白马选矿厂一期 650 万 t/a 破碎系统于 2006年底投入运行，如今设备线路老化严重，故障较多；因系统建设、多次工艺设备改造等原因，导致带式输送机卸料小车尚未实现自动布料，中破重型板式给料机 (以下简称“重板”) 和检查筛也未实现远程启停及矿量调节操作，粗破系统带式输送机尚未实现远程自动启停；视频监控点位不足、画面清晰度低；设备缺乏自动调节保护设施以及现场照明、计量等辅助设施不完善等，造成一期破碎系统自动化、信息化程度低，难以满足目前生产操作、现场监控和安全管理的要求。因此，急需对一期破碎系统实施两化融合(即信息化和工业化的深度结合) 改造，以提高其自动化、信息化和智能化水平。1 工艺、设备现状

白马选矿厂一期破碎系统采用三段一闭路破碎 —筛分 — 洗矿流程，作业率为 56.5%，产品 -12 mm 含量为 95%。经过 2010年、2013年 2 次工艺及设备改造，中破系统去除了预先筛分和洗矿流程，粗破及重板已作为备用。中碎、细碎系统原矿处理量约为 690万 t/a，最终产品 -12 mm 含量≥ 96%。目前一期破碎系统主要有 68 台设备，包括粗碎重板 2 台、粗破机 1 台、中破机 2 台、细破机 3 台、圆振动筛 6 台、中破重板 4 台、带式输送机卸料小车 4 台、带式输送机 26 台、除尘器 21 台。破碎系统设备联系图如图 1所示。

图1 一期破碎系统设备联系图

一期破碎系统采用西门子 P CS7 作为集中控制系统，基础控制系统为西门子 S7-400，HMI 为 WINCC(PCS7)，分为粗破、中破、细破和筛分 4 个系统，设4 套操作员站。一期破碎系统采用 PLC 集中联锁控制和机旁操作箱手动控制 2 种操作模式，2 种操作模式可相互转换。在集中控制状态下，可实现系统流程选择、设备顺序启停及运行状态画面监控等功能。

2 存在问题及改进措施2.1 输送带卸料小车手动布料改造为自动布料

一期破碎系统共有 4 台输送带卸料小车，均为机旁人工手动操作。在生产过程中，由于带式输送机负荷大、矿仓容量小，卸料小车动作较为频繁，岗位工人劳动强度大，且现场操作人员视野有限，凭肉眼难以及时、准确地掌握各矿仓的料位和设备运行情况，只能凭经验确定卸料小车的停车位置和下料时间，经常造成“空仓”或“爆仓”等现象，不能实现设备均衡生产；其次，由于卸料小车运行过程中扬尘和噪声大，工作环境恶劣，对现场操作人员健康危害较大；三是 4 台卸料小车每班需要配置 5 名操作人员，与其他选矿厂同岗位相比，劳动生产率较低。

借鉴其他选矿厂输送带卸料小车自动布料改造的成功经验，增设超声波料位仪、激光测距仪，进行编程及制作人机交互界面，并将新增 P LC 控制程序接入原有控制系统，实现了 4 台卸料小车的远程操作和自动布料改造，较好地达到了预期改造效果。改造后，降低了人为操作对生产的影响，4 台卸料小车岗位人员从每班 5 人减少到 3 人，共计减少带式输送机岗位操作工 8 名。

2.2 带式输送机手动联锁改造为自动联锁远程控制

粗破系统共有 7 条带式输送机，自投产以来一直都采用机旁启停和手动联锁，未能实现集控室远程启停操作，加之生产线全长约 1.5 km，造成设备启停时间长、空转时间长，运行效率不高，而且每班定员 5人，劳动效率低。为此，通过重新布置光纤和更换电气元件，对粗破系统 7 条带式输送机进行远程启停和自动联锁控制改造。改造后粗破系统每天因设备启停造成的空转时间从 30 min 降低至 5 min 左右，极大地提高了生产效率，降低了生产成本；岗位工从每班定员 5 人减少至 2 人，共计减少带式输送机岗位工人 12人。

2.3 重板及检查筛远程控制和矿量调整改造

中碎、细碎系统在生产过程中循环负荷率约为180%～200%，循环负荷较大，并且受原矿性质、工艺操作参数和破碎机及检查筛等设备运行状况的影响较大，经常需要根据细破矿槽和筛分矿槽料位情况，调整中破重板或检查筛给矿量，以保持系统矿量平衡。由于在 2006年系统建设之初，并未考虑中破 4台重板和 6 台检查筛给料设备的远程启停及矿量调节操作，造成中破重板及检查筛给料设备至今未能实现远程自动控制，加之中破重板岗位因环境相对密闭，检查筛工作振动、噪声大等原因，经常造成操作室与岗位联系不畅，操作不及时，极易造成工艺设备事故。通过在原有控制系统的基础上进行编程和增设人机对话界面等，实现中破重板和检查筛给料设备的远程启停和矿量调节操作，极大地降低了因矿量调整不及时造成的生产操作事故。

2.4 视频监控系统全方位升级改造

一期破碎系统视频监控设备主要以模拟信号为主，且线路、设备老化，技术落后，与现有数字摄像机相比，模拟摄像机清晰度低，图像易受干扰，加之监控点位少，不能满足生产过程监控、安全管理和治安防控要求。为此，将原有的 23 个普通摄像头全部更换为红外高清摄像头，并新增 39 个红外高清摄像头，同时将其中 36 个生产监控摄像头和 18 个治安防控摄像头监控画面接入新操作室 L ED 显示大屏，将8 个电气监控摄像头监控画面接入电工班值班室显示屏，并将各岗位区域监控画面分别接入现场 10 个区域负责点的 24 英寸显示器上，使生产过程监控水平和防控能力得到了大幅提升。

2.5 带式输送机增设防打滑装置

5、7、10、12 号输送带是破碎机排料和检查筛的排料输送带，6、8、11 号输送带是大倾角爬坡输送带 (倾角 12.6°～ 14.8°)，这 7 条带式输送机的负荷达1 000～ 2 000 t/h，且传动装置全部采用液力耦合器作为电动机的过载保护设施。在生产过程中发生过载保护，电动机就会空转，输送机停机造成物料压输送带现象，甚至造成破碎机囤矿等重大设备事故。为此，在这 7 条输送带换向轮处安装防打滑装置，若检测到带式输送机滚筒转速低于正常转速的 80% 时，立即停止驱动电动机，触发联锁保护，及时防止事故扩大。

2.6 带式输送机增设防堵料装置

由于矿山采用露天开采，5—10 月雨量充沛，原矿含水率较高，生产过程中各部漏斗易堆积粉状物料；加之粗破后的原矿块度偏大，通常在 400 mm 左右，且 500～600 mm 的扁块状原料较多，易造成粗破和中破系统带式输送机漏斗堵塞，出现压死带式输送机、烧电动机及划破输送带等事故。对此，通过在粗破和中破系统带式输送机、重板头部料斗防尘罩开设小门和安装行程开关作为防堵料装置 (见图 2)，一旦安装在防尘罩上的小门被原矿向外顶开持续 3 s 未恢复，则立即停止输送带驱动电动机进行停车保护，以降低大块料堵塞漏斗对设备造成的损伤，有效避免了因此造成的工艺设备事故。

图2 防堵料装置示意

1.行程开关推杆 2.防堵料装置小门 3.行程开关 4.卸矿轮5.输送带 6.防尘罩

2.7 带式输送机系统增设自动纠偏装置

一期破碎系统带式输送机实行劳务外包作业，操作和巡检由外包人员负责，由于外包操作人员文化水平偏低、流动性较大、业务技能不高，难以对输送带跑偏进行及时调整，经常造成输送带跑偏、漏矿进而损伤甚至划破输送带等事故。对此，通过在新 3、4、5 号输送带等 8 条易跑偏输送带上安装自动纠偏支架，基本解决了带式输送机调偏不及时的问题，现场使用效果较好。

2.8 皮带秤、核子秤计量信号接入操作室

皮带秤、核子秤的流量和累积量等基础数据直观反映了系统运行效率和粗破老线、新线分矿的操作情况，而操作室只能看到中破 1 系列和 2 系列 2 台核子秤的小时流量，新 2 号、老 2 号、14-2 号皮带秤的流量及累积量只能依靠人工现场读取，难以满足操作室对现场操控的要求。对此，在皮带秤和核子秤显示面板附近各安装 1 个高清摄像头，可方便操作室随时读取瞬时流量和累计量等数据，较好地满足了操作室的控制要求。

2.9 全系统照明由人工操控改为时控

一期破碎系统现场所有照明均使用机械式按压开关，现场分布较为分散，由于带式输送机岗位人力资源优化后，每班输送带岗位工从 18 人减少至 10 人，经常因开关不及时造成长明灯浪费和照明不足的安全隐患。对此，除必须的长明灯外，将现场 16 个照明开关全部改为时控开关，每天定时亮灯、熄灯。

3 结语

通过实施卸料小车自动布料改造、粗破带式输送机系统远程启停及自动联锁、中破重型板式给料机及检查筛远程启停及给矿量调节改造，提高了带式输送系统的自动化水平，降低了岗位工人劳动强度和人为操作对生产的影响，提高了设备运行效率和劳动生产率；通过实施视频监控系统升级改造，提高了生产现场和生产过程的监控能力和管理要求；通过增设防堵料装置、防打滑装置及自动纠偏装置等基本保护设施，降低了带式输送系统发生工艺设备事故的风险，提高了输送系统运行的可靠性、稳定性和安全性。