德興銅礦泗洲選礦廠二期清水泵站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制

朱 丹，王增強(qiáng)

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦， 江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦泗洲選礦廠二期清水泵站位于德興銅礦泗洲選礦廠二期廠區(qū)內(nèi)，該泵站建于1987年，迄今已使用30多年，設(shè)備老化、耗能嚴(yán)重，維修成本高，控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)繼電器的控制方式，24小時(shí)安排人員值班。

為滿足長周期穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能減排的要求，通過對(duì)原水泵控制方式的改進(jìn)，普通閘閥改為電動(dòng)閘閥，增加軸流風(fēng)機(jī)對(duì)廠房進(jìn)行通風(fēng)，增加相應(yīng)的過程檢測(cè)儀表、PLC控制系統(tǒng)以及泵房內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等一系列的改進(jìn)方式實(shí)現(xiàn)無人值守，遠(yuǎn)程控制水泵啟停的目的。

2 水泵控制系統(tǒng)改造

圖1 水泵控制主電路原理圖

圖2 電動(dòng)閘閥電氣控制及接線圖

更換普通三相交流異步電動(dòng)機(jī)為變頻電機(jī)，功率仍為75kW。水泵采用變頻器調(diào)速［1］以便于對(duì)高位水池進(jìn)行恒液位自動(dòng)調(diào)控。水泵控制分為現(xiàn)場(chǎng)控制和PLC遠(yuǎn)程控制，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置機(jī)旁控制箱，將機(jī)旁控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至現(xiàn)場(chǎng)位置，通過操作控制箱上的開關(guān)按鈕和調(diào)速電位器可實(shí)現(xiàn)水泵現(xiàn)場(chǎng)啟停和出口水量調(diào)節(jié)。將機(jī)旁控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至遠(yuǎn)程控制，可在遠(yuǎn)程PLC系統(tǒng)電腦上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水泵的啟停和調(diào)速。

3 電動(dòng)閘閥控制設(shè)計(jì)

電動(dòng)閘閥采用交流接觸器+熱繼電器控制方式，電動(dòng)閘閥［2］在現(xiàn)場(chǎng)控制箱上設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，能過切換位置可分別實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程PLC系統(tǒng)2種控制方式。電動(dòng)閘閥電氣控制及接線如圖所示：

4 自動(dòng)化檢測(cè)儀表

（1）水泵出口流量檢測(cè)儀表：設(shè)計(jì)1臺(tái)插入式超聲波流量，測(cè)量范圍：0～3000m3/h，安裝于水泵總出口管上。

（2）水泵出壓力檢測(cè)儀表：在每臺(tái)水泵出口及總出口管道分別設(shè)置智能型壓力變送器6臺(tái)，儀表測(cè)量范圍：0～1.6MPa,分別用于檢測(cè)各水泵出口管道。

（3）水泵振動(dòng)檢測(cè)儀表：在每臺(tái)水泵的機(jī)座的橫向和縱向分別安裝振動(dòng)傳感器一臺(tái)，儀表測(cè)量范圍：0～20mm/s,分別用于檢測(cè)水泵在動(dòng)輪過程中的振動(dòng)位移情況。

（4）高位水池涖位檢測(cè)儀表：在高位水池上安裝超聲波液位計(jì)一臺(tái)，儀表測(cè)量范圍：0～5m/s,用于檢測(cè)高位水池實(shí)時(shí)液位。

所有自動(dòng)化檢測(cè)儀表[3]控制電纜接入PLC控制系統(tǒng)，由PLC系統(tǒng)給電儀表提供電源，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)在本體儀表上和遠(yuǎn)程PLC控制系統(tǒng)中都能監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

5 自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

德興銅礦泗洲選廠二期清水泵站更新項(xiàng)目自動(dòng)化控制系統(tǒng)一套AB-contrllogix5000型PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)機(jī)柜安裝于新建配電室內(nèi)。設(shè)置兩臺(tái)控制計(jì)算機(jī)，一臺(tái)用于編程的計(jì)算機(jī)作為工程站［4］，同時(shí)用于兼顧本控制室內(nèi)的工藝監(jiān)控，安裝于泵房控制室內(nèi)。另一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為操作員站安裝于遠(yuǎn)程控制室（大樟樹旁泵房內(nèi)），網(wǎng)絡(luò)連接采用以態(tài)網(wǎng)通訊協(xié)議，遠(yuǎn)程控制室與PLC系統(tǒng)敷設(shè)光纜連接。

在正常穩(wěn)定的生產(chǎn)過程中，主要的過程控制參數(shù)包括水泵的開/停、水泵出口電動(dòng)閘閥的開/閉、水泵出口流量、高位水池涖液位等，檢測(cè)數(shù)據(jù)和受控設(shè)備信號(hào)均接入PLC控制系統(tǒng)中進(jìn)行記錄、分析和控制，詳見控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖。

6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［5］

為在自來水廠部調(diào)度室內(nèi)及大樟樹泵站控制室內(nèi)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況，增加視頻監(jiān)控系統(tǒng)一套，視頻信號(hào)利用光纖通訊傳送至大樟樹旁的泵房控制室內(nèi)，用于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)泵房內(nèi)部無人看守時(shí)的運(yùn)行情況視頻顯示器和網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜安裝于泵房控制室內(nèi)，選用清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)帶紅外夜視功能的攝像機(jī)，分別安裝于泵房進(jìn)出口和泵房內(nèi)的四個(gè)角落。采用網(wǎng)絡(luò)通訊方案將視頻信號(hào)傳輸至視頻監(jiān)控主機(jī)內(nèi)。詳見視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖。

圖3 plc控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

圖4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

7 效果評(píng)價(jià)

德興銅礦泗洲選廠二期清水泵站更新后泵站可實(shí)現(xiàn)無人值守［6］，較德興銅礦其它泵站有如下諸多的優(yōu)勢(shì)：

（1）改造采用了變頻電機(jī)，通過變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)電效果顯著。

（2）變頻器控制電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)，避免過大的啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)繞組絕緣的破壞，設(shè)備故障率低，避免過大的啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

（3）增加了水泵的遠(yuǎn)程控制功能。將現(xiàn)場(chǎng)控制箱切換至遠(yuǎn)程控制模式，可以在自來水廠部遠(yuǎn)程操作水泵啟停。

（4）可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)開啟閘閥。相比以往手動(dòng)開啟閘閥速度慢、費(fèi)力、耗時(shí)等特點(diǎn)，本次改造可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉閘閥。

（5）提高了自動(dòng)化水平，達(dá)到減員增效的目的。相比之前24小時(shí)安排人員值守，本次改造后的水泵房可實(shí)現(xiàn)無人值守，大大較小了人力資源成本投入。

8 結(jié)語

當(dāng)年科技發(fā)展迅速，自動(dòng)化、智能化是企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，隨著德興銅礦泗洲選廠二期清水泵站首次將傳統(tǒng)的水泵站改成無人值守水泵站，投入后將大大提供德興銅礦泵站自動(dòng)化控制水平，為日后其它泵站改造提供了參考。