計(jì)志雄

攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司白馬選礦廠 四川攀枝花 617209

白馬選礦廠一期 650 萬 t/a 破碎系統(tǒng)于 2006年底投入運(yùn)行，如今設(shè)備線路老化嚴(yán)重，故障較多；因系統(tǒng)建設(shè)、多次工藝設(shè)備改造等原因，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)卸料小車尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料，中破重型板式給料機(jī) (以下簡稱“重板”) 和檢查篩也未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停及礦量調(diào)節(jié)操作，粗破系統(tǒng)帶式輸送機(jī)尚未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)啟停；視頻監(jiān)控點(diǎn)位不足、畫面清晰度低；設(shè)備缺乏自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)設(shè)施以及現(xiàn)場照明、計(jì)量等輔助設(shè)施不完善等，造成一期破碎系統(tǒng)自動(dòng)化、信息化程度低，難以滿足目前生產(chǎn)操作、現(xiàn)場監(jiān)控和安全管理的要求。因此，急需對一期破碎系統(tǒng)實(shí)施兩化融合(即信息化和工業(yè)化的深度結(jié)合) 改造，以提高其自動(dòng)化、信息化和智能化水平。

1 工藝、設(shè)備現(xiàn)狀

白馬選礦廠一期破碎系統(tǒng)采用三段一閉路破碎 —篩分 — 洗礦流程，作業(yè)率為 56.5%，產(chǎn)品 -12 mm 含量為 95%。經(jīng)過 2010年、2013年 2 次工藝及設(shè)備改造，中破系統(tǒng)去除了預(yù)先篩分和洗礦流程，粗破及重板已作為備用。中碎、細(xì)碎系統(tǒng)原礦處理量約為 690萬 t/a，最終產(chǎn)品 -12 mm 含量≥ 96%。目前一期破碎系統(tǒng)主要有 68 臺(tái)設(shè)備，包括粗碎重板 2 臺(tái)、粗破機(jī) 1 臺(tái)、中破機(jī) 2 臺(tái)、細(xì)破機(jī) 3 臺(tái)、圓振動(dòng)篩 6 臺(tái)、中破重板 4 臺(tái)、帶式輸送機(jī)卸料小車 4 臺(tái)、帶式輸送機(jī) 26 臺(tái)、除塵器 21 臺(tái)。破碎系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖如圖 1所示。

圖1 一期破碎系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖

一期破碎系統(tǒng)采用西門子 P CS7 作為集中控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)控制系統(tǒng)為西門子 S7-400，HMI 為 WINCC(PCS7)，分為粗破、中破、細(xì)破和篩分 4 個(gè)系統(tǒng)，設(shè)4 套操作員站。一期破碎系統(tǒng)采用 PLC 集中聯(lián)鎖控制和機(jī)旁操作箱手動(dòng)控制 2 種操作模式，2 種操作模式可相互轉(zhuǎn)換。在集中控制狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流程選擇、設(shè)備順序啟停及運(yùn)行狀態(tài)畫面監(jiān)控等功能。

2 存在問題及改進(jìn)措施

2.1 輸送帶卸料小車手動(dòng)布料改造為自動(dòng)布料

一期破碎系統(tǒng)共有 4 臺(tái)輸送帶卸料小車，均為機(jī)旁人工手動(dòng)操作。在生產(chǎn)過程中，由于帶式輸送機(jī)負(fù)荷大、礦倉容量小，卸料小車動(dòng)作較為頻繁，崗位工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且現(xiàn)場操作人員視野有限，憑肉眼難以及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握各礦倉的料位和設(shè)備運(yùn)行情況，只能憑經(jīng)驗(yàn)確定卸料小車的停車位置和下料時(shí)間，經(jīng)常造成“空倉”或“爆倉”等現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備均衡生產(chǎn)；其次，由于卸料小車運(yùn)行過程中揚(yáng)塵和噪聲大，工作環(huán)境惡劣，對現(xiàn)場操作人員健康危害較大；三是 4 臺(tái)卸料小車每班需要配置 5 名操作人員，與其他選礦廠同崗位相比，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低[1]。

借鑒其他選礦廠輸送帶卸料小車自動(dòng)布料改造的成功經(jīng)驗(yàn)，增設(shè)超聲波料位儀、激光測距儀，進(jìn)行編程及制作人機(jī)交互界面，并將新增 P LC 控制程序接入原有控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了 4 臺(tái)卸料小車的遠(yuǎn)程操作和自動(dòng)布料改造，較好地達(dá)到了預(yù)期改造效果。改造后，降低了人為操作對生產(chǎn)的影響，4 臺(tái)卸料小車崗位人員從每班 5 人減少到 3 人，共計(jì)減少帶式輸送機(jī)崗位操作工 8 名。

2.2 帶式輸送機(jī)手動(dòng)聯(lián)鎖改造為自動(dòng)聯(lián)鎖遠(yuǎn)程控制

粗破系統(tǒng)共有 7 條帶式輸送機(jī)，自投產(chǎn)以來一直都采用機(jī)旁啟停和手動(dòng)聯(lián)鎖，未能實(shí)現(xiàn)集控室遠(yuǎn)程啟停操作，加之生產(chǎn)線全長約 1.5 km，造成設(shè)備啟停時(shí)間長、空轉(zhuǎn)時(shí)間長，運(yùn)行效率不高，而且每班定員 5人，勞動(dòng)效率低。為此，通過重新布置光纖和更換電氣元件，對粗破系統(tǒng) 7 條帶式輸送機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停和自動(dòng)聯(lián)鎖控制改造。改造后粗破系統(tǒng)每天因設(shè)備啟停造成的空轉(zhuǎn)時(shí)間從 30 min 降低至 5 min 左右，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；崗位工從每班定員 5 人減少至 2 人，共計(jì)減少帶式輸送機(jī)崗位工人 12人。

2.3 重板及檢查篩遠(yuǎn)程控制和礦量調(diào)整改造

中碎、細(xì)碎系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中循環(huán)負(fù)荷率約為180%～200%，循環(huán)負(fù)荷較大，并且受原礦性質(zhì)、工藝操作參數(shù)和破碎機(jī)及檢查篩等設(shè)備運(yùn)行狀況的影響較大，經(jīng)常需要根據(jù)細(xì)破礦槽和篩分礦槽料位情況，調(diào)整中破重板或檢查篩給礦量，以保持系統(tǒng)礦量平衡。由于在 2006年系統(tǒng)建設(shè)之初，并未考慮中破 4臺(tái)重板和 6 臺(tái)檢查篩給料設(shè)備的遠(yuǎn)程啟停及礦量調(diào)節(jié)操作，造成中破重板及檢查篩給料設(shè)備至今未能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，加之中破重板崗位因環(huán)境相對密閉，檢查篩工作振動(dòng)、噪聲大等原因，經(jīng)常造成操作室與崗位聯(lián)系不暢，操作不及時(shí)，極易造成工藝設(shè)備事故。通過在原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程和增設(shè)人機(jī)對話界面等，實(shí)現(xiàn)中破重板和檢查篩給料設(shè)備的遠(yuǎn)程啟停和礦量調(diào)節(jié)操作，極大地降低了因礦量調(diào)整不及時(shí)造成的生產(chǎn)操作事故。

2.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)全方位升級改造

一期破碎系統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備主要以模擬信號為主，且線路、設(shè)備老化，技術(shù)落后，與現(xiàn)有數(shù)字?jǐn)z像機(jī)相比，模擬攝像機(jī)清晰度低，圖像易受干擾，加之監(jiān)控點(diǎn)位少，不能滿足生產(chǎn)過程監(jiān)控、安全管理和治安防控要求。為此，將原有的 23 個(gè)普通攝像頭全部更換為紅外高清攝像頭，并新增 39 個(gè)紅外高清攝像頭，同時(shí)將其中 36 個(gè)生產(chǎn)監(jiān)控?cái)z像頭和 18 個(gè)治安防控?cái)z像頭監(jiān)控畫面接入新操作室 L ED 顯示大屏，將8 個(gè)電氣監(jiān)控?cái)z像頭監(jiān)控畫面接入電工班值班室顯示屏，并將各崗位區(qū)域監(jiān)控畫面分別接入現(xiàn)場 10 個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)點(diǎn)的 24 英寸顯示器上，使生產(chǎn)過程監(jiān)控水平和防控能力得到了大幅提升。

2.5 帶式輸送機(jī)增設(shè)防打滑裝置

5、7、10、12 號輸送帶是破碎機(jī)排料和檢查篩的排料輸送帶，6、8、11 號輸送帶是大傾角爬坡輸送帶 (傾角 12.6°～ 14.8°)，這 7 條帶式輸送機(jī)的負(fù)荷達(dá)1 000～ 2 000 t/h，且傳動(dòng)裝置全部采用液力耦合器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)設(shè)施。在生產(chǎn)過程中發(fā)生過載保護(hù)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)空轉(zhuǎn)，輸送機(jī)停機(jī)造成物料壓輸送帶現(xiàn)象，甚至造成破碎機(jī)囤礦等重大設(shè)備事故。為此，在這 7 條輸送帶換向輪處安裝防打滑裝置，若檢測到帶式輸送機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速低于正常轉(zhuǎn)速的 80% 時(shí)，立即停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觸發(fā)聯(lián)鎖保護(hù)，及時(shí)防止事故擴(kuò)大。

2.6 帶式輸送機(jī)增設(shè)防堵料裝置

由于礦山采用露天開采，5—10 月雨量充沛，原礦含水率較高，生產(chǎn)過程中各部漏斗易堆積粉狀物料；加之粗破后的原礦塊度偏大，通常在 400 mm 左右，且 500～600 mm 的扁塊狀原料較多，易造成粗破和中破系統(tǒng)帶式輸送機(jī)漏斗堵塞，出現(xiàn)壓死帶式輸送機(jī)、燒電動(dòng)機(jī)及劃破輸送帶等事故。對此，通過在粗破和中破系統(tǒng)帶式輸送機(jī)、重板頭部料斗防塵罩開設(shè)小門和安裝行程開關(guān)作為防堵料裝置 (見圖 2)，一旦安裝在防塵罩上的小門被原礦向外頂開持續(xù) 3 s 未恢復(fù)，則立即停止輸送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行停車保護(hù)，以降低大塊料堵塞漏斗對設(shè)備造成的損傷，有效避免了因此造成的工藝設(shè)備事故。

圖2 防堵料裝置示意

2.7 帶式輸送機(jī)系統(tǒng)增設(shè)自動(dòng)糾偏裝置

一期破碎系統(tǒng)帶式輸送機(jī)實(shí)行勞務(wù)外包作業(yè)，操作和巡檢由外包人員負(fù)責(zé)，由于外包操作人員文化水平偏低、流動(dòng)性較大、業(yè)務(wù)技能不高，難以對輸送帶跑偏進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，經(jīng)常造成輸送帶跑偏、漏礦進(jìn)而損傷甚至劃破輸送帶等事故。對此，通過在新 3、4、5 號輸送帶等 8 條易跑偏輸送帶上安裝自動(dòng)糾偏支架，基本解決了帶式輸送機(jī)調(diào)偏不及時(shí)的問題，現(xiàn)場使用效果較好。

2.8 皮帶秤、核子秤計(jì)量信號接入操作室

皮帶秤、核子秤的流量和累積量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直觀反映了系統(tǒng)運(yùn)行效率和粗破老線、新線分礦的操作情況，而操作室只能看到中破 1 系列和 2 系列 2 臺(tái)核子秤的小時(shí)流量，新 2 號、老 2 號、14-2 號皮帶秤的流量及累積量只能依靠人工現(xiàn)場讀取，難以滿足操作室對現(xiàn)場操控的要求。對此，在皮帶秤和核子秤顯示面板附近各安裝 1 個(gè)高清攝像頭，可方便操作室隨時(shí)讀取瞬時(shí)流量和累計(jì)量等數(shù)據(jù)，較好地滿足了操作室的控制要求。

2.9 全系統(tǒng)照明由人工操控改為時(shí)控

一期破碎系統(tǒng)現(xiàn)場所有照明均使用機(jī)械式按壓開關(guān)，現(xiàn)場分布較為分散，由于帶式輸送機(jī)崗位人力資源優(yōu)化后，每班輸送帶崗位工從 18 人減少至 10 人，經(jīng)常因開關(guān)不及時(shí)造成長明燈浪費(fèi)和照明不足的安全隱患。對此，除必須的長明燈外，將現(xiàn)場 16 個(gè)照明開關(guān)全部改為時(shí)控開關(guān)，每天定時(shí)亮燈、熄燈。

3 結(jié)語

通過實(shí)施卸料小車自動(dòng)布料改造、粗破帶式輸送機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟停及自動(dòng)聯(lián)鎖、中破重型板式給料機(jī)及檢查篩遠(yuǎn)程啟停及給礦量調(diào)節(jié)改造，提高了帶式輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低了崗位工人勞動(dòng)強(qiáng)度和人為操作對生產(chǎn)的影響，提高了設(shè)備運(yùn)行效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率；通過實(shí)施視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級改造，提高了生產(chǎn)現(xiàn)場和生產(chǎn)過程的監(jiān)控能力和管理要求；通過增設(shè)防堵料裝置、防打滑裝置及自動(dòng)糾偏裝置等基本保護(hù)設(shè)施，降低了帶式輸送系統(tǒng)發(fā)生工藝設(shè)備事故的風(fēng)險(xiǎn)，提高了輸送系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。