Росатом тиражирует умный рудник

В добыче полезных ископаемых в последнее десятилетие сформировалось научно-техническое понятие «умный рудник». Пока нет ни единого термина для обозначенного явления, ни четкого понимания, что за ним стоит. Разные компании разрабатывают и внедряют сходные решения под названиями «умное», «интеллектуальное» или «цифровое». Используются и англоязычные варианты — Smart Mine и iField. Суть в том, чтобы передать существенную часть полномочий в управлении производством и принятии управленческих решений от человека комплексной автоматизированной системе. Это необходимо, чтобы максимально полно разрабатывать рудные тела и оптимально использовать технологические скважины, сокращать эксплуатационные расходы, ускорять добычу, облегчать ремонт и ликвидацию нештатных событий, снижать вероятность травматизма рабочих и несчастных случаев. На месторождении важно обеспечить контролируемость и прозрачность всех процессов. Интеллектуальные технологии позволяют решить эту задачу, собирая в режиме реального времени огромное количество данных от систем телеметрии и предоставляя инструменты его обработки и анализа. Это позволяет принимать оперативные и точные управленческие решения, обеспечивать эффективное планирование геолого-технических мероприятий и ремонтно-профилактического обслуживания оборудования. Немаловажно, что управление большим количеством скважин может быть организовано централизованно и дистанционно.

Исполнительный директор уранового холдинга АО «Атомредметзолото» (Москва) Виктор Святецкий пояснил для «Ъ-Науки», что суть концепции умного рудника состоит в максимальной автоматизации и оптимизации всех технологических процессов, начиная от геологоразведочных работ и заканчивая финальными стадиями гидрометаллургии урана вплоть до получения товарной окиси-закиси урана. Умный рудник десять лет разрабатывали специалисты Горнорудного дивизиона Росатома и ученые Северского технологического института НИЯУ МИФИ. Сегодня это — один из блоков большого проекта в Единой цифровой стратегии Росатома. Пока изобретение испытано на одной разновидности уранового рудника — полигоне скважинного подземного выщелачивания (СПВ).

Суть технического решения объяснил научный руководитель проекта профессор Михаил Носков: «Умный полигон СПВ включает четыре уровня управления процессом СПВ, которые связаны между собой информационными каналами. На первом уровне находятся датчики, исполнительные механизмы, регулирующие устройства, осуществляющие ввод и вывод информации, которые относятся к контролируемым и управляемым объектам (технологическим скважинам, трубопроводам и др.). Второй уровень включает программируемые контроллеры и регуляторы, осуществляющие управление технологическими объектами на основе информации, получаемой с первого и третьего уровней. На третьем уровне диспетчерско-операторского управления находится управляющий компьютер, на который установлена система управления и сбора данных. Система с помощью человеко-машинных интерфейсов в режиме реального времени позволяет следить за работой технологических объектов, получать и накапливать необходимую информацию, корректировать режимы работы оборудования с целью достижения оптимальных параметров ведения геотехнологического процесса. Значения оптимальных параметров определяются с помощью систем четвертого уровня управления технологическим процессом: постоянно действующей геотехнологической модели добычного полигона, системы контроля и анализа работы добычного полигона, системы оптимизации геотехнологического процесса добычи урана, информационно-моделирующей экономической системы. Информация для работы систем четвертого уровня управления берется из технологической базы данных, куда она поступает из системы управления и сбора данных».

На первом (полевом) уровне управления каждый технологический объект оснащен комплексом технических средств измерения и управления. На рядных трубопроводах установлены расходомеры и датчики давления. Нагнетательные скважины оснащены расходомерами и регулирующими клапанами с электроприводом. Откачные скважины оборудованы расходомерами, датчиками уровня и станциями управления погружными насосами, позволяющими регулировать частоту вращения электродвигателей центробежных насосов и осуществлять необходимые защиты от перегрузок, низкого напряжения и др. Второй уровень управления выполнен на основе российской линейки программируемых логических контроллеров производства компании «Овен». Контроллеры, расположенные в щитах управления, осуществляют ввод-вывод сигналов с датчиков, автоматическое управление электроприводами регулирующих механизмов. Реализация на втором уровне управления автоматических систем регулирования дебита скважин позволяет существенно облегчить поддержание оптимальных режимов работы эксплуатационного блока.

Система управления и сбора данных разработана на базе российской SCADA системы Trace Mode 6. В систему поступают сигналы с расходомеров, датчиков давления, автоматизированных задвижек, шкафов управления погружными насосами, установленных на скважинах и трубопроводах, которые сохраняются в оперативной базе данных. С помощью системы управления и сбора данных осуществляется дистанционное управление задвижками нагнетательных скважин и погружными насосами откачных скважин. Вся информация представлена на мнемосхемах эксплуатационного блока и основных технологических объектов. Система осуществляет передачу управляющих сигналов на соответствующее технологическое оборудование, расположенное на полигоне, посредством клавиатуры или интерактивных визуальных инструментов. Также система обеспечивает информирование специалистов о ненормальных режимах работы оборудования. Любая аварийная ситуация визуализируется на главной мнемосхеме в виде мигания соответствующего технологического объекта, а на экране этого объекта детализируется в окне тревожных сообщений.

Системы четвертого уровня созданы в среде программирования Embarcadero RAD X3, программный код написан на языке программирования C++ с использованием объектно ориентированного подхода. Постоянно действующая геотехнологическая модель добычного полигона проводит расчеты текущего состояния продуктивного горизонта полигона на основе геологических и технологических данных. Модель описывает основные гидродинамические и физико-химические процессы, протекающие в продуктивном горизонте при сернокислотном СПВ урана. Учитываются неоднородности распределения фильтрационных параметров продуктивного горизонта, кинетика взаимодействия выщелачивающего раствора с различными минералами, реальные режимы эксплуатации и переменный состав растворов, закачиваемых в продуктивный горизонт. Режимы работы скважин импортируются из базы технологических данных. Постоянно действующая геотехнологическая модель позволяет получать актуальную информацию о текущем распределении основных физико-химических величин, характеризующих состояние продуктивного горизонта: распределение урана в растворе на породе, скорости фильтрации, концентрации кислоты, сульфат-иона и др. Также модель делает прогнозы основных геотехнологических параметров отработки блоков: масса извлеченного урана, оставшиеся запасы урана, степень отработки блоков, расхода кислоты, концентрации урана и кислоты в продуктивных растворах и др. Система оперативного контроля и анализа работы добычного полигона обеспечивает предоставление пользователю всей имеющейся в хранилище данных информации, необходимой для выработки управленческих решений. Доступ к информации обеспечивается с помощью интерактивного плана выбранного участка добычного комплекса. На плане отображаются технологические объекты и их состояние на указанный пользователем момент времени. Интерактивные инструменты позволяют пользователю получать информацию по объектам в виде таблиц и графиков. Пространственно-временные данные о динамике состояния продуктивного горизонта представляются в виде временных зависимостей и отображаемых на плане распределений физических величин, характеризующих исходное или текущее состояние добычного полигона. С помощью системы можно проводить автоматический поиск данных, статистический анализ, а также строить корреляционные зависимости. Система оптимизации геотехнологического процесса добычи урана предназначена для подготовки предложений по изменению режимов работы технологических скважин; она ведет расчеты движения технологических растворов в продуктивном горизонте. На основе гидрогеологических расчетов определяются потоки технологических растворов между различными откачными и закачными скважинами. Система автоматически определяет потоки, приводящие к неэффективному расходу кислоты и потерям урана, проводит оптимизацию гидродинамических потоков и готовит предложения по изменению режимов работы технологических скважин.

Информационно-моделирующая экономическая система предназначена для оценки экономической эффективности предложений по оптимизации режимов работы скважин. Она позволяет оценивать себестоимость добычи урана в зависимости от геотехнологических и финансово-экономических параметров. Финансово-экономические параметры включают основные характеристики капитальных и эксплуатационных затрат на сооружение и отработку блока. К геотехнологическим параметрам относятся технологические характеристики объектов эксплуатационного блока и показатели (прогнозные или фактические) его работы. Разработанная четырехуровневая иерархическая структура интегрального решения «Умный полигон СПВ» позволяет реализовать технологию оптимального управления процессом СПВ в реальном времени. Для обмена данными с системами оптимизации и оперативного контроля и анализа используется локальная внутренняя сеть полигона.

Опытную эксплуатацию умного полигона в Баунтовском эвенкийском районе Бурятии АО «Хиагда» (подразделение холдинга АО «Атомредметзолото») начало в декабре 2018 года. Значительно выросла производительность труда, повысилась эффективность добычи урана. Внедрение интегрального решения «Умный полигон СПВ» — важное достижение в инновационно-технологическом развитии добычного дивизиона «Росатома». Оно позволит снизить себестоимость добычи урана, по оценкам экспертов, на 10–20%.

Предыдущая запись
ПСЗ представил властям Челябинской области систему мониторинга загрязнения окружающей среды
Следующая запись
Нововоронежская АЭС досрочно выполнила годовой план ФАС по выработке электроэнергии

На Чепецком механическом заводе привито более 80% работников

На Чепецком механическом заводе по состоянию на 20 октября привито от коронавируса 2591 человек, что составляет более 81% от общей численности работников. Ревакцинацию прошли 82 сотрудника. Организовано 3 прививочных пункта: два — на территории ЧМЗ, один в поликлинике МСЧ-41. На…

В Росатоме рассказали, как первыми в мире нашли решение важной задачи

Российские специалисты, используя технологии квантовых вычислений, впервые в мире нашли решение важной задачи, стоящей перед атомной отраслью и связанной с нахождением оптимального распределения отработавшего ядерного топлива по контейнерам для последующего безопасного хранения, сообщили в пресс-службе цифрового блока Госкорпорации «Росатом». Ранее…

Полигон стал зеленым холмом

В Челябинске досрочно завершили рекультивацию самой большой свалки в Европе. На недавнем совещании с членами правительства вице-премьер Виктория Абрамченко доложила главе государства Путину о завершении рекультивации челябинской свалки. Этот мусорный полигон, подчеркнула она, был крупнейшим в Европе в границах города,…
Меню