Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО "Шахта "Антоновская"

Назначение

Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Шахта «Антоновская» (в дальнейшем - АС АГК) предназначена для измерения и контроля параметров рудничной атмосферы (объемных долей метана, оксида углерода, диоксида углерода, кислорода, водорода, скорости воздушного потока и массовой концентрации пыли), управления установками и оборудованием для поддержания безопасного аэрогазового режима в горных выработках, а также передачи информации на диспетчерский пункт для ее отображения, хранения и анализа в целях обеспечения безопасности горных работ.

Описание

Принцип действия АС АГК основан на преобразовании параметров рудничной атмосферы в электрические сигналы с помощью соответствующих датчиков, передачи этих сигналов по проводным линиям связи, измерении этих сигналов контроллерами и анализе измеренных значений путём сравнения с заданными допустимыми значениями (уставками) с целью выработки аварийных сигналов и сигналов управления шахтным оборудованием, обеспечивающим поддержание безопасного аэрогазового режима в горных выработках. Контроллеры через маршрутизаторы передают данные об измеренных параметрах на верхний уровень, состоящий из сервера, автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора и АРМ администратора. Конфигурирование АС АГК и настройка на работу в конкретных условиях осуществляется программным путём при настройке контроллеров, а также с АРМ администратора.

АС АГК имеет возможность изменения числа однотипных измерительных каналов в процессе эксплуатации.

Кроме функций, указанных в назначении, АС АГК обеспечивает:

• автоматическую газовую защиту (АГЗ);

• выдачу управляющих команд на основное и вспомогательное шахтное оборудование (системы вентиляции, транспорта, водоотведения, электро-, гидро- и пневмоснабжения и др.) при заданных значениях измеряемых или контролируемых параметров, с возможностью установления приоритета управляющих сигналов от АРМ;

• маршрутизацию и обмен информацией по каналам связи;

• отображение на подземных устройствах контроля и управления информации об их состоянии;

• отображение информации о контролируемых параметрах, работе технологического оборудования, результатах тестирования и выявленных неисправностях технических средств на АРМ в соответствии с требованиями действующей нормативной документации;

• обработку и хранение собранной информации на подземных и наземных вычислительных устройствах (серверах), вывод текущей и архивной информации на бумажный носитель;

• формирование отчетов об измеряемых и контролируемых параметрах, выявленных неисправностях оборудования в электронном виде и на бумажном носителе.

В состав измерительных каналов МИС входят контроллеры измерительные технологического оборудования Granch SBTC2 (номер в Государственном реестре средств измерений 28693-08) (далее - контроллер), датчики и линии связи, включающие комплект кабелей, устройства соединительные и муфты тройниковые.

Датчики измерительных каналов (ИК), входящих в состав АС АГК, указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Датчики, используемые в измерительных каналах АС АГК.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) верхнего уровня функционирует на серверах и АРМ инженера-оператора АГК и системного администратора, и включает в себя:

• программное обеспечение сервера: сервер данных реального времени OPC KEPServerEx 4.0; систему управления базами данных (СУБД) MS SQL и ПО SCADA-системы Genesis v8 (используемые приложения: DataWorX32, TrendWorX32, GraphWorX32, AlarmWorX32). Компоненты ПО KEPServerEx и MS SQL функционируют в виде служб операционной системы Microsoft Windows;

• программное обеспечение АРМ инженера-оператора АГК и АРМ администратора - пакет программ Microsoft Office 2003 и компоненты ПО SCADA-системы Genesis v.8.

ПО верхнего уровня разделено на метрологически значимые и незначимые компоненты.

Уровень защиты метрологически значимых компонентов программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «С» по МИ 3286. Идентификационные признаки метрологически значимых компонентов программного обеспечения приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Идентификационные признаки компонентов программного обеспечения

Технические характеристики

• Диапазоны измерения объемной доли метана в воздухе:

- диапазон I: от 0 до 2,5 %;

- диапазон II: от 5 до 100 %.

• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей ИК объемной доли метана в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 3 для диапазона I и приведенным в таблице 4 для диапазона II.

• Время срабатывания автоматической газовой защиты по метану не более 15 с.

Таблица 3 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли метана в диапазоне I, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Таблица 4 - Пределы допускаемых погрешностей измерительных каналов объемной доли метана в диапазоне II, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Таблица 5 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли оксида углерода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

• Диапазон измерения объемной доли диоксида углерода от 0 до 2 %.

• Пределы абсолютных погрешностей ИК объемной доли диоксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 6.

Таблица 6 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли диоксида углерода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Таблица 7 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли кислорода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

•  Диапазон измерения объемной доли водорода от 0 до 50 млн-1.

• Пределы допускаемой основой абсолютной погрешности ИК объемной доли водорода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ±(0,25+0,15Свх) млн-1, (Свх -измеренное значение объемной доли водорода млн-1).

• Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности ИК объемной доли водорода при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации на каждые 10°С, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ±(0,3+0,23Свх) млн-1, (Свх - измеренное значение объемной доли водорода млн-1).

• Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности ИК объемной доли водорода при отклонении относительной влажности анализируемой среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ±(0,1+0,07Свх) млн-1, (Свх - измеренное значение объемной доли водорода млн-1).

• Диапазон измерения скорости воздушного потока от 0,1 до 30 м/с.

• Пределы допускаемой основой абсолютной погрешности ИК скорости воздушного потока, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ± (0,09+0,02V*) м/с, (V -измеренное значение скорости воздушного потока, м/с).

• Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности ИК скорости воздушного потока при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации на каждые 10°С, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ± (0,045+0,01V*) м/с, (V - измеренное значение скорости воздушного потока, м/с).

• Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности ИК скорости воздушного потока при отклонении относительной влажности анализируемой среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации, включая погрешности, вносимые программным обеспечением ± (0,045+0,01V*) м/с, (V - измеренное значение скорости воздушного потока, м/с).

• Диапазон измерения массовой концентрации пыли от 0 до 1500 мг/м3.

• Пределы допускаемых погрешностей измерения массовой концентрации пыли - не более значений, приведенных в таблице 8.

Таблица 8 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов массовой концентрации пыли, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

• Максимальное количество каналов обслуживаемых одним контроллером, составляет:

• 48 измерительных, либо 80 входных логических, либо 48 выходных управляющих, а также 1 канал передачи данных с интерфейсом Ethernet.

• Количество линий связи для связи с модемами серии SBNI в одном контроллере (маршрутизатор на основе контроллера) - от 2 до 12.

• Длительность цикла автоматического опроса одного измерительного канала - не более 1,5 мс.

• Максимальная допускаемая длина проводных линий связи между датчиками и контроллерами не менее 1500 метров при условии их прокладки кабелями типов КГВШ 8х1,5 и КТАПВТ 1х4х0,64, ТППШВ(5х2х0,64; 10х2х0,64; 20х2х0,64; 30х2х0;64).

• Формирование базы данных с результатами измерений и ведение журналов событий -автоматическое.

• Время хранения контроллером информации об измерениях по всем измерительным каналам - не менее 36 часов, а сервером - не менее 1 года.

• АС АГК обеспечивает обмен информацией:

- между контроллерами и маршрутизатором и между маршрутизаторами по линиям связи с параметрами, приведенными в эксплуатационной документации;

- между маршрутизаторами и серверами, АРМ по локальной сети с интерфейсом Ethernet IEEE 802.3.

АС АГК обеспечивает возможность подключения дополнительных устройств по линиям связи с параметрами, приведенными в эксплуатационной документации. Дополнительные устройства должны иметь разрешение на применение в подземных выработках рудников и угольных шахт.

• АС АГК обеспечивает возможность определения следующих неисправностей технических средств:

- отказы датчиков;

- выход сигнала от датчика за пределы диапазона измеряемых значений;

- короткое замыкание или обрыв линии передачи данных между датчиками и контроллерами, между подземными контроллерами и наземными устройствами сбора и обработки информации.

• Максимальная длительность цикла опроса измерительных контроллеров сервером (АРМ) не превышает 100 с.

• Нормальные области значений климатических влияющих факторов:

- температура окружающей среды от (20 ±5) °С;

- относительная влажность воздуха от 30 % до 60 % при 20 °С;

- атмосферное давление (101,3 ± 3,3) кПа [(760 ± 25) мм.рт.ст].

• Рабочие условия эксплуатации составных частей АС АГК, за исключением датчиков:

- температура окружающей среды - от 0°С до 40°С;

- относительная влажность воздуха - не более 98 % при 20 °С;

- атмосферное давление - от 84 кПа до 106,7 кПа.

• Датчики устойчивы к климатическим воздействиям, указанным в их эксплуатационной документации.

• Степень защиты составных частей АС АГК от проникновения пыли, посторонних тел и воды по ГОСТ 14254-96:

- наземной части не менее IP 20;

- подземной части не менее IP 54.

• Электропитание подземной части АС АГК осуществляется от сети переменного тока частотой (50±1) Гц напряжением от 30 В до 150 В (основное питание)или источника питания постоянного тока с напряжением (12 ±2) В (резервное питание).

• Электропитание наземной части АС АГК осуществляется от сети переменного тока частотой (50±1) Гц напряжением от 187 В до 242 В.

• Подземная часть АС АГК сохраняет свои технические и метрологические характеристики при отключении сети переменного тока не менее 16 часов.

• Средняя наработка на отказ - не менее 9000 часов.

Знак утверждения типа

наносится в левом верхнем углу титульного листа руководства по эксплуатации на систему автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Шахта «Антоновская».

Комплектность

В комплект базовой конфигурации АС АГК входят измерительные, связующие и комплексные компоненты и документация, указанные в таблице 9.

_____Таблица 9 - Комплектность АС АГК___________________________________________

Технические средства

АРМ инженера-оператора - 1 шт.;

АРМ администратора - 1 шт.;

Сервер основной - 1 шт.;

Сервер резервный - 1 шт.;

Коммутатор для сети Ethernet - 1 шт.;

Принтер - 1 шт.;

Устройство бесперебойного питания - 4 шт.;

Контроллер технологического оборудования Granch SBTC2-PB для маршрутизатора - 2 шт.;

Контроллер измерительный технологического оборудования Granch SBTC2-PB - 11 шт.;

Контроллер измерительный технологического оборудования Granch SBTC2-PB/PO - 6 шт.;

Искрозащитные барьеры BNI - 10 шт.;

Искрозащитные барьеры BLO-2 - 40 шт.;

Искрозащитные барьеры BDC - 60 шт.;

Искрозащитные барьеры BC-2 - 80 шт.;

Искрозащитные барьеры BD-4-22 - 10 шт.;

Датчик инфракрасный искробезопасный ИДИ-10 - 29 шт.;

Датчик метана стационарный ДМС 01 - 15 шт.;

Датчик горючих газов стационарный ДМС 03 - 3 шт.;

Датчик стационарный СД-1.М - 1 шт.;

Датчик оксида углерода искробезопасный ДОУИ - 18 шт.;

Датчик токсичных газов стационарный СДТГ 01 - 1 шт.;

Датчик стационарный СД-1.Т.СО - 1 шт.;

Датчик инфракрасный искробезопасный ИДИ-20 - 1 шт.;

Датчик стационарный СД-1.Д - 1 шт.;

Датчик кислорода искробезопасный ДКИ - 4 шт.;

Датчик токсичных газов стационарный СДТГ 11 - 2 шт.;

Датчик стационарный СД-1.Т.О2 - 1 шт.;

Датчик токсичных газов стационарный СДТГ 02 - 1 шт.;

Измеритель скорости воздушного потока СДСВ 01 - 13 шт.;

Измеритель запыленности стационарный ИЗСТ-01 - 18 шт.

Поверка

осуществляется по документу МП 56751-14 «Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Шахта «Антоновская». Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» 29 ноября 2013 г.

Основные средства поверки:

• Поверочный нулевой газ (воздух), ТУ 6-21-5-82;

• ГСО-ПГС № 3907-87 СН4 - воздух. Номинальное значение объемной доли метана в ПГС (2,35 ± 0,15) %;

• ГСО-ПГС № 3844-87 СО - воздух. Номинальное значение объемной доли СО в ПГС (42 ± 4) млн-1;

• Ротаметр РМ-А-0,063Г УЗ;

• Вентиль точной регулировки ВТР ИБЯЛ 306.577.002-03;

• Секундомер СОПпр 2а-3, ТУ251894.003-90;

• Калибратор напряжения и тока искробезопасный КНТИ-40.00.00.

Поверка датчиков измерительных каналов осуществляется по следующим методикам:

• Granch SBTC2 - МКВЕ. 468364.001Д2 «Измерительный контроллер технологического оборудования Granch SBTC2. Методика поверки»;

• ИДИ - МП-242-0932-2009 «Датчики искробезопасные инфракрасные ИДИ. Методика поверки»;

• ДМС 01 - ДМС 01 00.000 ДЛ «Датчики метана стационарные ДМС 01. Методика поверки»;

• ДМС 03 - ДМС 03.00.000 ДЛ «Датчики горючих газов стационарные ДМС 03 и ДМС 03Э. Методика поверки;

• СД-1 - «Инструкция. Датчики стационарные СД-1. Методика поверки»;

• ДОУИ - МП 242-0416-2006 «Датчики оксида углерода искробезопасные ДОУИ. Методика поверки»;

• СДТГ - МП-242-1066-2010 «Датчики токсичных газов стационарные СДТГ. Методика поверки»;

• СДОУ 01 - «Датчики оксида углерода стационарные СДОУ 01. Методика поверки» с изменением № 1;

• ДКИ - МП-242-1255-2011 «Датчики кислорода искробезопасные ДКИ. Методика поверки»;

• СДСВ 01 - МП 2550-0071-2007 «Измерители скорости воздушного потока СДСВ 01. Методика поверки»;

• ИЗСТ-01 - МП-242-0554-2007 «Измерители запыленности стационарные ИЗСТ-01. Методика поверки».

Сведения о методах измерений

Метод измерений изложен в документе "Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Шахта «Антоновская». Руководство по эксплуатации".

Нормативные документы

1 ГОСТ Р 8.596-2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения»

2 Проект системы аэрогазового контроля ОАО «Шахта «Антоновская» на 2013 год.

Рекомендации к применению

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