Опыт создания системы контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками

При ведении горных работ на угольных шахтах опасных по газу и пыли задача непрерывного автоматического контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками является важной и актуальной. Использование такой системы позволит повысить безопасность технологических процессов и процессов жизнеобеспечения в шахте, повысить эффективность работы угольного предприятия и его управляемость за счёт централизованного сбора и анализа информации со всех точек контроля, что предоставит возможность осуществлять мониторинг в реальном времени и оперативно принимать решения.

 Система контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками
Рис. 1. Система контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками (1— пространство за изолирующей перемычкой; 2 — перемычка; 3 — труба; ЗС — замерная станция, ПС — повторитель сигналов; БИ — барьер искрозащиты; ПИ — преобразователь интерфейсов; ИП — источник питания; OPC — OPC сервер Системы; ПМКЗП — программный модуль «Контроль атмосферы за изолирующими перемычками»; БД — база данных)

Такая система должна обеспечивать:
— оперативный автоматический контроль аэрогазового состояния изолированных выработанных пространств;
— автоматизацию управления запорно-регулирующей аппаратурой;
— передачу параметров работы на пульт общешахтного диспетчера.

 Организация пробоотбора и функционирование газового тракта замерной станции
Рис. 2. Организация пробоотбора и функционирование газового тракта замерной станции (1 — пространство за изолирующей перемычкой; 2 — перемыч- ка; 3 — труба; 4 — крышка; 5 — вентиль; 6 — импульсная трубка; 7 — газовый фильтр + влагосборник; 8 — ротаметр; 9 — датчик абсолютного давления, влажности и температуры; 10 — чувствительная головка датчика измерения абсолютного давления, влажности и температуры; 11 — датчики газов; 12 — модуль сбора и обработки данных)

В процессе своей работы система контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками (далее Система) должна выполнять функции:
— непрерывного контроля концентрации метана (CH4), оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO2), кислорода (O2), водорода (H2) за перемычкой в изолированном выработанном пространстве;
— непрерывного контроля температуры воздуха, абсолютного давления и влажности за перемычкой в изолированном выработанном пространстве;
— сигнализации о превышении значений контролируемых параметров заданных пороговых величин;
— определения взрываемости горючих газов с помощью треугольника взрываемости (согласно приложению 11 к Уставу ВГСЧ);
— местного и дистанционного отображения информации о контролируемых параметрах;
— организации блокировок и защит;
— реализации местного и дистанционного управления;
— обеспечения возможности функционирования замерных станций в автономном режиме (без наличия верхнего уровня);
— питания подземной части Системы от источников питания, обеспечивающих в аварийных ситуациях непрерывную работу подземной части не менее чем в течение 16 часов;
— передачи информации на верхний уровень при наличии неисправностей в работе системы и её элементов.

Главное окно программы
Рис. 3. Главное окно программы

В дополнение к вышеперечисленному следует добавить, что Система должна быть сертифицирована, как средство измерения, в её составе необходимо наличие универсального программного интерфейса для связи с системами АГК и модуль для определения взрываемости горючих газов с помощью треугольника взрываемости (согласно приложению 11 к Уставу ВГСЧ) с возможностью отображения треугольника и расчётной точки.

Структурно Система должна состоять из следующих уровней.

1) Уровень датчиков и исполнительных механизмов. На этом уровне располагаются датчики контроля параметров атмосферы за изолирующей перемычкой, исполнительные механизмы для управления запорно-регулирующей арматурой (если это необходимо), органы управления станцией, расположенные по месту;

2) Уровень контроллеров. На этом уровне располагаются контроллеры, обеспечивающие сбор данных с датчиков, управление исполнительными механизмами. Также необходимо предусмотреть возможность просмотра текущих данных с измерительных приборов, конфигурирование пороговых значений и т. д.;

Расширенная информация по состоянию атмосферы за отдельной изолирующей перемычкой
Рис. 4. Расширенная информация по состоянию атмосферы за отдельной изолирующей перемычкой

3) Уровень SCADA системы. На этом уровне располагается сервер сбора данных с установленной на нем SCADA системой и необходимыми программными модулями, а также автоматизированное рабочее место диспетчера.
Общая структура системы контроля параметров атмосферы за изолирующими перемычками представлена на рис. 1.

Система функционирует следующим образом: смесь для анализа атмосферы за изолирующей перемычкой извлекается из трубы, установленной в этой перемычке, и попадает в тракт газоподготовки замерной станции для очистки её от воды и механических примесей, сглаживания пульсации, а также создания требуемой величины расхода. очищенная и подготовленная смесь проходит через группу датчиков измерения состава атмосферы. Температура, давление и влажность измеряется с помощью отдельного чувствительного элемента, устанавливаемого в выносную трубу.

Система организации пробоотбора и функционирования газового тракта представлены на рис. 2. замерные станции с наземного комплекса опрашиваются OPC сервером Системы, который предоставляет полученные данные через универсальный OPC интерфейс для системы АГЗ и программного модуля «Контроль атмосферы за изолирующими перемычками».

Распределение изолирующих перемычек по состоянию атмосферы
Рис. 5. Распределение изолирующих перемычек по состоянию атмосферы

Программное обеспечение наземного комплекса Системы состоит из OPC сервера и программного модуля «Контроль атмосферы за изолирующими перемычками».

OPC сервер Системы предназначен для получения данных с замерных станций и предоставления их (данных) через стандартный OPC DA интерфейс. благодаря этому любая система АГЗ может получить данные с замерных станций посредством этого программного продукта.

Графический интерфейс программного модуля «Контроль атмосферы за изолирующими перемычками» представлен на рис. 3-5.

Программный модуль предназначен для выполнения следующих функций:

— визуализация данных, полученных от замерных станций в удобном для оператора виде;

— расчёт и отображение треугольника взрываемости (согласно приложению 11 к Уставу ВГСч) с позиционированием рабочей точки;

— отображение треугольника взрываемости (метан — кислород) с позиционированием рабочей точки;

— группировка станций всей шахты (или отдельно пласта/области) по зонам (взрывоопасная/не взрывоопасная атмосфера) с выводом данных только по замерным станциям выбранной группы.


Текст: Абдрахманов М. И., ООО «Информационные горные технологии»

Отраслевые решения

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.