Požeminiai kasyklų keltuvai kasdien perkelia žmones ir medžiagas tūkstančius metrų po žeme. Šios sunkiosios mašinos dirba atšiauriomis sąlygomis, kai saugos klaidos gali sukelti rimtų nelaimingų atsitikimų. TheSiemens HMI(Žmogaus{0}}mašinos sąsaja) sistema atlieka pagrindinį vaidmenį saugant minų keltuvus, atlikdama dvi svarbias funkcijas: apsaugą nuo vėjo ir lyno įtempimo stebėjimą. Šiame straipsnyje paaiškinama, kaipSiemens HMItechnologija pagerina saugumą ir patikimumąpožeminės kasyklos keltuvasoperacijos.
Kodėl apsauga nuo vėjo ir lynų įtempimas yra svarbūs požeminėje kasyboje
Anpožeminės kasyklos keltuvasvažiuoja aukštyn ir žemyn vertikaliais velenais dideliu greičiu. Viršutinis vėjas įvyksta, kai keltuvo konteineris pajuda už įprasto sustojimo taško veleno viršuje arba apačioje. Tai gali sukelti žalą susidūrimo metu, lyno nutrūkimą arba mirtinus sužalojimus. Kasyklų saugos taisyklės reikalauja, kad apsaugos nuo vėjo sistemos reaguotų greičiau nei per 0,1 sekundės, kai padėties nustatymo klaida yra mažesnė nei 50 milimetrų.
Vieliniai lynai neša visą kėlimo narvelio svorį ir jo apkrovą. Kelių-lynų frikciniuose keltuvuose netolygus įtempimas tarp lynų sukelia per didelį atskirų lynų nusidėvėjimą. Pagal kasybos saugos standartus įtempimo skirtumas tarp bet kurios vienos virvės ir vidurkio turi neviršyti ±10 procentų. Kai įtempimo disbalansas viršija šią ribą, lynai gali nutrūkti arba keltuvas gali nuvažiuoti nuo bėgių.
Tradicinės analoginės valdymo sistemos stengiasi stebėti šiuos parametrus pakankamai greitai ir tiksliai. Sukurtos šiuolaikinės skaitmeninės sistemosSiemens HMIaparatinė įranga pateikia duomenis realiuoju laiku{0}} ir automatines apsaugos reakcijas, kurių mechaninės sistemos negali atitikti.
Siemens HMI: šiuolaikinio minų keltuvo valdymo pagrindas
TheSiemens HMIsistema veikia su Siemens S7-400 PLC valdikliais, kad suformuotų minų keltuvo saugos sistemos smegenis. Valdymo spintoje naudojamas 10,4 colio spalvotas jutiklinis ekranas, rodantis kėlimo padėtį, greitį, lyno įtempimą ir aliarmo būseną realiu laiku. Operatoriai gali peržiūrėti tiesiogines duomenų tendencijas, koreguoti apsaugos parametrus ir peržiūrėti įvykių žurnalus tiesiogiai per sąsają.
Sistema naudoja dvigubą „Profibus{0}}DP“ ir „Ethernet“ ryšį jutikliams, stabdžiams ir variklio pavaroms sujungti. Pertekliniai maitinimo šaltiniai ir atsarginiai procesoriaus moduliai persijungia greičiau nei per 0,3 sekundės, jei sugenda pagrindinis valdiklis. Šis perteklius užtikrina, kad apsaugos sistema veiktų net tada, kai vienas komponentas turi problemų.
Apsaugos nuo vėjo sistemos veikimas
Apsaugos nuo vėjo funkcija saugumo sumetimais naudoja tiek programinės, tiek techninės įrangos sluoksnius. Programinė įranga-pagrįsta apsauga nuo vėjo apskaičiuoja keltuvo padėtį naudodama kodavimo duomenis ±0,01 laipsnio tikslumu. Kai narvas artėja prie veleno galo, sistema pirmiausia suaktyvina lėtėjimą, o tada avarinį stabdymą, jei narvas tęsiasi per įspėjimo tašką.
Aparatinės įrangos atsarginė apsauga naudoja be{0}}kontaktinius magnetinius jungiklius, sumontuotus kritinėse veleno padėtyse. Šie jungikliai veikia nepriklausomai nuo programinės įrangos sistemos. Jei sugenda ir programinės įrangos, ir pirminės aparatinės įrangos apsauga, galutinis svorio{3}}galinis plaktuko jungiklis tiesiogiai įjungia mechaninį stabdį.
Lauko matavimai rodo pilnąApsauga nuo vėjo minų keltuvuipasiekia 0,08 sekundės reakcijos laiką ir 32 milimetrų stabdymo tikslumą. Šis našumas atitinka ir viršija 0,1 sekundės ir 50 milimetrų pramonės saugos reikalavimus.
{0}}Tiesiojo laiko lynų įtempimo stebėjimo technologija
Thevielinių lynų įtempimo stebėjimo sistemanaudoja hidraulinius slėgio jutiklius, sumontuotus kiekviename lyno pakabos taške. Šie jutikliai paverčia lyno įtempimo jėgą elektriniais signalais ±0,5 proc. -visos skalės tikslumu. TheSiemens HMIvienu metu rodo visų atskirų lynų įtempimo vertes kartu su bendra apkrova ir įtempimo skirtumo procentais.
Sistema renka įtempimo duomenis 100 kartų per sekundę ir taiko skaitmeninį filtravimą, kad pašalintų keltuvo judėjimo keliamą vibracijos triukšmą. Šis filtravimas užtikrina, kad rodmenys atspindėtų faktinį krovinio svorį, o ne laikiną smūgį nuo virvės siūbavimo. Kai kurios nors lyno įtempimas yra 10 procentų didesnis arba mažesnis už vidurkį, sistema įjungia garsinį signalą ir gali automatiškai inicijuoti kontroliuojamą sulėtinimą.
Operatoriai gali peržiūrėti įtempimo tendencijų grafikus, kurie seka pokyčius keltuvui judant nuo paviršiaus iki veleno dugno. Šie duomenys padeda techninės priežiūros komandoms nustatyti netolygų lynų nusidėvėjimą, kol jis tampa pavojingas.
Lauko bandymo rezultatai: 810 metrų gylio minų atvejo tyrimas
Išsamus lauko bandymas buvo atliktas 810 - metrų gylio anglies kasykloje, naudojant keturių lynų frikcinį keltuvą, kurio narvelio masė 8,18 tonos. Bandymo metu buvo lyginami įtempimo rodmenys prieš ir po montavimoSiemens HMIstebėjimo ir kompensavimo sistema.
Bandymo sąlygos apima:
- Šachtos gylis: 810 metrų
- Kėlimo lynų skaičius: 4
- Uodegos lyno svoris: 6,62 kg vienam metrui
- Kėlimo greitis: 12 metrų per sekundę
- Visa naudingoji apkrova: 10 tonų
Duobės galvutės padėtyje bendras lyno įtempimas prieš kompensavimą buvo 154,3 kN. Sistemai pritaikius hidraulinį balanso reguliavimą, bendra įtempimas padidėjo iki 184,6 kN, o atskirų lynų reikšmės tapo daug vienodesnės. Prieš kompensavimą atskirų lynų įtempimai svyravo nuo 35,8 kN iki 40,2 kN - 12,3 procentų skirtumas. Po kompensavimo diapazonas susiaurėjo iki 45,7 kN iki 46,8 kN - tik 2,4 proc. skirtumas.
Šachtos viduryje (390 metrų gylyje) bendra įtampa buvo 111,2 kN prieš kompensaciją ir 129,5 kN po kompensavimo. Įtampos disbalansas sumažėjo nuo 11,6 iki 3,1 procento. Duobės dugne bendra įtampa buvo 68,1 kN prieš ir 83,1 kN po kompensacijos, o disbalansas pagerėjo nuo 6,0 iki 4,2 procento.
Šie bandymų rezultatai įrodolyno įtempimo stebėjimo sistema su Siemens HMIsumažina įtempimo disbalansą 65–75 procentais visose veleno padėtyse.
Saugos standartai ir sistemos patikimumas
Visa valdymo ir apsaugos sistema atitinka SIL 3 (3 saugos vientisumo lygis) pagal IEC 61508 standartą. Šis įvertinimas reiškia, kad sistemos gedimo tikimybė esant pareikalavimui yra mažesnė nei 1 iš 10 000 operacijų. Sistema taip pat atitinka vokiškus TAS velenų kėlimo sistemų standartus.
Woodsmith kasykloje Jungtinėje Karalystėje „Siemens“ tiekė elektros įrangą dviems Blair Multi{0}}lynų keltuvams, veikiantiems 1 450 metrų žemiau jūros lygio. Kiekvienas keltuvas, naudodamas 9,3 megavatų sinchroninius variklius, gabena 35 -t naudingąsias apkrovas 18 metrų per sekundę greičiu. Kartu su OLKO sukurta kelių kanalų stabdžių sistema COBRA01 veikia suSiemens HMI kasybos operacijomspristatyti SIL 3 sertifikuotą apsaugą.
Theminų keltuvų valdymo pulto technologijaapima integruotas{0}}diagnostikos funkcijas, kurios nuolat tikrina jutiklių įvestis, išvesties reles ir stabdžių grandines. Automatiniai savęs{2}}testai atliekami kas 24 valandas ir registruojami saugos audito rezultatai. Jei sistema aptinka bet kurio apsaugos kanalo gedimą, ji įspėja operatorius ir neleidžia keltuvui veikti, kol problema nebus ištaisyta.
Pagrindiniai kasybos veiklos pranašumai
Minos, kuriose naudojama „Siemens HMI“ apsauga nuo vėjo ir lyno įtempimo stebėjimas, pastebimai pagerėjo trijose pagrindinėse srityse.
Pirma, saugumo rizika žymiai sumažėja. Dviejų-sluoksnių apsauga nuo vėjo ir nuolatinis įtempimo stebėjimas sumažina lyno nutrūkimo ar veleno susidūrimo tikimybę. Atliekant 810 metrų minų bandymą, įtampos disbalansas visą laiką neviršijo ±10 procentų reguliavimo ribos.
Antra, priežiūros išlaidos sumažėja. Stebėdamos įtempimo modelius, kasyklos gali planuoti lynų keitimą pagal faktinį nusidėvėjimą, o ne fiksuotus laiko intervalus. Vienoda įtempimo apkrova pailgina lyno tarnavimo laiką 20–25 proc., palyginti su nesubalansuotu darbu.
Trečia, pailgėja gamybos laikas. Sistema sumažina neplanuotų išjungimų, kuriuos sukelia klaidingi aliarmai arba nežinomos lyno sąlygos. Realaus-laikinio HMI duomenys leidžia operatoriams atlikti greitus koregavimus nesustabdant gamybos ir atlikti neautomatinius patikrinimus.
Požeminė kasyklų keltuvo saugos sistema su Siemens HMI technologija suteikia kasybos operatoriams apsaugą ir našumą. Dėl tikslios reakcijos į vėją, tikslios įtampos stebėjimo ir įrodyto lauko veikimo šios sistemos padeda kasykloms saugiai ir efektyviai veikti didesniame gylyje nei bet kada anksčiau.
