某大型露天礦泵站無人值守方案的設計與實現
發布時間：2019-05-10 發布作者：
摘要：分析研山鐵礦四個泵站的分布情況及各泵站控制系統現狀，對四個泵站無人值守做了可行性分析，提出泵站集中值守控制方案。文章中詳細闡述了該泵站無人值守方案的設計及實施過程，對現有系統配置情況及新系統遠程控制、安全監控、畫面顯示、統計計量和故障診斷等情況做了詳細說明。
1系統現狀
研山鐵礦污水泵站、循環水泵站、換熱站、中轉泵站，位置比較分散，目前操作主要包括現場電機的啟動和停止，現場閥門的開關，以及通過現場壓力、流量及溫度的顯示及時調節設備的運行，需要大量的人力去完成，同時人員的利用率和工作效率比較低下，設備的利用率和自動化水平不高。
1.1中轉泵站中轉泵站四臺泵（直起）由采礦中轉水池向高位水池供水，中轉水池無液位計，但可溢流，為減少起泵前的排氣工作，故水池不抽空。采礦坑排水由兩個手動閥門分向環水、中轉水池兩支，現崗位人員4個班，每班2人，共8人。
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1.2污水泵站污水泵站現有兩個泵池：一個工業污水泵池，配套四臺水泵；一個生活污水泵池，配套兩臺水泵，污水經過先進入中間泵池，然后自流到降解泵池再自流入污水泵池，靠污水泵排入灤河。現兩個污水泵池均沒有液位計，靠運行人員判斷水池水位，判定是否啟動泵，根據池內水位上升速度決定啟動泵的臺數，污水泵站四個班，每班2人共8人。
1.3換熱站換熱站每年供暖季節的四個月運轉，現有換熱機組兩部，一期熱水給二期熱水換熱后，利用循環泵使二期熱水在廠區暖氣管道中循環供熱。當回水壓力較低時，啟動補水泵從軟水箱向管道補充軟水，換熱站運轉期間臨時抽調人員值班，分四個班，每班2人共8人。
1.4循環水泵站循環水泵站距換熱站約20米，負責范圍為彼此距離約20米的水泵站及加藥站。尾礦大井經加藥站加藥絮凝后，清水流入循環水泵池，由循環水泵將清水打向工藝流程。AB主控系統在本站設有循環水從站，除12個電動閥門的控制外，重要控制信號均已進入該站。循環水泵站歸選廠管轄，崗位分四個班，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中轉泵站、換熱站、污水泵站操作設備頻度小，對生產影響不大。②循環水泵站（包括加藥站）、換熱站彼此距離很近，具備集中值守的天然條件。③四個泵站運行環境較好，點巡檢、維修、清掃等工作內容基本一致。④循環水泵站倒泵周期、加藥周期較長，基本不需遠程控制。基于以上因素，故本方案認為以下是可行的：①中轉泵站、污水泵站各自增設PLC系統，納入主控網絡；換熱站通過控制電纜納入AB主控系統循環水從站。②對四大泵站關鍵區域增設視頻監控，納入現有的工業電視網絡。③四大泵站崗位人員適當精簡后，在循環水泵站集中值守。
2方案設計
2.1總體網絡結構
系統網絡的整體流程為在污水泵站和中轉泵站分別增加AB-1756控制系統，并通過以太網模塊接入現用的管控網絡，同時將換熱站和循環水泵站通過現有的AB控制系統接入管控網。較終所有的數據通過廠區的以太網環網，進入循環水泵站集中控制室的操作員站。為保證工作人員對泵站現場運行狀況的實時掌控，在四大泵站各增加工業攝像頭兩部，并通過光纖納入現有的視頻網絡。在集中控制室，設視頻監控站，滿足操作人員對視頻的查看、查詢需求。
2.2集中值守設計方案
2.2.1中轉泵站設計方案在中轉泵站值班室增設AB-1756系列控制系統一套，含CPU、DI、DO、AI、以太網模塊，中轉水池增設液位計一部，分流閥門采用電動閥代替手動閥門。泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。通過500m左右的光纖，通過外線線桿，進入采運辦公樓網絡接入點，將該系統與主廠房中三層主控網絡連通，并將視頻信號接入現有的工業電視系統。根據調度指令，崗位人員在上位機遠程控制閥門切換、泵的啟停。當中轉水池液位低于30%時，自動停泵。
2.2.2污水泵站設計方案在污水泵站配電室增設AB-1756控制系統一套，含CPU、DI、DO、AI、以太網模塊，兩泵池各增設液位計一部，四個排水閥門采用止回閥代替手動閥門。泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。
①工業污水泵的自動啟停。根據工業污水泵池液位高低自動控制，水位高于50%啟動一臺，60%啟動兩臺，70%啟動三臺，80%四臺泵全部啟動；當液位低于30%時四臺泵都停止運轉。使泵池液位一直處于低水位，以保證較大的蓄水能力。②生活污水泵的自動啟停。根據生活污水泵池液位高低自動控制，水位高于50%啟動一臺，70%啟動兩臺，當液位低于30%時兩臺泵都停止運轉。控制泵池液位一直處于低水位，以保證較大的蓄水能力。
2.2.3換熱站設計方案在污水泵站控制柜柜內增加75kW變頻器三臺、溫度隔離器4部、壓力配電器5部、液位計1部，AB模擬量輸入模塊1部，泵站現場增加工業攝像頭兩臺，對現場運行狀況進行實時監控。鋪設20芯控制電纜450m、光纖450m至循環水泵站值班室，從而將1-3#循環泵、1-2#補水泵的啟停控制、軟水箱液位、一期熱水出入口壓力、一期熱水出入口溫度、換熱出入口壓力、換熱出入口溫度、現場視頻監控等信號接入循環水值班室。
崗位人員啟動循環泵后，通過上位機對變頻器進行調頻，控制循環泵速度。當換熱入口壓力低于正常值時，自動啟動補水泵。壓力恢復正常，或軟水箱液位低于20%時，補水泵停止。
2.2.4循環水站設計方案在循環水泵站設立集中控制室，內增加工業計算機兩部，一部作為操作員站，用于操作人員對設備運行情況的監視及操控；一部用于視頻監控站，向工作人員提供現場實時視頻畫面。
2.2.5集中值守模式按照本方案推行集中值守，建議設置崗位每班3人，四個班共12人：①加藥、巡檢工：2人，負責四大泵站的點巡檢、衛生、循環水泵的倒泵工作，并負責加藥站配藥、供暖期間的換熱站加鹽工作。②操作員：1人，負責根據調度指令、實際生產需要在控制室進行中轉泵站、污水泵站、換熱站、循環水泵站的監視、操作。
3系統功能
3.1泵站遠程控制①泵組的啟、停操作；②根據工藝條件的自動控制；③閥門的自動、連鎖控制；④根據工藝需求調節電機轉速、運行臺數。
3.2視頻監控為泵站配置視頻監控系統，對泵站及周圍的現場情況進行全方位的監視和管理，使運行情況能夠得到有效控制。運行人員在中控室內便可以通過視頻監控系統及時、直觀地觀察整個現場的關鍵設備的運行狀態、人員情況和工作秩序。
3.3畫面顯示①圖形：電氣接線圖、泵站平面圖，輔機系統圖。在畫面上實時顯示開關狀態、泵組流量、電流、排水量、溫度、水位等參數。②曲線：包括泵組的電流、流量以及各類模擬量變化曲線。③報警：各種報警事件按時間順序記錄，包括發生時間，內容，恢復時間，生成報警事件匯總表。提供面向對象的多種查尋方法。
3.4統計計量各站日、月、年泵組開停次數，累計運行時間；各站日、月、年閥門開停次數，累計運行時間；“水平衡”計量點的采集、計算、分析。
3.5故障診斷泵站系統的在線監測診斷、系統數據分析處理、故障診斷及運行狀態評估等功能的開發，實現了設備的預知維護，使泵站管理更加科學化、現代化和自動化。
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