Системы автоматизированного аэрогазового контроля многофункциональные АС АГК мод. АС АГК 2.0

Назначение

Системы автоматизированного аэрогазового контроля многофункциональные АС АГК модель АС АГК2.0 предназначены для контроля параметров рудничной атмосферы - измерения содержания метана, оксида углерода, диоксида углерода, водорода, сероводорода, оксида азота, диоксида азота, диоксида серы, хлора, кислорода в воздухе рабочей зоны, а также влажности и температуры окружающей среды, скорости воздушного потока в горных выработках и вентиляционных сооружениях шахт, рудников и других промышленных объектов, массовой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны, для измерения температуры, абсолютного, избыточного или дифференциального давления газовых смесей и жидкостей.

Описание

Системы автоматизированного аэрогазового контроля многофункциональные АС АГК модель АС АГК2.0 (далее - АС АГК) являются стационарными многоканальными устройствами непрерывного действия.

АС АГК является системой с трехуровневой иерархической структурой взаимодействия технических средств:

-    Нижний (полевой) уровень обеспечивает контроль параметров рудничной атмосферы (аэ-рогазовый контроль, АГК) и технологической безопасности с помощью первичных измерительных преобразователей (ПИП), перечисленных в таблице 1.

-    Средний (локальный) уровень обеспечивает сбор и первичную обработку результатов измерений, формирование команд управления для оборудования, в том числе и защитного действия (реализация автоматической газовой защиты, АГЗ), обмен информацией с верхним (диспетчерским) уровнем с помощью системы управления измерительной Commander ТХ2100 и (или) системы измерительной управляющей SENTRO (модели SENTRO 8 ТХ9165 и SENTRO 1 ТХ6531).

-    Верхний (диспетчерский) уровень осуществляет обработку информации, поступающей от систем управления Commander TX2100 или SENTRO, ее отображение и хранение, а также формирование команд дистанционного оперативного управления. Аппаратными средствами верхнего уровня системы являются персональные компьютеры (не менее двух), которые выполняют функции основного и резервного серверов, и персональные компьютеры (не менее двух), выполняющие функции автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора и администратора АС АГК, а также другое оборудование, обеспечивающее бесперебойное электропитание компьютеров и коммуникации.

Таблица 1 - Перечень первичных измерительных преобразователей (ПИП), входящих в состав АС АГК

Электрическое питание элементов системы осуществляется с помощью блоков питания TX6648, TX6649 или любых других с аналогичными характеристиками, сертифицированных для рудничного применения.

Система управления Commander TX2100 и система измерительная управляющая SENTRO предназначены для приема, обработки измерительной информации, поступающей с датчиков в виде унифицированных аналоговых сигналов (ток, напряжение, частота) и дискретных датчиков, и ее передачи по цифровому каналу на диспетчерский пункт для обработки и хранения.

Система управления Commander TX2100 построена по блочно-модульному принципу и состоит из процессорного модуля управления (МУ) TX2101 и терминальных модулей (ТМ) TX2102. Связь между МУ И ТМ осуществляется в цифровой форме посредством интерфейса RS485 Com-mandbus. К одному МУ могут подключаться до 30 ТМ. В ТМ могут устанавливаться до 8 плат ввода-вывода (аналоговые входы, импульсные/частотные входы, дискретные входы, дискретные выходы, аналоговые выходы).

Структура ИК АС АГК может быть представлена в следующем виде: ПИП с аналоговым выходом (0,4-2) В, (4-20) мА, (5-15) Гц - система управления Commander TX2100 или система измерительная управляющая SENTRO с цифровым выходом RS485 (протокол MODBUS/RTU) -компьютер. Состав технических средств АС АГК в общем виде представлен на рисунке 1.

Измерительные каналы (далее - ИК) АС АГК подразделяются на основные каналы (объемная доля метана, оксида углерода, диоксида углерода, кислорода и скорость воздушного потока, массовая концентрация пыли) и дополнительные каналы (объемная доля оксида азота, диоксида азота, водорода, диоксида серы, сероводорода, хлора и давление, температура, влажность).

Измерительные каналы АС АГК обеспечивают выдачу следующих выходных сигналов:

-    индикации на встроенном жидкокристаллическом дисплее ПИП и (или) на дисплее компьютера;

-    аналоговых (4-20 мА, 0,4 -2,0 В, 5-15 Гц);

-    дискретных (сухой контакт);

-    цифровых (протоколы Modbus, Ethernet, ZigBee).

В АС АГК для передачи информации применяются цифровые каналы, которые используют интерфейсы, соответствующие следующим спецификациям (интерфейс/протокол):

-    RS-485/Commandbus,

-    RS-485/ModbusRTU,

-    2.45GHz ZigBee/IEEE 802.15.4 с мощностью излучения передающих устройств до 100 мВт включительно,

-    Etherrnet/TCP IP.

Информация в цифровом виде может передаваться по различным коммуникационным сетям, в том числе осуществляющим преобразование интерфейсов и протоколов без изменения формата данных измерений.

Количество измерительных каналов, их состав и типы используемых программнотехнических комплексов определяются проектом системы АГК на конкретном горном или промышленном предприятии.

АС АГК выполнена во взрывозащищенном исполнении, маркировка взрывозащиты:

-    TX2100 РО Exial (за исключением блока изолирующих реле TX6642.PD.742 РО Exs[ia]I X)

-    TX6363, TX6373 РО Exial;

-    TX6383 РО ExiasI/0ExiasII(H2) X;

-    TX5921, TX5922, TX5923 РО ExiaI;

-    ТХ9165 (SENTRO8), РО ExiaI Х;

-    ТХ6531/9081 (SENTRO1) РО ExiaI Х;

Степень защиты корпусов по ГОСТ 14254-96:

-    TX2100 IP55;

-    TX6363, TX6373 и TX6383 IP66 (IP54 по входу газового сенсора);

-    TX5921 (TX5922, TX5923), ТХ9165.0Н, TX6351.01i, TX6352.01i IP66.

Программное обеспечение (далее - ПО) АС АГК включает в себя следующие виды:

-    встроенное ПО (firmware, прошивка) технических средств,

-    системное ПО (СПО),

-    пользовательское ПО,

-    прикладное ПО.

Встроенное ПО (firmware, прошивку) содержат микропроцессорные измерительные преобразователи и датчики. Встроенное ПО устанавливается в устройство изготовителем, который гарантирует его неизменность, в том числе - путем указания версии и контрольной суммы (CRC) прошивки.

СПО содержат программируемые логические контроллеры системы управления Commander TX2100 (ПЛК Commander TX2100) и компьютеры. СПО устанавливается изготовителем оборудования или его поставщиком. СПО АС АГК не является метрологически значимым.

Пользовательское ПО содержит ПЛК Commander TX2100. Пользовательское ПО устанавливается поставщиком оборудования или пользователем системы АС АГК. Пользовательское ПО не является метрологически значимым, но должно соответствовать проекту АС АГК.

Прикладное ПО содержат компьютеры. Прикладное ПО устанавливается поставщиком оборудования или пользователем АС АГК. Программный модуль AGKProvidercert.dll прикладного ПО (разработчик ЗАО «ПРОМТЕХ») содержит коды преобразования результатов измерений, которые являются метрологически значимыми и контролируются путем указания версии кода и CRC. Прикладное ПО должно соответствовать проекту АС АГК.

Прикладное программное обеспечение АС АГК имеет структуру, представленную на рисунке 2.

Источником данных, в том числе данных измерений, для компьютера служит приложение KEPServerEx. KEPServerEx - компьютерная программа (сервер), предназначенная для приема информации от удаленных источников данных через порты компьютера (serial, USB, LAN и т.п.) и преобразования этой информации к виду, пригодному для использования различными клиентскими приложениями (клиентами), в том числе SCADA системами.

Служба АС АГК является клиентом сервера KEPServerEx и получает от него информацию посредством запросов в соответствии с конфигурацией измерительных каналов. Одновременно служба АС АГК является поставщиком информации, поступающей по измерительным каналам (метрологическим сервером). SCADA системы, которые используют информацию, поступающую по измерительным каналам, должны являться клиентами службы АС АГК. Независимо от наличия SCADA системы, служба АС АГК выполняет функции по визуализации измерительной информации и по ее долговременному хранению, при этом Пользователю системы АС АГК изменение настроек данных функций недоступно. Архивная информация сохраняется в защищенном от просмотра и удаления месте на жестком диске компьютера.

SCADA системы получают информацию от службы АС АГК в виде не масштабируемых строковых переменных и должны обрабатывать, визуализировать и хранить эту информацию без ее преобразования. Служба АС АГК автоматически сверяет формат отправленных метрологически значимых переменных с форматом переменных, используемых SCADA системой, а также протоколирует сообщения при несовпадении форматов. Служба АС АГК реализована как служба операционной системы Windows, автоматически загружаемая при запуске компьютера. Служба АС АГК контролирует тип запуска, не позволяя его изменить на другой.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние встроенного программного обеспечения учтено при нормировании метрологических характеристик АС АГК.

АС АГК имеет защиту встроенного программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений. Уровень защиты соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.

1.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности по измерительному каналу содержания метана приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Таблица 4

1.2    Пределы допускаемой вариации показаний АС АГК по измерительным каналам содержания метана равны, в долях от пределов допускаемой основной погрешности:

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363    0,3

-    для измерительных каналов с датчиками TX6383    0,5

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO    не нормированы

1.3    Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности АС АГК по измерительным каналам содержания метана от влияния изменения температуры окружающей среды на каждые 10 oC равны, %:

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363    0,03

-    для измерительных каналов с датчиками TX6383    0,05

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO    не нормированы

1.4    Пределы допускаемого изменения выходного сигнала по измерительным каналам АС АГК за 1 месяц:

0,05 % (об.д.) CH4 0,1 % (об. д.) не нормированы

от 0,5 до 2,0

±0,1

15

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363

-    для измерительных каналов с датчиками TX6383

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO

1.5    Диапазон настройки порогов срабатывания сигнализации, объемная доля метана, %

1.6    Пределы допускаемой погрешности срабатывания сигнализации, объемная доля метана, %

1.7    Время срабатывания сигнализации, с, не более

2 Измерительные каналы объемной доли кислорода, диоксида углерода и токсичных газов

2.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности по измерительным каналам объемной доли кислорода, диоксида углерода и токсичных газов приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 6

2.2    Пределы допускаемой вариации показаний АС АГК по измерительным каналам объемной доли кислорода, диоксида углерода и вредных газов равны, в долях от пределов допускаемой основной погрешности:

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363    0,3

-    для измерительных каналов с датчиками TX6373    0,5

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO    не нормированы

2.3    Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности АС АГК по измерительным каналам объемной доли кислорода, диоксида углерода и вредных газов от влияния изменения температуры окружающей среды на каждые 10 oC равны, %:

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363    0,03

-    для измерительных каналов с датчиками TX6373    1,0

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO    не нормированы

2.4    Пределы допускаемого изменения выходного сигнала по измерительным каналам АС

АГК:

0,01 % (об. д.) CO2 (за 1 месяц)

-    для измерительных каналов с датчиками TX6363

-    для измерительных каналов с датчиками TX6373

0,4 % (об.д.) для O2 (за 1 год)

1 % для CO (за 1 месяц) 2 % для остальных компонентов (за 1 месяц)

-    для измерительных каналов с E-модулями SENTRO    10 % для O2 (за 1 год)

2 % для остальных компонентов (за 1 месяц)

3 Измерительный канал скорости воздушного потока

3.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности по измерительному каналу скорости воздушного потока приведены в таблице 7.

Таблица 7

3.2Пределы допускаемой дополнительной погрешности АС АГК по измерительному каналу скорости воздушного потока в долях от пределов основной погрешности:

-    от изменения температуры окружающей среды в пределах рабочих условий эксплуатации    0,5

-    от изменения относительной влажности окружающей среды до 98%    0,5

3.3 Интервал времени работы без корректировки показаний, суток, не более    45

4 Измерительный канал массовой концентрация пыли

Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности по измерительному каналу массовой концентрация пыли приведены в таблице 8.

5 Измерительный канал давления жидкостей и газов

5.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной приведенной погрешности АС АГК по измерительным каналам давления жидкостей и газов приведены в таблице 9.

Таблица 9

5.2 Пределы допускаемой дополнительной погрешности при изменении температуры в пределах рабочего диапазона, % / oC

-    TX 6114    ± 0,015

-    TX 6143    ±0,06 5.3. Пределы допускаемых значений изменения выходного сигнала за год, %

-    TX 6114    ± 0,1

-    TX 6143    ±0,5

6 Измерительный канал температуры

6.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной относительной погрешности АС АГК по измерительному каналу температуры приведены в таблице 10.

Таблица 10

6.2 Дополнительная погрешность при изменении температуры в пределах рабочего диапазона, % / oC    0,00001

7 Измерительный канал температуры и влажности

7.1 Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной относительной погрешности АС АГК по измерительному каналу температуры и влажности приведены в таблицах 11 и 12.

Таблица 12 - Влажность

8 Время прогрева элементов АС АГК, мин, не более    10

9 Параметры электрического питания элементов АС АГК приведены в таблице 13.

Таблица 13

10 Габаритные размеры и масса элементов АС АГК не более приведенных в таблице 14.

11 Срок службы сенсоров первичных измерительных преобразователей, лет, не менее:

-    инфракрасный    2

-    электрохимический    2 (кислород - не менее 1)

-    термокаталитический    5

12 Характеристики надежности элементов АС АГК приведены в таблице 15.

Таблица 15

Таблица 16

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится:

-    типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации;

-    типографским способом на корпуса терминального модуля и датчиков.

Комплектность средств измерений

Комплект поставки АС АГК указан в таблице 17.

Таблица 17

Поверка

осуществляется по документу МП-242-1996-2013 "Системы автоматизированного аэрогазового контроля АС АГК модели АС АГК 2.0. Методика поверки", разработанному и утвержденному ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" "12" июля 2013 г.

Основные средства поверки:

-    стандартные образцы состава газовые смеси в баллонах под давлением, выпускаемые по ТУ 6-16-2956-92;

-    калибратор напряжения и тока искробезопасный КНТИ-40.00.00 ТУ 314879-00417282729-05, диапазон задаваемых значений напряжения постоянного тока (10 - 5000) мВ, основная абсолютная погрешность ± 1 мВ, диапазон задаваемых значений силы постоянного тока (0,0125) мА, основная абсолютная погрешность ±0,01 мА, или калибратор токовой петли FLUKE 715, ), диапазон задаваемых значений напряжения постоянного тока (0 - 10) мВ, основная абсолютная погрешность ± (0,0210    2 ед. мл. р.) В, диапазон задаваемых значений силы постоянного тока (0-24) мА, основная абсолютная погрешность ± (0,015 10-2 1уст+ 2 ед. мл. р.) В мА.

При проведении поверки используются также эталонные и вспомогательные средства поверки, указанные в нормативных документах на поверку датчиков газов TX 6363, TX 6373, TX 6383, скорости воздушного потока ТХ 5921 (ТХ 5922, ТХ 5923), давления жидкостей и газов ТХ 6141 (ТХ6114, ТХ6143), температуры ТХ 6273, ТХ 6274, массовой концентрации пыли ИЗСТ-01, системы измерительной управляющей SENTRO.

Сведения о методах измерений

Методики проведения измерений приведены в документе «Системы автоматизированного аэрогазового контроля АС АГК модели АС АГК 2.0. Руководство по эксплуатации», 2012 г.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системам автоматизированного аэрогазового контроля АС АГК модели АС АГК 2.0

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

2    ГОСТ Р 52350.29.1-2010 Взрывоопасные среды. Часть 29-1. Газоанализаторы. Общие технические требования и методы испытаний газоанализаторов горючих газов.

3    ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.

4    ГОСТ Р 8.596-2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

5    ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

6    ГОСТ 8.578-2008 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений содержания компонентов в газовых средах.

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

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

9    ГОСТ 8.223-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная

22

схема измерений абсолютного давления в диапазоне 2,7 х 10 - 4000 х 10 Па.

10    ГОСТ 8.187-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема измерений разности давлений до 4х 104 Па.

11    ГОСТ 8.558-93 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.

12    ГОСТ Р 51330.0-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования.

13    ГОСТ Р 51330.10-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть II. Искробезопасная электрическая цепь i.

14    ГОСТ 14254-96 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP).

15    Положение об аэрогазовом контроле в угольных шахтах.

16    Техническая документация фирмы-изготовителя “Trolex Limited”, Великобритания.

Рекомендации к применению

при осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.