Разработка и внедрение систем диспетчерского контроля вентиляторных водоотливных установок шахт, неопасных по газу и пыли (Томск)

Для контроля за работой вентиляторных агрегатов и насосных станций водоотливов рудников и угольных шахт, неопасных по взрыву газа и пыли, применяют специальные автоматизированные системы. Как показывает практика, их внедрение позволяет предупреждать возникновение аварийных ситуаций, снижает расход энергоресурсов и обеспечивает надежную работу оборудования и электродвигателей вследствие оперативного управления и диагностики нагнетательных агрегатов.

Функции системы

Система диспетчерского контроля производит мониторинг водоотливных установок и вентиляторных установок главного проветривания. Основной функционал включает следующие операции:

• измерение, контроль и визуализацию параметров технологического процесса: давления воды на входе и выходе из насоса, уровня жидкости в зумпфе;
• визуализацию состояния (включены-выключены, авария) насосных и вентиляторных устройств (рабочих и резервных);
• отображение производительности нагнетателей в цифровом виде;
• визуальную и звуковую сигнализацию аварийного отключения оборудования из-за нагревания подшипников насоса или статора электродвигателя выше допустимого значения вследствие повышения уровня вибрации агрегата или электропривода выше паспортного значения, недопустимого снижения производительности нагнетателя;
• индикацию состояния задвижек с электроприводом (открыта-закрыта);
• оповещение (звуковое, световое) персонала о выходе контролируемых параметров за заданные пределы;
• дистанционное и местное управление рабочими и резервными насосами, вентиляторами и задвижками;
• визуализацию технологического процесса;
• автоматическую проверку исправности коммуникаций передачи данных;
• отключение агрегатов, работающих в режиме автоматического управления, при аварии;
• учет машинного времени;
• управление запорной арматурой с электроприводом системами автоматики;
• сбор, обработку и архивирование информации о параметрах работы вентиляционных и водоотливных установок.

Система автоматического контроля сохраняет работоспособность при аварийном отключении электрической сети за счет блока бесперебойного питания.

Состав

Основные компоненты системы дистанционного контроля и управления вентиляционными и водоотливными устройствами угольных шахт и рудников:

• центральный диспетчерский пост, который содержит рабочие станции главного энергетика и горного диспетчера, основной и резервный серверы ввода-вывода, архивирования, основной и запасной серверы промышленных приложений и интернет-портала;
• подсистемы контроля и управления работой вентиляционных и водоотливных установок.

Особенностью системы является применение кольцевой оптико-волоконной сети, которая объединяет через линии связи и оптические коммутаторы центральный пульт с местными подсистемами контроля и управления вентиляционными и водоотливными установками шахты. Такая связь обладает многими преимуществами. Она имеет улучшенную помехозащищенность и защиту от обрыва кабеля, что повышает надежность системы контроля. Использование автоматизированных станций, серверов и контроллеров расширяет функционал системы для контроля, диагностики и архивирования с предоставлением удаленного и безопасного доступа через интернет и интегрированием ее в вышестоящую систему управления. Внедрение системы дает возможность использования приводов с частотным регулированием скорости вращения рабочих колес нагнетателей, что снижает энергозатраты. Еще один плюс — отказ от применения для регистрации результатов измерений устаревших приборов и методов фиксации данных (самописцы и т. п.).

Чтобы предоставить достаточное количество информации и отобразить ее в удобном для восприятия виде, автоматизированное рабочее место горного диспетчера оборудуют персональными компьютерами с двумя мониторами. Это дает возможность ему одновременно наблюдать за текущим состоянием нормально работающего и аварийного объектов, а также формировать управляющий сигнал, который по линиям управления передается на соответствующие контроллеры и локальные серверы. Информация об аэрогазовой обстановке в шахте поступает к оператору АГК через технологическую сеть. Графики и отчеты о работе контролируемых установок выводятся на печать и архивируются в базе данных предприятия.

В комплект электронной аппаратуры обычно входят центральный пульт управления, система контроля уровня жидкости, станция управления насосными агрегатами, устройства управления электроприводами задвижек и клапанов, источник бесперебойного питания, шкаф управления дренажными и заливочными насосами, вентиляторами и вспомогательным оборудованием.

Типовой комплект первичных преобразователей системы включает датчики расхода, уровня и давления воды, датчики контроля температуры подшипников насоса, вентилятора и статора электродвигателя, датчики вибрации насоса и электродвигателя вентилятора.

Работа системы

Рассмотрим, как работает система диспетчерского контроля поверхностных установок угольной шахты. Контроллеры и другие устройства подсистем управления с помощью датчиковой аппаратуры регистрируют измеряемые параметры: давление, температуру, расход воды в подающих и приемных трубопроводах, уровень жидкости в водосборнике, частоту вращения электроприводов, температуру подшипников и статора, уровень вибрации рабочих колес и электродвигателей. Основной сервер ввода-вывода постоянно опрашивает эти электронные приборы. Передача информации идет по линиям кольцевой волоконно-оптической связи через оптические коммутаторы.

Результаты по запросу отображаются на мониторах рабочих станций главного энергетика и горного диспетчера и сохраняются на сервере архивирования в виде графиков и таблиц технологических параметров, сообщений о текущем состоянии нагнетательных устройств и обнаруженных неисправностях. На АРМ горного диспетчера, помимо функции контроля, имеется право вмешательства в производственный процесс, если это связано с безопасностью работ в шахте (проветривание, подогрев воздушной среды и т. д.).

Процесс контроля и управления работой системы производится программным продуктом, который установлен на рабочем сервере промышленных приложений. Для повышения надежности комплекса данный сервер, а также сервер ввода-вывода имеет дублирование. С помощью web-портала специалисты выполняют мониторинг и управление установками вентиляции и водоотлива в удаленном режиме.

Особенности внедрения

Система диспетчерского контроля с применением кольцевой оптоволоконной сети, введением АРМ главного энергетика и горного диспетчера, серверов сбора архивов, ввода-вывода информации, web-портала и промышленных приложений была успешно внедрена на действующей угольной шахте. Оптико-волоконная сеть была выполнена с использованием технологии Turbo Ring, а в качестве оптических коммутаторов применялись устройства Switch EDS-508.

Опыт эксплуатации смонтированной аппаратуры показал, что функционирование системы диспетчерского контроля соответствует требованиям промышленной безопасности и обеспечивает бесперебойную работу вентиляционных водоотливных установок шахты.