УгольУкраины, 1999, №11-12. - с.41-44.
УДК 622.648.2-52
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОРОДНЫМ КОМПЛЕКСОМ ШАХТЫ
Кущ О.А., канд. геол. минерал. наук,
Никулин Э.К., канд. техн. наук, с.н.с.,
Оголобченко А.С., канд. техн. наук, доцент,
( Донецкий государственный технический университет)
Породный комплекс является составной частью общего техно-логического процесса поверхности шахты. Вместе с тем, породный комплекс относится к самому малоавтоматизированному, затратному и в высокой степени подверженному авариям процессу. Это обусловлено главным образом применяемыми неэффективными видами транспорта породы, где трудовые затраты в среднем доходят до 40 чел. /смен на каждую 1000т породы.
Эффективность породного комплекса шахты может быть значительно повышена за счет повышения уровня его механизации и автоматизации на основе применения автоматизированной системы управления и нетрадиционных, высокоэффективных видов транспортирования породных масс. К такому виду транспорта относится гидротранспорт, теоретические основы которого достаточно полно раз-работаны и опробованы на гидрошахтах [1].
Технологическая схема гидротранспортирования породы, применительно к шахтной поверхности, приведена на рис.1.Схема включает четыре основных узла: пульпоподготовки, гидротранспортной установки, насосной установки оборотного водоснабжения и складирования породы (породного отвала) .
Узел пульпоподготовки состоит из бункера-накопителя 1, питателя 2, транспортного конвейера 3, дробилки 4 и участка безнапорного транспорта 5.
Узел напорного транспорта 6 представляет собой приемную емкость, центробежный насос и систему подводящего и напорного трубопроводов, гидроциклонную установку для отделения породы от воды.
Узел оборотной воды 8 включает в свой состав транспортные желоба дренажной воды, приемную емкость, насос оборотной воды с трубопроводной сетью.
Порода из скипа главного подъема и из выборочного конвейера поверхностного комплекса шахты поступает на узел пульпоподготовки, где, пройдя цепочку дозирования породы, ее дробления и смешивания с оборотной водой, поступает в виде гидросмеси по наклонным желобам в приемную емкость транспортной установки и далее по напорному трубопроводу подается на гидроциклонную установку (на не показано), расположенную непосредственно на отвале. Здесь происходит разделение твердой фазы гидросмеси и несущей жидкости.
Твердый материал складируется на отвале по определенной карте намыва, а дренажная вода стекает в приемную емкость насоса оборотного водоснабжения, откуда подается на узел пульпоподготовки в зону смешения ее с твердым материалом. Таким образом, рассматриваемая технологическая цепь является замкнутой по несущей среде - воде, что позволяет создать автоматизированную систему управления породным комплексом шахты.
На рис. 2 приведена структурная схема такой cистемы.
В приведенной системе использованы стандартные средства контроля и управления, к которым относятся: реле контроля уровня сыпучего материала в приемных бункерах типа РКУ.1М; блок задержек БЗ, состоящий из двух реле времени типа РВИ-1М, вырабатывающих временные сигналы задержек на отключение промежуточного конвейера ПК (t1) и прекращение подачи оборотной воды от насосной станции НС (t2); аппаратура локальной автоматизации насоса АВО-3 и углесоса АУУ; пусковая аппаратура насоса и углесоса (высоковольтные ячейки КРУ), электродвигателей регулировочной задвижки, дробилки Др, промежуточного конвейера ПК, разгрузочных питателей РП (магнитные пускатели ПВИ); контактные датчики работы технологического оборудования, в качестве которых используются блок-контакты БК пусковой аппаратуры и концевые выключатели КВ регулировочной задвижки. Нестандартным блоком в данной системе является блок управления породным комплексом БУПК.
Блок БУПК состоит из комбинационной части и устройства памяти. В комбинационной части
формируются команды 
управления технологическими объектами и две команды
F1°*, F4°*- на включение блока задержки для выработки соответственно задержек
Перечисленные команды формируются по обособленному алгоритму в зависимости от технологической ситуации на породном комплексе по сигналам х1-х10, поступающим в данный момент времени на блок преобразования сигналов общей комбинационной схемы блока управления.
В устройстве памяти на триггерах записываются все указанные команды. Кроме триггеров устройство содержит формирователь синхроимпульсов и схему установки триггеров в нулевое состояние.
Таким образом, блок БУПК относится к цифровому автомату I-го рода (автомату Мили) [2], у которого выходные сигналы F(t) определяются парой [x(t), a(t-1)], где x(t) - значения входных координат (сигналов) в данный момент времени, a(t-1) - значение предшествующего состояния автомата.
Задание такого автомата всецело определяется графом состояний, приведенным на рис. 3.
За начальное состояние автомата а0 принято условие, когда накопительный бункер пуст и система находится в ждущем режиме. С подачей сигнала о достижении породой в бункере верхнего контро-лируемого уровня (х1) автомат переходит в состояние а1, при котором на выходе появляется сигнал F1, что приводит к включению насоса оборотной воды. После поступления сигнала х2 о включении насоса, автомат переходит в состояние а2, выдавая сигнал F2 на открытие задвижки на нагнетательном трубопроводе насоса. С открытием задвижки на вход поступает сигнал х3 и автомат переходит в состояние а3 с выдачей управляющего сигнала F3 на включение дробилки. Далее после включения дробилки и поступления сигнала х4 о ее включенном состоянии, автомат переходит в состояние а4 и выдает управляющий сигнал F4 на запуск транспортного конвейера. С поступлением сигнала х5 о включении конвейера на вход автомата, он переходит в состояние а5 и формирует сигнал управления F5 на включение питателя. После поступления сигнала х6 о включенном состоянии питателя автомат переходит в состояние а6 и выдает команду - рекомендацию F6 в аппаратуру АУУ на запуск углесосной установки. При поступлении на вход автомата любого из сигналов о снижении уровня породы в бункере х7, достижении отключающего уровня воды в водосборнике насосной установки х8, достижении аварийного уровня в пульпосборнике углесосной установке х9, отключении конвейера х50, отключении дробилки х40, автомат переходит в состояние а7 и выдает управляющую команду F50 на отключение питателя. После поступления на вход автомата сигнала х60 об отключении двигателя, автомат переходит в состояние а8 и выдает сигнал управления F40 на отключение конвейера. Конвейер отключается с выдержкой времени t1, необходимой на освобождении ленты конвейера от твердого материала, автомат принимает сигнал х50, переходит в состояние а9 и выдает команду F30 на отключение дробилки. С отключением дробилки на вход автомата поступает сигнал х40 и он переходит в состояние а10 с выдачей команды F1° на отключение насоса оборотной воды. Насос отключается с выдержкой времени t2, автомат принимает сигнал х2°, переходит в состояние а11 и выдает команду F2° на закрытие задвижки подачи оборотной воды. Окончание закрывания задвижки фиксируется концевым выключателем (сигнал х3°) и автомат переходит в состояние а12 с выдачей в аппаратуру АУУ команды-рекомендации F6° на останов углесоса. После поступления на вход автомата сигнала х10° об отключении углесоса, автомат переходит в состояние а0 с выдачей команды F0 на установку всей технологической цепи в исходное состояние (сигнал х0). Система остается в ждущем режиме.
Для технической реализации данного автомата разработана его структурная схема, приведенная на рис. 4. Схема собрана из четырех основных субблоков: схемы преобразования входных сигналов СПС, состоящей из преобразователя сигналов ПС и гальванической развязки ГР; комбинационной схемы КС, формирующей все командные сигналы; схемы временной задержки СВЗ команд, состоящей из двух реле времени типа РВИ.1М с широким диапазоном изменения времени
срабатывания и выключающихся промежуточными командами F1*°, F4*°, вырабатывающимися в КС в определенные моменты автоматного времени; субблока согласования команд ССК, передаваемых из КС на объекты управления. Последний субблок, кроме триггерных ячеек Т, схемы сброса триггеров СС и формирователя тактовых импульсов ФТИ, упомянутых выше, содержит блок ждущих мультивибрвторов МВ и ключиусилители УК. Ждущие мультивибраторы (одновибраторы) предназначены для формирования прямоугольных импульсов заданной длительности при поступлении на вход короткого запускающего импульса от комбинационной схемы автомата. Ключи-усилители использованы в данном случае для усиления маломощных управляющих команд в достаточный по мощности выходной сигнал, способный включить соответствующие цепи объектов управления и сигнализации.
Приведенная структура технически может быть решена двумя современными способами: либо на основе цифровой интегральной схемотехники, либо на основе применения микропроцессорной техники. Второй вариант решения является предпочтительным , так как позволяет программно реализовывать предлагаемый алгоритм функционирования автоматической системы управления, просто и надежно решать вопросы изменения уставок управления и реализацию многих современных программ, таких как защиту от ненормальных режимов работы технологического оборудования, диагностику этих режимов, проверку исправности цепей управления, учет машинного времени работы оборудования, интегральный учет объемов перемещаемых породных масс и расход электроэнергии по всей технологической цепи в целом. Кроме того применение микропроцессорной техники создает благоприятные условия для сравнительно простой стыковки полученных выходных сигналов с другими подсистемами АСУ ТП поверхностного комплекса, выполненными на основе применения современных средств телемеханики и вычислительной техники.
Список источников