Bài viết giới thiệu một số giải pháp TĐH do Viện Cơ khí Năng lượng và mỏ nghiên cứu thiết kế, chế tạo; Các hệ thống đã nghiên cứu thành công chuẩn bị áp dụng vào thực tế sản xuất trong giai đoạn tới.
Trang 1Kết quả ứng dụng các giải pháp tự động hóa của Viện Cơ khí năng lượng và Mỏ - Vinacomin phục vụ đề án Tin học hóa – Tự
động hóa của tập đoàn TKV
ThS Phạm Văn Hiếu 1*
1 Trung tâm Tự động hóa, Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ
1 Mở đầu
Ngày 28/12/2018, Tập đoàn TKV có Quyết định
số 2394/QĐ-TKV phê duyệt “Đề án ứng dụng
THH-TĐH của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản
Việt Nam giai đoạn đến 2020, giai đoạn 2021-2025,
tầm nhìn đến 2030” Thực hiện đề án này, nhiều
đơn vị thành viên đã chủ động tích cực tìm hiểu và
ứng dụng các hệ thống tự động hóa vào các khâu
sản xuất cụ thể, các thiết bị mỏ, các khâu phụ trợ về
quản lý giám sát an toàn - thông tin liên lạc, các nhà
máy tuyển than, các nhà máy điện và các nhà máy
chế biến sâu khoáng sản Trong đó, điển hình các
mỏ đã bước đầu xây dựng tích hợp các trung tâm
điều khiển giám sát tập trung hiện đại có khả năng
bao quát toàn mỏ/nhà máy và điều khiển tập trung
như các mỏ Hòn Gai, Hà Lầm, Dương Huy, Nhà máy
Tuyển Vàng Danh II Trong đó, nhiều khâu sản xuất
đã áp dụng tự động hóa và đã phát huy được hiệu
quả rõ rệt về tăng năng suất lao động và giảm số lao
động thủ công, tăng mức độ an toàn, một số công
trình điển hình như: Hệ thống tự động hoá băng tải
giếng chính Hòn Gai, Mạo Khê, Khe Chàm, Vàng
Danh; Tự động hoá hầm bơm, tuyến băng tải lò
xuyên vỉa -300 Hà Lầm; Tự động hóa trạm bơm
dịch nhũ hóa tại Công ty than Thống Nhất, Hòn Gai;
Hệ thống Tự động hoá tại nhà máy tuyển Vàng
Danh II; Hệ thống Tự động hoá trạm quạt gió Công
ty than Núi Béo, Vàng Danh
Là đơn vị nghiên cứu, tư vấn, Viện Cơ khí Năng
lượng và Mỏ cũng đã tham gia tích cực vào Chương
trình THH - TĐH của Tập đoàn, trong đó Trung tâm
Tự động hóa (T5) của Viện trực tiếp triển khai, và
phối hợp với các trung tâm cơ khí khác trong Viện
để hoàn thiện các tính năng tự động hóa cho cá
thiết bị cơ giới, công trình cơ khí do Viện chế tạo,
cung cấp và lắp đặt Trong những năm vừa qua,
Viện đã trực tiếp triển khai một số giải pháp THH-TĐH vào thực tiễn thông qua các đề tài nghiên cứu,
dự án SXTN và các công trình đấu thầu xây lắp, một
số công trình điển hình như: Tự động hóa tuyến băng tải Thành Công - Công ty than Hòn Gai; Tự động hóa băng tải Công ty than Dương Huy; Tự động hóa băng tải Công ty than Vàng Danh; Tự động hóa Nhà máy tuyển than Vàng Danh II; Tự động hóa Nhà máy tuyển Đồng Sin quyền; Hệ thống điều khiển tời trục giếng chính JK - Công ty than hạ Long; Hệ thống điều khiển Tời cáp chở người - Công ty than Hạ Long, Quang Hanh, Mạo Khê; Hệ thống điều khiển cửa gió tự động - Công ty than Hạ Long; Hệ thống giám sát ra vào lò, nhà ăn, nhà đèn
và chấm công thợ mỏ tự động - Công ty than Dương Huy
Ngoài nững giải pháp đã và đang được ứng dụng vào thực tiễn như trên, Viện cũng đã triển khai nghiên cứu và đề xuất các giải pháp mới để tiếp tục đưa vào thực tiễn trong thời gian tới như: Hệ thống điều vận tàu điện; Hệ thống điều khiển tự động hầm bơm thoát nước chính; Hệ thống điều khiển tự động trạm quạt gió cục bộ; Hệ thống phát thanh kỹ thuật số; Hệ thống điều khiển giám sát rơ le kỹ thuật số và trạm cung cấp điện hầm lò
2 Giới thiệu một số giải pháp TĐH do Viện Cơ khí Năng lượng và mỏ nghiên cứu thiết kế, chế tạo
2.1 Các hệ thống đã được ứng dụng thành công trong thực tế sản xuất
1 Hệ thống điều khiển tự động và giám sát tự động tập trung tuyến băng tải
- Sử dụng cho: Băng tải hầm lò, mặt bằng;
Trang 2219
- Tích hợp điều khiển tự động, thông tin liên lạc
không dây và camera giám sát dựa trên mạng
Ethernet công nghiệp tốc độ cao;
- Cấp bảo vệ chung: Exd [ia]I;
- Chức năng vận hành hệ thống đảm bảo 3 chế độ:
chạy tự động, chạy liên động và chạy độc lập;
- Hệ thống phần mềm vận hành dự phòng nóng;
Giám sát từ xa qua Internet;
Đã áp dụng tại: Công ty Than Hòn Gai, Công ty
Than Dương Huy; Công ty Than Vàng Danh
2 Hệ thống điều khiển và giám sát tời cáp chở
người
- Sử dụng cho: điều khiển tự động tời cáp treo
trong các mỏ than hầm lò;
- Hệ thống bao gồm tủ điều khiển trung tâm đầu
tời trục kết nối với các thiết bị ngoại vi để kiểm soát,
hiển thị toàn bộ hoạt động của tời trục và cho phép
người vận hành đặt tốc độ tời hoặc thiết lập các chế
độ vận hành tự động
- Cấp bảo vệ: Exd [ia] I;
Địa chỉ áp dụng: Công ty Than Thống Nhất - TKV,
Công ty Than Hạ Long - TKV, Công ty Than Quang
Hanh - TKV
3 Hệ thống thông tin di động trong lò
- Chức năng thông tin liên lạc di động trong hầm
lò thông qua hệ thống mạng mạch vòng Ethernet tốc độ cao và hệ thống tích hợp VoiceIP Phủ sóng wifi phục vụ thông tin di động trong hầm lò Kết nối camera wifi di động Tiêu chuẩn Exd [ia] I, Exia I
- Nhờ có hệ thống này thì người lao động dưới hầm lò có thể sử dụng điện thoại di động phòng nổ
để nhanh chóng liên lạc với phòng điều hành trên mặt đất để báo cáo về tình hình cũng như sự cố dưới hầm lò:
- Hệ thống camera dưới hầm lò sử dụng hệ thống này sẽ bớt được công đoạn kéo dây từ mặt bằng xuống dưới hầm lò Như vậy sẽ tiết kiệm được công sức lao động, thời gian và chi phí
- Địa chỉ áp dụng: Công ty Than Dương Huy - TKV
Trang 34 Hệ thống giám sát ra vào lò, nhà ăn, nhà đèn tự
động
- Giải pháp tối ưu về quản lý nhân sự, ra vào lò;
- Phương pháp chấm công phong phú: thẻ từ,
khuôn mặt, vân tay;
- Quản lý chấm công và hỗ trợ tính lương bằng
phần mềm tự động tích hợp;
- Báo ăn ca (PX mặt bằng); Báo cáo chi tiết giờ
làm việc, tăng ca, đi trễ, về sớm, vắng mặt của từng
nhân viên; Báo cáo tổng số giờ và số ngày làm việc
trong một tháng của từng nhân viên; Báo cáo tổng
hợp trong một tháng, quý, năm;
- Xuất dữ liệu dưới dạng *.xls (Excel) hỗ trợ tính
lương nhân viên;
- Cập nhật thông tin nhân sự, lương và các khoản
phụ cấp, chia ca, đổi ca, đăng ký vào ra, đăng ký nghỉ
phép cho từng nhân viên;
- Quản trị hệ thống an toàn: Dữ liệu không bị
mất khi xảy ra sự cố cúp điện;
- Quản lý giờ làm việc: Khả năng kiểm tra mọi
lúc, mọi nơi qua Internet;
- Phân quyền truy cập nhiều cấp: cấp lãnh đạo,
cấp phòng ban, cấp phân xưởng;
- Thời gian lưu trữ không giới hạn;
- Địa chỉ áp dụng: Công ty Than Dương Huy – TKV
5 Hệ thống điều khiển tự động nhà máy tuyển than, khoáng sản
Hệ thống ĐKTĐ trong một nhà máy tuyển thực hiện các chức năng:
- Giám sát các thông số công nghệ chính trong
hệ thống: tỉ trọng, lưu lượng, mức vật liệu, áp lực,
Trang 4221
dòng tải, nhiệt độ, độ ẩm và các trạng thái làm việc
của các thiết bị công nghệ;
- Tự động điều khiển chế độ làm việc/không làm
việc của mọi thiết bị cơ điện trong dây chuyền theo
diễn biến công nghệ như: băng cấp than nguyên
khai, các loại băng trung gian, các loại máy sàng,
máy đập, máy nghiền, máy bơm, máy tuyển, máy
lắng, máy cấp liệu, các loại van điện từ, tời kéo…;
- Tự động điều chỉnh tỷ trọng huyền phù cấp cho
các máy tuyển;
- Tự động điều chỉnh mức vật liệu, dung dịch…;
- Điều khiển tự động cho các cụm máy hoặc hệ
thống máy lắng, máy trộn, máy đập, bàn tuyển, máy
sấy nhiệt, máy rửa, máy tuyển chân không, máy
tuyển khí, tuyển bằng thùng xoáy cyclone…
- Phân quyền truy cập nhiều cấp: cấp lãnh đạo,
cấp phòng ban, cấp phân xưởng;
- Thời gian lưu trữ không giới hạn;
- Địa chỉ áp dụng: Công ty CP Than Vàng Danh
- Vinacomin; Chi nhánh Mỏ tuyển Đồng Sin Quyền
- Tổng Công ty Khoáng sản - TKV
Bơm
DC
Bơm
DT
Điều khiển cánh khuấy
Thùng chứa huyền phù tiêu chuẩn
Nước
Máy tuyển CKB
Van thanh thải
Đặt đầu vào 2.0SpG
Đặt SP 1.9/1.7 SpG
Huyền phù tuần hoàn
Van cấp nước sạch
Đo tỷ trọng
Đo tỷ trọng
2.2 Các hệ thống đã nghiên cứu thành công chuẩn bị áp dụng vào thực tế sản xuất trong giai đoạn tới
1 Hệ thống tự động hóa trạm cấp dịch nhũ hóa
mỏ hầm lò
- Tự động hóa quá trình pha trộn nhũ tương, bao gồm việc điều tiết lượng nước, lượng dầu nhũ hóa
để đạt tỷ trọng chính xác đặt trước,
- Trang bị các thiết bị cấp trường để đảm bảo cho
tự động hóa và an toàn vận hành tự động: đo tỷ trọng nhũ tường (%), đo áp lực, đo lưu lượng, đo mức các thùng, đo nhiệt độ bơm dịch, đo dòng tải động cơ, và bổ sung các van điều tiết cấp nước, bơm cấp dầu nhũ để điều tiết pha tự động được chính xác,
- Lắp đặt bổ sung thùng cấp dầu nhũ hóa để lưu giữ
và điều tiết tỷ lệ cấp dầu pha chủ động,
- Lắp đặt cải tạo thùng pha nhũ hóa để phù hợp với
tự động hóa
- Lắp đặt bộ lọc nước đầu vào để làm mềm nước, đảm bảo đến chất lượng nước để pha dịch
- Lắp đặt hệ thống giám sát camera từ xa tại trung tâm điều khiển để quan sát từ xa tình trạng hoạt động của trạm
2 Hệ thống tự động hóa hầm bơm thoát nước
mỏ
Trang 5Hệ thống tự động hóa hầm bơm thoát nước mỏ
đáp ứng nhu cầu vận hành tự động và từ xa, được
trang bị các thiết bị theo định hướng chuẩn chung
của chương trình hành động THH-TĐH của Tập
đoàn TKV (1755/QĐ-TKV, ngày 22/7/2017), hệ
thống bao gồm:
- Hệ thống điều khiển tự động hầm bơm dựa
trên mạng Ethernet tốc độ cao, kết nối cáp quang,
các tín hiệu truyền thông chuẩn an toàn tia lửa,
- Hệ thống camera giám sát hình ảnh toàn bộ các
vị trí quan trọng trong hầm bơm và vị trí bể thu
nước mặt bằng từ phòng điều khiển tập trung,
- Hệ thống được trang bị thông tin liên lạc để dễ
dàng lên lạc giữa trung tâm vận hành và công nhân
kỹ thuật tại hiện trường để kiểm tra và xử lý tình
huống nhanh nhất
3 Hệ thống điều vận tàu điện mỏ
- Tại phòng điều vận trung tâm, người điều vận
kiểm soát được toàn tuyến vận tải như sau:
+ Giám sát liên tục vị trí đầu tàu và các thông tin trên đầu tàu như: tốc độ tàu, điện áp - dòng điện đầu tàu, hình ảnh phía trước và phía sau đầu tàu trên toàn tuyến vận tải
+ Điều khiển và giám sát trạng thái từng bộ ghi + Điều khiển và giám sát tình trạng đóng/mở các barie
+ Giám sát tình trạng trạm nạp ắc quy: dòng nạp, điện áp nạp
+ Điều khiển và giám sát vị trí đóng cắt cầu dao cấp nguồn cho tàu trolay
+ Hình ảnh camera các vị trí quan trọng dọc tuyến vận tải
- Thông tin liên lạc dọc tuyến không dây giữa trung tâm với người lái tàu, người vận hành khác trong ca và giữa các cán bộ công nhân vận hành với nhau
- Giám sát vị trí, tình trạng thiết bị (ắc quy, tốc độ)
và cảnh báo nguy hiểm va chạm tàu
4 Hệ thống tự động hóa trạm nén khí
- Chức năng vận hành hệ thống đảm bảo 3 chế độ: chạy tự động, chạy liên động và chạy độc lập, tự động chạy luân phiên;
- Giám sát tự động trạng thái chạy/dừng, sự cố, số giờ chạy, áp lực khí nén, lưu lượng cấp khí vào lò, dòng điện, điện áp, kWh tiêu thụ,…
- Camera giám sát hỗ trợ, giám sát từ xa qua Internet
Trang 6223
5 Hệ thống phát thanh kỹ thuật số mỏ hầm lò
- Hệ thống phát thanh 16 kênh độc lập;
- Truyền thông cáp quang;
- Nguồn cấp 220Vac 50Hz;
- Tiêu chuẩn phòng nổ Exd I;
- Truyền thông cáp quang;
Vùng 1 TRUNG TÂM ĐIỀU
HÀNH
Cáp quang Cáp quang
Vùng n
Vùng 2
6 Hệ thống tự động hóa trạm điện
- Xây dựng hệ thống phần cứng và phần mềm giao
diện điều khiển, giám sát hệ thống cung cấp điện:
Quản lý và thu thập số liệu; Giám sát các trạng thái
và thông số mạng điện: V, I, Cosp, P, Q, E, on/off,….; Các biểu đồ phân tích; Các báo biểu
- Camera giám sát các vị trí trọng yếu và dao cách
ly ngoài trời
- Giám sát từ xa qua internet
7 Hệ thống tự động hóa trạm quạt
- Chức năng điều khiển: chế độ điều khiển tự động; bằng tay; tại chỗ;
- Hiển thị trạng thái vận hành tắt/mở/lỗi;
- Hiển thị thông số về điện: U, I, Cosφ, P, Q, E; lưu lượng gió; khí CH4 online; nhiệt độ online; áp lực online
- Chức năng báo cáo: Biểu đồ phân tích; báo cáo vận hành;
- Phân tích trực tuyến rung động động cơ và quạt
8 Hệ thống điều khiển tập trung lò chợ
- Hệ thống điều khiển tập trung cục bộ lò chợ được lắp đặt ở khu vực lò chợ
- Tủ điều khiển và phần mềm giám sát điều khiển tập trung cho phép giam sát toàn bộ các thông số của từng thiết bị trong lò chợ như trạng thái chạy dừng, điện áp, dòng điện từng động cơ vận hành qua màn hình giao diện tiếng Việt
Trang 7- Camera lắp dọc lò chợ và kết nối với màn hình
để giám sát hình ảnh tập trung qua màn hình phòng
nổ
- Lắp các các thiết bị đo lường, giám sát khác
như nhiệt độ, áp suất (tùy chọn)
3 Kết luận
Qua thực tiễn triển khai 2-3 năm gần đây, có thể khẳng định THH-TĐH là một trong những công nghệ chính và tất yếu góp phần nâng cao năng suất,
an toàn và hiệu quả trong ngành khai thác mỏ Tuy nhiên, việc ứng dụng và phát triển các hệ thống còn chậm, gặp nhiều khó khăn do thiết bị lạc hậu, trình
độ nhân lực kỹ thuật thấp, chưa có định hướng tổng thể lựa chọn hệ thống phù hợp Do vậy trong những năm qua các giải giải pháp tự động hóa mỏ nói chung và giải pháp do Viện Cơ khí Năng lượng và
Mỏ nghiên cứu, chuyển giao công nghệ chủ yếu tập trung vào các khâu sản xuất cụ thể với các tính năng còn hạn chế để phù hợp với nhân lực, cơ sở hạ tầng hiện có của mỏ Trong những năm tới việc áp dụng các giải pháp nêu trên ở mức độ tự động hóa cao hơn cũng như các giải pháp mới tổng thể hiện đại hơn còn rất nhiều tiềm năng để phù hợp với nhu cầu, nhân lực và cơ sở hạ tầng từng giai đoạn phát triển của ngành mỏ