10 Принципы автоматизации буровых установок шахты

Автоматизация шахтных буровых станков или машин развивается по пути САР режима бурения. Разработана аппаратура для дистанционного управления буровыми станками и автоматического наращивания става. Конструкция буровых станков позволяет осуществлять управление режимами работы по одному или двум параметрам: подача бура и частота его вращения. Автоматическое регулирование режима работы машины дифференциальновинтовой подачи обеспечивается введением обратной связи по нагрузке либо установлением привода, способного к саморегулированию.

Принцип построения САР режима работы буровых машин для поддержания заданного значения нагрузки аналогичен системам САР для проходческих машин (например, регулятор ПРИЗ – М), т.е. используется минимальный вариант регулирования - изменение скорости подачи в зависимости от нагрузки на приводной ЭД. Отличительная особоеность САР буровой машины является наличие режима забуривания, который проводится при заведомо пониженной скорости.

В настоящее время система автоматизации буровых машин представляет собой станцию САУБ и аппаратура наращивания бурового става.

Станция САУБ обеспечивает автоматическую стабилизацию тока нагрузки ЭД вращателя по минимальному варианту и защиту ЭД от перегрузки, а так же дистанционное управление электрооборудованием бурового става. Кроме того, станция управления обеспечивает типовые электрические защиты и блокировки.

Аппартура автоматического наращивания става обеспечивает последовательное выполнение следующих операций: выдвижка питателя с новой штангой на линию бурения; соединение новой штанги с буровым станком; возвращение питателя в заданном положении; бурение скважин на длину одной штанги; возвращение питателя в заднее положение. За тем цикл повторяется и бурение происходит до тех пор пока последняя штанга не выйдет из питателя. Процесс бурения может продолжаться после загрузки питателя штангой.

11 Конвейерный транспорт шахты как объект автоматизации

Существуют ленточные и скребковые конвейеры, бремсберговые и уклонные конвейеры, участковые и магистральные, одно, двух, трех и четырех двигательные, грузовые и грузо-людские.

При конвейеризации широко используются бункера, которые позволяют накапливать твердый материал в случае остановки конвейерной линии.

Для шахтных конвейерных линий характерны возмущения на входе объекта управления (дискретный характер забойных грузопотоков и их переменная интенсивность в периоды не­прерывных поступлений), внутренние возмущения объекта уп­равления (экстренные и аварийные остановы конвейеров ли­нии), возмущения на выходе объекта управления, связанные с ограниченной пропускной способностью сопряженных транс­портных звеньев (приемного бункера, рельсового транспорта, грузового подъема) либо с нарушением нормального режи­ма их работы.

Развитие автоматизации шахтных конвейерных линий определялось необходимостью снижения трудоемкости управления и повышения безопасности эксплуатации конвейерного транспорта. В связи с этим, широкое распространение получило автоматизированное управление конвейерной линией, техническая сущность которого заключается в централизации управления процессами пуска-останова конвейеров, а также в обеспечении автоматической защиты от развития аварии при возникновении аварийных ситуаций.

В основу централизации управления, положен последовательный пуск конвейеров линии в направлении обратном движению грузопотока, с контролем момента запуска каждого последующего конвейера в зависимости, от скорости предыдущего и останов конвейерной линии путем отключения всех или части работающих конвейеров. Таким образом, система управления является разомкнутой по отношению к основному технологическому параметру (грузопотоку).

В настоящее время почти все конвейерные линии на шах­тах автоматизированы. Однако потенциальные возможности автоматизированного управления исчерпаны не полностью. Продолжают оставаться актуальными следующие задачи: сни­жение трудоемкости обслуживания автоматизированных кон­вейерных линий, вероятности отказов в работе линии и вре­мени простоев линии в результате отказа за счет улучшения па­раметров надежности и ремонтопригодности аппаратуры и тех­нических средств автоматизации, а также развития информа­ционных свойств аппаратуры автоматизации позволяющих сократить время поиска причи­ны и места отказа. Требуется оптимальное автоматическое регулирование.

Задача оптимального автоматического управления сводит­ся к автоматическому поиску и автоматической реализации такого варианта реакции системы на возмущение, при котором достигается наиболее выгодный по выбранному критерию ре­жим работы объекта. Таким образом, система управления яв­ляется замкнутой по отношению к основному технологическо­му параметру.

Следует иметь в виду, что автоматическое оптимальное уп­равление является более высокой качественной ступенью раз­вития общей проблемы управления конвейерным транспортом. Однако наличие более высокой качественной ступени не мо­жет само по себе служить гарантией целесообразности при­менения автоматического оптимального управлении на всех' шахтных конвейерных линиях и не предопределяет необходи­мости повсеместного перехода от автоматизированного управ­ления к оптимальному автоматическому. В данном случае необходим дифференцированный подход, учитывающий параметры конкретного технологического объекта (конвейерной линии).

При эксплуатации ленточного конвейера возможны следующие основные аварийные ситуации:

• завал горной массы в местах перегрузки из конвейера на конвейер;

• сход ленты из роликов конвейера;

• скорость ленты может снижаться;

• пробуксовка ленты относительно приводного барабана;

• перегрев приводного барабана;

• прослабление натяжения ленты.

Работа конвейеров и конвейерных линий осуществляется соответственно с правилами безопасности и специальными нормативными документами, которые регламентируют эксплуатацию конвейеров в подземных условиях шахт для транспортирования горной массы. В частности, они требуют, чтобы система автоматизации конвейеров или конвейерных линий обеспечивала:

• управление неразветвленными и разветвленными конвейерными линиями;

• местное автоматизированное и централизованное автоматизированное управление отдельным конвейером;

• централизованное автоматизированное, автоматическое управление конвейерной линией;

- пуск конвейеров в направлении, обратному грузопотоку; оперативный, аварийный и экстренный останов;

• защитное отключение;

- блокировки;

- сигнализацию: предупредительную, оперативную, аварийную. Предупредительная сигнализация - должна содержать сообщения о маршруте, по которому осуществляется транспортирование; номере конвейера выбранного для управления; о работе конвейера; виде управления каждым конвейером. Аварийная сигнализация – должна содержать следующие основные сообщения: экстренное или аварийное отключение линии; номер конвейера в линии отключенного средствами защиты; о причине останова конвейера и линии.

Требования к системе автоматизации конвейерной линии.

Для централизованного управления магистральной конвейерной линии с использованием микроконтроллеров и ЭВМ, рядом с указанными выше типичными нормативными требованиями, к системе автоматизации предъявляются следующие дополнительные требования:

1) диагностировать и отображать в виде компьютерной графики стан каждого конвейера, а также осуществлять детальную расшифровку причин аварийных остановов;

2) расшифровывать причины аварийных останов как в графической форме (изменением цвета конвейера на мнемосхеме), так и в текстовой с подробными комментариями, которая разрешит горному диспетчеру и другим службам шахты оперативно принимать правильные решения по нормализации работы конвейерных линий;

3) документировать историю процесса управления;

4) осуществлять контроль и управление загрузкой накопительных бункеров;

5) формировать «Совет диспетчеру» по пуску и остановку конвейеров в зависимости от грузопотока и загрузку накопительных бункеров;

6) осуществлять управление в реальном масштабе времени.

Удовлетворить указанным требованиям может лишь автоматизированная конвейерная линия. Под автоматизированной конвейерной линией понимается такая линия, конвейеры которой объединены общей системой управления, которое обеспечивает соблюдение необходимых защит, блокирований, а также автоматическую реализацию законов пуска, остановки и к пуску конвейерной линии. Для этого предполагается оснащение конвейерной линии средствами автоматического контроля и защиты каждого конвейера и управление, как отдельными конвейерами, так и всей линией. Так, ленточные конвейеры соответственно Правилам безопасности (§298) должны оборудоваться:

а) датчиками бокового всхода ленты, которые отключают привод конвейера при сходе ленты в сторону более 10% ее ширины;

б) средствами пылеподавлення в местах перегрузок;

в) устройствами по очищению лент и барабанов;

г) устройствами, которые улавливают грузовую область ленты при ее разрыве;

д) средствами защиты, которые обеспечивают отключение привода конвейера при превышении допустимого уровня материала, который транспортируется, в местах перегрузки, снижении скорости ленты до 25% номинальной (пробуксовка);

е) устройством для отключения привода конвейера из любой точки по его длине, а также ограждениями вращающихся деталей (приводных барабанов).

ж) при наличии бункеров устройствами управления загрузкой – разгрузкой бункеров.