某大型露天礦泵站無人值守方案的設計與實現

張紅娟

摘要：分析研山鐵礦四個泵站的分布情況及各泵站控制系統現狀，對四個泵站無人值守做了可行性分析，提出泵站集中值守控制方案。文章中詳細闡述了該泵站無人值守方案的設計及實施過程，對現有系統配置情況及新系統遠程控制、安全監控、畫面顯示、統計計量和故障診斷等情況做了詳細說明。

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.

關鍵詞：泵站；無人值守；系統；遠程控制

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

中圖分類號：TV675 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）18-0114-02

1 系統現狀

研山鐵礦污水泵站、循環水泵站、換熱站、中轉泵站，位置比較分散，目前操作主要包括現場電機的啟動和停止，現場閥門的開關，以及通過現場壓力、流量及溫度的顯示及時調節設備的運行，需要大量的人力去完成，同時人員的利用率和工作效率比較低下，設備的利用率和自動化水平不高。

1.1 中轉泵站 中轉泵站四臺泵（直起）由采礦中轉水池向高位水池供水，中轉水池無液位計，但可溢流，為減少起泵前的排氣工作，故水池不抽空。采礦坑排水由兩個手動閥門分向環水、中轉水池兩支，現崗位人員4個班，每班2人，共8人。

1.2 污水泵站 污水泵站現有兩個泵池：一個工業污水泵池，配套四臺水泵；一個生活污水泵池，配套兩臺水泵，污水經過先進入中間泵池，然后自流到降解泵池再自流入污水泵池，靠污水泵排入灤河。現兩個污水泵池均沒有液位計，靠運行人員判斷水池水位，判定是否啟動泵，根據池內水位上升速度決定啟動泵的臺數，污水泵站四個班，每班2人共8人。

1.3 換熱站 換熱站每年供暖季節的四個月運轉，現有換熱機組兩部，一期熱水給二期熱水換熱后，利用循環泵使二期熱水在廠區暖氣管道中循環供熱。當回水壓力較低時，啟動補水泵從軟水箱向管道補充軟水，換熱站運轉期間臨時抽調人員值班，分四個班，每班2人共8人。

1.4 循環水泵站 循環水泵站距換熱站約20米，負責范圍為彼此距離約20米的水泵站及加藥站。尾礦大井經加藥站加藥絮凝后，清水流入循環水泵池，由循環水泵將清水打向工藝流程。AB主控系統在本站設有循環水從站，除12個電動閥門的控制外，重要控制信號均已進入該站。循環水泵站歸選廠管轄，崗位分四個班，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中轉泵站、換熱站、污水泵站操作設備頻度小，對生產影響不大。②循環水泵站（包括加藥站）、換熱站彼此距離很近，具備集中值守的天然條件。③四個泵站運行環境較好，點巡檢、維修、清掃等工作內容基本一致。④循環水泵站倒泵周期、加藥周期較長，基本不需遠程控制。

基于以上因素，故本方案認為以下是可行的：①中轉泵站、污水泵站各自增設PLC系統，納入主控網絡；換熱站通過控制電纜納入AB主控系統循環水從站。②對四大泵站關鍵區域增設視頻監控，納入現有的工業電視網絡。③四大泵站崗位人員適當精簡后，在循環水泵站集中值守。

2 方案設計

2.1 總體網絡結構

系統網絡的整體流程為在污水泵站和中轉泵站分別增加AB-1756控制系統，并通過以太網模塊接入現用的管控網絡，同時將換熱站和循環水泵站通過現有的AB控制系統接入管控網。最終所有的數據通過廠區的以太網環網，進入循環水泵站集中控制室的操作員站。

為保證工作人員對泵站現場運行狀況的實時掌控，在四大泵站各增加工業攝像頭兩部，并通過光纖納入現有的視頻網絡。在集中控制室，設視頻監控站，滿足操作人員對視頻的查看、查詢需求。

2.2 集中值守設計方案

2.2.1 中轉泵站設計方案 在中轉泵站值班室增設AB-1756系列控制系統一套，含CPU、DI、DO、AI、以太網模塊，中轉水池增設液位計一部，分流閥門采用電動閥代替手動閥門。泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。通過500m左右的光纖，通過外線線桿，進入采運辦公樓網絡接入點，將該系統與主廠房中三層主控網絡連通，并將視頻信號接入現有的工業電視系統。根據調度指令，崗位人員在上位機遠程控制閥門切換、泵的啟停。當中轉水池液位低于30%時，自動停泵。

2.2.2 污水泵站設計方案 在污水泵站配電室增設AB-1756控制系統一套，含CPU、DI、DO、AI、以太網模塊，兩泵池各增設液位計一部，四個排水閥門采用止回閥代替手動閥門。泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。

①工業污水泵的自動啟停。根據工業污水泵池液位高低自動控制，水位高于50%啟動一臺，60%啟動兩臺，70%啟動三臺，80%四臺泵全部啟動；當液位低于30%時四臺泵都停止運轉。使泵池液位一直處于低水位，以保證最大的蓄水能力。②生活污水泵的自動啟停。根據生活污水泵池液位高低自動控制，水位高于50%啟動一臺，70%啟動兩臺，當液位低于30%時兩臺泵都停止運轉。控制泵池液位一直處于低水位，以保證最大的蓄水能力。

2.2.3 換熱站設計方案 在污水泵站控制柜柜內增加75kW變頻器三臺、溫度隔離器4部、壓力配電器5部、液位計1部，AB模擬量輸入模塊1部，泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。鋪設20芯控制電纜450m、光纖450m至循環水泵站值班室，從而將1-3#循環泵、1-2#補水泵的啟停控制、軟水箱液位、一期熱水出入口壓力、一期熱水出入口溫度、換熱出入口壓力、換熱出入口溫度、現場視頻監控等信號接入循環水值班室。

崗位人員啟動循環泵后，通過上位機對變頻器進行調頻，控制循環泵速度。當換熱入口壓力低于正常值時，自動啟動補水泵。壓力恢復正常，或軟水箱液位低于20%時，補水泵停止。

2.2.4 循環水站設計方案 在循環水泵站設立集中控制室，內增加工業計算機兩部，一部作為操作員站，用于操作人員對設備運行情況的監視及操控；一部用于視頻監控站，向工作人員提供現場實時視頻畫面。

2.2.5 集中值守模式 按照本方案推行集中值守，建議設置崗位每班3人，四個班共12人：

①加藥、巡檢工：2人，負責四大泵站的點巡檢、衛生、循環水泵的倒泵工作，并負責加藥站配藥、供暖期間的換熱站加鹽工作。②操作員：1人，負責根據調度指令、實際生產需要在控制室進行中轉泵站、污水泵站、換熱站、循環水泵站的監視、操作。

3 系統功能

3.1 泵站遠程控制 ①泵組的啟、停操作；②根據工藝條件的自動控制；③閥門的自動、連鎖控制；④根據工藝需求調節電機轉速、運行臺數。

3.2 視頻監控 為泵站配置視頻監控系統，對泵站及周圍的現場情況進行全方位的監視和管理，使運行情況能夠得到有效控制。運行人員在中控室內便可以通過視頻監控系統及時、直觀地觀察整個現場的關鍵設備的運行狀態、人員情況和工作秩序。

3.3 畫面顯示 ①圖形：電氣接線圖、泵站平面圖，輔機系統圖。在畫面上實時顯示開關狀態、泵組流量、電流、排水量、溫度、水位等參數。②曲線：包括泵組的電流、流量以及各類模擬量變化曲線。③報警：各種報警事件按時間順序記錄，包括發生時間，內容，恢復時間，生成報警事件匯總表。提供面向對象的多種查尋方法。

3.4 統計計量 各站日、月、年泵組開停次數，累計運行時間；各站日、月、年閥門開停次數，累計運行時間；“水平衡”計量點的采集、計算、分析。

3.5 故障診斷 泵站系統的在線監測診斷、系統數據分析處理、故障 診斷及運行狀態評估等功能的開發，實現了設備的預知維護，使泵站管理更加科學化、現代化和自動化。

參考文獻：

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