ПУТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ МОНИТОРИНГА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Зинченко Е.О., студент; Бершадский И.А., проф., д.т.н.

(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, ДНР) В данной статье представлены результаты исследования искробезопасности схемы медиаконвертера в нормальном и аварийном режимах работы. Также представлены тепловые характеристики самовосстанавливающегося предохранителя

Для решения проблемы визуального мониторинга состояния технических скважин и не оcнащенных подъемными установками вертикальных стволов горных предприятий, в институте УкрНИМИ НАН Украины разработано малогабаритное устройство для телевизионного обследования с земной поверхности крепи и оборудования технических скважин диаметром от 0,15 м и стволов диаметром до 8 м на глубину более 600 м [1, 2].

Устройство состоит из телевизионного зонда, подвешиваемого на трос лебедки, и приемо-передающего блока с опорной конструкцией, выполненной в виде разъемной рамы, установленной на двух опорах. Разъемная рама оборудована двумя опорными площадками и отклоняющим шкивом. На одной опорной площадке рамы размещена барабан-лебедка с волоконно-оптическим кабелем и аппаратурой приема-передачи видеосигнала, а на другой – лебедка подвески зонда.

Телевизионный зонд (рис. 2) выполнен в виде цилиндрического стакана, в торцевой части которого закреплена цифровая видеокамера, а внутри размещены источники питания и преобразователь видеосигнала (медиаконвертор) MC-213W (рис. 1).

При обследовании вертикальной горной выработки приемо-передающий блок размещают на земной поверхности в зоне ее устья, а телевизионный зонд перемещают по скважине (стволу) во взрывоопасной атмосферной среде. В связи с этим, к зонду предъявляются особые требования – его электрооборудование должно быть взрывобезопасным. Базовым электрическим элементом в конструкции зонда, на который следует обратить внимание с точки зрения обеспечения взрывобезопасности, является конвертер.

Расчетные схемы блока питания медиаконвертера разделены на 8 групп в пределах двух модулей Power и Fiber. Группы схем с номерами 1-4, 6, 7 сводятся к последовательно- параллельным соединениям с возможностью их замены эквивалентными параметрами. Для оценки схем 5 и 8 с мостиковыми соединениями необходимо прибегнуть к экспресс-методу «бескамерной тепловой оценки» [4].

1 – несущий трос; 2 – телевизионный зонд; 3 – светильник; 4 – видеокамера; 5 – стойка крепления светильников; 6 – блоки источников питания видеокамеры и питания преобразователя сигналов; 7 – блок преобразователя сигнала видеокамеры; 8 – волоконно- оптический кабель; 9 – разъем кабельной сети; 10 – монтажное приспособление

Результаты исследований показали, что во всех нормальных режимах по данным группам схем обеспечивается искробезопасный режим работы согласно [5].

Режим КЗ опасен для цепей в схемах 4 и 5. В схеме 4 используются ферритовые резисторы MLB-321611-0120p-N1 с сопротивлением по постоянному току RDC =0,04 Ом. Поэтому, в случае КЗ на выводах VCCIN-земля Iкз=5/0,08 = 62,5 А <= 100 А. Это условие соблюдается и при максимальном импедансе резистора MLB-321611-0120p-N1, соответствующего 1,91*10-7 Гн.

В схеме 5 (рис. 3) опасен режим КЗ при закорачивании выводов E-C транзистора Q2 2SB1386 и последующего КЗ на выводах VCC33-земля. В этом случае Iкз =5/0,22=23 А >= 3А при L4=100 мкГн. Поэтому необходимо рассмотреть возможность шунтирования указанной индуктивности диодом, а также в дальнейшем определить степень эффективности такого ограничения.

В схеме медиакамеры (рис. 4) присутствует дополнительный источник тепла – самовосстанавливающийся предохранитель FSMD050-2920 (рис. 4), который необходимо исследовать, чтобы узнать его время нагрева.

Для исследования самовосстанавливающегося предохранителя был создан стенд, схема которого изображена на рис. 5. Были исследованы различные тепловые характеристики предохранителя (рис. 6-8).

Выводы

Выполненные анализ и оценка искробезопасности схем медиаконвертера аппаратуры телевизионного обследования состояния технических скважин позволили установить, что в нормальном режиме работы все схемы его модулей Power и Fiber искробезопасны.

При аварийном КЗ на выводах VCC33-земля схемы 5 необходимо предусмотреть защитное шунтирование индкутивности L4=100 мкГн.

Перечень ссылок

1. Кулибаба С. Б. Мониторинг состояния вертикальных горных выработок / С.Б. Кулибаба, В. Ф. Филатов, Б. В. Хохлов // Уголь Украины. –– 2013. –– №5. –– С. 25–27.

2. Пристрій для огляду стінок свердловини [Текст]: пат. 83132 Україна: МПК Е 21 В 49 / 00 / Кулібаба С. Б., Филатов В.Ф., Хохлов Б. В., Гільман В. Я.; заявник та патентовласник УкрНДМІ НАН України. –– № u2013 03246; Заявл. 18.03.2013; Опубл. 27.08.2013, Бюл. № 16.

3. Толченкин Р. Ю. Разработка метода оценки и способов обес-печения искробезопасности рудничных переносных приборов и электрооборудования: автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук.– М., 2009. – 18 с. – УРАН ИПКОН РАН.

4. Бершадский И.А. Сравнительный анализ способов обеспечения искробезопасности шахтных головных аккумуляторных светильников / И.А. Бершадский, Г.Л. Федоренко // Наукові праці Донецького національного технічного університету. – Серія гірничо- електромеханічна. – Донецьк: ДонНТУ, 2011. – випуск 21 (189). – С.3–13.

5. ГОСТ P 51330.10–99. Электрооборудование взрывозащи-щенное, Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь «i». – [Введ. c 01.01.2001]. – М.: Госстандарт России, 2000. – 118 с.