基于智能化的礦山水循環處理系統研究

趙國強，王 勃，李 建

（河北鋼鐵集團礦業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備，其中需要水循環系統，并為其提供可靠的運行保證。同時，對礦山水循環有著特殊要求。如何有效獲取并利用礦山地質水以及對水源做好必要的水處理措施，對礦山節約生產用水及為設備提供良好的安全運行條件具有非常重要的現實意義[1]。礦山地質水系統系統作為智慧礦山建設的一部分，利用先進的控制理念，實現控制與工藝的完美結合，通過礦井工程采礦現場壓力、液位、濃度、流量等主要工藝參數的檢測，實現其與PLC系統的自動控制功能，利用水循環系統的壓力、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PID計算來控制轉速達到自動的效果[2]。

1 水循環系統簡介和現狀

礦山地質水循環系統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，其中主要設備包括供水泵站新水泵、環水泵、礦井事故提升泵和沖洗泵的控制；加壓泵站加壓泵的控制；對設備用水進行簡單有效的軟化處理。礦山地質工程水處理車間采用成套水處理設備，配套PLC自動控制系統。主要采用預處理+納濾處理工藝，流程中包含各礦山地質水位檢測；管道設在線流量、壓力、溫度及電導率等檢測儀表。根據設定周期進行循環及再生工序處理。礦山地質水具有單獨的控制系統，能夠實現系統內基本設備的遠程控制和數據監控，主要包括：①新水池1、新水池2及環水池設液位檢測，信號傳至礦山綜合供水泵站控制室。②環水泵組、新水泵組、沖洗泵組出口設流量、溫度及壓力檢測，信號傳至礦山綜合供水泵站控制室。③環水泵組、新水泵組、沖洗泵組出口設電動蝶閥，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配備電室設置攝像頭。3#澄清池系統，現在實現的功能包括：①礦山水澄清池配設手動滑閥控制進水量；②攪拌機設就地控制箱；③設有取樣管對進水及出水濁度進行手動取樣送化驗室檢測。各系統相對較為獨立，系統位置分散，不能有效的進行統一集中控制。

視頻監控系統：礦山地質水總供水泵站和水處理已經有了部分視頻監控信號，在現場通過硬盤錄像機現場存儲和顯示，但一些關鍵位置還需要進行視頻系統的安裝。

2 水循環系統目標和功能

通過對礦山水循環系統范圍內各分系統進行自動化系統和視頻監控系統的改造和完善，實現現場分散系統的融合，在數據中心PCS7的平臺下，實現集中控制，主要功能包括現場生產數據的實時監控，現場主要工藝設備的遠程啟停控制，生產數據的曲線顯示，生產參數的遠程設定，歷史曲線查詢等功能。

3 系統實施

（1）礦山用水源熱泵自動化完善。礦山用水源熱泵系統主要包括五個機組，一套礦山用水控制系統，一臺上位機系統，主要功能是供給整個礦山用水系統，其中一號和二號機組負責礦山用水系統，每個機組包括一套和利時LM系列CPU系統；三到五號機組負責礦山工程用水系統，每個機組包括兩套和利時LM系列CPU系統，每個機組包含一個觸摸屏，操作模式為現場操作，工作數據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進行控制，并且已經實現遠程控制操作功能，現根據智慧礦山的建設要求，需要將現場每個機組的數據采集到數據中心，實現水源熱泵所有設備的遠程集中控制，利用機組本身自帶的通訊接口，采用標準的通訊協議進行數據采集，并從硬件和軟件方面入手，最終實現的機組數據采集和水源熱泵系統的集中控制，最終達到系統無人值守的目的。

（2）3#澄清池設備的遠程控制與狀態監視。為了實現現場的無人值守，將現場的PLC從站接入水處理PLC系統，作為水循環處理的一個從站，進行現場設備的運行信號的采集，經過實驗實現了所有設備的數據中心遠程控制，實現無人值守目的。

（3）完成礦山地表水系統的融合，實現遠程集中控制和監視。各分系統數據通過礦山地質表面外網管線的鋪設，在保存現場操作電腦的前提下，將控制信號和視頻監控信號分別傳輸到數據中心，實現了在同一的平臺下對現場設備的集中控制。

4 運行模式優化

礦山水循環系統原有的現場崗位人員主要工作是現場分系統的控制和本地控制設備的啟停控制，分為4班，每班4人，四班三運轉，通過對控制系統的融合，實現的運行方式如下：在現場操作人員16人中，抽出4人作為調度室操作人員，主要工作是現場設備的啟停控制和工藝參數的查看、分析和一些關鍵數據的記錄。現場剩余8名操作人員，分四班，每班2人，主要負責現場設備的巡檢，設備啟動前進行現場巡視工作，現有一些礦山水質化驗、水樣檢測等一系列水循環工作，定期對水循環設備進行潤滑和更換電機軸承油脂等工作。通過該系統的形成，將現場的操作人員由原來的操作工轉變為產線巡視，提高人員的效率。

5 結語

采用的礦山水循環處理方法，相對于使用開式給水系統能夠充分改善設備循環水水質，礦山水循環系統無人值守系統的實施和運行，標志著智慧礦山建設走了堅實的一部，該系統的順利完成，充分利用網絡技術與現場設備的結合，最大限度的挖掘人才的潛力，通過合理的人力資源配置，即完成現場循環工作設備的遠程操作，運行狀態監控，基本故障處理和日常的點巡檢工作，通過現場操作模式的改變，提高人員的業務水平，擴大業務范圍，減輕工人勞動強度，改善工人工作環境，使一線操作人員由人工崗位操作變為巡視處理為主，適當減少一線人員配置，達到減員增效的目的。