某大型露天矿泵站无人值守方案的设计与实现

张红娟

摘要：分析研山铁矿四个泵站的分布情况及各泵站控制系统现状，对四个泵站无人值守做了可行性分析，提出泵站集中值守控制方案。文章中详细阐述了该泵站无人值守方案的设计及实施过程，对现有系统配置情况及新系统远程控制、安全监控、画面显示、统计计量和故障诊断等情况做了详细说明。

Abstract： This paper analyzes the distribution of four pumping stations in Yanshan Iron Mine and the status quo of the control systems of each pumping station. Feasibility analysis on the unattended operation of the four pumping stations is made， and a control scheme for centralized monitoring of pumping stations is proposed. The article elaborated the design and implementation process of the unattended program of the pumping station， and elaborated the existing system configuration and the new system remote control， safety monitoring， screen display， statistical measurement and fault diagnosis.

关键词：泵站；无人值守；系统；远程控制

Key words： pump station；unattended；system；remote control

中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）18-0114-02

1 系统现状

研山铁矿污水泵站、循环水泵站、换热站、中转泵站，位置比较分散，目前操作主要包括现场电机的启动和停止，现场阀门的开关，以及通过现场压力、流量及温度的显示及时调节设备的运行，需要大量的人力去完成，同时人员的利用率和工作效率比较低下，设备的利用率和自动化水平不高。

1.1 中转泵站 中转泵站四台泵（直起）由采矿中转水池向高位水池供水，中转水池无液位计，但可溢流，为减少起泵前的排气工作，故水池不抽空。采矿坑排水由两个手动阀门分向环水、中转水池两支，现岗位人员4个班，每班2人，共8人。

1.2 污水泵站 污水泵站现有两个泵池：一个工业污水泵池，配套四台水泵；一个生活污水泵池，配套两台水泵，污水经过先进入中间泵池，然后自流到降解泵池再自流入污水泵池，靠污水泵排入滦河。现两个污水泵池均没有液位计，靠运行人员判断水池水位，判定是否启动泵，根据池内水位上升速度决定启动泵的台数，污水泵站四个班，每班2人共8人。

1.3 换热站 换热站每年供暖季节的四个月运转，现有换热机组两部，一期热水给二期热水换热后，利用循环泵使二期热水在厂区暖气管道中循环供热。当回水压力较低时，启动补水泵从软水箱向管道補充软水，换热站运转期间临时抽调人员值班，分四个班，每班2人共8人。

1.4 循环水泵站 循环水泵站距换热站约20米，负责范围为彼此距离约20米的水泵站及加药站。尾矿大井经加药站加药絮凝后，清水流入循环水泵池，由循环水泵将清水打向工艺流程。AB主控系统在本站设有循环水从站，除12个电动阀门的控制外，重要控制信号均已进入该站。循环水泵站归选厂管辖，岗位分四个班，每班2人，常白班1人，共9人。

1.5 集中值守的可行性分析

①中转泵站、换热站、污水泵站操作设备频度小，对生产影响不大。②循环水泵站（包括加药站）、换热站彼此距离很近，具备集中值守的天然条件。③四个泵站运行环境较好，点巡检、维修、清扫等工作内容基本一致。④循环水泵站倒泵周期、加药周期较长，基本不需远程控制。

基于以上因素，故本方案认为以下是可行的：①中转泵站、污水泵站各自增设PLC系统，纳入主控网络；换热站通过控制电缆纳入AB主控系统循环水从站。②对四大泵站关键区域增设视频监控，纳入现有的工业电视网络。③四大泵站岗位人员适当精简后，在循环水泵站集中值守。

2 方案设计

2.1 总体网络结构

系统网络的整体流程为在污水泵站和中转泵站分别增加AB-1756控制系统，并通过以太网模块接入现用的管控网络，同时将换热站和循环水泵站通过现有的AB控制系统接入管控网。最终所有的数据通过厂区的以太网环网，进入循环水泵站集中控制室的操作员站。

为保证工作人员对泵站现场运行状况的实时掌控，在四大泵站各增加工业摄像头两部，并通过光纤纳入现有的视频网络。在集中控制室，设视频监控站，满足操作人员对视频的查看、查询需求。

2.2 集中值守设计方案

2.2.1 中转泵站设计方案 在中转泵站值班室增设AB-1756系列控制系统一套，含CPU、DI、DO、AI、以太网模块，中转水池增设液位计一部，分流阀门采用电动阀代替手动阀门。泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。通过500m左右的光纤，通过外线线杆，进入采运办公楼网络接入点，将该系统与主厂房中三层主控网络连通，并将视频信号接入现有的工业电视系统。根据调度指令，岗位人员在上位机远程控制阀门切换、泵的启停。当中转水池液位低于30%时，自动停泵。

2.2.2 污水泵站设计方案 在污水泵站配电室增设AB-1756控制系统一套，含CPU、DI、DO、AI、以太网模块，两泵池各增设液位计一部，四个排水阀门采用止回阀代替手动阀门。泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。

①工业污水泵的自动启停。根据工业污水泵池液位高低自动控制，水位高于50%启动一台，60%启动两台，70%启动三台，80%四台泵全部启动；当液位低于30%时四台泵都停止运转。使泵池液位一直处于低水位，以保证最大的蓄水能力。②生活污水泵的自动启停。根据生活污水泵池液位高低自动控制，水位高于50%启动一台，70%启动两台，当液位低于30%时两台泵都停止运转。控制泵池液位一直处于低水位，以保证最大的蓄水能力。

2.2.3 换热站设计方案 在污水泵站控制柜柜内增加75kW变频器三台、温度隔离器4部、压力配电器5部、液位计1部，AB模拟量输入模块1部，泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。铺设20芯控制电缆450m、光纤450m至循环水泵站值班室，从而将1-3#循环泵、1-2#补水泵的启停控制、软水箱液位、一期热水出入口压力、一期热水出入口温度、换热出入口压力、换热出入口温度、现场视频监控等信号接入循环水值班室。

岗位人员启动循环泵后，通过上位机对变频器进行调频，控制循环泵速度。当换热入口压力低于正常值时，自动启动补水泵。压力恢复正常，或软水箱液位低于20%时，补水泵停止。

2.2.4 循环水站设计方案 在循环水泵站设立集中控制室，内增加工业计算机两部，一部作为操作员站，用于操作人员对设备运行情况的监视及操控；一部用于视频监控站，向工作人员提供现场实时视频画面。

2.2.5 集中值守模式 按照本方案推行集中值守，建议设置岗位每班3人，四个班共12人：

①加药、巡检工：2人，负责四大泵站的点巡检、卫生、循环水泵的倒泵工作，并负责加药站配药、供暖期间的换热站加盐工作。②操作员：1人，负责根据调度指令、实际生产需要在控制室进行中转泵站、污水泵站、换热站、循环水泵站的监视、操作。

3 系统功能

3.1 泵站远程控制 ①泵组的启、停操作；②根据工艺条件的自动控制；③阀门的自动、连锁控制；④根据工艺需求调节电机转速、运行台数。

3.2 视频监控 为泵站配置视频监控系统，对泵站及周围的现场情况进行全方位的监视和管理，使运行情况能够得到有效控制。运行人员在中控室内便可以通过视频监控系统及时、直观地观察整个现场的关键设备的运行状态、人员情况和工作秩序。

3.3 画面显示 ①图形：电气接线图、泵站平面图，辅机系统图。在画面上实时显示开关状态、泵组流量、电流、排水量、温度、水位等参数。②曲线：包括泵组的电流、流量以及各类模拟量变化曲线。③报警：各种报警事件按时间顺序记录，包括发生时间，内容，恢复时间，生成报警事件汇总表。提供面向对象的多种查寻方法。

3.4 统计计量 各站日、月、年泵组开停次数，累计运行时间；各站日、月、年阀门开停次数，累计运行时间；“水平衡”计量点的采集、计算、分析。

3.5 故障诊断 泵站系统的在线监测诊断、系统数据分析处理、故障 诊断及运行状态评估等功能的开发，实现了设备的预知维护，使泵站管理更加科学化、现代化和自动化。

参考文献：

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[2]邓李.ControlLogix系统实用手册[M].机械工业出版社，2008.

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