矿山企业应用自动控制的相关问题研究.pdf

2023年8月下 世界有色金属 175矿山企业应用自动控制的相关问题研究林庆水（江西伟灿工程技术咨询有限责任公司，江西 南昌 3 3 0 0 0 0）摘 要：随着科学技术的不断发展，我国各领域都进入转型升级期，矿山企业想要获取更多的经济效益和社会效益，就要顺应时代的发展趋势，将自动控制技术科学应用到采矿和选矿作业中，提高生产质量和效率的同时，创造更多的经济价值。本文简要分析了自动化控制技术在矿山企业中的应用价值后，重点阐述了应用自动控制的有效策略，其中涵盖了建设自动控制系统、采集信息数据以及进行皮带运输等，旨在促进矿业企业的信息化、自动化、现代化发展，以期为相关人员提供参考和借鉴。关键词：矿山企业；自动控制；应用方法中图分类号：T D 6 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 1 7 5-3Research on the Application of Automatic Control in Mining EnterprisesLINQing-shui(J i a n g x i We i c a n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o n s u l t i n g C o.,L t d,Na n c h a n g 3 3 0 0 0 0,C h i n a)Abstract:Wi t h t h e c o n t i n u o u s d e v e l o p me n t o f s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y,v a r i o u s f i e l d s i n C h i n a h a v e e n t e r e d a p e r i o d o f t r a n s f o r ma t i o n a n d u p g r a d i n g.I f mi n i n g e n t e r p r i s e s w a n t t o o b t a i n mo r e e c o n o mi c a n d s o c i a l b e n e f i t s,t h e y mu s t c o mp l y w i t h t h e d e v e l o p me n t t r e n d o f t h e t i me s,a p p l y a u t o ma t i c c o n t r o l t e c h n o l o g y s c i e n t i f i c a l l y t o mi n i n g a n d b e n e f i c i a t i o n o p e r a t i o n s,i mp r o v e p r o d u c t i o n q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y,a n d c r e a t e mo r e e c o n o mi c v a l u e.A f t e r a b r i e f a n a l y s i s o f t h e a p p l i c a t i o n v a l u e o f a u t o ma t i o n c o n t r o l t e c h n o l o g y i n mi n i n g e n t e r p r i s e s,t h i s a r t i c l e f o c u s e s o n t h e e f f e c t i v e s t r a t e g i e s f o r a p p l y i n g a u t o ma t i o n c o n t r o l,i n c l u d i n g t h e c o n s t r u c t i o n o f a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e ms,c o l l e c t i o n o f i n f o r ma t i o n d a t a,a n d b e l t t r a n s p o r t a t i o n.T h e a i m i s t o p r o mo t e t h e i n f o r ma t i o n,a u t o ma t i o n,a n d mo d e r n i z a t i o n d e v e l o p me n t o f mi n i n g e n t e r p r i s e s,i n o r d e r t o p r o v i d e r e f e r e n c e a n d r e f e r e n c e f o r r e l e v a n t p e r s o n n e l.Keywords:mi n i n g e n t e r p r i s e s;A u t o ma t i c c o n t r o l;A p p l i c a t i o n me t h o d收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：林庆水，男，生于1 9 8 4 年，汉族，江西宜春人，本科，电气工程师，研究方向：供配电系统及电气控制。在矿山企业的生产活动中应用自动控制技术，指的是在不依赖人力资源的前提下，利用拟定好的工作程序，展开选矿、采矿作业，在这一过程中，不需要人员值守工作流程。现阶段，我国矿山生产作业主要就是井下开采，相较于露天开采，井下开采的危险系数要更高，复杂的生产环境，存在诸多潜在的风险隐患，而利用自动控制技术代替传统以人力资源为主的生产模式，有利于提高矿山生产的自动化水平，减少安全事故，促进矿山行业的长效健康发展。由此可知，深入研究并分析自动控制在矿山企业中的应用方法，对于企业的可持续发展而言，具有深远的意义。1 自动化控制技术在矿山企业中的应用价值1.1 优化生产流程在矿山生产活动中，联系生产环境的现实情况，科学利用自动控制技术，有益于规范生产程序，将复杂繁琐的生产流程简单化、自动化，不仅能够减少生产人员的工作量，还能够有效增强生产的安全性和可靠性，降低安全事故的发生概率，助推矿山设备的高质量、高效率运行成为现实。在传统单一的工作模式中，矿山设备主要由人工操控，受内外部等多种因素的影响，矿山设备在运行期间可能会发生故障，影响到生产活动的顺利推进。但将自动控制技术与矿山设备有机结合，既可以减少人为因素对设备正常运行的不良影响，还能够提高生产质量。在自动化技术的支持下，实现对矿山设备的自动控制，取代传统的生产模式，有利于强化矿山生产活动的稳定性，为矿山企业获取更多的经济效益1。1.2 监控开采活动矿山企业在应用自动控制技术的过程中，还需要引进信息化技术、数字化技术以及电气技术等，在多种先进技术手段的作用下，建设信息化监控系统，该系统的主要作用，就是对矿山生产活动展开全过程监督、动态化管理，进一步提高整体生产水平。同时，综合运用自动化设备技术，能够将各种设备联系到一起，充分发挥出监控系统的风险预测、识别功能。在自动监控系统运行期间，一旦发现有设备存在异常状况，能够快速精准排查出潜在的故障隐患，再启动相关装置进行自动修复，可为矿山设备的稳定运行提供坚实的保障，降低故障的发生概率，创设出安全可靠的生产环境。具体而言，依托于自动控制技术的矿山监控系统，拥有较多的优势特征，该系统集电压传感器、温度传感器以及电流传感器等设备为一体，在智能定位技术的支撑下，矿山监测终端，能够精准探测出各种突发情况，如火灾、烟雾等，充分发挥出监控系统的作用和价值，能够在最大程度上保障矿山开采活动的安全性。1.3 提高经济效益矿山企业在经营发展的过程中，想要有效提高经济效益，就要不断优化生产工艺，引进新型生产设备，为满足矿山企业对高水平发展的需求，各种类型的矿山设备应运而生，这些设备的生产能力较强，但操作复杂，对工作人员综合能力要求较高。但就实际情况而言，许多矿山企业未能结合矿山设备的运行参数等指标，升级配套技术，导致设备在运行期间损耗较大，增加了生产成本和维护成本，但自动控世界有色金属2023年8月下176制技术，能够实现对机电设备的实时监控，确保机电设备保持稳定运行状态，将故障的发生概率控制在最小范围内，减少生产维护成本的同时，为矿山企业创造更多效益，实现理想的生产目标2。2 矿山企业应用自动控制技术的有效策略2.1 构建自动控制系统矿山企业在现代化发展进程中，要正确认识到科学应用机械制造技术、信息化技术、自动控制技术的重要性，不断提高机械化程度和自动化水平。某矿山企业在开展铅锌矿井下运输作业时，为提高各项资金资源的综合利用效益，减少不必要的资源浪费，决定依托于自动控制技术建设智能化系统，如图1所示。图1矿山企业自动控制系统功能单元框图通过对图1的深层次分析可知，该系统的功能模块较多，且不同功能单元的作用存在显著的不同。以卸矿单元为例，其主要功能有自动卸矿、清扫、监控等。在建设卸矿单元的过程中，需要矿山企业将视频摄像设备等安装到卸矿区域的出口处和入口处，再利用计算机系统等，将卸矿区域产生的信息数据反馈至集控中心，相关人员就能够实时掌握卸矿站的作业情况。经该矿山企业的实践证明，根据生产作业环境的具体情况，建设完善的自动控制系统，能够降低生产成本，为井下作业的顺利推进，提供有力的支持。2.2 螺杆式空压机在矿山机电控制中，螺杆式空压机因优势特征较多，如稳定性、可靠性强等，得到了广泛的应用。传统的空压机逐渐被这种设备取代，成为矿山机电控制中的关键设备。在螺杆式空压机运行过程中，主要涉及到四个环节，即吸气-输送-压缩-排气。这种设备在内部转动时，能够与壳体齿沟紧密咬合，这时进气口会充分发挥出吸入功能，确保能够顺利吸入空气与机油。同时，螺杆式空压机还能够将汽油通过密封的形式送入排气口中，当齿沟发生变化，啮合的间隙不断缩小后，就会实现对油气的有效压缩，进而彻底排出油气。将自动变频装置安装到螺杆式空压机中，能够对螺杆的运行参数进行控制，其中包括转动速度以及排气量等。当排气量发生异常变化时，变频装置会自动控制螺杆的转动速度，将排气量控制在合理范围内，保证排气压力的稳定性，减少能源消耗。例如，某铁矿企业将螺杆式空压机安装到了KQ-200D型潜孔钻机上，在钻机运行期间，高压螺杆空压机强大动力会驱动冲击装置，促进钻孔进尺。将液压伺服与电气控制系统有机结合，不仅能够降低钻机的操纵难度，还能够提高设备运行效率3。2.3 选矿作业应用选矿作业的实施质量，直接关系到矿山企业的经营效益，因此在开展选矿作业的过程中，需要加强对自动控制技术的应用。常规情况下，选矿作业主要有四个环节，即破碎-磨矿-选别-尾矿。在不同的作业环境中，自动控制技术的应用方法，存在一定的差异性，在实际操作中，可从以下几方面入手。（1）矿石破碎筛分：在矿山生产中矿石设备起着至关重要的作用，为增强破碎设备的实用价值，许多厂家利用自动化技术完善了各项配置，如在破碎机上安装监控设备，构成监控系统等，通过监控系统能够对破碎机的运行参数进行调整和优化，如结合实际情况，控制破碎大小以及给矿量等。与此同时，在矿石破碎筛分环节中，还要引进PLC技术，在该技术的作用下，通过编程程序，设置生产操作性指令，实现对破碎机的有效控制，能够简化设备的操控程序。例如，河北省某铁矿企业，利用PLC技术编程相关程序，并下达设备的启动指令，接受到指令后，能够根据合理的设备程序，控制启动时间，达成对破碎系统的全面控制，并且还能够调节皮带机的启停时间和运行速度。在皮带机运行过程中，系统能够对皮带的运行工况展开实时监测，一旦皮带发生异常情况，如卡死、粘带泥水、给料量过大等，控制系统就可以快速作出反馈，使皮带机停止运行。将PCL控制系统与传统的人工控制模式进行综合对比分析可知，PLC技术能够弥补传统人工控制模式的弊端和不足，提高整体生产效率的同时，减少矿山生产作业对人力资源的依赖，帮助矿山企业节约人力物力，确保矿山生产的安全性4。（2）磨矿是选矿作业的关键环节之一，在磨矿过程中应用自动控制技术，主要就是对磨球机展开全方位的控制，在磨球机运行期间，通过自动化监测技术，对矿浆的浓度、分级情况以及水量补给情况等实施监测后，采集到大量有价值的信息数据后，基于相关数据信息，对设备的运行状态加以调节，确保其能够满足磨矿作业的现实需求。经实践证明，将自动控制技术与磨球机相联系，获取到信息数据后，通过对各种参数的有效分析，能够及时排查出磨球机在工作期间潜在的故障隐患，再采取有针对性的措施加以调整，能够促进设备的安全稳定运行。（3）选别。传统的选别作业模式，过度依赖于人力资源，主要就是根据工作经验进行选别，这种作业模式浪费了大量的资源，容易出现滞后的情况，工作人员只有观测到跑冒滴漏现象，才能够结合以往的工作经验进行选别。但将自动控制技术融入到选别作业中，能够达成自动化选别的目标，从根本上减少资源浪费。（4）尾矿。在尾矿输送过程中，利用自动化设备监测浓缩池，掌握浓缩池的液位和浓度，联系现实情况，调整输送设备的运行状态，在自动控制系统的作用下，能够自动下达调整指令，避免因人工调整不及时，造成淤堵问题。2.4 皮带运输应用从我国矿山行业目前的发展情况来看，主要的作业模式为“井下采矿”这种生产模式需要用到提升设备皮带运输，为矿山井上与井下工作的顺利衔接，搭建桥梁和纽带。将PLC技术应用到皮带运输中，有助于提升作业效率。当前，大多数皮带运输设备都是由减速装置、变频机以及电机等组2023年8月下 世界有色金属 177成，在皮带运输过程中，PLC技术作业原理为：在井下作业中皮带运输设备的整个工作流程，均由PLC系统决定，设备需要按照PLC系统规定的程序运行，并且在运行期间产生的信号要通过辅助点反馈至PLC系统，系统会对信号实行检测和分析，若存在故障操作界面会直接显示。PIC系统设定的程序不仅能够控制设备的运行速度、行程、显示故障，还能够控制闸、监测信号，在各种现代化功能的支撑下，能够在起车前对沿线的皮带展开全方位、动态化监控，若皮带运输机的运行状态正常，则能够顺利起车，反之PLC技术会发挥出返工率平衡保护功能，作出相应的反馈。总体而言，矿山企业利用PLC技术促进皮带运输的自动化发展，能够提高该生产环境的抗干扰性能，满足复杂恶劣生产环境对皮带运输的要求。目前，PLC系统在皮带运输中，主要的功能模式有两种，一种是人工手动控制，另一种是自动控制，在自动控制中一旦井下作业存在异常，系统会自动暂停设备，并将故障信号发送至控制中心，分析出故障原因并解决后设备可恢复运行5。2.5 排水、充填作业排水、充填工作是矿山生产活动的重要环节，这两项工作当前已经实现计算机自动控制。在排水过程中，计算机系统能够结合监测数据，对水仓的水位以及水泵的运行状态实施灵活的控制。我国矿山企业井下排水系统的运行模式主要有三种，分别是全自动控制、半自动控制与手动控制。以全自动控制系统为例，这种运行模式指的是通过对数据信息的分析，掌握水泵的运行状态，若发现其存在异常情况暂停水泵的同时，停止送电。该运行模式的自动化程度较高，能够达成无人操作的目标。在新时期，我国矿山行业的核心发展方向为“无废采矿”即在采矿生产中一切废料废渣都要实施回填处理，尽可能降低矿山生产对生态环境的不良影响，在充填作业中应用自动控制技术，能够细化充填流程，从混料-搅拌-运输，在这一过程中均利用DCS系统实施自动化管理，能够有效缓解人工劳动强度，实现真正意义上的自动混料、均匀搅拌。在建设充填作业的集控中心时，利用PLC技术，能够对充填的各个环节进行监督管理，确保混料的配合比具有科学性，运输速度和温度具有合理性。在投料过程中利用PLC系统，能够保证投料的顺畅性，若发现异常问题会立即报停，并将故障信息呈现到集控中心的操控界面上，集控中心的相关人员，接收到故障信息后，能够结合具体情况调控设备，减少不必要损耗的同时，营造出良好的作业环境。2.6 数据信息汇总随着社会经济的不断发展，相关领域对矿产资源的需求量与日俱增，在这种背景下，矿山企业的业务规模和范围持续扩大，生产信息数据不断增多，复杂的生产活动，加大了数据信息的管理难度。针对这种情况，矿山企业需要利用自动化系统，采集、整合、处理数据，如图2所示。例如，某选矿企业经营规模较大，有许多大中型生产设备，并且各种设备的品牌、型号不同，但每个设备都有独立的自动控制系统，由于不同设备的通讯信号连接接口、测量仪表等，存在一定的差异性，因此信息数据的管理难度较大，这就要求矿山企业，建设自动化系统，将这些独立的设备联系到一起，实现信息数据的高效共享，为数据的采集、管理提供便利。在采集数据的过程中，考虑到矿业数据的复杂化和多样化，应引进兼容性较强的通讯协议，确保设备能够与仪表系统、PLC系统等顺利通讯，在应用汇总应用数据时，应建立储存能力强数据库，用于矿业数据的储存和使用，为方便相关人员开展工作，还要优化网络环境，确保相关人员在不同的地域空间中，能够有效使用相关数据信息。3 结论综上所述，在信息化时代，各种高新技术手段的发展，为矿山企业开展生产活动，提供了新的方向和路径，因此该行业要紧跟时代的发展步伐，深刻意识到传统作业模式的不足和欠缺，加大对自动控制技术的应用力度，利用PLC技术、DSC系统等，实现对整个生产环节的自动化控制，节约人力、财力、物力成本的同时，提高生产质量和效率，强化矿山生产的安全性和有序性，促进生产活动的自动化、标准化，为矿山行业的可持续发展，注入源源不断的动力。1张军.矿山充填系统自动控制技术研究及应用J.采矿技术,2022,22(03):168-170+189.2赵亮,韩宝虎,屠凤钊.变频技术在矿山运输栈桥自动控制中的应用研究J.煤炭加工与综合利用,2022(02):19-24+28.3张鹰飞.矿用长距离胶带运输机自动张紧装置的设计J.机械管理开发,2020,35(05):19-20+30.4侯学刚.自动控制技术在金属矿山机电控制系统中的实践J.有色金属工程,2023,13(04):148.5张东永.基于PLC技术的矿山排水系统的自动控制J.矿山机械,2021,49(07):50-55.图2矿山企业自动化系统数据汇总流程图