某大型露天矿泵站无人值守方案的设计与实现
发布时间：2019-05-10 发布作者：
摘要：分析研山铁矿四个泵站的分布情况及各泵站控制系统现状，对四个泵站无人值守做了可行性分析，提出泵站集中值守控制方案。文章中详细阐述了该泵站无人值守方案的设计及实施过程，对现有系统配置情况及新系统远程控制、安全监控、画面显示、统计计量和故障诊断等情况做了详细说明。
1系统现状
研山铁矿污水泵站、循环水泵站、换热站、中转泵站，位置比较分散，目前操作主要包括现场电机的启动和停止，现场阀门的开关，以及通过现场压力、流量及温度的显示及时调节设备的运行，需要大量的人力去完成，同时人员的利用率和工作效率比较低下，设备的利用率和自动化水平不高。
1.1中转泵站中转泵站四台泵（直起）由采矿中转水池向高位水池供水，中转水池无液位计，但可溢流，为减少起泵前的排气工作，故水池不抽空。采矿坑排水由两个手动阀门分向环水、中转水池两支，现岗位人员4个班，每班2人，共8人。
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1.2污水泵站污水泵站现有两个泵池：一个工业污水泵池，配套四台水泵；一个生活污水泵池，配套两台水泵，污水经过先进入中间泵池，然后自流到降解泵池再自流入污水泵池，靠污水泵排入滦河。现两个污水泵池均没有液位计，靠运行人员判断水池水位，判定是否启动泵，根据池内水位上升速度决定启动泵的台数，污水泵站四个班，每班2人共8人。
1.3换热站换热站每年供暖季节的四个月运转，现有换热机组两部，一期热水给二期热水换热后，利用循环泵使二期热水在厂区暖气管道中循环供热。当回水压力较低时，启动补水泵从软水箱向管道补充软水，换热站运转期间临时抽调人员值班，分四个班，每班2人共8人。
1.4循环水泵站循环水泵站距换热站约20米，负责范围为彼此距离约20米的水泵站及加药站。尾矿大井经加药站加药絮凝后，清水流入循环水泵池，由循环水泵将清水打向工艺流程。AB主控系统在本站设有循环水从站，除12个电动阀门的控制外，重要控制信号均已进入该站。循环水泵站归选厂管辖，岗位分四个班，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中转泵站、换热站、污水泵站操作设备频度小，对生产影响不大。②循环水泵站（包括加药站）、换热站彼此距离很近，具备集中值守的天然条件。③四个泵站运行环境较好，点巡检、维修、清扫等工作内容基本一致。④循环水泵站倒泵周期、加药周期较长，基本不需远程控制。基于以上因素，故本方案认为以下是可行的：①中转泵站、污水泵站各自增设PLC系统，纳入主控网络；换热站通过控制电缆纳入AB主控系统循环水从站。②对四大泵站关键区域增设视频监控，纳入现有的工业电视网络。③四大泵站岗位人员适当精简后，在循环水泵站集中值守。
2方案设计
2.1总体网络结构
系统网络的整体流程为在污水泵站和中转泵站分别增加AB-1756控制系统，并通过以太网模块接入现用的管控网络，同时将换热站和循环水泵站通过现有的AB控制系统接入管控网。较终所有的数据通过厂区的以太网环网，进入循环水泵站集中控制室的操作员站。为保证工作人员对泵站现场运行状况的实时掌控，在四大泵站各增加工业摄像头两部，并通过光纤纳入现有的视频网络。在集中控制室，设视频监控站，满足操作人员对视频的查看、查询需求。
2.2集中值守设计方案
2.2.1中转泵站设计方案在中转泵站值班室增设AB-1756系列控制系统一套，含CPU、DI、DO、AI、以太网模块，中转水池增设液位计一部，分流阀门采用电动阀代替手动阀门。泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。通过500m左右的光纤，通过外线线杆，进入采运办公楼网络接入点，将该系统与主厂房中三层主控网络连通，并将视频信号接入现有的工业电视系统。根据调度指令，岗位人员在上位机远程控制阀门切换、泵的启停。当中转水池液位低于30%时，自动停泵。
2.2.2污水泵站设计方案在污水泵站配电室增设AB-1756控制系统一套，含CPU、DI、DO、AI、以太网模块，两泵池各增设液位计一部，四个排水阀门采用止回阀代替手动阀门。泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。
①工业污水泵的自动启停。根据工业污水泵池液位高低自动控制，水位高于50%启动一台，60%启动两台，70%启动三台，80%四台泵全部启动；当液位低于30%时四台泵都停止运转。使泵池液位一直处于低水位，以保证较大的蓄水能力。②生活污水泵的自动启停。根据生活污水泵池液位高低自动控制，水位高于50%启动一台，70%启动两台，当液位低于30%时两台泵都停止运转。控制泵池液位一直处于低水位，以保证较大的蓄水能力。
2.2.3换热站设计方案在污水泵站控制柜柜内增加75kW变频器三台、温度隔离器4部、压力配电器5部、液位计1部，AB模拟量输入模块1部，泵站现场增加工业摄像头两台，对现场运行状况进行实时监控。铺设20芯控制电缆450m、光纤450m至循环水泵站值班室，从而将1-3#循环泵、1-2#补水泵的启停控制、软水箱液位、一期热水出入口压力、一期热水出入口温度、换热出入口压力、换热出入口温度、现场视频监控等信号接入循环水值班室。
岗位人员启动循环泵后，通过上位机对变频器进行调频，控制循环泵速度。当换热入口压力低于正常值时，自动启动补水泵。压力恢复正常，或软水箱液位低于20%时，补水泵停止。
2.2.4循环水站设计方案在循环水泵站设立集中控制室，内增加工业计算机两部，一部作为操作员站，用于操作人员对设备运行情况的监视及操控；一部用于视频监控站，向工作人员提供现场实时视频画面。
2.2.5集中值守模式按照本方案推行集中值守，建议设置岗位每班3人，四个班共12人：①加药、巡检工：2人，负责四大泵站的点巡检、卫生、循环水泵的倒泵工作，并负责加药站配药、供暖期间的换热站加盐工作。②操作员：1人，负责根据调度指令、实际生产需要在控制室进行中转泵站、污水泵站、换热站、循环水泵站的监视、操作。
3系统功能
3.1泵站远程控制①泵组的启、停操作；②根据工艺条件的自动控制；③阀门的自动、连锁控制；④根据工艺需求调节电机转速、运行台数。
3.2视频监控为泵站配置视频监控系统，对泵站及周围的现场情况进行全方位的监视和管理，使运行情况能够得到有效控制。运行人员在中控室内便可以通过视频监控系统及时、直观地观察整个现场的关键设备的运行状态、人员情况和工作秩序。
3.3画面显示①图形：电气接线图、泵站平面图，辅机系统图。在画面上实时显示开关状态、泵组流量、电流、排水量、温度、水位等参数。②曲线：包括泵组的电流、流量以及各类模拟量变化曲线。③报警：各种报警事件按时间顺序记录，包括发生时间，内容，恢复时间，生成报警事件汇总表。提供面向对象的多种查寻方法。
3.4统计计量各站日、月、年泵组开停次数，累计运行时间；各站日、月、年阀门开停次数，累计运行时间；“水平衡”计量点的采集、计算、分析。
3.5故障诊断泵站系统的在线监测诊断、系统数据分析处理、故障诊断及运行状态评估等功能的开发，实现了设备的预知维护，使泵站管理更加科学化、现代化和自动化。
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