«Норникель» и Рексофт разработали уникальную мониторинговую систему для процесса сгущения
Один из ключевых производственных этапов на Норильской обогатительной фабрике — разделение жидкой и твердой фаз пульпы — смеси измельченной руды с водой. В результате должен получиться сгущенный продукт, отгружающийся на следующую стадию флотации, и осветленная жидкая фаза, удаляющаяся в виде слива. Если вода остается мутной, значит, в ней содержатся ценные частицы металлов, и возвращение такой жидкости обратно в производство влечет за собой дополнительные затраты и усложняет ведение технологического процесса. Превышение допустимого содержания твердого компонента в сливах сгустителей оборачивается безвозвратными потерями десятков тонн никеля и меди в год, поэтому контроль слива — это не локальная измерительная задача, а прямой рычаг на экономику предприятия. До внедрения системы такой контроль визуально осуществляли операторы процесса при обходе агрегатов. Это требовало существенного времени и не всегда гарантировало 100%-ную точность результатов.
«Система стала «цифровыми глазами» технолога. Мы в режиме 24/7 получаем объективные данные о качестве осветления воды, не зависящие от человеческого фактора. Можем оперативно реагировать на отклонения. Это напрямую влияет на стабильность оборотного цикла и сохранность металла», – прокомментировал результаты проекта Дамир Нуриев, главный менеджер департамента инноваций Заполярного филиала «Норникеля».
Решение построено на четырех ключевых компонентах, каждый из которых разработан совместной командой Рексофт и «Норникеля» и учитывает особенности технологического процесса Норильской обогатительной фабрики: уникальный датчик-мутномер собственной разработки, онлайн-система беспроводной передачи данных и встроенная система автоматической очистки сенсора. Также программно-аппаратный комплекс включает аналитическую систему состояния сгустителя с функциями накопления исторических данных и рекомендациями операторам.
В состав технологического комплекса входят уникальные датчики-мутномеры, разработанные инженерами Рексофт. Принцип работы мутномера основан на изменении светового потока между источником света и фотоэлементом при прохождении луча через твердые частицы в осветленном слое сгустителя. Плавающий датчик крепится непосредственно на граблине сгустителя и непрерывно передает данные о мутности верхнего слоя. Такая конструкция позволяет максимально оперативно отслеживать изменение концентрации твердых частиц в сливе до попадания осветленного слоя в общие трубопроводы. Это первое на российском рынка подобное устройство, которое сочетает в себе компактность, стоимость и адаптацию к агрессивной среде работы сгустителя.
Данные с мутномеров передаются на единый приемник по радиосигналу с использованием протокола LoRa. Технология позволила полностью отказаться от прокладки протяженных кабельных трасс и заметно снижает стоимость проекта, упрощает монтаж и эксплуатацию всего комплекса.
Верхний слой сгустителя, содержащий реагенты с разных переделов, быстро загрязняет любые оптические элементы, погруженные в сгуститель. Для решения этой проблемы была разработана встроенная система автоматической очистки сенсора. Реализованный в датчике механизм очистки поддерживает чистоту измерительного окна и обеспечивает устойчивую работу прибора.
Данные со всех устройств комплекса обрабатываются ML-моделью и выводятся на АРМ оператора сгущения в реальном времени. На едином экране оператор видит состояние всех агрегатов, журнал инцидентов и динамику изменений параметров, по которым формируется автоматическая отчетность за выбранный временной период.
«Уникальность нашего решения в том, что мы собрали в едином комплексе сразу несколько собственных разработок — компактный мутномер с системой самоочистки, выдерживающий контакт с агрессивной средой сгустителя, беспроводную передачу данных по LoRa с вращающейся граблины и аналитический контур на локальном Edge-вычислителе. Готового промышленного продукта, который закрывал бы эту задачу целиком, на рынке нет: классические мутномеры либо дорогие и требуют протяженной кабельной инфраструктуры, либо не приспособлены к условиям сгустителя. Мы сделали комплексное решение под конкретный технологический процесс фабрики — и теперь его можно тиражировать на другие площадки», – прокомментировал технологическую инновационность решения Михаил Волохов, руководитель проекта, менеджер практики технологического консалтинга Рексофт Консалтинг.
«Согласно показателям реализованного проекта, эффект от внедрения мониторинговой системы на Норильской обогатительной фабрике составляет 190 млн рублей в год за счет возврата полезного компонента, который раньше уходил в отвал. Проект входит в портфель из 24 цифровых инициатив «Норникеля» с суммарным фактическим эффектом 13,2 млрд рублей», – поделился экономическими результатами Дамир Нуриев, главный менеджер департамента инноваций Заполярного филиала «Норникеля».
Помимо прямого экономического эффекта, система дает ряд значимых косвенных результатов. Существенно выросла оперативность реагирования на изменения технологического процесса: вместо обхода агрегатов и визуальной оценки оператор получает автоматическое уведомление сразу при превышении установленного порога по содержанию твердых частиц. Нет запаздывания в принятии решения в десятки минут, которое раньше приводило к накоплению потерь.
Снизилась и нагрузка на персонал. Регулярные обходы сгустителей больше не нужны — состояние всех агрегатов видно на одном экране, инциденты фиксируются автоматически, а исторические данные процесса доступны для разбора в любой момент. Освободившееся время оператор направляет на управление процессом, а не на сбор данных и рутинный контроль.
На этом этапе система работает в режиме мониторинга и автоматических уведомлений: оператор принимает решения по корректировке режима вручную. Далее планируется запуск рекомендательной системы, которая будет учитывать текущую мутность, загрузку, реагентный состав и исторический профиль каждого сгустителя и формировать рекомендации по перераспределению пульпы между агрегатами, а также по изменению реагентного состава. Кроме того, алгоритм будет прогнозировать перегрузку каждого сгустителя на горизонте 10–30 минут — это даст возможность работать на упреждение, а не реагировать на уже произошедшие отклонения.
В перспективе – полная автоматизация корпуса сгущения и управление всеми процессами с рабочего места оператора. Планируется не только контролировать качество сливов, но и автоматически управлять подачей материала на сгустители, а также откачкой на флотацию. Алгоритмы будут самостоятельно менять режим работы в каждом сгустителе в зависимости от показаний датчиков. Это повысит стабильность работы корпуса сгущения, сократит влияние человеческого фактора и снизит потери качества при передаче материала на флотацию.
«Разработанное решение применимо для других предприятий. С незначительными доработками под особенности технологического процесса и условия эксплуатации оборудования его можно тиражировать на сгущение в составе практически любого обогатительного передела — как в цветной и черной металлургии, так и в других горно-обогатительных производствах, где задача контроля сливов и борьбы с потерями полезного компонента стоит так же остро», – прокомментировал разработку Илья Муха, старший менеджер практики «Стратегия трансформации» Рексофт Консалтинг.
