段啟動(dòng)、DCS系統(tǒng)未檢測(cè)旋流器組溢流濃度、濃密機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力數(shù)據(jù)采集和DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示未能實(shí)現(xiàn)共享等問題，為了實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程顯示與控制，能夠?qū)崟r(shí)掌握日常生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)下達(dá)生產(chǎn)指令實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)有DCS實(shí)施系列改造與完善。

2 技改方案及實(shí)施

2.1 工業(yè)視頻監(jiān)控

對(duì)原礦堆場(chǎng)、格篩、粗碎、3＃皮帶、5＃皮帶、半自磨以及球磨機(jī)附屬的稀油站、尾礦輸送泵站的尾礦攪拌桶區(qū)域和濃密機(jī)底流精礦攪拌桶區(qū)域增設(shè)視頻監(jiān)控點(diǎn)，利用總線通訊的方式，將視頻信息及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)上傳至中控室。在中控室可隨時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，掌握設(shè)備運(yùn)行情況、能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)異常，及時(shí)組織處理，從而保障設(shè)備良好的運(yùn)行。

2.2 破碎篩分安全聯(lián)鎖

技改前，破碎篩分安全聯(lián)鎖系統(tǒng)和磨礦分級(jí)智能優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)鎖后，破碎系統(tǒng)停機(jī)則磨礦系統(tǒng)必須停機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用需求，重新設(shè)計(jì)聯(lián)鎖程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分段停機(jī)，操作簡(jiǎn)單、便捷。

同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，增設(shè)了頑石倉(cāng)礦倉(cāng)雷達(dá)料位計(jì)，并增設(shè)擺式給料機(jī)遠(yuǎn)程變頻調(diào)節(jié)功能，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)擺式給料機(jī)的頻率，從而控制頑石倉(cāng)的料位，穩(wěn)定給礦量。

2＃重板下料口、2＃至 3＃皮帶下料口和 3＃至 4＃皮帶下料口經(jīng)常出現(xiàn)卡礦，電機(jī)電流出現(xiàn)嚴(yán)重過載導(dǎo)致保護(hù)器跳閘，需保護(hù)器復(fù)位才能再次啟動(dòng)。在啟動(dòng)皮帶傳輸過程中，存在著兩種狀態(tài)：分別是單機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)和聯(lián)鎖啟動(dòng)。單機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)即：前一段皮帶未運(yùn)行時(shí)，而后一段皮帶仍然可以啟動(dòng)，會(huì)造成皮帶下料口卡礦、堵塞，半自磨機(jī)在非正常停機(jī)時(shí)，皮帶也在給礦，造成半自磨進(jìn)料口堵礦。停機(jī)時(shí)也需要逐個(gè)點(diǎn)擊設(shè)備停機(jī)。從單機(jī)啟動(dòng)的原理可以看出，這種啟動(dòng)方式還是缺乏安全性?，F(xiàn)采用皮帶聯(lián)鎖一鍵操作法：即從DCS系統(tǒng)中做出聯(lián)鎖啟動(dòng)，聯(lián)鎖啟動(dòng)和單機(jī)啟動(dòng)截然不同，聯(lián)鎖啟動(dòng)系統(tǒng)里運(yùn)行存在著先后順序關(guān)系，能夠有序進(jìn)行，并將聯(lián)鎖啟動(dòng)和聲光報(bào)警聯(lián)系在一起，安全問題得到有效解決。

2.3 旋流器溢流濃度檢測(cè)和濃密機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力顯示

借助DCS系統(tǒng)顯示瞬時(shí)原礦處理量和磨礦系統(tǒng)的用水量，換算出旋流器組溢流礦漿濃度，并將給礦濃度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)礦漿作對(duì)比，根據(jù)原礦量和調(diào)整水量控制礦漿的濃度和細(xì)度，為后續(xù)浮選作業(yè)提供合格的礦漿［3～5］。

此外，通過增設(shè)無線網(wǎng)關(guān)無線節(jié)點(diǎn)DX70，實(shí)現(xiàn)Φ38 m和Φ16 m濃密機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力顯示，并通過通訊的方式反饋到DCS系統(tǒng)中。在DCS系統(tǒng)上，可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

2.4 DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享

針對(duì)原礦處理量、磨礦系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間（2＃重板給礦機(jī)、半自磨機(jī)、球磨機(jī)、磨礦分級(jí)泵等）、脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間（陶瓷過濾機(jī)、壓濾機(jī)、尾礦輸送泵等）、程控自動(dòng)加藥機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)加藥及累計(jì)等未能在DCS系統(tǒng)顯示共享的問題，通過增設(shè)相應(yīng)的儀器儀表，如在線品位分析儀、通訊模塊等等，每個(gè)工段增設(shè)一個(gè)I／O子站，并利用現(xiàn)場(chǎng)總線的方式將數(shù)據(jù)傳輸至DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示及共享，達(dá)到隨時(shí)調(diào)出和打印輸出的目標(biāo)，以便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析對(duì)比，做出下一步的部署［6］，DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置圖如圖1所示。

圖1 DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置圖

2.5 新增設(shè)備

系統(tǒng)優(yōu)化過程中新增系列設(shè)備及儀器儀表，大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)備名稱及規(guī)格型號(hào)數(shù)量見表1，工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備名稱及規(guī)格型號(hào)數(shù)量見表2。

表1 大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)備名稱及規(guī)格型號(hào)數(shù)量

表2 工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備名稱及規(guī)格型號(hào)數(shù)量

3 結(jié) 論

1.通過對(duì)DCS系統(tǒng)改造，有效降低半自磨礦倉(cāng)拉空風(fēng)險(xiǎn)，破礦作業(yè)組織更合理，降低了崗位操作人員的作業(yè)強(qiáng)度，優(yōu)化了崗位人員的作業(yè)時(shí)間。通過頑石倉(cāng)礦倉(cāng)雷達(dá)料位計(jì)顯示的數(shù)值，指導(dǎo)擺式給礦機(jī)生產(chǎn)能力的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)擺式給礦機(jī)頻率的合理調(diào)節(jié)。

2.DCS系統(tǒng)完善改造后，給礦系統(tǒng)設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間明顯減少，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備設(shè)施有效的保護(hù)，為完成年度生產(chǎn)任務(wù)提供保障。同時(shí)，通過人工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與儀器儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)校核，實(shí)現(xiàn)儀器儀表檢測(cè)的可靠控制。原礦處理量、磨礦系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、脫水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示與共享，減少故障發(fā)現(xiàn)和排出時(shí)間，減少人為因素影響，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

3.DCS系統(tǒng)在公司3 000 t／d硫化礦選礦廠投入使用以來，通過可靠的儀表檢測(cè)控制、電氣與關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)鎖保護(hù)等功能，不僅大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和人工成本，而且對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)流程和保證各項(xiàng)技經(jīng)指標(biāo)，流程參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)揮關(guān)鍵性作用，同時(shí)為企業(yè)管理和技術(shù)人員提供穩(wěn)定可靠的工業(yè)數(shù)據(jù)，有效的指導(dǎo)選礦生產(chǎn)。DCS系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程顯示與控制，實(shí)時(shí)掌握選礦廠日常生產(chǎn)狀態(tài)，有利于生產(chǎn)指令的及時(shí)下達(dá)和反饋。

4.DCS系統(tǒng)不斷完善改造后，系統(tǒng)設(shè)備因故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間明顯減少，以每月8 h計(jì)算，每年可增加開機(jī)時(shí)間96 h，臺(tái)時(shí)日處理能力逐步趨于穩(wěn)定，并接近130 t／d設(shè)計(jì)值，年處理原礦量增加12 000 t，產(chǎn)出鋅金屬增加648 t，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益622.08萬元。