白象山選廠自動化技術產線升級方案及應用研究

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據在線檢測系統，為了使生產過程與企業(yè)管控深度結合，以實際生產為基礎，結合企業(yè)工藝過程、設備特點、礦石特性與企業(yè)管控的地質資源管理、采礦設計、設備管理，實現在線實時感知、在線協同辦公功能。礦山將設計、生產、管理相融合，同時將管控進行融合，如底層測控系統、生產管控系統、智能決策系統以及物聯網系統等［1-2］。通過以上系統的交互融合，實現資源的精準配置，依靠智能化的自動化生產和遠程操控，保證生產連續(xù)、順利、高效、安全運行，提高生產效率及安全水平，降低生產成本，實現智能操作控制［3］。本文對白象山選廠自動化技術產線升級方案及應用進行研究，依靠廣泛普及的大數據應用，利用在線、真實、全面的數據完善監(jiān)測和管理，實現智能管理決策的功能。

1 存在問題

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

2 自動化系統設計方案

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

2.1 硬件系統升級

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

2.2 軟件系統升級

在選廠原有自動化系統的基礎上，將系統軟件由原有版本升級至能夠兼容更新后操作系統的版本，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，在保證系統安全可靠性的同時，優(yōu)化控制過程，提高生產效率。

2.3 自動化系統網絡升級

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

3 生產工藝流程自動化升級改造方案

3.1 破碎篩分系統升級改造方案

破碎篩分系統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。主要升級改造內容如下。

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

（2）圓錐破碎機控制。實現圓錐破碎機遠程啟停，系統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，系統遠程控制圓錐破碎機啟動。系統通過通信系統與圓錐破碎機進行通信，讀取關鍵運行信號和相關數據。

（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節(jié)能力，系統采集輥磨機的輥壓、輥間距、功率等參數，高壓輥磨輥間距在礦石硬度變化時變化明顯，當礦石硬度較高時，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。

改造方案按現場操作習慣，設定輥間距參數，通過輥壓穩(wěn)定輥間距，當礦石變硬時，壓力升高，反之，壓力變?。幌到y設定輥壓上限值，當達到上限時，系統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，系統恢復給礦量。高壓輥參數調節(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)測仍依靠人工現場操作，因此，該方案的主要改造內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容如下。

珠江由西江、北江、東江及三角洲河網組成，東江干流發(fā)源于江西省尋鄔縣椏髻嶺，在廣東境內流經龍川、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，實現遠程控制并和渣漿泵形成連鎖，實現開閥、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。系統通過與球磨機進行通信，實現球磨機的遠程控制，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)調整輥參數，有效提高了生產效率。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，系統根據現場操作習慣，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、調節(jié)閥、流量計、壓力變送器等儀表，并已經接入到了系統中，系統遠程控制水泵的啟停和管路切換，并且系統遠程監(jiān)測設備工作狀態(tài)，當發(fā)生故障及時報警，實現環(huán)水泵站無人值守。

4 數據采集及三維管控系統

4.1 設計目標

（1）構建先進的三維管控平臺，實現對接入各系統的統一監(jiān)測。

（2）提高原系統可視化效果，匯總重要數據，減輕人工勞動強度。

（3）提高勞動生產率，降低能耗。三維可視化管控系統見圖6。

4.2 系統架構

數據采集及三維管控系統具備良好的網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網絡見圖7。

4.3 系統功能

三維管控平臺采用三維仿真技術、數據庫技術、網絡技術和工業(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中的信息進行統一采集，在三維平臺中集中展示。同時將實時數據存儲至歷史數據庫中，供數據分析和其他子系統調用。對采集的有關安全、生產、成本等數據進行綜合分析、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。通過三維可視化管控平臺可建立安全、生產和運維的三位一體化管理系統，使整個工廠的生產運營可視、可知、可控。

5 結論

白象山選廠自動化技術產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、生產管控系統、自動化系統為一體的智慧管理系統。自動化技術產線的升級開發(fā)保證了生產的高效運行，采用三維可視化管控平臺，通過三維仿真技術、數據庫技術、網絡技術和工業(yè)控制自動化技術等先進技術，建立了安全、生產和運維的一體化智能管理系統，提高了產線生產的安全性、穩(wěn)定性和生產效率。