Назначение
Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» -Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая» (далее АС АГК) предназначена для измерения объемных долей метана и оксида углерода в воздухе, скорости воздушного потока (параметров рудничной атмосферы), 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 с помощью датчиков в электрические сигналы, передачи этих сигналов по проводным линиям связи через искрозащитные баръеры в контроллеры, измерении этих сигналов контроллерами и анализе измеренных значений (сравнение с заданными допустимыми значениями - уставками) для выработки контроллерами аварийных сигналов и сигналов отключения шахтного оборудования с целью обеспечения безопасного аэрогазового режима в горных выработках. В качестве контроллеров используются контроллеры измерительные технологического оборудования Granch SBTC2 (Номер в Государственном реестре средств измерений 28693-08). Включение оборудования после аварийного отключения осуществляется в ручном режиме с АРМ инженера-оператора АГК.
Контроллеры через маршрутизаторы передают данные об измеренных параметрах на верхний уровень, состоящий из сервера, АРМ инженера-оператора АГК и АРМ администратора системы (в дальнейшем - администратора), собранных на основе персональных компьютеров. Обмен информацией между контроллерами и маршрутизаторами и между маршрутизаторами осуществляется по специальному протоколу связи. Обмен информацией между маршрутизаторами и серверами и АРМ осуществляется по локальной сети с интерфейсом Ethernet IEEE 802.3.
АС АГК обеспечивает возможность подключения по линиям связи устройств оповещения, сигнализации, связи, наблюдения и управления оборудованием шахты. Конфигурирование АС АГК и настройка на работу в конкретных условиях осуществляется программным путем при настройке контроллеров, а также с АРМ администратора. Защита от внесения несанкционированных изменений в конфигурацию системы обеспечивается системой индивидуальных паролей.
При отключении сети переменного тока основного питания АС АГК автоматически переходит на резервное питание от блоков автономного питания.
Датчики, контроллеры, маршрутизаторы, серверы, АРМ инженера-оператора АГК, АРМ администратора и линии связи между ними образуют измерительные каналы.
В состав АС АГК входят измерительные каналы для измерения объемной доли метана (CH4), объемной доли оксида углерода (СО) и скорости воздушного потока.
АС АГК обеспечивает:
• измерение параметров рудничной атмосферы;
• сбор информации о состоянии шахтных объектов (оборудования);
• маршрутизацию и обмен информацией по каналам связи;
• выдачу управляющих команд на шахтные объекты (оборудование) при достижении контролируемыми параметрами заданных значений, с возможностью управления приоритетами выдачи управляющих сигналов с автоматизированного рабочего места (АРМ) инженера-оператора;
• отображение на АРМ инженера-оператора информации о контролируемых параметрах, работе технологического оборудования, результатах тестирования и выявленных неисправностях технических средств в соответствии с требованиями РД-15-06-2006;
• хранение собранной информации на подземных и наземных вычислительных устройствах (серверах) и вывод текущей и архивной информации на бумажный носитель;
• формирование отчетов в электронном и бумажном виде о контролируемых и измеряемых параметрах, выявленных неисправностях и нештатных ситуациях.
АС АГК обеспечивает возможность определения следующих неисправностей технических средств:
• отказы датчиков;
• выход сигнала датчика за пределы диапазона измеряемых значений;
• короткое замыкание или обрыв линии питания датчиков и подземных устройств контроля и управления;
• короткое замыкание или обрыв линии передачи данных между датчиками и подземными устройствами контроля и управления, между подземными устройствами контроля и управления и наземными устройствами сбора и обработки информации.
В составе измерительных каналов АС АГК используются датчики, указанные в таблице 1.
Таблица 1- Датчики, используемые в основных измерительных каналах АС АГК
| Тип | Номер в Г осударственном реестре средств измерений |
| Датчики объемной доли метана |
| ТХ6363 | 27191-04 |
| ДМС 03 | 33877-07 |
| Датчики объемной доли оксида углерода |
| ТХ6373 | 27192-04 |
| СДТГ | 37260-08 |
| Датчики скорости воздушного потока |
| ТХ5922, ТХ5923 | 27316-08 |
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) верхнего уровня включает в себя:
• программное обеспечение сервера - сервер данных реального времени OPC KEPServerEx 4.0; сервер сохранения данных СУБД MS SQL и ПО Genesis v8 (используемые приложения Genesis: DataWorX32, TrendWorX32, GenBroker, AlarmWorX32). Серверы KEPServerEx и MS SQL работают в виде сервисов ОС Windows;
• программное обеспечение АРМ инженера-оператора АГК и АРМ администратора - пакет программ Microsoft (XP Professional, Office 2003) и SCADA-система Genesis v.8.
Уровень защиты программного обеспечения по МИ 3286 - С. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Сервер OPC KEPServerEx | ServerMain.exe | Версия 4.0 | 381FE403A87A09EFC 5D80DAF3F33FFC2 | MD5 |
| Сервер СУБД Genesis32 | Awx32.exe | Версия 8 | BD34B4271092AA57 30B9C85168316559 | MD5 |
| DwxConfigurator .exe | F25DFAD8876F12D9 E260045BC6B106A1 |
| Twx32.exe | 1F42E9AE2F7BB81B 97D568F1FE0CE77B |
| DwxRuntime.exe | 1C09E920B19698D94 B1DAD9A426CF29D |
| АРМ-оператора, АРМ-инженера администратора Genesis32 | Gwx32.exe | Версия 8 | 61A52C66DAF4621A 7C9505DAA46857A5 | MD5 |
Технические характеристики
• Диапазон измерения объемной доли метана в воздухе от 0 до 2,5 %;
• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерения объемной доли метана в зависимости от типа применяемого датчика - не более приведенных в таблице 3.
• Время срабатывания автоматической газовой защиты по метану - не более 15 с.
Таблица 3 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли метана, включая погрешности, вносимые программным обеспечением
| Пределы допускаемых абсолютных погрешностей | Значения для каналов с датчиками |
| ДМС 03 | ТХ6363 |
| основной | ± 0,15 % | ± 0,15 % |
| дополнительной при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации на каждые 10°С | ± 0,2 % | ± 0,25 % |
| дополнительной при отклонении атмосферного давления от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации | ± 0,1 % | — |
| дополнительной при отклонении относительной влажности анализируемой среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации | ± 0,2 % | — |
• Диапазон измерения объемной доли оксида углерода от 0 до 50 млн-1.
• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерения объемной доли оксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика - не более приведенных в таблице 4.
• Диапазон измерения скорости воздушного потока от 0,1 до 30 м/с.
• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерения скорости воздушного потока в зависимости от типа применяемого датчика - не более приведенных в таблице 5.
• АС АГК допускает увеличение числа измерительных каналов за счет введения в эксплуатацию новых каналов, однотипных используемым в базовой конфигурации.
Таблица 4 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли оксида углерода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением
| Пределы допускаемых абсолютных погрешностей | Значения для каналов с датчиками, млн-1 |
| ТХ6373 | СДТГ |
| основной | ± 2 | ± (3+0,1Свх*) |
| дополнительной при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации на каждые 10 °С | ± 5 | ± (2,4+0,08Свх*) |
| дополнительной при отклонении атмосферного давления от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации | _ | ± (3,6+0,12Свх*) |
| дополнительной при отклонении относительной влажности анализируемой среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации | _ | ± (1,5+0,05Свх*) |
| Примечание: Свх - измеренное значение объемной доли оксида углерода, млн-1. |
Таблица 5 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов скорости воздушного потока, включая погрешности, вносимые программным обеспечением
| Пределы допускаемых абсолютных погрешностей | Значения для каналов с датчиками, м/с |
| ТХ5922, ТХ5923 | СДСВ01 |
| основной | ± 0,02Vвx* | ± (0,2 + 0^вх*) |
| дополнительной при отклонении температуры окружающей среды от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации на каждые 10 °С | ± 0,002Vвx* | ± (0,1 + 0,0Жх*) |
| дополнительной при отклонении относительной влажности от нормальной области значений в рабочих условиях эксплуатации | ± 0,05Vвx* | ± (0,1 + 0,01^*) |
| *,-r X г / Примечание: V^ - измеренное значение скорости воздушного потока, м/с. |
• 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.
• Максимальное количество измерительных контролеров или маршрутизаторов, подключаемых к одному маршрутизатору - 12.
• Максимальная допускаемая длина проводных линий связи между датчиками и контроллерами при условии их прокладки шахтным телефонным кабелем типа ТППШв с диаметром провода не менее 0,64 мм не менее 500 метров.
• Формирование базы данных с результатами измерений и ведение журналов событий -автоматическое.
• Время хранения измерительными контроллерами информации об измерениях по всем измерительным каналам - не менее 36 часов, а в наземных вычислительных устройствах (серверах) - не менее 1 года.
• Максимальная длительность цикла опроса измерительных контроллеров сервером (АРМ) не превышает 100 с.
• Способ защиты программного обеспечения - система управления доступом операционной системы.
• 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: 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
Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации на систему автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» - Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая».
Комплектность
В комплект базовой конфигурации АС АГК входят измерительные, связующие и комплексные компоненты и документация, указанные в таблице 6.
Таблица 6 - Комплектность АС АГК
________________________________Технические средства_________________________________
АРМ инженера-оператора - 1 шт.;
АРМ администратора - 1 шт.;
Сервер основной - 2 шт.;
Сервер резервный - 2 шт.;
Коммутатор для сети Ethernet - 2 шт.:
Принтер - 2 шт.;
Устройство бесперебойного питания - 5 шт.;
Контроллер технологического оборудования Granch SBTC2 для маршрутизатора - 1 шт.;
Контроллер измерительный технологического оборудования Granch SBTC2-PB - 9 шт.;
Искрозащитные барьеры BNI - 6 шт.;
Датчик концентрации горючих газов ТХ 6363 - 22 шт.;
Датчик горючих газов стационарный ДМС 03 - 1 шт.;
Датчик концентрации горючих и токсичных газов ТХ 6373 - 16 шт.;
Датчик токсичных газов стационарный СДТГ 01 - 1 шт.;
Датчик скорости и расхода газового потока вихревой ТХ 5921 (мод. ТХ 5922) - 2 шт.;
Датчик скорости и расхода газового потока вихревой ТХ 5921 (мод. ТХ 5923) - 5 шт.;
Измеритель скорости воздушного потока СДСВ 01 - 1 шт.____________________________
_________________________________Документация_________________________________
Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» -
Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая». Руководство по эксплуатации.________________________________________________________________________
Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» -
Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая». Методика поверки.
Поверка
осуществляется по документу «Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» - Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая». Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» в декабре 2010 г.
Основное поверочное оборудование:
• Поверочный нулевой газ (воздух) в баллонах под давлением, ТУ 6-21-5-82;
• ГСО-ПГС № 3907-87 СН4 - воздух в баллонах объемом до 0,2 дм3 под давлением.
Номинальное значение объемной доли метана в ПГС: (1,3±0,15), (2,35±0,15)%;
• ГСО-ПГС № 3844-87 СО - воздух в баллонах под давлением. Номинальное значение объемной доли СО в ПГС (22±4) млн-1;
• Секундомер СОПпр 2а-3, ТУ 251894.003-90;
• Ротаметр РМ-А-0,063Г УЗ.
Поверка измерительных и комплексных компонентов АС АГК осуществляется по следующим методикам:
• Granch SBTC2 - МКВЕ. 468364.001Д2 «Измерительный контроллер технологического оборудования Granch SBTC2. Методика поверки»;
• ТХ 6363 - «Датчики концентрации горючих газов ТХ 6363 и ТХ 6383. Методика поверки» (Приложение А к Руководству по эксплуатации);
• ДМС 03 - ДМС 03.00.000 ДЛ «Датчики горючих газов стационарные ДМС 03 и ДМС 03Э. Методика поверки»
• ТХ 6373 - «Датчики концентрации токсичных и горючих газов ТХ 6373. Методика поверки» (Приложение А к Руководству по эксплуатации);
• СДТГ - МП-242-0613-2007 «Датчики токсичных газов стационарные СДТГ. Методика поверки»;
• ТХ 5922, ТХ 5923 - «Датчики скорости и расхода газового потока ТХ 5921, ТХ 5922, ТХ 5923, ТХ 5924, ТХ 5925. Методика поверки» (Приложение А к Руководству по эксплуатации)
• СДСВ 01 - «Измерители скорости воздушного потока СДСВ 01. Методика поверки», приложение А к Руководству по эксплуатации.
Сведения о методах измерений
Метод измерений изложен в документе "Система автоматизированная аэрогазового контроля ОАО «Южный Кузбасс» - Управление по подземной добыче угля шахта «Ольжерасская-Новая». Руководство по эксплуатации".
Нормативные документы
1 ГОСТ Р 8.596-2002. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
2 Технический проект 53063101.3Н33А.А351204РД «Автоматизированная система аэрогазового контроля (АС АГК) ОАО «Разрез «Ольжерасский»
3 Проект на 2010 год системы аэрогазового контроля шахты «Ольжерасская-Новая».
Рекомендации к применению
• осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
• выполнение работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда.
