Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем КРУГ

Назначение

Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем "КРУГ" является измерительно-управляющей информационной системой и предназначена для непрерывного автоматического измерения объемной доли метана, оксида углерода, водорода, оксида азота, диоксида азота, кислорода в газовой смеси, а также давления и скорости газового потока, давления воды, температуры газовой смеси, жидкости и агрегатов, средних квадратических значений (СКЗ) виброскорости механических колебаний агрегатов, зазора между торцом чувствительной части датчика и поверхностью контролируемого объекта.

Описание

Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем "КРУГ" (далее - Аппаратура) является многоканальной стационарной автоматической измерительной системой непрерывного действия.

Структурно технические средства Аппаратуры разделены на следующие уровни:

- полевой уровень;

- контроллерный уровень;

- уровень передачи информации;

- уровень питания;

- диспетчерский уровень.

Технические средства полевого уровня обеспечивают непосредственное сопряжение Аппаратуры с объектами контроля и оповещение персонала об аварийных и иных ситуациях.

В состав полевого уровня входят следующие технические средства:

- дискретные датчики ("сухие" контакты аппаратов электроснабжения (далее АЭ), конечных выключателей и дискретные выходы датчиков технологических параметров);

- датчики (первичные измерительные преобразователи) измерительных каналов (ИК);

- блоки промежуточного реле;

- сигнализирующие устройства.

Дискретные датчики и датчики измерительных каналов подключаются к соответствующим по роду сигналов и параметрам искробезопасности входам/выходам технических средств контроллерного уровня.

В состав измерительных каналов Аппаратуры входят датчики (первичные измерительные преобразователи), перечисленные в таблице 1.

Таблица 1 - Перечень датчиков, входящих в состав измерительных каналов Аппаратуры

В Аппаратуре реализованы ИК со следующими структурами:

1) датчик с аналоговым выходом 0,4...2,0 В (ДМС 01, ДМС 03, СДТГ, СДОУ 01, СДСВ 01) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX) - преобразователь интерфейса RS-485/USB- ЦЭВМ;

2) датчик с аналоговым выходом 0,4...2,0 В (ДМС 01, ДМС 03, СДТГ, СДОУ 01, СДСВ 01) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX) - преобразователь интерфейса RS-485/Ethernet - локальная компьютерная сеть - ЦЭВМ;

3) датчик с интерфейсом RS-485 (СДСВ 01, ДМС03-03, ИВД-2, ИВД-3) - преобразователь интерфейса RS-485/USB- ЦЭВМ;

4) датчик с интерфейсом RS-485 (СДСВ 01, ДМС03-03, ИВД-2, ИВД-3) - преобразователь интерфейса RS-485/Ethernet - локальная компьютерная сеть - ЦЭВМ;

5) датчик с интерфейсом RS-485 (СДСВ 01, ДМС03-03, ИВД-2, ИВД-3) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX) - преобразователь интерфейса RS-485/USB- ЦЭВМ;

6) датчик с интерфейсом RS-485 (СДСВ 01, ДМС03-03, ИВД-2, ИВД-3) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX) - преобразователь интерфейса RS-485/Ethernet - локальная компьютерная сеть - ЦЭВМ;

7) датчик с интерфейсом Microlan (ДТМ) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX, ДТМ-X) - преобразователь интерфейса RS-485/USB- ЦЭВМ;

8) датчик с интерфейсом Microlan (ДТМ) - вторичный прибор с интерфейсом RS-485 (ВБ-XX, ДТМ-X) - преобразователь интерфейса RS-485/Ethernet - локальная компьютерная сеть - ЦЭВМ.

Технические средства контроллерного уровня обеспечивают преобразование сигналов, получаемых от дискретных датчиков и датчиков ИК, формирование и реализацию управляющих сигналов для БПР, сигнализирующих и исполнительных устройств, предоставление данных для диспетчерского уровня.

Технические средства уровня передачи информации обеспечивают обмен данными между техническими средствами диспетчерского уровня и контроллерного и/или полевого уровней по радиоканалу и/или проводной линии связи.

Технические средства уровня питания обеспечивают электрическое питание технических средств уровня передачи информации, контроллерного и полевого уровней.

Технические средства диспетчерского уровня обеспечивают сбор, хранение и предоставление данных, собираемых Аппаратурой с объектов контроля, формирование команд телеуправления. Технические средства диспетчерского уровня должны использоваться для создания автоматизированных рабочих мест инженера-оператора и диспетчера.

Основные функции Аппаратуры при использовании на угольных шахтах:

- телесигнализация (далее ТС) и телеизмерение (далее ТИ) различных контролируемых параметров шахтной атмосферы, микроклимата и метановоздушной смеси в системах отвода метана: дегазационных системах (далее ДС) и газоотсасывающих установках (далее ГУ);

- телеуправление (далее ТЛУ) основным и вспомогательным технологическим оборудованием.

Степень защиты технических средств Аппаратуры от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96:

- технические средства полевого, контроллерного, уровня питания

и передачи данных Аппаратуры                                                IP54 ... IP65

- технические средства диспетчерской части Аппаратуры                  IP20 ... IP44

У ровень и вид взрывозащиты Технических средств Аппаратуры указан в таблице 2.

Таблица 2 - Уровень и вид взрывозащиты по ГОСТ Р 51330.0-99

Общий вид технических средств Аппаратуры представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид технических средств Аппаратуры

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее - ПО) Аппаратуры имеет следующую структуру:

1) ПО полевого уровня (встроенное ПО микропроцессорных цифровых датчиков: ДМС-03, ДМС-03Э, СДСВ-01, ИВД-2, ИВД-3, ДТМ, СДД-01);

2) ПО контроллерного уровня (встроенное ПО вычислительных блоков ВБ-XX);

3) ПО уровня передачи информации:

- ПО репитеров (встроенное ПО повторителей сигналов ПС-XX, повторителей-барьеров искробезопасности ПБИ-XX)

- ПО персонального компьютера - OPC-сервер «КРУГ».

4) ПО диспетчерского уровня (SCADA-система).

Структурная схема ПО Аппаратуры приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема программных средств Аппаратуры

ПО полевого уровня выполняет следующие функции:

- прием, обработка и передача измерительной информации от первичных измерительных преобразователей;

- индикацию результатов измерений и настроечных параметров;

- интерфейс с контроллерным уровнем (аналоговый выходной сигнал по напряжению 0,4...2 В, цифровой выход по интерфейсу RS-485 или Microlan (M-Lan))

ПО контроллерного уровня выполняет следующие функции:

- получение данных с технических средств полевого уровня;

- преобразование данных;

- индикацию результатов измерений и настроечных параметров;

- интерфейс с уровнем передачи информации.

ПО технических средств уровня передачи информации выполняет следующие функции:

- интерфейс с контроллерным уровнем;

- интерфейс с ПО персонального компьютера уровня передачи данных (OPC-сервер «КРУГ»).

ПО персонального компьютера уровня передачи информации выполняет следующие функции:

- интерфейс с техническими средствами уровня передачи данных;

- интерфейс диспетчерского уровня.

На диспетчерском уровне используются общепромышленные SCADA-системы типа «GENESIS32», «Advantech Studio», «Genie DAQ», «Rockwell», «WinCC», а также могут применяться другие SCADA-системы.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 3.

Лист № 6

Всего листов 15

Таблица 3 - Идентификационные данные программного обеспечения Аппаратуры

Влияние программного обеспечения всех уровней Аппаратуры учтено при нормировании метрологических характеристик.

ПО технических средств полевого (датчики), контроллерного (ВБ-ХХ) и уровня передачи данных (ПС-XX, ПБИ-XX) является встроенным и разработано изготовителем специально для решения поставленных задач и защищено от преднамеренных или непреднамеренных изменений путем установки изготовителем на этапе производства системы защиты микроконтроллеров от чтения и записи. Защита ПО технических средств полевого (датчики), контроллерного (ВБ-ХХ) и уровня передачи данных (ПС-XX, ПБИ-XX) соответствует уровню С по МИ 3286-2010.

Защита OPC-сервера аппаратуры КРУГ от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню С по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

1) Метрологические характеристики измерительных каналов

1.1) Измерительный канал объемной доли метана и довзрывоопасных концентраций горючих газов в газовой смеси

1.1.1) Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности измерительного канала объемной доли метана и довзрывоопасной концентрации горючих газов в газовой смеси приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Измерительный канал объемной доли метана и довзрывоопасной концентрации горючих газов в газовой смеси

1.1.2) Пределы допускаемой вариации показаний, в долях от преде

лов допускаемой основной погрешности

1.1.3) Пределы допускаемой дополнительной погрешности, в долях

от пределов допускаемой основной погрешности:

а) при использовании в составе ИК датчика ДМС 01:

- от изменения температуры на каждые 10 °C

- от изменения относительной влажности анализируемой

среды в пределах рабочих условий эксплуатации

- от изменения давления в пределах рабочих условий эксплуатации

б) при использовании в составе ИК датчика ДМС 03, ДМС-03Э:

от изменения температуры в диапазоне температур от минус 5 до плюс 35 °С, давления в диапазоне давлений от 60 до 119,7 кПа, влажности в диапазоне относительной влажно-

сти от 30 до 100% при температуре 35 °C (без конденсации влаги)

для ДМС 03, объёмная доля, %

- в диапазоне измерений (0-2,5) %

- в диапазоне измерений (5-100) %

для ДМС 03Э на диапазоне (0-57) % НКПР, % НКПР

1.1.5) Время работы без корректировки показаний не менее, сут

- для ДМС-01

- для ДМС-03

- для ДМС-03Э

1.1.6) Диапазон настройки порогов срабатывания сигнализации,

объемная доля метана, %                                                       от 0,5 до 2,0

Примечание - значение порога срабатывания выбирается из ряда 0,5; 0,75; 1,0; 1,3; 2,0.

1.1.7) Пределы допускаемой погрешности срабатывания сигнализации:

- для ДМС-01, ДМС-03, объемная доля метана, %

- для ДМС-03Э, % НКПР

1.1.8) Время срабатывания сигнализации не более, с

1.2) Измерительный канал объемной доли токсичных газов, кислорода и водорода

1.2.1) Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности по измерительному каналу объемной доли токсичных газов, кислорода и водорода приведены в таблице 5.

Таблица 5

1.2.2) Пределы допускаемой вариации показаний, в долях от преде-

лов допускаемой основной погрешности                                               0,5

1.2.3) Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности, в долях от пределов допускаемой основной погрешности:

- при отклонении температуры окружающего воздуха от нормаль

ного значения на каждые 10 °C

- от изменения относительной влажности анализируемой среды в

рабочих условиях эксплуатации

1.2.4) Интервал времени непрерывной работы без корректировки показаний, сут, не более

- СДТГ 01, СДОУ 01

- СДТГ 02, СДТГ 03, СДТГ 05, СДТГ 06, СДТГ 11

1.3) Измерительный канал скорости воздушного потока

1.3.1) Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности по измерительному каналу скорости воздушного потока приведены в таблице 6.

Таблица 6

1.3.2) Пределы допускаемой дополнительной погрешности, в долях от пределов допускаемой основной погрешности:

- от изменения температуры в пределах рабочих условий эксплуа

тации                                                                                 0,5

- от изменения относительной влажности анализируемой среды

в пределах рабочих условий эксплуатации                                       0,5

1.4) Измерительный канал абсолютного давления газа, разности давления газа, абсолютного давления жидкости

1.4.1) Диапазоны измерений давления:

а ) разности давлений (встроенным тензомодулем), кПа          от 0 до 5,89; от 0 до 40;

от 0 до 100; от 0 до 500; от 0 до 1000 б) абсолютного давления:

- встроенным тензомодулем, кПа                       от 53,2 до 114,4; от 60 до 2500;

- внешним тензопреобразователем, МПа                          от 0 до 0,6; от 0 до 1;

от 0 до 2,5; от 0 до 6; от 0 до 10;

Примечание - абсолютное давление воды измеряется только датчиком с внешним тензо-преобразователем.

1.4.2) Пределы основной допускаемой приведенной погрешности, Y, %

1.4.3) Вариация выходного сигнала                                               0,5 |y|

1.4.4) Пределы дополнительных приведенных погрешностей, %:

- от изменения температуры окружающей и измеряемой сред на каждые 10 oC от температуры (20±5) oC

- от изменения относительной влажности окружающей и измеряемой сред в диапазоне от 0 до 100 %

- от изменения напряжения питания от номинального значения

в диапазоне от 8 до 15 В

1.5) Измерительный канал температуры газовой смеси, жидкости и агрегатов

1.5.1) Диапазон измерений температуры, oC                         от минус 55 до 125

1.5.2) Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, oC

1.5.3) Время преобразования температуры в выходной сигнал, мс, не более

1.5.4) Разрешающая способность, oC

1.6) Измерительный канал зазора

1.6.1) Диапазон измерения зазоров, мм                                     от 0,4 до 6,0;

1.6.2) Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений зазора при нормальных условиях, %

1.6.3) Уровень шумового сигнала датчика в единицах измеряемой

величины, мм, не более

1.6.4) Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности измерений зазора, вызванной изменением напряжения питания, мм                                 ±0,001

1.6.5) Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений зазора, вызванной изменением температуры окружающего воздуха в условиях применения, %/1oC

1.6.6) Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений зазора, вызванной влиянием внешнего электромагнитного поля до 30 А/м, %

1.7) Измерительный канал средних квадратических значений (СКЗ) виброскорости механических колебаний агрегатов

1.7.1) Диапазон измерений СКЗ виброскорости, мм/с                       от 0,8 до 70

1.7.2) Диапазон частот измерений виброскорости, Гц                      от 40 до 800

1.7.3) Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений СКЗ виброскорости, %

1.7.4) Уровень шумового сигнала датчика в единицах

СКЗ виброскорости, мм/с, не более

1.7.5) Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности измерений СКЗ виброскорости, вызванной изменением напряжения питания, мм/с

1.7.6) Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений СКЗ виброскорости, вызванной изменением температуры окружающего воздуха в условиях применения, %/1oC

1.7.7) Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений СКЗ виброскорости, вызванной влиянием внешнего электромагнитного поля, %

2) Время прогрева технических средств измерительных каналов

4) Характеристики линий связи Аппаратуры приведены в таблице 8. Таблица 8 - Характеристики линий связи

5) Габаритные размеры и масса технических средств, входящих в состав полевой части

Аппаратуры не более, указанных в таблице 9.

Таблица 9 - Габаритные размеры и масса

6) Электрическая мощность, потребляемая техническими средствами, входящими в со-

став полевой части Аппаратуры не более указанной в таблице 10.

Таблица 10 - Потребляемая мощность технических средств Аппаратуры

7) Характеристики надежности технических средств Аппаратуры приведены в табли-

це 11.

Таблица 11 - Характеристики надежности

Рабочие условия эксплуатации

Таблица 12 - Рабочие условия эксплуатации технических средств полевого, контроллерного и уровня питания Аппаратуры

Таблица 13 - Рабочие условия эксплуатации технических средств диспетчерского уровня

Аппаратуры_____________________________________________________________________

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится типографским способом на титульный лист Руководства по эксплуатации и на составные части Аппаратуры в виде табличек.

Комплектность

Типовой комплект технических средств Аппаратуры включает в себя устройства, пере-

численные в таблице 14.

Таблица 14 - Типовой комплект технических средств Аппаратуры

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП-242-1126-2011 "Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем «КРУГ». Методика поверки", разработанным и утвержденным ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМ им. Д. И. Менделеева" "16" февраля 2011 г.

Основные средства поверки:

1) ГСО-ПГС в баллонах под давлением по ТУ 6-16-2956-92 состава: метан - воздух, метан - азот, оксид углерода - воздух, водород - азот, оксид азота - азот, диоксид углерода - азот; кислород - азот;

2) воздух марки А в баллоне под давлением по ТУ 6-21-5-82;

3) калибратор напряжения и тока искробезопасный КНТИ-40.00.00, ТУ 314879-00417282729-05;

4) генератор газовых смесей ГГС-03-03 по ШДЕК.418313.001 ТУ в комплекте с ГСО-ПГС в баллонах под давлением по ТУ 6-16-2956-92 и ЭМ ВНИИМ по МИ 2590-2008

5) генератор термодиффузионный ТДГ-01, ШДЕК.418319.001 ТУ, в комплекте с источником микропотока на диоксид азота по ИБЯЛ.418319.013 ТУ;

6) установка аэродинамическая АТ-ДСВ по АТДС.402139.007 ТУ.

Сведения о методах измерений

Методика измерений приведена в документе ИГТ.041410.002-00.000 РЭ «Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем «КРУГ». Руководство по эксплуатации», 2008 г.

Лист № 15

Всего листов 15

Нормативные документы

1) ГОСТ 24032-80 Приборы шахтные газоаналитические. Общие технические требования. Методы испытаний.

2) ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.

3) ГОСТ Р 52136-2003 Газоанализаторы и сигнализаторы горючих газов и паров электрические.

Часть 1. Общие требования и методы испытаний.

4) ГОСТ Р 52137-2003 Газоанализаторы и сигнализаторы горючих газов и паров электрические. Часть 2. Требования к приборам группы I с верхним пределом измерений объемной доли метана в воздухе не более 5 %.

5) ГОСТ Р 52138-2003 Газоанализаторы и сигнализаторы горючих газов и паров электрические. Часть 3. Требования к приборам группы I с верхним пределом измерений объемной доли метана в воздухе до 100 %.

6) ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем.

7) ГОСТ 8.578-2002 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.

8) ГОСТ 8.542-86 ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений скорости воздушного потока;

9) МИ 2070-90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений виброперемещения, виброскорости, виброускорения в диапазоне частот от 0,3 до 20000 Гц.

10) ГОСТ 8.017-79 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа.

11) ГОСТ 8.223-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема измерений абсолютного давления в диапазоне 2,7-102 - 4000402 Па.

12) ГОСТ 8.187-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема измерений разности давлений до 4404 Па.

13) ГОСТ 8.558-93 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.

14) ТУ 3148-004-44645436-2008. Аппаратура контроля эффективности работы газоотсасывающих установок и дегазационных систем «КРУГ». Технические условия.

Рекомендации к применению

при выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда.