Цифра в горном деле. Часть 1. Предиктивная аналитика на шламопроводах

Когда говоришь о крупном горнодобывающем предприятим, представляешь, что где-то глубоко под землей есть полезное ископаемое, которое выкапывают, поднимают на поверхность, как-то обрабатывают и везут в вагонах на другое предприятие. Если очень упрощать, то все верно, но это только вершина айсберга. Существует огромное количество вспомогательных, но от этого не менее важных процессов.

Продолжая серию статей о реализованных кейсах в рамках цифровой трансформации промышленного предприятия, хотелось бы рассказать об одном из таких процессов в рамках обогащения железной руды — перемещении шлама от шаровых мельниц до шламохранилища.

Внутри обогатительной фабрики

Внутри обогатительной фабрики

Если немного погружаться в сам процесс обогащения, то упрощенно он выглядит так: после первичного дробления подготовленная руда конвейерами загружается в мельницы вместе с водой и стальными шарами (или стальными стержнями — в зависимости от технологии); при вращении барабана мельницы за счет ударов руды друг о друга и шары происходит измельчение продукта до нескольких миллиметров.

Мельница

Мельница

Но так как в массе присутствует как полезное вещество, так и пустая порода, их необходимо отделить друг от друга. Эту массу пропускают через специальные сепараторы — цилиндры с направленными магнитами. Железорудный концентрат (полезное вещество) намагничивается на сепараторы и как только барабан прокручивается до той зоны, где магнитного поля нет, концентрат отмагничивается и уходит в одну сторону. Пустая порода отделяется и сразу уходит в другую.

Магнитный сепаратор

Магнитный сепаратор

Так вот в процессе обогащения образуется так называемый шлам — смесь пустой породы, остатков железа и воды. Объемы огромные и их нужно куда-то девать, не сливать же рядом. В этих случаях промышленные предприятия используют шламохранилища — огромные котлованы для слива шлама. Со временем объемы шлама растут, поэтому предприятия поднимают уровень котлована, возводя из породы стены и делая их с годами все выше.

Такие шламохранилища занимают огромные площади, поэтому находятся в отдалении от предприятий и, разумеется, от жилых районов (такой себе вид). Поэтому, чтобы транспортировать шлам от предприятия до шламохранилища, используют специальные шламопроводы — многоклилометровые трубы диаметром более 1 м (объемы вынуждают).

И вся соль заключается в том, что постоянная транспортировка шлама истирает трубы изнутри. Правильнее даже сказать не истирает, а разрезает. Так появляется первая проблема — порыв шламопровода. Он происходит неожиданно и приводит к аварийной остановке. Не видишь же истирание изнутри. Предприятие также останавливает работу мельниц и далее по цепочке — потому что некуда девать шлам. Пока найдут место порыва, пока разберутся, что именно случилось, пока привезут ТМЦ для ремонта, сам ремонт — это выливается в часы и даже дни, которые фабрика стоит.

По шламопроводам шлам перекачивают специальные землесосы, у которых тоже есть неприятная привычка выходить из строя. Насос не работает, шлам не качает, фабрика останавливается. Вторая проблема.

Землесосы

Землесосы

Возник вопрос, как этим процессом управлять так, чтобы не разгребать последствия, а знать о скорой аварии заранее. Такие решения в России достаточно широко используются и объединены под общим названием — Предиктивная аналитика. На основании показаний датчиков строятся тренды и прогнозно оценивается момент, когда произойдет порыв или выход из строя землесосов.

Осталось только определиться с показателями, которые необходимо учитывать в модели. На шламопроводах поставили датчики давления + оставили замер трубы толщиномером, особенно на критичных участках. На землесосах установлены датчики вибрации, температуры, давления сальниковой воды и ампеража.

После установки датчиков несколько дней система набирает данные и обучает модель. Параллельно специалисты выстраивают пороговые значения. Как только настройка завершилась — система по одному из датчиков сразу же выдала предупреждение. Он уже достиг высокого значения и развивался с динамикой +10% за неделю. Прогнозировался скорый выход из строя одного из землесосов.

Оперативно был скорректирован график планово-предупредительных ремонтов и через 4 дня проведен ремонт. После этого вибрация на землесосе уменьшилась в 10 раз и стабилизировалась.

Разворачивание системы осуществлялось в октябре. За холодный период поймали 2 предупреждения: сразу в октябре и еще раз в марте. Оба потенциальных случая на несколько часов простоя избежали предупредительным ремонтом.

Показания выводятся и анализируются в Smart Signal. Данные по остаточной толщине труб — выводятся в монитор с тепловой картой. Очень простая инфраструктура на несколько обвязок на критичных участках. Самая большая сложность — обучение модели, здесь нужны хорошие специалисты.

Мониторинг в Smart Signal

Мониторинг в Smart Signal

В целом, сам Smart Signal включает в себя несколько моделей по наиболее важному оборудованию по всему предприятию, а сама аналитика происходит как со стороны Центра мониторинга предприятия, так и на производственных участках, и показывает очень неплохие результаты по всем направлениям.

Сейчас на российском рынке много предложений по предиктивной аналитике ТОиР как с точки зрения разработки систем, так и с точки зрения поставки отечественных датчиков. Учитывая размеры бюджетов, которые обычно закладываются на ремонт оборудования, такие системы, особенно в комплексе, позволяют экономить немалые суммы.

© Habrahabr.ru