Шахтные подъемные установки являются основными звеньями в технологической схеме производства горнодобывающих предприятий.
От устойчивой работы оборудования шахтных стволов и их технического состояния в процессе эксплуатации зависит успешная работа не только
рудника или шахты, но и предприятия в целом.
За годы эксплуатации парк подъемных машин подвергается значительному износу – большинство подъемных установок эксплуатируется уже свыше 25 лет и одним из наиболее слабых элементов является система управления:
- элементная база спроектирована в 70-х годах прошлого века и выпуск
большинства компонентов прекращен;
- нередко на объектах отсутствует полный комплект достоверной
эксплуатационной документации;
- обслуживающий персонал установок достигает пенсионного возраста, а найти
молодых специалистов для работы с морально устаревшим оборудованием
достаточно трудно.
Компания АО "СИНТЭП" предлагает современные системы автоматизированного управления и контроля с частотно-регулируемым приводом (САУК ПМ) для существующих и вновь вводимых в эксплуатацию подъемных машин.
НАЗНАЧЕНИЕ САУК ПМ
Система автоматизированного управления и контроля подъемными машинами (далее по тексту САУК ПМ) предназначена для решения на современном уровне задач эффективности и безопасности работы шахтной подъемной установки.
Для решения этих задач САУК ПМ реализует следующие возможности:
- 100% резервирование шкафов управления;
- 100% дублирование датчиков – по комплекту для каждого шкафа;
- непрерывный контроль всех параметров безопасности подъемной машины;
- оптимальное управление механизмами подъемной машины;
- постоянный мониторинг ситуации и обеспечение условий для
своевременного принятия предупредительных и защитных мер по
обеспечению безопасной работы подъемной машины;
- предоставление оперативному и обслуживающему персоналу обширной,
своевременной и достоверной информации о текущих и зарегистрированных
в базе данных режимах работы ШПУ в виде мнемосхем, графиков, таблиц на
экранах пульта машиниста и пульта механика;
- регистрацию, хранение и автоматизированное воспроизведение информации
о работе подъемной машины за требуемый интервал времени.
СУКТУРА КТС САУК ПМ
Функционально САУК ПМ представляет собой трехуровневую систему сбора данных, выполняющую сбор и контроль данных в реальном масштабе времени:
• на нижнем уровне: первичные измерения технологических параметров,
контроль состояния технологического оборудования, выполняемые
с помощью аналоговых и дискретных датчиков, передача их показаний на
средний уровень системы;
• на среднем уровне: сбор информации от датчиков и преобразователей
сигналов нижнего уровня, фильтрация, линеаризация и масштабирование
входных аналоговых сигналов, обнаружение ненормальных ситуаций,
передача информации о состоянии объекта на верхний уровень системы;
выработка управляющих сигналов программируемыми логическими
контроллерами в режиме реального времени.
• на верхнем уровне: прием данных со среднего уровня о состоянии
объекта, отображение технологического процесса, архивация параметров
и состояний объекта, отображение архивной информации.
В состав комплекса технических средств САУК ПМ входят:
- шкафы управления ШУГ и ШУЛ (рабочий и резервный соответственно, предназначены для контроля, диагностики, защиты и сигнализации состояния ШПМ, в т.ч. выполняют функции УРП, АЗК, ЭОС, ОСН и т.п.);
- шкаф автоматического ввода резерва АВР с функциями ШС (предназначен для питания низковольтных потребителей по I категории электроснабжения);
- пульт управления ПУ с интегрированным автоматизированным рабочим местом механика подъема;
- устройство для измерения скорости каната для многоканатных подъемных установок, применяемое в целях повышения безопасности ШПУ в качестве независимого измерителя скорости, что обеспечивает самоконтроль системы, а также защиту от пробуксовки и проскальзывания;
- комплект взаиморезервируемых многооборотных энкодеров для измерения положения и скорости подъемных сосудов в стволе;
- комплект аналоговых и дискретных датчиков для измерения следующих параметров (уточняется при согласовании технического задания):
• приход подъемного сосуда на посадочную площадку/горизонты/участки
загрузки и разгрузки;
• контрольная точка;
• положение рабочего и предохранительного тормозов;
• выход подъемного сосуда за переподъем;
• давление в системе торможения;
• давление в рабочих тормозах;
• износ тормозных колодок;
• давление в предохранительных тормозах;
• давление в системе смазки;
• температура в месте установки шкафа с контроллером;
• положение устройства перестановки барабанов (для двухбарабанных
ШПУ) и т.д.
РЕЖИМЫ УПРАВЛЕНИЯ САУК ПМ
САУК ПМ может применяться для управления людскими, грузолюдскими и грузовыми подъемными установками.
В САУК ПМ реализованы следующие способы управления подъемной машиной:
- автоматический (только для скиповых ШПУ): запуск машины происходит автоматически по сигналу окончания загрузки нижнего скипа, движение выполняется по рабочей тахограмме, максимально приближенной к защитной тахограмме. Во время подъема гружёного скипа автоматизированное устройство загрузки скипов выполняет заполнение дозатора для пустого скипа, и по приходу его в точку загрузки происходит пересыпание в него отмеренной по весу порции горной массы. В это же время выполняется опорожнение гружёного скипа, находящегося в верхней точке траектории. По окончании загрузки нижнего скипа процесс повторяется, и так продолжается до окончания горной массы в загрузочном устройстве, переполнения приемного бункера, оперативного останова машинистом или появления нештатной ситуации и срабатывания защит;
- полуавтоматический (для всех типов ШПМ): машинист по согласованию с рукоятчиком (дозаторщиком) нажимает кнопку отправки клети (скипа) на выбранный горизонт (разгрузку) Перемещение и остановка клети (скипа) на выбранном горизонте происходит без дополнительного вмешательства машиниста и рукоятчика (дозаторщика);
- ручной (для всех типов ШПМ): команды пуска, останова, задание скорости выполняет машинист подъема с пульта управления. Ручной режим является вспомогательным. Он может использоваться, когда автоматический и полуавтоматический режим невозможен, а также для перевозки негабаритных грузов или при ревизии ствола и канатов. В этом режиме управление подъемной машиной осуществляется машинистом подъема по командам рукоятчика или людей, находящихся в клети или на крыше скипа. Машинист может запускать и останавливать подъем при любом положении сосуда в стволе.
ФУНКЦИИ САУК ПМ
САУК ПМ выполняет следующие основные функции:
- защита ШПУ при выходе значений параметров безопасности за допустимые пределы, заданные в виде «уставок» срабатывания;
- контроль исправности элементов, узлов и блоков, выход из строя которых приводит к потере защитных функций системы;
- блокировка, не допускающая самовосстановления системы после исчезновения или устранения причины срабатывания защит;
- выдача в заданных точках пути путевых команд, необходимых для безопасного управления и защиты ШПУ;
- контроль цепи тормоза предохранительного (ТП) и определение причин его срабатывания;
- контроль состояния и положения оборудования ШПУ по сигналам соответствующих датчиков и выдача сообщений;
- контроль состояния и положения оборудования ШПУ по сигналам соответствующих датчиков и выдача сообщений;
- контроль пробуксовки и проскальзывания канатов на основе сравнения показаний устройства для измерения скорости каната с показаниями основного энкодера для многоканатных подъемных установок;
- контроль идентичности работы резервированных каналов ШУГ, ШУЛ и выдача сигнала «запрет пуска»;
- визуализация заданных режимов работы, местоположения подъёмных сосудов в стволе, скорости движения сосудов (тахограмм), а также значений фактической скорости движения, пройденного пути, токов статора электродвигателя, давления в системах ТП и ТР (тормоз предохранительный, тормоз рабочий);
- регистрация, хранение, архивирование и документирование информации о состоянии и режимах работы ШПУ;
- воспроизведение исторической информации за указанный период времени.
ЗАЩИТЫ САУК ПМ
В САУК ПМ реализованы все необходимые виды защит и блокировок.
Срабатывание защиты приводит к включению предохранительного торможения машины, в общем случае при этом выполняется:
- наложение рабочего тормоза;
- наложение предохранительного тормоза;
- обнуление задания скорости и направления движения преобразователям частоты.
Срабатывание защиты вызывает появление соответствующей блокировки, запрещающей движение машины до ликвидации причин, вызвавших срабатывание защит, и приведение машины в состояние готовности к работе
(т. н. процедура "Взвод машины"):
В САУК ПМ реализованы следующие основные защиты и блокировки:
- защита от превышения скорости на участках замедления;
- защита от превышения максимальной скорости;
- защита от превышения скорости движения подъемных сосудов при подходе сосуда к точке разгрузки и точке загрузки, со скоростью более и 1,5 м/с;
- защита от обратного хода подъемных сосудов;
- защита от обратного хода подъемных сосудов;
- защита от переподъема сосудов в стволе;
- защита от износа тормозных колодок;
- защита от случайного расцепления механизма перестановки;
- защита от провисания струны каната;
- защита от переполнения скипового разгрузочного бункера для скиповых ШПУ;
- взаимная проверка скорости. Защита от пробуксовки и проскальзывания для многоканатных ШПУ;
- блокировка, не допускающая снятия предохранительного тормоза, если рукоятка рабочего тормоза не находится в положении «заторможено», а рукоятка аппарата управления ходом находится в нулевом положении;
- автоматический звонок, сигнализирующий о начале периода замедления;
- автоматический звонок, сигнализирующий о начале периода замедления;
- самодиагностика системы.
Также выполняются другие виды защит и блокировок, которые определяются при разработке проекта для конкретной подъемной машины.
ПРЕИМУЩЕСТВА САУК ПМ
Применение САУК ПМ приводит к значительному повышению экономической эффективности технологического процесса грузовых, грузолюдских и людских подъемных машин:
- работа в автоматическом и полуавтоматическом режимах исключает задержки при формировании управляющих воздействий машиниста подъема, что существенно увеличивает общую производительность подъемной машины;
- движение на всех участках траектории выполняется с максимально разрешенной скоростью;
- предохранительное торможение выполняется только в обоснованных случаях.