基于智能化的矿山水循环处理系统研究

赵国强，王 勃，李 建

（河北钢铁集团矿业有限公司机电检修分公司，河北 唐山 063701）

矿山工程开采需要利用诸多大型固定设备，其中需要水循环系统，并为其提供可靠的运行保证。同时，对矿山水循环有着特殊要求。如何有效获取并利用矿山地质水以及对水源做好必要的水处理措施，对矿山节约生产用水及为设备提供良好的安全运行条件具有非常重要的现实意义[1]。矿山地质水系统系统作为智慧矿山建设的一部分，利用先进的控制理念，实现控制与工艺的完美结合，通过矿井工程采矿现场压力、液位、浓度、流量等主要工艺参数的检测，实现其与PLC系统的自动控制功能，利用水循环系统的压力、液位等传感器与变频器配合使用，达到自动控制的效果，基于变送器的信号的变化经PID计算来控制转速达到自动的效果[2]。

1 水循环系统简介和现状

矿山地质水循环系统主要涉及到矿山工程的总供水泵站、水源抽水泵站、水处理车间、加压泵站、3#澄清池，其中主要设备包括供水泵站新水泵、环水泵、矿井事故提升泵和冲洗泵的控制；加压泵站加压泵的控制；对设备用水进行简单有效的软化处理。矿山地质工程水处理车间采用成套水处理设备，配套PLC自动控制系统。主要采用预处理+纳滤处理工艺，流程中包含各矿山地质水位检测；管道设在线流量、压力、温度及电导率等检测仪表。根据设定周期进行循环及再生工序处理。矿山地质水具有单独的控制系统，能够实现系统内基本设备的远程控制和数据监控，主要包括：①新水池1、新水池2及环水池设液位检测，信号传至矿山综合供水泵站控制室。②环水泵组、新水泵组、冲洗泵组出口设流量、温度及压力检测，信号传至矿山综合供水泵站控制室。③环水泵组、新水泵组、冲洗泵组出口设电动蝶阀，由矿山综合供水泵站控制室控制。④矿山综合供水泵站泵房内配备电室设置摄像头。3#澄清池系统，现在实现的功能包括：①矿山水澄清池配设手动滑阀控制进水量；②搅拌机设就地控制箱；③设有取样管对进水及出水浊度进行手动取样送化验室检测。各系统相对较为独立，系统位置分散，不能有效的进行统一集中控制。

视频监控系统：矿山地质水总供水泵站和水处理已经有了部分视频监控信号，在现场通过硬盘录像机现场存储和显示，但一些关键位置还需要进行视频系统的安装。

2 水循环系统目标和功能

通过对矿山水循环系统范围内各分系统进行自动化系统和视频监控系统的改造和完善，实现现场分散系统的融合，在数据中心PCS7的平台下，实现集中控制，主要功能包括现场生产数据的实时监控，现场主要工艺设备的远程启停控制，生产数据的曲线显示，生产参数的远程设定，历史曲线查询等功能。

3 系统实施

（1）矿山用水源热泵自动化完善。矿山用水源热泵系统主要包括五个机组，一套矿山用水控制系统，一台上位机系统，主要功能是供给整个矿山用水系统，其中一号和二号机组负责矿山用水系统，每个机组包括一套和利时LM系列CPU系统；三到五号机组负责矿山工程用水系统，每个机组包括两套和利时LM系列CPU系统，每个机组包含一个触摸屏，操作模式为现场操作，工作数据在触摸屏上进行显示，机组外的其他泵由矿山用水控制系统进行控制，并且已经实现远程控制操作功能，现根据智慧矿山的建设要求，需要将现场每个机组的数据采集到数据中心，实现水源热泵所有设备的远程集中控制，利用机组本身自带的通讯接口，采用标准的通讯协议进行数据采集，并从硬件和软件方面入手，最终实现的机组数据采集和水源热泵系统的集中控制，最终达到系统无人值守的目的。

（2）3#澄清池设备的远程控制与状态监视。为了实现现场的无人值守，将现场的PLC从站接入水处理PLC系统，作为水循环处理的一个从站，进行现场设备的运行信号的采集，经过实验实现了所有设备的数据中心远程控制，实现无人值守目的。

（3）完成矿山地表水系统的融合，实现远程集中控制和监视。各分系统数据通过矿山地质表面外网管线的铺设，在保存现场操作电脑的前提下，将控制信号和视频监控信号分别传输到数据中心，实现了在同一的平台下对现场设备的集中控制。

4 运行模式优化

矿山水循环系统原有的现场岗位人员主要工作是现场分系统的控制和本地控制设备的启停控制，分为4班，每班4人，四班三运转，通过对控制系统的融合，实现的运行方式如下：在现场操作人员16人中，抽出4人作为调度室操作人员，主要工作是现场设备的启停控制和工艺参数的查看、分析和一些关键数据的记录。现场剩余8名操作人员，分四班，每班2人，主要负责现场设备的巡检，设备启动前进行现场巡视工作，现有一些矿山水质化验、水样检测等一系列水循环工作，定期对水循环设备进行润滑和更换电机轴承油脂等工作。通过该系统的形成，将现场的操作人员由原来的操作工转变为产线巡视，提高人员的效率。

5 结语

采用的矿山水循环处理方法，相对于使用开式给水系统能够充分改善设备循环水水质，矿山水循环系统无人值守系统的实施和运行，标志着智慧矿山建设走了坚实的一部，该系统的顺利完成，充分利用网络技术与现场设备的结合，最大限度的挖掘人才的潜力，通过合理的人力资源配置，即完成现场循环工作设备的远程操作，运行状态监控，基本故障处理和日常的点巡检工作，通过现场操作模式的改变，提高人员的业务水平，扩大业务范围，减轻工人劳动强度，改善工人工作环境，使一线操作人员由人工岗位操作变为巡视处理为主，适当减少一线人员配置，达到减员增效的目的。