矿山主要生产设备集中监控的设计和实践.pdf

i 矿山 机电 ∞． 。 印 。 口 ． 册．。 矿山 主 要 生 产 设 备 集 中 监 控 的 设 计 和 实 践 锡矿 山矿务局 陈浩 波 摆要 I锡矿山矿务局南矿将空匿机等2 5 音主要生产设备 占全矿总装机容置耗 电基的T 8 ％执 1 9 8 9 年开始实行了集中监控 ．取得 了明显的经济赦益和社会效盏。本文系统地介绍谚矿实行集中监控的 设 计和实 践 ．并对 其效 果进行 初步辞 价 ． 一 、问题 的提 出 矿 山调度 的现代化 管理，要求生产 调度 指挥系统能及 时掌握生 产设备的运行情 况 ， 并在确保生 产正常 进行的前提下 ，适时地进 行调荷节 电，使能 源消耗 降至最低。 锡 矿山矿务局 南矿是一 座年 产 近4 O 万t 的大型锑矿，共 有 各类生产设备4 0 0 多台， 分 布在 地面、井下约 4 k in 的范 围内， 是该 局 的主要用 电大 户，年耗 电量为 1 4 4 0 万k Wh ， ； 中压风、排水、通风、矿井提升等主要设 备2 5 台，年耗 电量为 1 1 2 9万k Wh ，占全矿用 电量 的7 8 ％。 鉴于上 述情 况，多年来 ， 由于设备分 布 范围广，锗矿山生产指挥带来许多 困难，经 常 由于这些主要生产设备 的停开 及设备 故障 不能及时掌握和排除，造成超负荷全矿山拉 闸和设备停开， 影响生 产 。 近十年来，随着生产 的发 展，设备 的更 新 换代，作 业 区域的扩大和延 伸，传 统的生 产 调度方 法指挥生 产， 已远远不能适 应生 产 发展 的需要 。因此 ，寻求新的现代化管理 方 法来 改变 当前生 产调度系统 中的 一些 薄弱环 节，就成 了生 产指挥的当务之急 。 有 色矿 山一 1 9 91 ． 3 二、集中监控 的范围 该 矿集 中监控 系统 所监 控的范固有 空 压机、 竖井 提升设备 、井下主扇风机 井下 排水设备 等共2 5 台。其主要 功能有 1 ． 显示 各设备的停、开状况，2 ． 对空压机风压进行 监视，并根据生产需要用风量来控制空压机 开动 台数 3 ． 对竖井 提升矿石数量 桶数 进行 计量 控制， 以便及时 掌握 本 班 的 出 矿 量 J 4 ． 通过工业 电视和 D DZ 系列仪器对 两台 井下主扇通风机的 电流、轴温等进行监视， 以便 掌握井下主扇风机 的运行 状况 全 速运 行 与调速运行，并根据井下生 产作 业面的 多少及 时控制主扇调节风量 大小 ，5 ． 避开 高 峰 负荷，井下备 中段 的排水设 备，在 高峰期 内，可控 制运行’6 ． 监控 中心台 与各被控设 备 机房采用专用线进行 电话 联系指挥， 以保 证监控系统 的可靠 性 和及 时性 。 三、 方式和原理 矿 山生 产设备集 中监控的方式有很多 ， 根 据具体 的情 况和条件 ，可 采用简 单的集 中 监控或复杂 的集 中监 控，也 可以用单信号的 监控或多 信号 的监控等。 一 27 ～ 维普资讯 1 ． 通 常的监 控 方式 1 采 用专用 电话联络方式进 行 监 控 这种 监控方式 的适应面广，且耗资少 ，其 缺 点是不 直观，不能 及 时掌握设备运行状 况。 2 应用工业 电视 进行 监控它 的 特 点是直观 ，能 及时掌握设备运行状 况，适用 于设备的控制装置比较完善，以 及 各 种 参 数 、仪 表较 全而 且设备 比较集 中。缺 点是耗 资 太 ，对 机房的环 境条件要求 高。 3 利用 电力载频 器作为 中间 环节 ， 实现 远距 离的集 中监控其特 点是 安装 调试 方便 、直观，能 及时掌握设备 的运行 状况， 而 且便 于调节、控制，但 它只能 起到远距 离 控 制设备 和一种开关信号 的作 用，而 不能 输 送其它参数 4 采用 数字 电路、D DZ系统 仪 器， 以及计算机等进行控制。 z ． 本矿的 集中控制方式 和原理 根据锡矿 山南 矿的具体情 况和不 同设备 帕 性能，采用 了以 电力载频器为主 ，工 业 电 视 、DDZ 系 列仪 器以及数字 电路为 辅的综合 控 制方式 ，对该 矿主要设备 进行集 中监控 。 1 采用 电力 载频 器的集 中监控 方 式 与 原理 见 图1 。 匹 0 园 7 7 7 ～⋯ 一一一i L 一 一一 一一 一 一 图1 电力载频 器监 控原 理图 在 被控设备 的运 行 接触 器上 ，利用 辅助 常 开 触点 c 去控制 电力载频器 发 射 机 “ F 的工作 电源。当设备运 行时，接 触 器 殴合，辅 助常开 触点 同 时 闭 台 ，载 频 器 ～ 28 一 “ F ”工作 电源接通便 发射 出一定 频率 的 信 号 ，沿通 道线输 送到监控台的载频器接收 机 “ G 上 ，与此相 对应频率 的接收机 接收 到 该频 率信号后 ，通过放 大再驱动载频 器 内的 直流 继 电器 吸台，这样继 电器常开，常 闭触 点分 别所 串接的绿灯亮，红 灯熄，就表示该 设备 正处于运行 状态，反之，则表示该设备 已退 出运行。 从监控 台控制设备退 出运行， 同样是采 用 电力载频器来实现 的 见 图1 。 即从监控 台上 通过按钮开关接通发 射 机 “F”的 电 源 ，使该发 射机发 出一定频 率的信号到被控 设备 的载频 器 “G ， 接收机接收放 大后 ， 由内直 流继 电器去指挥设备 的运 行， 接触 机 器脱离 电源，使设备退 出运行 。 2 采用D DZ 系 列仪 器监 控的原理 见 图2 通过探 头把被测参数的 电量或 非 电 量转换 成电量信号 ，然后通 过DD Z 系 列变送 装置将该 电量信号 转换成直流毫 安信号，沿 控制 电缆 输送给监控 台的电流表 上 进 行 监 控 。 一一一 ●r一一一 图z DDZ系 列仪 器监 控原 理 3 工 业 电视的 监控方 法即在 设 备 的仪表 盘前 安装 一台工业摄像机 将仪 表的读 数及设备本身摄下来，然后转换 成 视 频 信 号，通过同轴电缆输送给监控台的工业监视 机显示屏上 进行 监控。 4 竖井 提升机提升矿石桶数 的 计 量 采用L s 系列数字集成 电路与L E D数 码 管 自行设计 、制作 的计 数 电路 来 实 现 的 见 图 3，其原理是 利用 提升机全速接触 器的辅助常开触点去接通单脉冲 电 路 的 电 源，使该 脉冲信号沿控制 电缆输 送给监 控台 上 的计数 电路进行计数 。提升机 每提 升一桶 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 3 维普资讯 矿石 ，单脉冲 电路 就发 出一 个脉 冲波 信号， 计 数 电路就进一位数， 这样 就实现 了矿石计 量 桶数的 目的。 礁 囤3提 升矿 石 计量 原 理 四、 问题 和处理方法 1 ． 采用 电力载 频器实现 集中监控 1 当被监控设 备台数超过 电力 载 频 器，使频率控制对数时，就应该采用分组方 式 实行监控 见 囤 4 。 即把 被控设备分 成 i 塑 ． ． 卫 一 ⋯ 一 』 萋 三 [ 面 面 出一 髓 图4分组监控 示意 图 若 干组，而每一组的监控 载频 器中抽 出一对 来作 为监控转换用。如要 监控第一组设备 ， 只需 将转换开关拨 到 “ 一 ”的位置，这时发 射机 “ F ” 的 电源接通 ， “ F ”发 射 出 一 定的频率信号，接收 机 “ G ”接 收，触 点 “ G ”接通 频率信号主通道线 至 第一 组 设 备，而此时的其 它组设备 与监控台是硒 断联 络 的 。 2 若被控设 备与 监控 台的距离 超 过 了电力载频器所规定的控制距离，则应利用 载频器作 接力控制 见 图 5 。 即将一对载 坦壁 L 同 一 ， 图 5 接 力 控 翎 示 意 图 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 3 频器作中继器去指挥第二对载频器去监控设 备。 2 ． 采用工业 电视 作监控 若 控制的距离超过摄 像机视频 信号所 规 定 的传 输长度，则视频 信号衰减 太，图像就 不清晰，适时就需要加装中继放大器进行视 频信号放 大。若工 业摄像机 同时把 信号输送 给两 台 以上 的监视 机进行 监视 时，则 应采用 分配 器来 进行 连接，而不能直接进行 拼接。 3 ． 应用DDZ系列仪器监控 若设 备有多个参量 需同时输送 给监 控台 时，则可采取 将DD Z系列变送器输 出的 负极 拼接起来 ，共 用一根 线，用正 极分别输送蜘 方式 见 图 6 。 囵6 DDZ 系 刊多参量 输送方式 五、 经济效益和生产效果 锡矿山南矿 的集 中监 控系统 自l 9 8 9 年l 0 月投入使 用 以来 ，运行情 况 良好，生 产调度 指挥系统能 作到及时调节 负荷 ，节 约用 电， 确保生 产设备正常 运行 ，达到 了预期效果， 其经济效益和生产效果 主要表 现在 1 ． 在 调节 负荷方面 ，监控前 ，井下 排水 为三班运行 ，现选择电力低峰负荷的晚班排 水为 主 0时至 8时 。由班平 均3 1 9 k W提 高到现在 的班平均 负荷 5 7 8 k W，晚班平均 增 加 负荷2 5 9 k W。 2 ． 从节 约用 电方 面看，进行 集 中 监 控 后，矿山生产调度 可根据生产的需要，及时 停 、开 空压机 和调节 主扇抽 风机的转速， 从 ～ 29 维普资讯 而 虽大 限度 地降 低了压风及通风 的 用 电 负 荷 ，压 风年耗 电由监 控前 的 4 2 万k Wh降 到 了5 0 4 万k wh J通风 年耗 电也由2 3 0 万 k Wh ， 降至2 0 0 万 k Wh 。 两项 共节约 电耗6 8 万 k wh ， 价值人 民币l 3 ． 6 万元 。并 由_过 去的 最高负荷 3 5 0 0 k W， 降至2 6 0 0 k W左右 3 ． 加强了矿 山生产 的及时调度和 电力负 荷的平衡调节。特别是在用电紧张的高峰负 荷 时间 内， 由于集 中监控 及时调节 了负荷 ， 避 免了超负荷引起全矿 拉闸停 电 造 成 的 损 失 。 4 ． 实行集中监控后，对所控主要设备的 运行情况一 目了然，主要设备出现的I旃时故 獐 ，能及 时掌 握和 及时处理 ，减 少了 由于 设 备故障而造 成的停 产损失 。主要 的设备 集 中 监控，也促 进了生产调度 的现代化 管理 ，在 最短的时 间内，能及时 消除处理 生产中的薄 弱环 节。 5 ． 该矿集 中监控 系统共投 资 5万元 。通 过 近一年的实际运行 ， 共 节约 电耗6 8 万k wh ， 上接第 4页 元。在解决资金渠道上，有色总公司铜镍局 组织洛 阳铜加 工厂用补偿贸易 的办 法让 和 J 给 矿 山，帮助 里伍 铜矿 开发建设 。 有些已经建成 投产的铜矿， 由于原 来受 到资金限制，初期建设规模都比较小，属于 大矿小开状况。内蒙 白乃庙铜矿 已探明矿石 量2 0 3 0 万t ，铜 含量 2 2 万t ， 品 位0 ． 8 3 ，现 有 生产 规模 仅 5 0 0 t ／a ，服 务 年 限 长 达1 6 4 年，近年在有色总 公司帮助下 准 备 扩 建到 l O 0 0 t ／d 采选规 模 。 另 外，一些含金 银较 多的中小铜矿，特 别是 湖 北鄂东 和四 川西昌地 区，作为 金银矿 床 开发 以后， 在增 加金银产量的同时，还 可 增 加一 些铜 产量 ，应给予积极支持，创造开 发条件。 7 ． 重 视新 技术的 推广 和应 用 中条山铜矿峪是一个大型贫铜矿，傈有 一 30 一 折算价值为1 3 ． 6 万元，运行 4 个月即可收目 垒部投资，其直接经济效益是可取的。 六、 结论 锡矿山矿务局南矿主要设备集中监控系 统运行近 一年的实践证 明，该 系统的设计方 案可行 ，操作运行 可靠，经 济效 益明显，不 但矿 山主要 设备 的集 中监控可行 ，也可适应 于工 厂设备的监 控，是矿 山，工厂 生产指挥 系统实现现代化 管理 的可靠手段，有 明显 的 实用 效益。当然，本 系统也有 待于进一步完 善提高 ，以便 进一步过渡到完 全用计算机控 制管理。 同时对 空压机的风量还 要增添计量 手段 }井下水 泵还应增加 自动化运行 设计} 井下通 风风量还 应根 据作 业 面的多 少计算风 量进行 自动 调节 等，这些都需 要及 时完善种 提高。该系统可在 有条件的矿 山、工 厂和其 他企业推广使 用，促 进企业的现 代化 管理。 月 致 勤 鳊 辑 矿石量 近3 亿t ，铜 古量 2 0 0万 t ，平 均 品 位 0 ． 6 7 ， 埋藏 较深，只宜坑 内开 采，但 按常 规 的采 矿方 法开 采，经济效益较 差， 生产得 不 到发 展，多 年处 乎徘徊状态，近 年采用 高 效率，低成本 的矿 块崩 落法开 采试 验基本成 功 ，预计全 面投 产后 年产铜 可选2 万t 以上 。 推广这个方 法 以后 ， 即使是0 ． 7 以下 品位的 地下开 采矿 山也 可盈 利， 为坑 内贫铜矿开发 探索 出一条 可行舶 途径 。 国外采用堆浸法处理含铜氧化矿、废石 尾矿 已取得 明显的经济效益。我国也存在大 量 的氧化矿 ，低 品位铜 矿、含钢 废 石 和尾 矿， 近 年汤丹 、大姚等铜 矿采用 了各 种浸 出 剂 进行试 验，小型试 验效 果 良好 ，使溶浸、 堆 浸的工业应用有 了可能 ，同时还开展钻孔 溶浸工作的探索 ，为 犬规模开采 氧化矿探索 新路 。 解忠 缟辑 有 色矿 山一 1 9 9 i ． 3 维普资讯