Автоматизация управления механизированной крепью

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.

Рекомендуемые материалы

          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 высокой частоте ) прямой и обратными ветвями петли кабеля питания и корпусом агрегата , конвейера (или отдельным проводом). Обмотки W₂¹    и  W₂¹¹    на крайних стержнях магнитопровода УП , имеют одинаковое количество витков и   включены встречно ,поэтому на выходе УП помехи взаимно компенсируются, а сигналы ТУ, передаваемые с ППУ, складываются.  Для развязки генератора сигналов сигнализации ТС и входов  частотно избираемых узлов , выделяющих сигналы ТУ , каждый КП имеет развязывающее устройство РУ типа . Аналогичное устройство имеется и в ПУ. Рассмотренная организация связи использована в аппаратуре контроля автоматизированного стругового комплекса КСА. 

          При построении телемеханической системы применяется кодирование  состояния (замкнут-разомкнут ) датчика (реле) с помощью комбинации четырёх  частотных сигналов. Декодирование (расшифровка) опрашиваемого устройства и управление  осуществляется декодерами частот и длительности ( дискриминаторами длительности).

          При разработке программного управления  подсистемой управления крепью реализуют следующие режимы управления :

- автоматическая последовательная передвижка секции крепи вслед за комбайном (по сигналу ДПК)  либо с шахматной (через одну)   передвижкой секций крепи с последующей фланговой выдвижкой конвейера (либо без выдвижки конвейера);

- автоматическая “додвижка “ секций, пропущенных при шахматной передвижке;

- фланговая ( либо  фронтальная ) выдвижка конвейера ;

- пооперационное управление (дистанционное) выбранной секцией с ЦПУ;

- автоматическое в пределах группы управление передвижкой секций из лавы и  т.д.

          В процессе управления опрашиваются датчики переднего положения секции, распора стойки , времени передвижки и другие.

          Наиболее полно разработаны вопросы  вопросы автоматизации комплекса КМ138А .В разработке принимали участие Донавтомат гормаш ,Малаховский завод, фирма Даути ( Англия).

           Для управления механизированными крепями угледобывающих комплексов КМ-138А разработана аппаратура САУК-138, Входящие в их состав блоки выполнены на базе однокристальной микроЭВМ типа 1830ВЕ31.Конфигурация САУК138 как системы, так и её аппаратное построение позволяют на аппаратно- программном принципе реализовать широкий диапазон технологических алгоритмов крепи.

           Комплекс обеспечивает:

-21 функцию управления крепью дистанционное управление фронтальной передвижкой конвейера с центрального пульта управления крепью (ЦПК);

-блокировки и защиты по давлению в магистрали, при отсутствии распора и др.

-остановку подачи комбайна при превышении заданного обнажения кровли в процессе автоматической передвижки крепи

-контроль, индикацию ,диагностику положения крепи;

-с комбайнового полукомплекта обеспечивается 11 функций по управлению комбайном и предупредительной сигнализации;

-контроль технического состояния различных систем комбайна (с сигнализацией и блокировками или представление в цифровом виде;

-передача управляющих команд и контрольной информации на центральный пульт управления комплексом и приём управляющих команд.

           Комплекс КМ-146 оснащён аппаратурой КСАУК- 146, функциональная схема которой показана на рис. В каждой секции крепи смонтированы МП-контроллеры КС-146. Централизованный контроль и управление операциями крепления в соответствии с выбранным алгоритмом осуществляется через контроллер лавы (КЛ-146).

           Исполнительные и контрольные устройства (ИКУС) включают датчики , электрогидравлические преобразователи и гидравлические исполнительные устройства (домкраты) распора стоек и передвижки. Датчик домкрата передвижки -измерительная линейка, помещённая в штоке домкрата. Обработка информации от измерительной линейки производится внутри датчика и далее в коде передаётся в контроллер секции.

           Датчики давления тензометрического типа; обработка информации от них производится в контроллере секции.

           Датчик положения комбайна на ИК-лучах. Приёмник датчика размещён внутри секционного контроллера.

           Предусмотрена возможность одиночной и групповой передвижки секций в режиме ручного управления.

           При подключении КЛ к локальной сети КСАУК обеспечивает автоматизированное управление крепью под контролем КЛ. По запросам КЛ в штрек может быть выведена дополнительная информация о состоянии крепи:

           величина давления в гидростойках

           положение штока домкрата передвижки секции

           величина суммарного перемещения штока домкрата для коррекции фронта лавы и            т.д.

           Средства индикации на передней панели секционного контроллера представляют информацию о готовности секции, подтверждение приёма команд, о недостижении распора соседними секциями крепи и т.п.

Струговая установка фирмы X&B  включает главный и вспомогательный регулируемые приводы струга и забойного конвейера , соответственно 250 квт и 160 квт. Для управления ,сигнализации при пуске и орошении дороги струга в лаве применён многофункциональный микропроцессорный элемент связи mFK-B.01/d с искробезопасным пультом . С его помощью выполняются следующие функции:

управление стругом на двух скоростях

управление забойным конвейером на одной скорости

орошение лавы( контроль протекания воды , включение орошения на 13 отрезках лавы и др).

Программирование работы выполняется через искробезопасный программатор mFK-PG(ввод, запоминание, индикация и передача прикладных программ в управление).

Особый интерес для совершенствования горных машин и техники  контроля и управления им  представляют отечественные конверсионные фирмы. Они используют потенциал , накопленный при создании систем управления ракетами и космическими комплексами. В последние годы одной из таких фирм (фирма “КОНТЕХ”) разработаны рад базовых блоков и датчиков, применяемых в автоматизированных системах:

электрогидравлического управления крепью для серийно выпускаемых неавтоматизированных крепей;

управления приводами встроенных систем подачи комбайнов с электромагнитным тормозом;

управления приводами лавных конвейеров (до 300 квт);

дистанционного (до 20 м )радиоуправления очистными и проходческими комбайнами;

диагностики крепей, комбайнов, лавных конвейеров и насосных станций и т.д.

В лекции "9 Репликации" также много полезной информации.

Фирмой “КОНТЕК” разработана система управления очистными угледобывающими комплексами (СУОК).

СУОК -интегрированная программно- организованная система контроля, диагностики и управления очистным забоем. Предусмотрено использование набора унифицированных контроллеров, широкой номенклатуры датчиков со стандартизированными искробезопасными выходыми и другими элементами. Максимальное количество секций крепи -до 200. Наработка на отказ по основным функциям -не менее 1000 часов.

Расчётная нагрузка на комплекс 3КМ138ТП- 3600 т . сутки.

В качестве базового режима управления принято ведение режущих органов по заданным эталонным траекториям, формируемым на основе траекторий получаемых в процессе обучающего прохода под управлением комбайнера. Основной задачей при управлении является отслеживание границы “уголь-порода”. При выполнении рабочего прохода комбайн автоматически движется на максимально допустимой скорости резания, ограниченной технологическими условиями и конструктивными особенностями комплекса. Предусматривается и автоматическая передвижка крепи.

Существенно повысить скорость передвижки позволяют управление каждой секцией локальным контроллером и координация управления со стороны центральной вычислительной системы. Операции опроса датчиков осуществляются темпом один раз в миллисекунду. Кроме автоматического управления предусмотрена возможность пооперационного управления работой объектов с помощью портативных пультов радиоуправления по индикации значений всех параметров состояния объекта управления на дисплее пульта.