汤河设计方案9 电力.doc

9 电力 9.1 电源 河南省周庵铜镍矿位于河南省唐河县，在距矿区3.5km的黑龙镇有一座110/35KV区域变电站，该变电站安装两台31500KVA主变，可以提供35KV电源，亦可提供110KV出口，以满足矿区用电。 9.2 用电负荷 企业用电负荷为 安装容量 29524kw 工作容量 26426kw 计算有功 19365kw 视在容量 21329KVA 功率因数 0.91 年耗电量 11377.6104kwh 矿山一类负荷包括井下排水泵、副井卷扬机和各级主扇风机，其工作容量为4717kw。 9.3 供电方案 由于矿山的用电负荷太大，从黑龙区域变取得35KV电源难以满足矿山的用电需要，故供电方案只有一个，即从黑龙镇110/35KV变电站一次侧“T”接一回110kV电源，在矿区建110/10KV总降压变电所，安装两台16000KVA主变压器，并列运行，下设10KV高压配电室，采用单母线分段以10KV向矿区各用电点配电，各配电点经变压器向低压设备供电。在井下开掘面建一座10KV高压配电室对井下的高压用电设备供电，并对开掘面内的各变电站供电。 为确保矿山的生产安全，防止因停电造成生产事故，在总降压变电所内设一柴油电站作为企业的备用电源，电站安装两台4000kw高压柴油发电机组，发电机发出的电能送至总降高压配电室10KV母线，在主电源故障时对企业的一类负荷供电。 9.4 装备水平 凡在地表使用的电力变压器均采用S10型密封变压器，井下使用的电力变压器采用KS9型矿用变压器，高压开关柜选用KYN28型手车柜，低压配电屏选用GGD2型固定柜。 矿区以放射式和树干式相结合的方式供电。 根据工艺的要求，碎矿车间采用集中联锁控制，工艺要求调速的设备采用变频器调速。对于电机容量较大的设备如主扇风机和排水泵等采用软启动器起动，以减少启动时对电网的冲击，其余的设备则为直接起动。 9.5 电修 矿山的电机安装数量300多台，电动机安装总功率超过29000kw。由于矿山修理量较大，外部协作不是很方便，因此在矿山建一座五类电修车间，以满足矿山75kw以下电动机和630KVA以下变压器的大中小修及试验。 9.6 自动化仪表 9.2.1 慨述 本次设计依据工艺及相关条件，结合中国和国际矿山自动化发展水平及实际运行情况来设置相应的检测控制仪表。 为实现减人增效，保证生产过程稳定，提高劳动生产率，本次设计范围包括充填搅拌站、破碎与筛分厂房、磨浮厂房、精矿及尾砂脱水、尾砂输送等。 所选用的仪表均为铜镍选矿厂和充填搅拌站经过实践考核取得经验的仪表，以确保自动化的可靠性和先进性。 9.2.2 过程检测和控制的主要内容 9.2.2.1 充填搅拌站 为向井下提供合格的充填尾砂浆，充填搅拌站共设有４套充填尾砂浆制备系统，其中有2套可添加水泥，另外2套不需添加水泥，其主要的检测和控制有 1 水泥仓料位检测。在2 座水泥仓分别设水泥仓料位计，连续检测水泥仓料位，高低料位报警。为可靠起见，在水泥仓高高限设报警料位开关，当水泥到设定高高限料位时，报警。 2 砂仓料位检测。同水泥仓一样，砂仓设连续检测料位计。同时，高高限设报警料位开关。 3 水泥同尾砂的配比。对于胶结充填，为得到合格的胶结尾砂浆，尾砂同水泥配比成一定比例关系，在搅拌槽搅拌混合后，送至井下充填。水泥量检测，采用冲板流量计。用改变螺旋给料机转速的办法改变水泥给料量。 尾砂仓的下料管上装有浓度计、流量计，对尾砂量进行干矿量积算。当尾砂量改变时，比例地改变水泥量。 4 尾砂仓下料管的浓度控制。用改变下料管的加水量的办法改变下料管的尾砂浓度。 5 搅拌槽的料位检测。用改变搅拌槽下料管的阀门开度的办法调整搅拌槽的料位，使搅拌槽的料位固定在一个相应稳定值。 6 加有水泥的搅拌槽充填输送管流量检测、浓度调节。在充填输送管设管上浓度计及流量计，对输送干矿量显示及积算。同时，改变搅拌槽的添加水量，来达到希望的搅拌槽浓度。 9.2.2.2 坑内充填系统 在300m、400m等中段的充填平巷中每条充填管上安装一个压力传感器，以检测充填管路的输送情况。 充填管输送信号送到充填搅拌站显示。充填管压管路选用带环状检测的压力变送器。 9.2.2.3 地表1、2、3胶带输送机 在地表2胶带输送机上，设电子皮带秤，对输送到选矿厂的矿石量进行计量。 9.2.2.4 破碎与筛分厂房 1 粗矿堆设料位计，以指示矿堆料位高度。 2 粗矿矿堆的矿石通过座式给料机和CV01带式输送机输送到中矿前缓冲矿仓。在带式输送机上设电子皮带秤，对其矿量进行瞬时指示及累计计量。 3 在6个缓冲矿仓设超声波料位计，对其料量连续指示。同时，高料位信号报警，并送信号至电气连锁停给矿机。 4 中碎及细碎圆锥破碎机功率检测控制，轴承温度及润滑油系统的检测控制由破碎机厂家随设备成套供应，其控制信号与选厂全厂控制系统联网。 5 经中碎圆锥破碎机破碎后的矿量，在CV06带式输送机设皮带秤计量。 6 在CV08带式输送机上设皮带秤对其返回到缓冲矿仓的输送矿量进行计量。 7 在最终送至粉矿仓的CV09皮带上设皮带秤，对输送到磨矿工段的粉矿量进行瞬时显示及累计。 9.2.2.5 磨矿工段 磨矿工段安装有二组Φ42706100的球磨机及水力旋流器。粉矿经粉矿仓缓冲后下到带式输送机至球磨机磨矿、旋流器分级后至浮选工段。两台球磨机及旋流器系统的检测控制系统相同。其主要检测及控制内容有 1 粉矿仓料位检测。在18个粉矿仓设超声波料位计，对其料位进行连续显示。同时，高低料位报警， 并送信号至电气连锁开停移动卸矿小车和皮带给矿机。 2 球磨机恒定给矿。在球磨机给矿皮带上设电子皮带秤。对加入到磨机的矿量计量，并调整给矿皮带电机变频装置转速，使其给矿量在期望值上。 3 球磨机比例加水。调整球磨机前加水管上的调节阀门开度。使其按与球磨机给矿比例地加水。加水阀门开度同时返回至选厂主控室显示。 4 球磨机功率检测。通过功率变送器，检测出球磨机实际运行功率。 5 球磨机的声频检测。通过电耳或噪音变送器检测出球磨机的声频，将信号送至选厂主控室显示。声频信号主要是用作过负荷保护控制。 6 球磨机主轴承温度、润滑油系统的温度、压力等信号及连锁开、停保护系统随球磨机厂家配套。这部分信号考虑与选厂的全厂控制系统联网。 7 泵池的液位检测与旋流器入口压力检测控制系统。在泵池设液位计，旋流器入口设压力变送器，分别对其液位和压力检测，当泵池料位在正常范围内运行时，通过改变砂泵变频调速装置的转速使旋流器入口压力稳定，当泵池料过高或过低时，变频调速装置转换到以料位信号来调节。当料位相对稳定后，又切换到以压力信号为主的变频调速系统。 8 旋流器入口流量、浓度检测。除上述压力外，在旋流器入口管上设流量计和浓度计，对其浓度、流量分别指示。同时对干矿量积算。 9 旋流器出口浓度控制。在旋流器出口设浓度计，通过调整泵池加水管阀门开度方法来调节加水量，使出口浓度稳定在合适的值上。 10旋流器出口粒度和流量检测。在旋流器出口设粒度仪，对其粒度分布情况检测。同时在出口管设流量计，对其流量进行检测。通过浓度和流量信号对其干矿量积算。 11对砂泵的入口、出口、旋流器组入口的阀门组进行开关及联锁控制，阀门可在就地控制箱或选厂主控室控制系统上控制。 9.2.2.6 浮选工段 来自旋流器的溢流通过粗选给矿搅拌槽分成两路粗选系统。粗选的尾矿至尾砂分级系统。粗选的精矿至浮选柱浮选后，最终精矿至精矿脱水系统，扫选Ⅰ、Ⅱ的精矿与浮选柱尾矿给到再磨系统，经再磨、旋流分级后至中矿再选。其主要检测和控制内容有 1 在粗选给矿搅拌槽、中矿再选给矿搅拌槽设pH计，对其pH值连续检测。 2 浮选槽液位调节系统。在每组浮选槽设液位计，将信号送至选厂主控室。调整浮选槽气动执行机构位置，使浮选槽液位控制在期望值。 3 浮选槽充气量调节。在每组浮选槽充气管上，设气动调节阀门。分别调整充到每组浮选槽的充气量。充气阀门开度通过阀位变送器，送到选厂主控室显示。 4 浮选柱的检测控制系统随浮选柱生产厂家成套带来，并将信号送至全厂控制系统。 5 浮选Ｘ荧光分析系统。设一套Ｘ荧光分析仪，分别对粗选给矿、最终精矿、尾矿、粗选精矿，扫选 精矿，浮选柱的尾矿,再磨旋流器的溢流中矿，中矿精选浮选槽的精矿，中矿粗选浮选槽的尾矿的矿流内Ni、Cu元素含量进行分析。经取样信号处理后，Ni、Cu含量送至选厂主控室显示。在浮选工段同时设有大屏幕分析显示系统。 6 加药控制系统。设程控加药机，对粗选给矿搅拌槽、粗选的排矿槽、中矿精选排矿槽，设有起泡剂、捕收剂的加药点。给药量可手动或自动连续改变。起泡剂可根据至浮选工段的矿量来控制。捕收剂根据至浮选的金属量来控制。 7 再磨系统检测控制。同一段球磨机系统一样，再磨系统设泵池液位，泵池加水量测量，旋流器入口设压力、流量、浓度检测，旋流器出口设浓度、流量检测，通过调整砂泵转速的方法来使旋流器入口压力、泵池液位稳定。改变泵池的加水量使旋流器出口浓度相对稳定。 8 对加入到浮选厂房的生产水总管设流量计计量。 9 通过Ｘ荧光分析及计量运算结果，将品位及回收率在选厂控制系统上显示。 9.2.2.7 精矿脱水 浮选工段精矿经精矿浓缩机浓缩后，通过砂泵变频电机输送至缓冲搅拌槽后，再用泵给到压滤机，压滤后的精矿通过皮带送至精矿堆场。其主要检测及控制内容有 1 精矿浓缩机底流浓度检测及控制。在浓缩机底流管设浓度计。浓度信号送至选厂主控室，然后调节变频改变泵的转速，使底流浓度控制在期望值。 2 压滤机的控制系统随压滤机成套带来，通过通讯与全厂控制系统联网。 3 在压滤后的精矿皮带上设皮带秤，对最终精矿量进行计量。 9.2.2.8 尾矿分级与输送泵站 来自浮选尾矿经旋流器分级后，粗砂至矿浆池经粗砂泵加压后，送至充填搅拌站，其溢流经浓缩机浓缩后，经三级串联砂泵送至尾矿库。其主要检测及控制内容有 1 水力旋流器入口压力与给料泵池液位检测控制系统。当泵池料位在正常范围内运行时，改变给料泵转速，使水力旋流器入口压力稳定。当泵池料位过高或过低时，给料泵转速切换至料位控制信号来运行。 2 水力旋流器入口浓度检测。设浓度计，对其入口浓度检测。 3 尾矿砂泵站三级泵出口管设浓度、流量计，对其输送到尾矿库的尾矿量进行瞬时及累计计量。 4 粗砂泵站矿浆池设料位检测控制。通过改变输送泵的转速，使矿浆池的料位稳定。 5 粗砂泵出口设流量、浓度计，对其出口的尾砂量计量。 9.2.2.9 水处理站及其它 在水处理站内，分别设电磁流量计，对全厂生产用水、生活用水、谦比西镇用水、钴酸厂用水分别进行瞬时流量指示及累计计量。 另外，对循环水泵房及饮水制备的循环水设流量计量。 水池设水位指示仪表。 在回水泵房生产新水管上安装流量计，对其流量进行计量。 9.2.3 生产过程控制和管理方式 拟设两个主要控制室，即充填搅拌站控制室和选厂集中控制室。 充填搅拌站控制室，其监视、控制的信号包含有充填搅拌站、坑内充填系统、水处理站等。 选厂集中控制室，其监视、控制的信号包含有粗矿堆、破碎与筛分厂房、胶带廊及转运站、主厂房、尾砂分级与粗砂输送泵站、尾砂浓缩、尾矿砂泵站等。 个别需要现场操作、监视的地方，设就地仪表箱或仪表盘。 充填搅拌站控制室和选厂集中控制室监控系统采用DCS，随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展，DCS可靠性很高，功能也是十分强大，同常规显示控制数字仪表相比，DCS操作能实时显示动态流程图画面、报警画面、历史趋势记录等，形象、直观，给操作人员带来极大的方便。通过软件编程，而不是仪表数量的增加、减少以及它们之间的硬连线改变而改变控制方案，给调试以及生产控制方案的优化带来极大的灵活性，报警及自诊断功能，使得仪表维护人员判断故障变得相对容易。设定的报表打印功能，给生产管理带来准确和便利。 充填搅拌站和选厂采用DCS控制，给全矿设置中央调度系统和管理网络也打下了基础，能节约投资。通过工业以太网等，充填搅拌站和选厂等生产数据，如重要设备转速状态、选厂处理量、铜精矿品位、回收率、缓冲矿仓料位、供风、供水、耗电量等参数能实时、可靠地反映到中央调度室，供生产管理者及时决策，体现了现代化矿山的生产管理。 9.2.4 主要仪表选型 9.2.4.1 物位仪表 对一般矿仓、泵池选用非接触式检测仪表如超声波物位计。对水池等采用静压式液位计。充填搅拌站、水泥仓选用微波式物位计。砂仓选用重锤式物位计。一般料位开关选用射频导钠物位开关等。 9.2.4.2 压力仪表 对于矿浆压力测量其远传信号采用隔膜式压力变送器。充填管路选用耐磨的环状压力传感器。一般就地压力指示仪表选用弹簧管压力表。 9.2.4.3 流量仪表 对于一般矿浆、砂浆、水的流量测量选用电磁流量计。对于风量测量采用节流装置与差压变送器相配套方式或涡街流量计。物料计量采用电子皮带秤或冲板流量计。 9.2.4.4 浓度、pH计 对于一般矿浆浓度的测量，采用管上核辐射式浓度计。pH测量采用pH计。 9.2.4.5 粒度分析仪 对于旋流器溢流粒度的分析，采用芬兰Outokumpu公司的PSI-200粒度计。同以前使用的其它型号的粒度计相比，它的维护量少，工作原理简单。 9.2.4.6 载流Ｘ荧光分析仪 目前，矿山应用载流分析仪有Outokumpu公司Courier30 xp或Amdel公司ISA同位素荧光分析仪。Courier30 xp分析仪需要取样管路，Amdel公司的分析仪有带分析取样管路和不带分析取样管路两种。带分析取样管路的元素品位分析仪价格相对较便宜，但有时维护工作量较大。二者都能满足分析要求。 9.2.4.7 执行机构 在选矿厂，执行机构选用气动执行机构。一般调节阀选用单座调节阀或调节蝶阀。在充填搅拌站，选用电动调节阀。对砂浆等流量调节，选用耐磨、防堵的管夹阀。给药机选用程控式给药机。 上述现场仪表尽可能带现场总线通讯协议或Hart等通讯协议的智能仪表。智能仪表调整、维护方便。 9.2.4.8 显示、控制仪表 对于一般仪表盘、箱上的仪表用带微处理器的智能数字仪表，它操作准确，价格便宜。 DCS 系统选择，应为新型DCS支持现场总线，能与智能仪表如Hart协议相通讯。扩展规模方便。I/O接口可分散布置如远方I/O，根据工艺配置可就近设置I/O子站，节省电缆和工程造价。 9.2.5 过程控制的实施 选厂过程控制通常按以下步骤实施，即达到不同阶段控制水平。 1 稳定控制 安装现场仪表，完成单个回路控制，使过程变量如水流量稳定在某个点。稳定控制包括通过改变控制的给定点进行的控制，目的是使过程保持平衡，如串级控制和比值控制。当回路控制给定点由计算机而定时，就为监督控制。 2 优化控制 优化控制是利用最佳操作过程，使某些经济指标达到优化。如在磨矿作业阶段，在旋流器出口粒度分布达到要求情况下，使磨机工作稳定并且处理量达到最大、能耗降低。浮选作业是保证在一定品位情况下，达到提高回收率，减少药剂耗量。为了达到优化控制，除现场仪表如Ｘ荧光分析仪、粒度仪安装保证外，DCS采用先进的控制策略也非常重要。 国外先进控制包括应用鲁棒多变量预测控制技术RMPCT、神经元网络、模糊控制等。通过建模，预测过程变量的趋势，以优化产出量。 谦比西矿控制软件实施拟先实现稳定控制，在取得一段稳定生产数据后，再同DCS厂家合作，采用先进控制策略，实现优化控制。其硬件实施是考虑一次设计。除pH计和粒度分析仪外，其它仪表和控制一次安装完成。 9.2.6 仪表维护校验 谦比西矿设仪表维护间，负责全矿仪表控制系统的维护、调试和备品备件工作。其定员包括控制仪表工程师、计算机工程师和维修工人。仪表维修间只是进行日常小修，大的维修依靠社会化、相互协作进行。 9.7 电 信 9.3.1 行政管理电话 根据矿管理机构设置和劳动组织，在矿办公室设置一套数字程控用户交换机，该设备为西门子通信有限公司HICOM 330E型。该设备为全数字时分交换，具有语音交换，数字传输，多接口等功能。是技术性能先进、可靠性强的首选机型。交换机终期容量可达192个端口。 根据各方面对通信的要求，行政电话用户58个。为方便管理人员及时通话，交换机配置了一套微蜂窝系统，包括无线交换模块，基站等设备。一些重要用户平时使用桌机通话，离开办公室后，利用无绳手机通话。共配备15个手机。 交换机平时使用220V交流电源，停电时由不间断电源供电。 9.3.2 生产调度电话 由于一般程控调度终端很难满足井下要求，因此本矿山采用一套型号为AiphaCom数字内部通信系统，该设备的特点是内部通信接通速率快，通话质量清晰，具有多种类型工业终端，可以适应不同环境要求，是一般通话终端所不可比拟的。总机设置在矿办公室，终期容量132线。 根据各方面对通信的要求及生产机构设置，生产调度电话用户设置104个。其中地表管理部门配备台式终端，井下和选厂生产岗位配备工业终端，环境噪音较大场所加设外接扬声器提高通话效果。 在中央调度室，选厂集中控制室设置RM3型智能操作台，利用该操作台可以根据生产工艺流程及操作顺序灵活编程，对各终端实现选呼，组呼，齐呼，有效地指挥生产或人员调动。 该设备还具备会议功能，可方便地利用终端召开生产调度会议。 利用中继板与矿HICOM 330E型行政总机组网。中继线设置5条。 9.3.3 无线通信系统 为满足井下通讯要求，全矿设置一套无线多路通讯系统。该系统地表仍利用常规天线发射，接收无线电信号进行通讯联系，井下则利用屏蔽层疏编的同轴电缆即泄漏电缆进行信号传输实现基站与移动通讯工具之间的联系。除语音通讯外，系统还可完成数据，视频的传输，从而构成综合通讯网络。在本设计中采用了 1 语音通讯 井下采场-250m中段，-320m中段各生产指挥人员，作业人员，罐笼跟罐工等配备手机，共15台。 -320m中段4辆电机车，均配备15W车载台。 选厂及其他生产管理人员配备手机，共15台。 2 车辆跟综系统 井下作业时，调度人员需要及时掌握电机车行进位置，行进方向，采用了车辆跟踪系统完成上述任务。该系统采用了车轮计数传感器和地址码发射机相结合的方式，利用车载台数据通道通过泄漏电缆将位置信号发送到中央调度室车辆跟踪CRT。 在巷道中每隔500m设置一台地址码发射机，提供位置信号，每辆电机车装转数传感器，提供转数和方向信号。 3 无线电视监控系统 该系统利用常规摄像机和无线电视频发射器，通过泄漏电缆将信号送至中央调度室监视器。井下-410m装矿站等处设置摄像机。 多路通讯系统基站及控制设备设置在矿办公室,拟与生产调度总机共用一间机房.中央调度室设置一套车辆跟踪系统彩色CRT,三台工业电视监视器。 9.3.4 工业电视 在选厂集中控制室设置一套工业电视接收和显示设备，包括矩阵切换主机、四画面分割器和四台监视器等设备。现场监视范围包括矿堆料位、设备运行、生产情况和胶带运输状况等共19个监视点。其中室内监视点15个，室外监视点4个。摄像机具备自动变焦、自动光圈、电动云台功能，可以把现场的实时动态画面准确地送至选厂集中控制室。 9.3.5 厂区线路 厂区通信线路一般暗设，主干电缆采用管道、直埋等敷设方式。为满足计算机管理的需要，在矿办公室、采矿办公室、选厂办公室及集中控制室内每间办公室均设置语音和信息插座。综合布线配线架设在交换机房。 9－18