Автоматизация подземного транспорта

6. Автоматизация подземного транспорта

Подземный транспорт кроме основной задачи - транспорта угля, добытого в забоях, выполняет и вспомогательные  операции : погрузку и перемещение породы,  перевозку людей, оборудования и материалов. Схемы шахтных путей часто бывают сильно разветвлёнными с большим количеством одновременно работающих  подготовительных  и  очистных забоев. Путь. проходимый грузами может быть довольно сложным с чередующимися  горизонтальными, наклонными и даже вертикальными участками.

Транспортные установки  могут быть разделены на две основные группы.

К первой относятся установки прерывного или периодического действия, принимающие груз отдельными порциями через  определённые интервалы времени: скреперные установки, все виды  рельсового транспорта с тягой концевыми канатами, локомотивный транспорт , подвесные канатные  дороги  с  маятниковым движением и  все виды колёсного безрельсового транспорта.

Ко второй группе относятся установки непрерывного действия: доставка под действием силы тяжести, конвейерные установки.

Конвейерный  транспорт полезного ископаемого в шахте  наиболее перспективен и совершенен по технико- экономическим  показателям, по кап. затратам, организации  непрерывного ,поточного производства.

В настоящее время на многих шахтах внедряется сплошная конвейеризация, позволяющая осуществить транспорт угля  от забоев  до околоствольного двора или по наклонным стволам непосредственно на поверхность.

Дальнейшее повышение эффективности конвейерного транспорта, снижение занятого на нём обслуживающего персонала  обеспечиваются  всё  более широким применением на шахтах автоматического управления конвейерными линиями.

Однако, вопросы контроля, автоматизации других видов подземного транспорта также находятся в поле зрения разработчиков.

Рекомендуемые материалы

Специальными  разделами автоматизации транспорта являются:

- автоматизация скребковых и ленточных конвейеров;

- автоматизация электровозного транспорта;

- автоматизация  погрузочных пунктов, обмена  и разгрузки  вагонеток в околоствольном дворе  внизу и на поверхности;

-автоматизация канатных дорог.

6.1. Автоматизация конвейерного транспорта

В настоящее время каждый конвейер (ленточные, скребковые) комплектуется  ТСА:  датчики  скорости, схода ленты, состояния тяговых органов, устройства сигнализации, блокировок с другими конвейерами и  механизмами.

При объединении конвейеров в транспортные линии  системы автоматики должны обеспечивать возможность централизованного пуска конвейерной линии из удобной  точки. Причём после выбора конкретной точки  пуска конвейерной линии, запуск с других точек запрещается! В то же время  должна предусматриваться возможность остановки конвейера с любой точки.

Запуск конвейерной линии  должен производиться в направлении обратном грузопотоку  после  предупредительной  звуковой сигнализации,  слышимой  по всей длине линии  не менее 5 секунд.

Системами автоматики должны быть предусмотрены контроль времени разгона конвейера до требуемой скорости и прекращение запуска, если разгон затянулся.

При двухдвигательном приводе конвейера  предусматривается раздельное во времени  включение каждого двигателя.

Аппаратура автоматизации должна предусматривать целый комплекс  других защит и блокировок, обеспечивающих  безопасную и безаварийную работу конвейеров. Разработаны  ТСА для применения на грузо-людских  перевозках   с возможностью контроля не только снижения скорости  конвейера при проскальзывании  горизонтальных и  поднимающих груз конвейеров, но и  с защитой  от превышения скорости  при транспорте груза вниз  по бремсбергам ( УКПС) .

Для точной диагностики причин остановки конвейера и  места сработавшего датчика разработана аппаратура УКИ. При проскальзывании конвейера  УКИ  предусматривает  автоматическое включение домкрата натяжной головки конвейера.

Аппаратура УКЛ-1М предусматривает возможность централизованного контроля и управления линиями ,включающими до 30  конвейеров. УКЛ1М предусматривает хорошую диагностику неисправностей линии, выполнена на интегральной микросхемной базе.

Тем не менее, на шахтах большее применение находит аппаратура  семейства  АУК .  Вместо  АУК10ТМ-68, АУК-3  в настоящее время базовой аппаратурой является  АУК-1М.

Один комплект АУК.1М обслуживает до 10 конвейеров в линии, а с пультом ПРЛ   до 30 конвейеров. Аппаратура  АУК1М постоянно совершенствуется в направлении замены контактных реле на бесконтактные элементы и т.п. Сейчас  уже разработана модификация АУК2М.

Совместно с дополняющими  её аппаратами и устройствами  АУК1М  выполняет  с достаточной надёжностью вышеперечисленные и другие функции автоматизации конвейерных линий.

При проектировании  систем автоматизации конвейерных линий  необходимо учитывать конкретные  условия эксплуатации, способы прокладки электрических линий контроля и управления, возможность местонахождения оператора  и т.д.

Системы  АУК1М предусматривают, наприме, возможности управления линией:

-с места загрузки (из-под лавы) или с места разгрузки,

-с управлением участковой линией  от технологических датчиков контроля работы магистральной линией  или от датчика контроля  заполнения приёмного бункера,

-блокировки  и деблокировки конвейеров лавы и подлавного при  работе с аппаратами  ЦПУ, АУЗМ,

-дополнительного подключения реле времени (РВИ-300) для  увеличения  контролируемого времени запуска конвейера,

- схемы дистанционного управления  концевым конвейером  с  селективным  выбором  места управления конвейером

-схемы автоматизированного управления линией с места её загрузки  в  режиме энергосберегающей технологии с блокировочной  зависимостью с магистральной линией или с приёмным бункером и другие возможности.

При модернизации   аппаратуры АУК предусматривается  возможность  установки блоков и пульта  управления  в  те же корпуса без  перемонтажа  схем соединений  между собой.

Для централизованного управления разветвлёнными конвейерными линиями разработан пульт ПРЛ. Конвейерная линия может состоять из основного направления и пяти ответвлений с общим количеством до 60 конвейеров. Пульт обеспечивает:

1. возможность выбора и пуска любого маршрута

2. оперативное отключение любого ответвления независимо от других маршрутов

3. селективную подачу кодового звукового сигнала на любое ответвление и селективный приём световых и звуковых сигналов с любого ответвления

4. авт. подачу предупредительного сигнала только запускаемому ответвлению

5. телеф. и громкоговорящую связь

6. расшифровку причин авар. остановок

7. визуальную информацию о числе работающих конвейеров центрального направления и ответвлений.

Внедрение усовершенствованного комплекса АУК.1М в сравнении с базовой аппаратурой позволяет существенно улучшить ряд важных технико-экономических показателей, а именно: снизить удельные показатели энергоёмкости и материалоёмкости за счёт введения ряда дополнительных функции (обеспечение управления отдельным конвейером в ремонтно-наладочном режиме при отсутствии питания на пульте управления, возможность управления одиночным конвейером без пульта управления и др.), капитальные затраты за счёт замены дорогостоящего контрольного кабеля телефонным кабелем; уменьшить затраты на автоматизированное управление конвейерными линиями (на единицу длины) путём увеличения сопротивления шлейфа цепей сигнализации в 3 раза и выдержки времени на запуск конвейера в 2 раза; сократить время простоя конвейерных линий.

Опыт эксплуатации аппаратуры автоматизированного управления АУК.1М (усовершенствованной и неусовершенствованной) показывает, что лучше всего в одной конвейерной линии использовать однотипную аппаратуру, хотя возможен и вариант смешанного её использования. В любом варианте при оценке ситуации по состоянию световой индикации следует особое внимание обращать на правильность расшифровки горения зелёного индикатора в блоке управления, так как эта информация для БУ  усовершенствованного и неусовершенствованного комплекса АУК.1М имеет резко различающуюся расшифровку. В первом случае это свидетельствует о наличии напряжения питания или исправности электродного датчика заштыбовки при работе конвейера, а во втором - аварийное отключение, производимое человеком, воздействующим на кабель-тросовый выключатель КТВ-2 или на голые провода.

Следует также обращать внимание на различную реакцию этих комплексов при замыкании на землю проводов 1,2 цепей управления.

Комплекс автоматизированного управления конвейерными линиями АУК.2М имеет аналогичное усовершенствованному комплексу АУК.1М назначение и одинаковую комплектность поставки.

Техническая характеристика комплекса АУК.2М отличается от характеристики усовершенствованного комплекса АУК.1М большим количеством выполняемых функций, выдержкой времени на запуск конвейерной линии и одного конвейера (табл. 6.1).

В комплексе АУК.2М предусмотрена возможность полной взаимозаменяемости пульта и блоков управления в сборе (оболочке), а также их выемных частей с аналогичными аппаратами усовершенствованного комплекса АУК.1М.

 К дополнительно введенным новым функциям комплекса АУК.2М относятся:

 автоматизированное управление конвейерной линией по сигналам телемеханики и технологических датчиков приемных устройств без применения дополнительных аппаратов контроля;

 блокировка с впереди стоящей технологической цепочкой без применения дополнительных аппаратов контроля;

блокировка, исключающая работу конвейера при неисправности блок-контакта пускателя;

 визуальная информация о наличии напряжения питания на каждом аппарате, об исправности узла сигнализации, о наложении запрета работы оператором из-под лавы, состоянии впереди стоящей технологической цепочки, состоянии цепей управления и сигнализации, работе конвейерной линии - оператору под лавой, а также визуальная информация с дублирующей звуковой сигнализацией об отключении конвейера при неисправности рабочего органа или невключении при затянувшемся запуске (прерывистый сигнал).

Таблица 6.1.

Технические характеристики комплексов.

Концепция автоматизированного управления в АУК.2М осталась неизменной в сравнении с таковой в АУК.1М.

В АУК.2М управление конвейерной линией может осуществляться также в режиме автоматического управления от технологических датчиков контроля уровня заполнения бункера. Работа конвейерной линии в этом режиме происходит циклично: включение - при достижении горной массы в бункере ниже датчика нижнего уровня, а отключение - при достижении уровня горной массы датчика верхнего уровня.

В конце линии (под лавой) расположен кнопочный пост, с помощью которого оператор механизмов лавы при необходимости замыкает и блокирует кнопку “Стоп”, выдавая сигнал запрета работы конвейерной линии. При деблокировке упомянутой кнопки выдаётся сигнал разрешения работы конвейерной линии; запуск осуществляется при условии, что исправны все датчики системы автоматического контроля, а от датчиков бункера выдаётся команда на включение ПУ. Аналогично описанному процессу автоматического управления от технологических датчиков бункера в АУК.2М предусматривается режим автоматического управления линией от сигналов датчика контроля работы магистральной конвейерной линии. В этом случае к ПУ участковой линии подключается датчик контроля скорости ДС, который устанавливается на конвейере магистральной линии.

При работе магистральной линии сигнал от датчика ДС подаёт команду включения участковой линии, она включается и работает до тех пор, пока не отключится магистральная линия, либо не поступит сигнал отключения от датчиков средств контроля и защиты.

Для обеспечения возможности включения участковой линии вне зависимости от работы магистральной, например, при ремонтах и наладке, предусматривается деблокировка, осуществляемая с прибора-указателя пульта(ВПУ).

Комплекс автоматизированного управления конвейерными линиями УКЛ.1 предназначен для централизованного управления разветвлёнными и неразветвлёнными конвейерными линиями угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли, с числом конвейеров в линии до 30 и числом ответвлений до 6, обеспечивает также автоматизированное управление отдельными конвейерами, не входящими в состав конвейерной линии. Устанавливается в конвейерных выработках или в диспетчерской.

Структурная схема комплекса УКЛ.1 приведена на рис.. Комплекс состоит из пульта управления ПУ, источников питания ИП-1 и ИП-2, блока управления конвейером БК, генератора сигналов ГС, линейного усилителя ЛУ, микротелефона МТ, громкоговорителя ГР и стенда для проверки блока управления. Составные части, входящие в комплект поставки пульта и блока управления, а также линейного усилителя, и их назначение приведены в табл. 4.

Комплекс УКЛ.1 обеспечивает выполнение следующих функциональных требований:

управление разветвлёнными и неразветвлёнными конвейерными линиями, а также отдельными конвейерами;     местное автоматизированное управление конвейером, осуществляемое с блока управления;

 централизованное автоматизированное управление конвейерной линией, осуществляемое с пульта управления; пуск конвейерной линии (части линии) по командам от оператора или технологических датчиков в последовательности, исключающий завал мест перегрузок и осуществляемый путём включения каждого подающего конвейера только после установления рабочей скорости смежного принимающего (пуск против грузопотока);     оперативный останов конвейера, осуществляемый по управляющим командам от оператора, обслуживающим персоналом на месте или от технологических датчиков путём наложения тормозов при скорости ленты ниже 0,5 м/с;      аварийный останов конвейера при скорости ленты ниже 0,5 м/с и защитных отключениях;

 экстренный останов с наложением тормозов одновременно с подачей команды на отключение привода конвейера при защитных отключениях;

 останов конвейерной линии (части линии) по сигналам от оператора или технологических датчиков.

Кроме того, комплекс обеспечивает автоматическую         подачу предупредительного звукового сигнала длительностью не менее 5с перед запуском конвейера (конвейерной линии);

 запрет исполнения пусковой команды в случае отсутствия воспроизведения предупредительного сигнала звуковым сигнализатором, расположенным у приводной головки;

выбор вида управления (местное, автоматизированное, централизованное) на блоке управления конвейером;

автоматический контроль исправности цепей датчиков завала, схода ленты, экстренного останова, ограждения, а также цепи ретрансляции пуска при сопротивлении линии связи до 160 Ом;

 регулируемую выдержку времени на останов конвейера в пределах от 1 до 6 с при срабатывании датчиков контроля завала или схода ленты; контроль номинальной скорости в диапазоне скоростей ленты конвейера от 1 до 5 м/с.

Комплекс также обеспечивает сигнализацию на пульте управления, блоке управления конвейером с много двигательным приводом путём подачи сигналов на поочередное включение двигателей и диагностики схемы пульта управления от встроенного устройства контроля; выполнение всех функций по управлению конвейерной линией при сопротивлении утечки между жилами не менее 12 кОм; двухстороннюю телефонную связь с селективным вызовом между оператором и пунктами установки блоков управления конвейерами и устройствами звуковой сигнализации и др.

Принцип работы комплекса УКЛ.1 не отличается от принципа работы заменяемой им аппаратуры типа ЦИКЛ.

В результате повышения надёжности источников питания и перевода питания цепей датчиков с автоматическим контролем линии связи с 4 на 50 Гц существенно повышена эксплуатационная надёжность комплекса УКЛ.1. Внедрение комплекса УКЛ.1 по сравнению с существующими комплексами управления конвейерными линиями позволяет расширить области применения и функциональные возможности, увеличить пропускную способность конвейерных линий за счёт сокращения времени простоев, что является основными источниками его экономической эффективности.

Однако, внедрение УКЛ связано с дополнительными затратами , связанными с конструктивной несовместимостью оболочек корпусов АУК и УКЛ.

6.2. Автоматизация электровозного транспорта

          В функции  технических средств автоматизации (ТСА)  электровозного транспорта входят обеспечение:

          -   систем СЦБ ( сигнализации ,централизации и блокировки)

          - систем оперативной связи   диспетчера ,машинистов , пунктов погрузки

          -контроля местонахождения и направления движения поездов

          - дистанционное управление стрелочными переводами с движущихся электровозов

          - дистанционное управление электровозами в пунктах погрузки и разгрузки

          - автоматизированное управление  движением электровоза на маршруте

          - автоматическое управление движением поездов (подсистема АСУ ТП ).

          Система сигнализации  обеспечивает информацию о занятости участка пути и о положении стрелок. Нормальное состояние светофора - красный свет, при запросе занятости свободного участка на момент вода стрелок загорается мигающий зелёный , после перевода стрелки спокойно горящий зелёный . После въезда на участок - красный.  Информация о получении запроса - мигающий красный (занятый участок). 

          Жёлтый и синий  сигналы используются для сигализации о положении стрелок.

          Устройства централизации служат для управления сигналами и стрелочными переводами из центрального пункта.

          Устройства блокировок выполняют контроль занятости блок-участков путей, положения стрелок и обеспечивают безопасность движения.

          Эти функции выполняются  аппаратурой АБСС-1М. Комплектация:

          -два блока автоматического управления маршрутами (БАУМ.1)

          -блок автоматического управления стрелками (БАУС.1)

          -передатчики сигналов локомотивные ЛПС.1

          - приёмники сигналов управления НПУ-2

          - приводы стрелочные ПМС-4

          -сигнальные указатели ССУ-2.

           Датчики запроса ДЗ, перемены ДП, отбоя ДО - приёмные антенны  НПУ. Аппаратура АБСС.1М позволяет управлять восемью маршрутами и четырьмя стрелочными переводами. При этом скорость движения электровоза не более 30 км/ час.

          В сравнении с АБСС аппаратура КУВЭТ  дополнительно обеспечивает ряд дополнительных возможностей. Так, обеспечивается возможность установления блокировочной зависимости с маршрутами другого узла путевого развития или других шахтных устройств, получения на диспетчерском пункте информации о состоянии аппаратуры и занятости блок-участков и т.д. Предусмотрена возможность активного участия диспетчера (дистанционно) в управлении движением на блок-участках.

          Функции АБСС.1М (КУВЭТ), а также возможность автоматического контроля местонахождения и направления движения поездов  осуществляет аппаратура НЭРПА.

          Широкое использование комплексов НЭРПА сдерживается отсутствием входящих в комплект поставки или встроенных локальных средств передачи и представления собранной информации о месте нахождения электровозов. В аппаратуре НЭРПА отсутствует согласующий блок для обеспечения обмена информацией с ЭВМ подсистемы АСУТП “Локомотивный транспорот” на поверхности шахты.

          Эти недостатки учтены в комплексе КРДТ, выпускаемом взамен комплекса НЭРПА.

          В КРДТ используются собственные локальные системы телемеханики. Для передачи информации используется зарекомендовавший себя помехоустойчивым в шахтных условиях принцип формирования и передачи сигнала. содержащий коды номера электровоза и команды управления в виде амплитудно- модулированных сигналов высокой частоты. В зависимости от объёма требуемых функций комплекс КРДТ  выпускается в трёх модификациях, причём КРДТ-3 выполняет все функции, включая передачу информации в вычислительный комплекс диспетчера.

          Для сбора, формирования и передачи информации о прохождении вагонеток в четырёх точках контроля в подсистему АСУ  ТП (АСТРА) применяется  устройство УФИ.

          Автоматизированное управление рудничными аккумуляторными электровозами (АРП-14_900, АРП28-900)  может выполняться с помощью  тиристорной регулирующей аппаратуры ТЭРА-1.

Основные функции:

          - плавный разгон и регулирование скорости

          - плавное электродинамическое торможение при скорости от 0.6 до 2 м в с

          - ограничение тока тяговых двигателей в разных режимах

          -включение эл. магнитных рельсовых тормозов при экстренном торможении

          - измерение и индикацию скорости движения электровоза

          - возможность работы с  аппаратурой НЭРПА ,КРДТ;

          -управление одно- и двухсекционными электровозами, а также электровозами работающими на повышенной частоте.

          Для управления с пульта машиниста приводом и вспомогательным электрооборудованием контактных электровозов КТ14-900 и КТ28-900 разработана аппаратура УКТН.

          В сравнении с аппаратурой ТЭРА.1       УКТН дополнительно выполняет функции:

          бесступенчатое задание и стабилизацию скорости электровоза в пределах от 0.6 до 8 м/с;

          контроль наиболее характерных неисправностей и др.

          ТСА погрузочных и разгрузочных пунктов включают следующее оборудование.

          Для обработки и оперативного представления диспетчеру на поверхности шахты информации о расстановке вагонеток на порожняковой и грузовой ветвях погрузочных и разгрузочных пунктов используется аппаратура ИРП.1М.

ИРП.1М (индикатор работы погрузочного пункта шахты) может использоваться в составе АСУТП  (подсистема АСТРА). Индикатор работает совместно с аппаратурой счёта вагонеток УФИ и отображает в удобной для восприятия форме количество вагонеток, загруженных с начала смены.

          Автоматизированные комплексы погрузочных пунктов  КАП служат для контроля  заполнения шахтных вагонеток, передвижения поезда гидротолкателем  и управления средствами загрузки.

          Для механизации и автоматизации обмена вагонеток в клети применяют  агрегаты АЦ  и  АЦМ ( с электрическим ) и АПГ ( с пневмогидравлическим приводом).

          В составе  перечисленного выше автоматизированного оборудования применяются различные датчики контроля заполнения вагонеток, датчики контроля положения подвижных объектов ( в том числе концевой защиты их) -ДКПУ,УКП , ДПМГ и другие. Они обеспечивают искровзрывобезопасный контроль оборудования, высокую надёжность и длительный срок службы. 

          Для дистанционного управления аккумуляторными электровозами используется система СТАРТ- 1. С её помощью обеспечивается двусторонний обмен информацией между электровозными и путевыми приёмопередатчиками. Для передачи на электровоз на частоте 72 кГц используют 4 модулированных по амплитуде сигнала, для передачи с электровоза на частоте 150 кГц- два модулированных по амплитуде сигнала.

          В аппаратуре СТАРТ-1 выполняются функции рассмотренных выше аппаратов. Она может входить в состав подсистемы АСУТП шахты.

          Канатная откатка относится к разновидности рельсового транспорта  и применяется в выработках с углом наклона более 6 градусов для обеспечения обратного движения вагонов под действием собственного веса. Профиль пути выработки имеет переменный угол. В  связи с этим задачей автоматизации является контроль  и регулирование скорости в соответствии с рациональными нагрузками на электродвигатель лебёдки.  Нагрузка на двигатель может меняться от 20 до 130% номинальной. Во время основного рабочего цикла задаются максимальная           3-5 м/ с и малая 0.5 м/ с (при вытягиваниии вагонеток с приёмного горизонта, при прохождении закруглений). Монорельсовые и моноканатные  подвесные дороги для транспорта людей и оборудования автоматизируют с помощью  аппаратуры УМД.

6.3. Автоматизация шахтных подъёмных машин

Шахтные подъёмные установки  являются одними из наиболее ответственных и сложных составляющих элементов угольных шахт. Задачи их безопасной и безаварийной эксплуатации не могут быть выполнены без оснащения их  средствами автоматического контроля , управления и связи.

          Наиболее развитые системы  автоматики реализованы на скиповых шахтных подъёмных установках или комплексах (СШПУ).  Системы автоматики включают средства автоматического управления, защиты, контроля и сигнализации.

          СШПУ должны оснащаться защитами, вызывающими предохранительное торможение машины:

          от переподъёма (два конечных переключателя  на копре и два дублирующих путевых выключателя в аппарате задания и контроля хода или на колонке указателя глубины;

          от превышения максимальной скорости на 15% и скорости подхода к разгрузочным кривым более 15%,(два независимых ограничителя скорости, причём один из них может иметь общий привод с аппаратом задания и контроля хода, а второй - независимый);

          от зависания и напуска каната;

          от недопустимого износа тормозных колодок;

          от превышения на 50% заданного времени разгона и замедления;

          от понижения давления в цилиндрах тормозов и в сети воздухопровода;

          от обратного хода машины;

          от неисправности электрических цепей управления рабочим тормозом;

          от обрыва цепей эл. ограничителя скорости;

          от неполного растормаживания рабочего тормоза;

          от повреждения затвора дозатора при его случайном открывании во время движения скипа;

          максимальная токовая защита эл. двигатиля и источников постоянного и переменного тока;

          нулевая защита двигателя.

Защитные блокировки, допускающие завершение цикла с запретом очередного пуска:

          при недопустимом снижении уровня изоляции цепей сигнализации;

          при перегреве подшипников, редуктора, обмоток эл. двигателей;

          при перегреве воздуха компрессора тормозной системы;

          при прекращении работы маслонасоса, снижении давления масла или при недостаточном уровне его в маслосборнике;

          при недопустимом снижении уровня изоляции цепей управления;

Защитные блокировки, обеспечивающие:

          возможность включения эл. двигателя после переподъёма или зависания скипа только в сторону его ликвидации;

           невозможность снятия предохранительного тормоза, если рукоятка рабочего тормоза не находится в положении “заторможено“, а рукоятка управления двигателем - не в нулевом положении и другие блокировки и защиты.

          Срабатывание защит вызывает обесточивание контакторов, приводящих к предохранительному торможению.

Рассмотрим упрощённую схему расположения датчиков и аппаратуры СШПУ.

          Контроль зависания скипа в стволе производится  по сигналам магнитоупругих индуктивных датчиков устанавливаемых под корпусами подшипников копровых шкивов с помощью аппаратуры АЗСП-2.

          Защита от переподъёма скипа датчиками положения на копре и концевыми выключателями  на пульте управления  в блоке указателя глубины.

          Подход скипа к месту разгрузки на копре и месту загрузки в стволе контролируется взрывобезопасными  датчиками положения и выключателями

          Уровень заполнения бункеров контролируется, например, взрывозащищёнными гамма- реле.

          Весоизмерительное устройство дозатора воздействует на  ИМ загрузочного устройства и передаётся информация в схему управления ПМ.

          Износ тормозных колодок контролируется двухступенчатым  устройством, где  1-я ступень - предупредительный сигнал , 2- я отключение ПМ.

          Аппарат программирования и контроля хода

          Пульт управления ПМ, например ПШП, который изготовляется в двенадцати вариантах по набору сигнальной и коммутирующей аппаратуры.

          В качестве датчиков положения скипа, а также затворов скипа и бункеров применяют аппараты ДКПУ, ДПМГ, ДКПМ, для контроля уровней ИКУ, РКУ 1М.

          Кроме перечисленных средств контроля можно указать следующие:

- реле РВКД и РКД  совместно с реле давления РД  применяют для защиты от понижения давления в тормозных цилиндрах;

 - реле РОХ в комплекте с другими -для защиты от обратного хода ПМ;

- реле РВКТР и РКТР осуществляют защиту от неисправности эл. цепей управления рабочим тормозом;

- реле РКРМ предназначены для защиты от неполного растормаживания тормоз при пуске ПМ .

          Эти и  целый ряд других элементов входят в состав комплектов средств автоматизации ПМ.

          Технические средства автоматики ТСА расположеные на копре , в машинном здании и в районе загрузочного устройства выполняют функции контроля, защиты, сигнализации и регулирования скорости движения подъёмного сосуда в стволе.

          Основная задача ТСА СШПУ обеспечение заданной тахограммы  скорости движения сосуда в стволе в зависимости от местонахождения скипа. Задание  требуемой скорости осуществляется специальным программным устройством. В случае отклонения от задания по скорости, а также при возникновении аварийных ситуаций (переподъём, зависание скипа и другие) включаются  тормозные устройства.

          Тормозные устройства обеспечивают:

          - рабочее (в большинстве случаев регулируемое) торможение, в процессе которого происходит плавное изменение тормозного момента для выполнения расчётной тахограммы, а также остановка (стопорение) машины в период пауз между циклами. Осуществляется машинистом с пульта или в автоматическом режиме управления с использованием механического подтормаживания;

          - предохранительное торможение - наложение тормоза в случае аварийной ситуации. Осуществляется либо машинистом подъёма, либо автоматически - при срабатывании средств защиты подъёмной установки.

          Тормозное устройство управляется комплексом аппаратуры управления тормозом по командам, поступающим от машиниста либо от автоматической системы управления  СШПУ.  В зависимости от конструкции машины (барабанные, со шкивами трения и т.д.), скоростей движения сосудов и т. п. системы автоматического регулируемого торможения  (САРТ)  выполняют одно- и  двухступенчатыми.

          В зависимости от алгоритма управления различают разомкнутые параметрические (РП), разомкнутые избирательные (РИ) и замкнутые следящие (ЗС) системы управления тормозом.

          В РП системах происходит поочерёдное включение первой и второй ступеней торможения, при этом конечный результат торможения системой не контолируется.

          В РИ системах с помощью датчиков определяют режим работы (подъём или спуск) и в зависимости от этого сразу включают первую  или вторую ступень. Такой принцип более эффективен, однако система не может автоматически увеличивать момент при необходимости.

          ЗС поддерживают в процессе торможения заданное замедление.

В ряде случаев невозможно уложиться в рамки допустимых замедлений при двухступенчатом замедлении и применяют трёхступенчатое со следящей системой управления.

          Поддержание требуемой скорости  движения сосуда на практике осуществляется совместным действием тормозов и регулируемого электропривода.

          В настоящее время большая часть СШПУ  на угольных шахтах оснащена асинхронным (АД) приводом мощностью до 1000 квт в однодвигательном исполнении и до 2000 квт в двухдвигательном. Однако низкая управляемость  АД  требует применения различных средств для регулирования хода СШПУ в разные периоды цикла  подъёма. Выбор средств для обеспечения периодов замедленияи дотягивания в общем случае определяет принцип и схему автоматизации.

          Применяются схемы с использованием регулируемого механического и динамического торможения при заданном пути замедления и с выбором

точки начала замедления;

          схемы свободного выбега и специальные средства для осуществления дотягивания (каскадные. с  микроприводом, с преобразователями частоты) или обеспечение дотягивания в импульсном режиме.

          схемы с регулируемым динамическим торможением.

Наиболее перспективны схемы с использованием регулируемых тормозов, для которых аппаратура выпускается серийно(АУГТ- для гидротормозов , КУПТ для управления пневмотормозными системами, комплекс аппаратуры автоматического регулируемого предохранительного торможения АРПТ и др).

          Общим конструктивным принципом всех тормозных систем ПМ является следующий: тормозные усилия обеспечиваются специальными грузами через тормозные колодки.  Расторможенное состояния обеспечивается давлением газа или жидкости в цилиндрах, воздействующего на шток поршня, связанного с грузами тормозов. При торможении газ или жидкость выпускаются через регулируемые отверстия и приводятся  в действие силой тяжести грузов тормозные устройства. Снижение давления в цилиндрах с помощью регуляторов производится по определённому закону. Грузовые тормоза приводятся в действие ослаблением взведённой пружины.

          Аппаратура АУГТ в зависимости от типа тормозного привода и условий эксплуатации выпускается четырёх модификаций. Например, АУГТ-1 предназначена для подъёмных машин с гидрогрузовым приводом тормоза, работающих на поверхности шахт. В комплект АУГТ-1 входят: регулятор давления унифицированный гидравлический типа РДУГ, блок управления тормозом БУТ, командоаппарат сельсинный, устройство обратной связи УОС, стабилизатор напряженния С-0.75.

          Аппаратура КУПТ для дистанционного и автоматического управления в трёх модификациях. КУПТ- 1- для новых подъёмных машин устанавливаемых на поверхности шахты включает: регулятор давления унифицированный РДУ-1, блок управления тормозом, стабилизатор напряжения С-0.28.

           Комплекс АРПТ предназначен для поддержания заданного уровня замедления независимо от  величины статической нагрузки и направления движения сосуда. Применим для различных типов машин, может использоваться с дисковыми и радиальными тормозными устройствами вертикальных и наклонных подъёмов. В состав комплекса входят аппарат управления АУ, датчик путевой импульсный ДПИ и тормозная панель электроклапанов ЭПК или электрогидроклапанов ЭГК (исполнительные органы).

           Датчик ДПИ во время работы машины формирует два сдвинутые по фазе на 90 град. прямоугольные импульсы, пропорциональные скорости движения сосуда.

Используя эту информацию, оба канала в блоке управления осуществляют:

          измерение величин скорости и ускорения движения;

          задание уставок минимальной скорости стопорения,порога включения и отключения каждого из ЭПК и порога отключения каждого ЭГК;

          сравнения величины действительного замедления с уставками и формирования команд управления исполнительными органами.

          Для реализации схем управления асинхронными приводами разработана комплектная аппаратура АГП-61, АГП-2. Схемы аппаратуры построены на принципах:

          вывод скипов из загрузочного и разгрузочного устройств с малой скоростью под контролем регулируемого механического тормоза;

          разгон до максимальной скорости в функции тока и времени;

           замедление в режиме свободного выбега или динамического торможения с автоматическим выбором (или без выбора) точки начала замедления;

          дотягивание с малой скоростью под контролем регулируемого механического тормоза.

          Развитие силовой полупроводниковой техники позволяет применять каскадные схемы регулирования и частотное регулирование. Системы  асинхронно - вентильного каскада (АВК) для плавного регулирования скорости АДФР обеспечивают высокую управляемость и экономичность.

          Частотное регулирование сдерживалось отсутствием преобразователей частоты достаточной мощности, которые в последние годы разработаны рядом организаций.

          Основной аппаратурой, применяемой для программирования циклов до настоящего времени, является АЗК-1. Принцип их работы базировался на использовании следящей сельсинной передачи. Последняя  отслеживала угол поворота вала машина. Задание по скорости определялось профилем ретардирующего диска. Для выдачи аварийного сигнала в цепь защиты в случае превышения максимальной скорости  на 15% или подхода нормальному верхнему положению сосуда со скоростью свыше 1,5 м в сек предназначаются электрические ограничители скорости ЭОС- 2. Аппарат АКХ также, как АЗК  привязаны к коренному валу ПМ. Вследствие фрикционной связи канатов и канатоведущего шкива они имеют определённую погрешность, несмотря на наличие корректирующих устройств, включаемых по окончании цикла подъёма.

          Элементы АЗК и АКХ  модернизировались (ЭОС-1 на ЭОС-2, -3). Однако, в основном, принцип их работы был прежним.

          В настоящее время разработаны новые аппараты контроля хода. Так, вместо  ЭОС-3 применяется двухканальный электронный ограничитель скорости ОСПМ.

          Разработаны аппараты программирования  (“Горизонт, Скип”)   с привязкой непосредственно к подъёмным канатам - путём нанесения на них магнитных меток.  В этом случае проскальзывание или переползание канатов не оказывает никакого влияния на точность работы аппарата.

          Магнитная метка на канате может быть получена в виде постоянного магнита, расположенного вдоль оси каната. Метка наносится на канат при помощи записывающей головки. Полюса сердечника этой головки прижимаются к канату. Через  обмотку записывающей головки пропускается импульс тока, в результате на канате остаётся магнитная метка. На расчётном расстоянии от записывающей головки установлен блок воспроизведения( по аналогии с магнитофоном) .

          В аппарате с использованием магнитной записи на канате  применяется система “магнитная запись - шаговый двигатель”(МЗ-ШД). Система МЗ-ШД предназначена для преобразования линейного перемещения по стволу сосудов в соответствующий по величине и направлению угол поворота ротора шагового двигателя (ШД) независимо от взаимного положения подъёмных канатов и канатоведущего шкива.

Направление вращения ШД определяется направлением перемещения каната, при этом каждому шагу двигателя соответствует одно и то же перемещение каната. Вращение от ШД через редуктор передаётся:

          путевым выключателям, предназначенным для выдачи эл импульсов в цепь управления в отдельных точках пути движения сосудов в стволе

          сельсин-датчикам указателей глубины и ограничителя скорости для выдачи сигналов заданной скорости, которые в электрическом ограничителе скорости сравниваются с сигналом фактической скорости, поступающим от тахогенератора. Сигнал рассогласования эл ограничителя скорости поступает в цепь защиты.

          Исключить промежуточное преобразование информации можно за счёт установки микропроцессора, на вход которого будут поступать сигналы от блоков воспроизведения в дискретной форме. С выхода  микропроцессора будут выдаваться сигналы в систему управления подъёмной машиной.

          В аппаратуре “СКИП” предусмотрена цифровая аппаратура управления и защиты, выполненная в виде набора блоков логических элементов. Счёт импульсов от магнитных меток выполняется с помощью реверсивного счётчика. В составе аппаратуры управления и программирования логические схемы и дешифраторы, выдающие сигналы в зависимости от задания и отработки системой тахограммы ПМ. Глубину  ствола определяет заданное количиство импульсов на счётчике при  подъёме производится пропорциональное вычитание импульсов со счётчика. Скорость  движения сосуда определяется дифференцированием сигналов путевых импульсов.

          Системы автоматического регулирования электроприводов ПМ часто строятся по многоконтурным схемам, в частности по принципу подчинённого регулирования, рассматриваемому в курсе ТАУ. Реализация систем подчинённого регулирования выполняется на базе использования  универсальной блочной системы регулирования УБСР различных модификаций.

          Кроме асинхронных приводов  на ПМ применяют электроприводы постоянного тока. Последние имеют, несмотря на недостатки, несколько лучшие регулировочные характеристики.  

          В тиристорных системах электропривода КТЗУ, а также в автоматизированных комплектах асинхронного привода подъёма КАУП (Донецкий энергозавод, Александрийский эл.маш завод) предусмотрена поставка задатчиков интенсивности вместо механических ретардирующих устройства.

          Для комплексного отображения параметров движения сосудов и формирования предупредительного сигнала о необходимости снижения фактической скорости при её приближении к заданной применена аппаратура УКД, где информация о скорости вращения вала ПМ поступает от датчика - щелевого модулятора, расположенного на боковине барабана ил шкива трения ПМ.

          Замена ПМ машины и сопутствующего оборудования производится крайне редко. Аппаратура автоматики часто монтируется из отдельных подходящих блоков. Кроме вышеупомянутых в числе современных элементов автоматизации можно назвать следующие.

          Станция предохранительного тормоза СТП-1В предназначенная для питания и контроля цепей управления тормозным приводом  ПМ с барабаном до 3м с системой регулируемого предохранительного торможения  (АРПТ) с пружинно-гидравлическим или с пружинно-пневматическим приводами тормоза.

          Ограничитель скорости  ОСП-1 предназначен  для защиты от превышения скорости ПМ. Комплект ОСП-1 состоит из:

          блока сравнения и контроля ограничителя БСКО-1, трёх путевых импульсных датчиков ДПИ-1, блока питания БП-2.

          Аппаратура шахтной стволовой сигнализации и связи вертикальных подъёмных установок ШСС-1  предназначена для координации действий обслуживающего персонала при выполнении операции по спуску - подъёму людей, грузов и оборудования. ШСС-1К для клетевых подъёмов,

ШСС-1С - для скиповых.

ШСС-1С обеспечивает:

          рабочую световую (в сопровождении звуковой) сигнализацию и громкоговорящую связь для подъёмов высотой до 2000 м и числом горизонтов до трёх;

          подачу в машинное отделение из горизонта рабочих сигналов;

          подачу в машинное отделение сигналов об уровне угля в бункере, положении дозатора;

          предупредительную сигнализацию перед пуском ПМ.

          На эффективность работы   скиповых подъёмов большое значение оказывает способ загрузки и разгрузки , а также конструктивные особенности  загрузочнных и разгрузочных устройств (ЗУ и РУ). Автоматизированные З и РУ должны обеспечивать выполнение ряда требований:

          невозможность открывания затвора дозатора, если нет скипа под загрузкой и повторного открывания затвора дозатора, если скип загрузился.

          защиты от перегрузок и КЗ двигателей

          конроля полной загрузки и разгрузки скипов и уровня заполнения бункеров

          контроль верхнего и нижнего уровней угля в приёмном бункере

          контроль положения затворов дозаторов загрузки и прихода скипов под загрузку и другие требования.

          Загрузочные устройства, применяемые на шахтах имеют различные конструкции затворов и способов их открывания.

          Наиболее эффективным способом   является способ дозирования угля в скип  по весу. Под дозатором  устанавливается весоизмерительный датчик (тензометрический, магнитоупругий или гидравлическое взвешивающее устройство), при этом точность загрузки до ±5%, в результате чего снижаются требования к системе регулирования хода ПМ. 

          Способ разгрузки определяется конструкцией скипов: сдонной разгрузкой при отклоняющемся кузове с секторным затвором, опрокидывающиеся, скипы с боковой разгрузкой при неподвижном кузове и обращённым механизмом открывания- закрывания секторного затвора с помощью индивидуального привода, установленного на копре. Последние выгодно отличаются незначительными динамическими нагрузками на разгрузочные кривые и копёр, малой длиной дотягивания, высокой допустимой скоростью полхода скипа. Очевидно, что по этим параметрам такие скипы наиболее пригодны для создания надёжных систем автоматизации.

          В настоящее время изготавливается взрывоопасная аппаратура весовой дозировки скипов КДС. КДС выполняет следующие функции:

          автоматически включает и выключает питатель дозатора, подаёт световую сигнализацию о наличии угля в дозаторе и подготавливает цепь загрузки скипа.

Обратите внимание на лекцию "10 Краткий обзор программных средств".

          КДС состоит из двух датчиков дозировки скипов ДДС с воспринимающими элементами ( наклеенными на упругий стержень тензодатчиками ТПА, включенными по мостовой схеме ) и взрывобезопасного аппарата дозировки скипов типа АДС, включающего два линейных усилителя ЛУН, выполненных на базе преобразователя ПТ-ТП -68 с унифицированным выходом 0-5ма, двух релейных усилителей мощности РУМ и источника питания ИП.

          Комплектная аппаратура для установок с асинхронными приводами развивается в направлении применения тиристорной силовой техники, высоконадёжных полупроводниковых устройств и герметизированных реле, а также разработки блочных конструкций, обеспечивающих высокую надёжность и удобство эксплуатации аппаратуры.

          Пример такой разработки  АГП-2 (вместо АГП61). В её основе следующие принципы:

          реостатное управление разгоном двигателя в функции ускорения с корректировкой по фактическому току нагрузки;

          замедление и дотягивание при питании двигателя от тиристорного преобразователя низкой частоты( например типа УКПЧ, Харьковского электромехзавода). Система автоматизации предусматривает возможность кнопочного управления для проведения ревизий каната и ствола.

          Для проведения контроля износа канатов и регистрации результатов применяется аппаратура ИИСК-5.