Лекции - Автоматизация производственных процессов на горных предприятиях

Подождите немного. Документ загружается.

Автоматизация производственных процессов на

горных предприятиях

Курс лекций

1. Цель и задачи автоматизации

В связи с условиями производства к большинству технических

средств горной автоматики предъявляются требования повышенной

надёжности, защищённости в условиях влажности, запылённости,

вибраций и, главным образом, искро- и взрывобезопасности.

Задачами автоматизации являются обеспечение высокой

эффективности производства, безопасности работы за счёт

автоматического контроля основных параметров оборудования и

опасных факторов (газа, отсутствие проветривания), предупреждение

опасных режимов работы оборудования и персонала, автоматические

сигнализация, блокировки, регулирование и управление.

Эффективность внедрения автоматизации зависит от поточности

операций в технологии производства, наличия комплексной

механизации, правильной эксплуатации аппаратуры и других

компонентов.

2. Автоматизация добычных участков

Комплексная автоматизация очистных забоев должна

обеспечивать плановые показатели по добыче угля при соблюдении

условий безопасности для персонала. В соответствии с этими

требованиями, а также учитывая большую протяжённость выработок,

предусматривается наличие возможности различающейся характером

сигнализации о запуске определённого оборудования ( комбайн,

конвейер). По всей длине выработки должна обеспечиваться связь и

возможность аварийной остановки оборудования. Эти задачи

обеспечиваются аппаратурой АС-3СМ.

Аппаратура автоматического контроля и управления креплением

лавы входит в состав соответствующего комплекса. Предусматривается

возможность контроля давления рабочей жидкости в гидравлике,

законченности цикла передвижки секций , передвижки конвейера,

очерёдности передвижки секций и т.п.

Наиболее соответствуют вышеуказанным требованиям

аппаратура автоматизации КМ-87А, М-87ДГА, 2 КГД- А ,КМ-138А и

другие. В предельном варианте предусматривается возможность

автоматической передвижки секций крепи в соответствии с режимом

продвижения очистного комбайна.

Для дистанционного управления, контроля основных параметров,

перемещения положения шнеков очистного комбайна с

гидравлической системой подачи и конвейером в лаве применяется

аппаратура ЦПУ, САУК-1М, АУЗМ.

Для регулирования нагрузки на двигатели комбайна посредством

изменения скорости подачи используется регулятор УРАН , защита от

перегрузки эл. двигателей аппаратурой КОРД.

Очистные комбайны К-103, КА-80, 1БКТ применяемые для

отработки тонких пластов оснащены вынесенной системой подачи

ВСП через электромагнитную муфту скольжения. Функции,

выполняемые этими системами автоматики аналогичны

вышеуказанным.

Современные очистные комбайны с электрической системой

подачи 1КШЭ, К500, РКУ ( с гидравлическим приводом подачи)

оснащены системами дистанционного управления беспроводной связи,

разветвлёнными системами автоматической диагностики.

Для автоматического контроля местонахождения

исполнительного органа струга, автоматического реверсирования

привода струга на заданных участках лавы, автоматического

управления средствами секционного орошения в зоне работы

исполнительного органа, контроля нагрузки привода струга

применяется аппаратура МИУС , АРУС, БАУС.

Зарубежная горно-добывающая техника, например, струговая

установка фирмы Х&В, испытываемая на шахте Аяч-Яга (Воркутауголь)

имеет высокоразвитую систему автоматического контроля, оперативной

диагностики режимов работы и управления.

Ниже рассмотрены комплексы автоматики относительно новых

комбайнов, стругов и комплексов.

Комплекс устройств автоматизации комбайна 1КШЭ

Основные составные части комплекса:

- блок управления реверсированием и торможением БУРТ

- блок автоматического управления БАУ

- блок импульсных трансформаторов БИТ

- блок индикации БИ.

Для проведения ТО применяется пульт диагностики аппаратуры

БУРТ и БАУ, состоящий из блоков диагностики БУРТ — БД-1, блока

диагностики БАУ БД-2, блока нагрузки БН, заглушки и перемычки.

БД-1 имитирует с помощью переключателей :

- Тмакс - срабатывание температурных датчиков эл.двигателей

механизма подачи(МП);

-Ммакс-срабатывание выключателя муфты максимального момента на

валу эл.двигателя МП;

-Утечка - кнопку проверки работоспособности реле утечки;

-Подача - вывод задатчика скорости подачи СКОРОСТЬ пульта

управления из нулевого положения;

-Режим работы - выбор необходимого режима( В- вверх, Н- вниз, Т-

динамического торможения .

В процессе проверки контролируется работоспособность по свечению

светодиодов. Переключатель СБРОС гасит светодиоды.

Блоком БД-2 проверяется работа БАУ , имитируются режимы

работы при различных скоростях подачи и нагрузках на двигателях. По

миллиамперметрам можно следить за напряжением подачи,током

подачи, током резания при включенной и отключенной обратной связи

по току подачи. К блоку может подключаться осциллограф для

наладки .

Выбор режимов тормозного или двигательного режима

осуществляется переключателем РЕЖИМ РАБОТЫ. Проверка защиты

от КЗ , от недопустимых утечек осуществляется нажатием

соотвествующих кнопок .

При проверке работоспособности защиты от затянувшегося пуска

резистором ТОК РЕЗАНИЯ устанавливается заданное значение тока ,а

переключатель ПРОВЕРКА переводят в положение ОС ПО ТОКУ

РЕЗАНИЯ.

Переключатель СБРОС для выключения светодиодов

включившихся при срабатывании защит.

Аппаратура автоматизации КУАК

Комплекс КУАК предназначен для управления, регулирования,

контроля работы ,а также для защиты от аварийных режимов очистных

комбайнов унифицированного ряда РКУ ( и аналогичных им) с

гидравлическим приводом механизма подачи(МП).

КУАК рассчитан на применение на применение устройства УМК в

сочетании с силовым комбайновым кабелем с контрольными жилами.

Управление может осуществляться с пульта на комбайне или

дистанционно с носимого пульта (без кабельной перемычки с

использованием ИК излучения . Выпускается КУАК в нескольких

модификациях.

Конструкция КУАК допускает встройку дополнительных

устройств : КРОК , ТМРК, автоматического регулятора положения ИО

и т.д. На комбайне устанавливаются ПУ1 (основной ) и ПУ2

(дополнительный).

В корпусе ПУ1 находятся :

- блок дешифратора ДШ -расшифровывает сигналы от фотоприёмников

и преобразует их в команды управления;

- блок управления комбайном и конвейером БУК содержит реле

включения, транзисторные ключи , управляющие

гидрораспределителями ИО комбайна;

- блок управления скоростью БУС выдаёт команды на включение

соответствующей ступени скорости.

- блок аккумуляторов БА.

В ПУ2 располагается панель электроблоков с блоками

регулирования нагрузки и управления информационным табло:

- блок преобразователя БП;

- блок микропроцессора БМ - это одноплатная микро _ЭВМ,

выполняющая функции регулятора нагрузки;

- блок сопряжения БС преобразование сигналов датчиков и включение

электрогидрораспределителей системы управления скоростью подачи и

тормозом:

- блок управления табло БУТ обеспечивает выдачу сообщений на

информационное табло в виде надписей в соответствии с сигналами

датчиков и регулятора.

Информация с датчиков контроля давления ,

температуры,уровня ,загрязнения фильтра преобразуется в БШ в

двоичный код для передачи в узел контроля и защиты БУТ.

С носимого (НПУ) пульта осуществляется пуск и остановка

комбайна и конвейера ,управление положениями ИО , дистанционно-

автоматическое управление скоростью подачи .

В ванне гидросистемы подачи устанавливается датчик

температуры масла ТД .

Датчик давления (ДД) контролирует давление масла в

гидрмагистрали тормоза. В корпусе датчика имеется поршень, который

через толкатель и микропереключатель замыкает сигнальную цепь при

давлении 3.7-- 3.9 Мпа. При этом давлении диски тормозов должны

быть разжаты,

Датчик скорости ДС (аналогичный ДС применён в регуляторе

УРАН) устанавливается на стенке ванны гидровставки и контролирует

перемещение следящего золотника гидронасоса, а те самым и подачу

насоса и обусловленную ею скорости движения комбайна.

Датчик уровня масла в гидровставке (установлен на масломерной

трубке) выполнен в виде обоймы с герконом. В масломерную трубку

помещён поплавок с магнитом. При снижении уровня масла ниже

допустимого уровня магнит поплавка воздействует на геркон и

замыкает сигнальную цепь. Положение обоймы датчика может

регулироваться в зависимости от угла наклона отрабатываемого

пласта.

Таким образом в комплексе КУАК предусматривается

возможность оперативной диагностики основных параметров комбайна ,

применена бортовая микро-ЭВМ , имеется возможность передачи

информации по запросу диспетчера . При остановках комбайна с

последующим отключением электропитания информация о причине

остановки сохраняется в течение 72 часов.

Имеется информация о применении на зарубежных щахтах

безлюдной выемки угля с управлением по телемеханическим каналам

из операторского (диспетчерского) пульта.

Микропроцессоры в забойной автоматике

Повышение требований к гибкости и надёжности систем

управления ТП, а также значительный рост объёма перерабатываемой

информации и выполняемых функций привели к появлению в этих

системах параллельной обработки информации на базе ЭВМ.

В НПО АВТОМАТГОРМАШ для аппаратной реализации задач

автоматизации очистных комбайнов разработан специальный набор

блоков (модулей ) :

- блок микропроцессора БМ, блок сопряжения БС - для обеспечения

регулирования нагрузки и скорости ;

- блок управления табло БУТ , блок табло Т, блок шифратора БШ- для

обеспечения отображения информации на дисплее, диагностики и

защиты ;

- блок управления комбайном и конвейером БУК, блок управления

скоростью БУС, дешифратор Д, фотоприёмники ФП , носимый пульт

управления НПУ - для обеспечения дистанционного беспроводного

управления по инфракрасному каналу;

- источник питания ИП36-5, блок аккумулятора , блок преобразователя

БП - для обеспечения энергопитания.

Перечисленные блоки унифицированы и используются в системах

автоматики очистных и проходческих комбайнов

( КУАК,КУАП) ,регуляторов (УРАН-1М) ,систем управления (САУК-

2М).

В состав бортовой микро-ЭВМ, выполненной на элементах

микропроцессорного набора КР 580 ИК80 входят блок микропроцессора

БМ, блок сопряжения БС, а также блок преобразователя БП.

Начиная с 1987 года НПО Автоматгормаш и другими

специализированными организациями ведутся серьёзные работы по

разработке систем автоматики на базе микроЭВМ. В частности, на базе

КР580 разработаны принципы и программное обеспечение для

управления очистным комбайном (КА-80),крепью автоматизированного

угледобывающего комплекса ,различным проходческим

оборудованием , аппаратурой электроснабжения добычного участка ,

шахтными подъёмными установками и другими объектами.

3. Автоматизация управления механизированной крепью

Гидравлическая механизированная крепь представляет собой

большое количество (до нескольких сотен )рассредоточенных

контролируемых и управляемых секций. В их составе функционируют

по нескольку сосредоточенных объектов (электрогидроклапаны и

датчики) . Поэтому для управления крепью нужны соответствующие

надёжные телемеханические системы.

Алгоритмы управления комплексами зависят от наличия контакта

перекрытия секций крепи с кровлей , требуемого усилия подпора и

характера изменения состояния кровли.

Так ,передвижка секций может выполняться способами:

- без подпора - в крепях ОМКТ, М87, ДОНБАСС и др.

- с пассивным (остаточным) непрерывным поддержанием усилия

подпора - в крепях 1МК, 2 МК,М87А , М87ДГА , КГ , КГУ -Д и др.

- с активным (следящим ) непрерывным поддержанием усилия подпора

в крепях СА, ОКП и др.

- с пассивным импульсным поддержанием необходимого усилия

подпора - в крепи КПК-1.

Передвижка по первому способу целесообразна только при

ручном управлении, устойчивой кровле и обеспечениии поперечной

устойчивости на пологих пластах.

Второй способ можно применять при разреботке пластов с малым

опусканием кровли и при автоматизации крепей при устойчивых

кровлях.

Общий недостаток систем управления ,реализующих второй и

третий способы ,- большое количество кабелей и аппаратуры в лаве , что

снижает их надёжность и повышает стоимость.

Система управления по четвёртому способу позволяет резко

снизить количество аппаратуры и кабелей в лаве, обеспечить работу с

двумя трубопроводами, она более проста, надёжна,имеет меньшую

стоимость. Недостаток - пассивный характер подпора.

Начиная с 60-х годов на отечественных угольных предприятиях

накоплен большой опыт эксплуатации автоматизированных комплексов

КМ87А, КПК-1 и крепи М87ДГА. Переход в более поздних разработках

к применению ИМС повышает уровень искробезопасности и

надёжности аппаратуры. Однако, в связи с большим количеством

секций, большой протяжённостью выработок, сложными горно-

геологическими условиями и другими причинами широкого

распространения автоматизированное управление на практике пока не

имеет.

Представляет интерес унифицированнвя система

автоматизированного контроля и управления с двухступенчатым

избиранием :

на первой ступени выбирается контролируемый пункт КП(секция

крепи ), а на второй - объект контроля или управления на данном КП

(например,датчики, электрогидроклапаны и т. п.). Структура такой

системы реализует универсальный алгоритм функционирования

САДУК.

При синтезе систем с более простыми алгоритмами используется

только необходимый набор устройств и функциональных блоков.

Наиболее уязвимым местом в системах автоматического и

дистанционного управления комплексами являются кабельные связи.

Применение штепсельных разъёмов для соединения

электроблоков в лаве (200-400 участков) является потенциально-

опасным источником отказов.

Магистраль может быть выполнена безразрывной, если сигналы

селекции, сигнализации и управления , а также энергия питания будут

подаваться индукционным путём.

Первичные обмотки присоединительного устройства ( УП) всех

КП образованы витком петли кабеля, протянутой через окна

магнитопроводов так, что относительно источника питания линии всех

УП соединены последовательно. Каждое отдельное УП представляет

собой трансформатор тока, работающий в режиме отдачи максимальной

мощности. Величина тока в линии питания, необходимая для

обеспечения заданной мощности в нагрузках УП, зависит от

потребляемой мощности наиболее загруженного УП и не зависит от их

количества ,которое определяет напряжение питания линии. Следует

отметить ,что потери в линии питания в несколько раз превышают

суммарную мощность нагрузок УП , поэтому габаритная мощность

этого источника должна составлять сотни ватт.

Для передачи сигналов в системе используется так называемый

“фантомный сигнал”,образованный соединёнными параллельно ( по