Автор: Г.Д. Трифанов, А.А. Князев, М.Г. Трифанов, М.А. Стрелков
Источник: Научно-технический журнал: «Вестник Пермского национального ислледовательского политехнического университета».– Пермский национальный исследовательский политехнический университет – 2011, Выпуск 1, с. 173-188.
Г.Д. Трифанов, А.А. Князев, М.Г. Трифанов, М.А. Стрелков – Современные системы безопасности при эксплуатации действующих шахтных подъемных установок Приведены описание и назначение приборов безопасности, внедренных в практику эксплуатации действующих подъёмных установок: регистраторов параметров РПУ 03.х; систем измерительных «Силькан»; ограничителя скорости ОС–5; аппаратура защиты от напуска каната «Тулым». Приборы обеспечивают выполнение требований действующих правил безопасности.
Действующие правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом (ПБ 03–553–03) [1] и правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05–618–03) [2] требуют оснащения действующих шахтных подъёмных установок современными приборами безопасности. К ним относятся:
1) устройства для регистрации основных параметров режимов работы подъемной машины (п. 352 ПБ 03–553–03);
2) ограничители скорости с самодиагностикой измерительных каналов и исполнительных элементов (пп. 359б, 360н ПБ 03–553–03 и 392б, 393к ПБ 05–618–03);
3) защита от напуска каната в стволе (360 б ПБ 03–553–03);
4) защита от зависания сосудов в разгрузочных кривых (360 з ПБ 03–553–03).
Для обеспечения выполнения требований правил безопасности сотрудниками кафедры «Горные и нефтепромысловые машины» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и ООО РКЦ разработан и внедрён в практику эксплуатации ряд приборов, обеспечивающих повышение безопасности эксплуатации действующих шахтных подъёмных установок.
После ввода в действие Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом (ПБ 03–553) в 2003 году ООО «РКЦ» изготовлено и установлено на действующих и вновь вводимых в эксплуатацию шахтных подъёмных установках более 190 устройств для регистрации основных параметров режимов работы подъемной машины РПУ-03.х.
Наименование «РПУ-03.х» является общим для типового ряда регистраторов параметров РПУ-03.1, РПУ-03.3, РПУ-03.5, отличающихся набором выполняемых функций и исполнением рабочей станции.
Измерительная часть РПУ-03.х выполнена на базе многоканального программируемого промышленного контроллера с комплектом измерительных модулей аналого-цифрового ввода и гальванической развязки. Количество и тип комплекта измерительных модулей аналого-цифрового ввода и гальванической развязки определяются перечнем параметров для контролируемой подъёмной установки.
Обмен данными между контроллером и рабочей станцией РПУ-03.х производится по промышленной сети ModBus RTU RS-485 (РПУ-03.1, РПУ-03.3), по промышленной сети ProfiBus DP PC или Ethernet/IP (РПУ-03.5).
В качестве рабочей станции РПУ-03.1 и РПУ-03.3 выступает компактный панельный компьютер с сенсорным экраном, установленный в металлический корпус. Общий вид экрана работы программы в основном режиме РПУ-03.3 представлен на рис. 1.
Рисунок 1 – Типичный вид экрана панельного компьютера РПУ-03.3
На экране отображается положение сосуда в стволе шахты и в увеличенном масштабе подходы к горизонтам. В верхней области экрана располагается строка с расшифровкой причины сработавшего предохранительного тормоза или сообщение о зарядке машины. Ниже располагается область аналоговых сигналов, в которой отображаются значения сигналов в виде стрелочных или цифровых приборов. Под стрелочными приборами выводится текущая скорость подъемных сосудов на заполняемой линейке и соответствующее цифровое значение. Программа регистратора определяет и выводит на экран последнее количество поданных сигналов. На экране содержится информация о наложении предохранительного тормоза за последние сутки с указаниемрасшифровки причины наложения, времени срабатывания тормоза и зарядки машины. Справа располагается перечень регистрируемых дискретных сигналов, которые дублируют некоторые из индикаторов на пульте управления подъемной машиной.
Рисунок 2 – Экран РПУ–03.3 в режиме просмотра графиков
В программе РПУ-03.3 имеется возможность переключиться из основного экрана в режим просмотра графиков регистрируемых сигналов. На рис. 2 представлен общий вид экрана в этом режиме. При срабатывании предохранительного тормоза в рабочей области появляется сообщение, в котором на красном фоне выводится текст, сообщающий о причине наложения предохранительного тормоза. Момент времени наложения предохранительного тормоза фиксируется прямоугольной «ступенью» дискретного сигнала в рабочей области.
Регистратор параметров работы РПУ-03.5 среди семейства РПУ-03.х является наиболее функциональным устройством, построенным на основе открытых промышленных стандартов с возможностью передачи регистрируемых данных и статистической информации в сеть предприятия. Рабочая станция РПУ-03.5 – это мощный персональный компьютер в промышленном исполнении. Экран монитора РПУ-03.5 при работе подъемной машины в автоматическом и ручном режимах имеет вид, представленный на рис. 3.
Рисунок 3 – Экран монитора РПУ–03.5 при работе подъемной установки в ручном и автоматическом режимах
На экране отображается информация о работе подъемного двигателя, которая содержит текущие значения силы тока в контролируемых цепях электропривода подъемной машины, скорости движения подъемных сосудов, точные координаты положения подъемных сосудов и направление их движения. Представлены параметры работы тормозной системы: ток регулятора давления, давление рабочего тормоза, давление в полостях цилиндров предохранительного торможения и давление на выходе регулятора давления. Фиксируется время последнего заполнения и опорожнения верхнего и нижнего бункеров, включения и выключения питателя, что позволяет вести журнал простоев с указанием причины остановки подъема.
В левой части экрана общего вида отображается положение сосудов в стволе и состояние датчиков прихода на отметки разгрузки. При подходе скипа к зонам загрузки и разгрузки положение скипа отображается в виде стрелки на дополнительной шкале в увеличенном масштабе. Шкала строится относительно точной отметки и показывает приближение скипа к ней, что помогает машинисту подъемной установки остановить подъемный сосуд точно на горизонте.
Программа РПУ-03.5 производит подсчет количества выданной горной массы по графику, установленному на руднике, продолжительность подъема, время паузы между подъемными циклами и производительность подъемной установки.
Рисунок 4 – Графики текущих данных о работе подъемной машины (в)
При помощи кнопок в нижней части экрана осуществляется переключение между функциональными экранами и вызов программ просмотра статистических и графических архивов. Одним из таких экранов является экран просмотра значений аналоговых сигналов в виде графиков (рис. 4). На другом функциональном экране изображена мнемосхема подъемной установки с выводом текущих значений температур в контролируемых точках. Температуры измеряются на обмотках двигателя, в подшипниках, в водяной охлаждающей системе. Контроль температур позволяет реализовать функции защиты подъемного двигателя и подшипников от перегрева и связанной с ним поломки.
Программное обеспечение РПУ-03.5 позволяет осуществить просмотр как текущей, так и сохраненной (архивной) информации. Архивные данные разделены на два типа: статистическая информация о работе подъемной установки и графическая. Для удобного просмотра каждого типа архивных данных служат специализированные программы, имеющие возможность передавать информацию в виде отчетов в Microsoft Word и Excel для ее последующей обработки и представления. При просмотре архивов текущий контроль параметров работы подъемной установки не прекращается.
Для детального просмотра конкретных параметров работы подъемной установки можно вывести на экран монитора любой подъемный цикл, записанный в течение последних 30 дней (рис. 5). Диапазоном просмотра графической информации в рабочем окне программы может выступать подъемный цикл, выбранный из статистической базы данных, или произвольный временной промежуток.
Программа просмотра графических архивов позволяет отображать и скрывать графические сигналы в рабочем окне, масштабировать графики по оси ординат и временной оси, осуществлять навигацию при помощи визиров для получения точных значений регистрируемых параметров, изменять положение графиков по вертикали. Наряду со стандартными возможностями, предоставляемыми подобными программами просмотра графической информации, программа регистратора РПУ-03.х позволяет также изменять начало отсчета по координате времени, устанавливать метки для автоматического измерения временных промежутков между технологическими операциями, устанавливать маркеры значений параметров в точке и подписывать графики, отображать при необходимости координатную сетку. Функция совмещения графиков из двух рабочих окон в одно полезна для сравнительного анализа параметров работы подъемной машины при выполнении различных подъемных циклов. Эти дополнительные функции помогают представить графическую информацию в наиболее удобном виде и существенно повышают уровень ее восприятия, позволяя создавать требуемые отчеты за короткое время.
1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03–553–03). Серия 03. Вып. 33 / Научно–технический центр по безопасности в промышленности. – М., 2005. – 200 с.
2. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Вып. 11 / Научно–технический центр по безопасности в промышленности. – М., 2004. – 265 с.
3. Стрелков М.А. Оценка состояния шахтных подъемных установок по данным системы постоянного контроля параметров // Горное оборудование и электромеханика. – 2011. – № 2. – С. 34–38.
4. Трифанов Г.Д. Расшифровка и анализ записей регистраторов параметров шахтных подъёмных установок: учеб. пособие. – Пермь: Изд–во Перм. гос. техн. ун–та, 2009. ? 154 с.
5. Стрелков М.А. Метод определения основных характеристик шахтных подъемных установок в режиме реального времени // Горный информационно–аналитический бюллетень (научно–технический журнал). – 2011. – № 4. – С. 314–318.