Система электрогидравлического управления проходческим комбайном «КП21-М2Д»

Система электрогидравлического управления проходческим комбайном «КП21-М2Д»

Cистема СЭУ «КП21-М2Д» представляет собой серийную систему электрогидравлического управления нового поколения

Система электрогидравлического управления СЭУ «М2Д» обеспечивает следующие функции о которых далее будет написано подробнее.

  • Дистанционное радиоуправление комбайном
  • Управление комбайном с пульта, расположенного на рабочем месте машиниста
  • Диагностика наличия неисправностей в отдельных элементах системы
  • Микропроцессорная защита и управление электродвигателями комбайна
  • Набор датчиков для контроля широкого спектра параметров работы комбайна
  • Система передачи данных на поверхность, визуализации и формирования аналитических отчетов на рабочем месте горного диспетчера и компьютерах руководящего состава
  • Предпусковая предупредительная и аварийная звуковая сигнализация

И другие.

 

Комплект модернизации СЭУ «М2РД» включает в себя следующие основные элементы и подсистемы:

 

1. Пульт управления ПУ2 СЭУ2.10.00.000-01 

Пульт управления ПУ2 представляет собой микроконтроллер с полнографическим дисплеем  диагональю 7 дюймов, надежной клавиатурой с опторазвязанным контактом и энергонезависимой памятью. ПУ2 устанавливается в специлизированную кассету, что надежно защищает его от механических повреждений, упрощает и повышает надежность монтажа.

ПУ2 в системе СЭУ «М2РД» выполняет следующие функции:

  • управление отдельными исполнительными устройствами комбайна с рабочего места машиниста;
  • отображение параметров работы системы и вывод оперативной нформации на дисплей;
  • контроль и передача информации о состоянии системы СЭУ;
  • диагностику наличия неисправностей в отдельных элементах системы;
  • запись журнала событий, в т.ч. в режиме «черного ящика»

Пример отображения информации на экране Пульта управления ПУ2

 

2. Комплект аппаратуры дистанционного радиоуправления комбайном КАДРУК 

Аппаратура «КАДРУК» обеспечивает дистанционное радиоуправление комбайном в зоне прямой видимости. Корпус Радиопульта РПДУ АУК75Д.70.200.000 выполнен из прочного стеклопластика. Сочетание джойстиков и кнопочной клавиатуры обеспечивают удобное и интуитивно понятное управления исполнительными устройствами комбайнами.

Зарядка аккумулятора РПДУ осуществляется непосредственно в шахте без подъема «на поверхность» при подключении РПДУ кабельной перемычкой к ПУ2. При этом РПДУ продолжает функционировать в качестве проводного пульта дистанционного управления.

Также для повышения безопасности горнопроходческих работ РПДУ оснащен функцией автоматического общего аварийного «стопа» в случае падения.

 

3. Комплект оборудования для монтажа в Станции управления

В состав комплекта входит вспомогательное оборудование системы, осуществляющее коммутацию отдельных функциональных узлов и управление ими, сбор информации с различных датчиков, управление питанием электрогидроклапанов, питание системы, а также Мониторы привода МП1.

Монитор привода МП1

Монитор привода МП1 представляет собой микропроцессорное устройство управления, контроля и защиты электродвигателя. МП1 оснащен бесконтактным датчиком тока и связан с центральным микроконтроллером (Пульт управления ПУ2) по цифровому интерфейсу CAN. Монитор привода МП1 имеет возможность осуществлять контроль исправности схемы блока управления вакуумного контактора по переключению режимов тока «форсажа» на ток «удержания», что необходимо для вакуумных контакторов, имеющих электромеханическое управление режимами.  

Основные функциональные возможности монитора привода МП1:

  1. контроль тока технологической перегрузки электродвигателя с формированием «обратнотоковой-временной» защитной характеристики (уставки т.перегр, т.перегр. устанавливаются из системного меню, хранятся в энергонезависимой памяти пульта управления ПУ2);
  2. отключение электродвигателя в случае технологической перегрузки;
  3. сохранение в «Черном ящике» в режиме реального времени информации о достижении токами двигателя величин уставок перегрузки и величин токов перегрузки в период действия защитной характеристики;
  4. контроль тока опрокидывания (или «заклинивания») электродвигателя с формированием защитной характеристики и отключением электродвигателя при возникновении «опрокида» или «заклинивания»;
  5. контроль пускового тока с сохранением в памяти «профиля пускового тока». Определение состоявшегося пуска для различных условий пуска электродвигателя и отключение электродвигателя пре «несостоявшемся» пуске;
  6. контроль тока короткого замыкания на отходящем присоединении (в нагрузке) с отключением электродвигателя при возникновении «короткого замыкания»;
  7. контроль 3-х фазного напряжения (660/1140В) в нагрузке, контроль перекоса фаз в нагрузке. При возникновении «недопустимого перекоса фаз» - сигнализация и отключение электродвигателя;
  8. контроль состояния датчиков температуры (термореле или позисторы), встроенных в статорные обмотки и (или) подшипниковые узлы электродвигателей, с автоматическим контролем замкнутого состояния линии до датчика температуры и отключением электродвигателя при возникновении перегрева обмотки и подшипников;
  9. измерение сопротивления изоляции отходящего присоединения к контактору (силового кабеля и статорной обмотки) перед включением нагрузки (электродвигателя) с сохранением в памяти модуля измеренной величины сопротивления изоляции (30кОм….5Мом) для автоматического сравнения с величиной «от пуска к пуску» (прогноз изменения сопротивления изоляции для ППР);
  10. защита от «частых пусков» в соответствии с ограничениями, накладываемыми в ТУ на электродвигатели;
  11. автоматический расчет активной мощности электродвигателя привода с учетом расчет и сохранение в памяти расхода энергии кВт*час (передача данных в основной пульт ПУ2 системы электрогидравлического управления СЭУ). Учет наработки привода («моточасы», количество циклов пуска, в т.ч. с максимальной нагрузкой) с фиксацией этих параметров в энергонезависимой памяти МП и системы СЭУ;
  12. контроль исправности вакуумного контактора с автоматической проверкой временных интервалов включения (в т.ч. в режиме «форсировка») и отключения по фактической отработки блок-контактов и по сигналам датчиков тока (во всех трех фазах);
  13. выявление попыток блокирования вакуумного контактора «механическим способом» с сохранением этого события в системе СЭУ;
  14. выявление неисправностей блоков управления вакуумных контакторов, отвечающих за переключение из режима «Форсаж» в режим «Удержание» методом измерения токов форсированного режима и режима удержания (актуально для вакуумных контакторов, имеющих управление режимами по блок-контакту, т.н. - «электромеханическая схема переключения»).

 

4. Комплект электрогидроуправления комбайна

Предназначен для электрогидравлического управления силовой гидравликой механизмов проходческого комбайна: исполнительного органа (перемещение, телескопирование), питателя, хода комбайна, конвейера, опор, крепеподъемника, погрузки. 

В Системе СЭУ "М2Д" в качестве управляющего электрогидроклапана применяется Электрогидрораспределитель ЭГР СЭУ.14.00.000, который представляет собой управляющий электрогидроблок на 2 команды. В СЭУ "М2Д" серийно поставляемую на проходческие комбайны КП21-02, КП21-04, КП21-150, КП220 входит комплект из 14 Элеетрогидрораспределителей.

Управление ЭГРом осуществляется дистанционно с помощью Пульта управления ПУ2 либо иного управляющего устройства, в т.ч. по заданной программе и алгоритму в автоматическом режиме, либо в ручном режиме, с помощью рычага перемещения золотника электромагнита. 

5. Аппаратура контроля параметров АКП и аппаратура радиомониторинга 

Представляет собой набор цифровых датчиков для сбора данных о состоянии элементов проходческого комбайна:

  • мониторинг давления в гидромагистралях;
  • мониторинг положения исполнительного органа;
  • мониторинг температуры редукторов, масла и прочих элементов;
  • мониторинг уровня масла в редукторах и в маслобаке;
  • мониторинг концентрации метана и других газов;
  • прочее.

В системе возможно использование как «классических» проводных датчиков, так и аппаратуры радиомониторинга, представляющей собой комплект беспроводных датчиков, передающих результаты измерения по радиоканалу до устройства считывания установленного на комбайне (радиомодем – Узел радиочастотный стационарный УРЧС-JN). 

 

Преимущества аппаратуры радиомониторинга:

  • Возможность передачи данных по радиоканалу на расстояние до 30м;
  • Отсутствие внешнего источника питания, наличие аккумуляторной поддержки;
  • Отсутствие кабелей и разъемов, что позволяет размещать составляющие аппаратуры в труднодоступных местах, защищает от обрыва линии связи и увеличивает помехоустойчивость;
  • Полный диагностический контроль, что исключает «имитацию датчика»;
  • Высокая стойкость к перегрузкам, динамическим перепадам давления и вибрациям за счет особенности конструкции датчиков;
  • Значительное упрощение монтажа за счет отсутствия кабельных перемычек;

Датчик давления радио ДДР1

 

Все радиодатчики имеют встроенное батарейное питание. Срок работы от одной батареи: 9 месяцев.

Один радиомодем (Узел радиочастотный стационарный УРЧС-JN) собирает данные с 16 радиодатчиков. Передача данных с радиомодема до командоконтроллера (Пульт управления ПУ2) осуществляется по цифровому интерфейсу MODBUS (RS485). 

 

6. Комплект оборудования визуализации и передачи данных горному диспетчеру

Аппаратура передачи данных АПД – подсистема, которая применяется в составе комбайновых комплексов, самоходных вагонов или другой техники для передачи телеметрической информации с целью визуализации, архивации и построения аналитических отчетов на рабочем месте диспетчера и руководящего персонала.

  • АПД-PLC обеспечивает передачу данных по технологии PLC на скорости до 20Мбит/с по существующему силовому кабелю без прямого электрического контакта до энергопоезда на расстояние до 600 метров, далее по цифровому интерфейсу RS485 MODBUS до контроллера АСУ ТП или SHDSL модема.
  • АПД-Радио осуществляет передачу данных по беспроводному радиоканалу на расстояние до 130 метров в зоне прямой видимости от радиомодема, установленного непосредственно на комбайне до радиомодема-приемника, далее по цифровому интерфейсу RS485 MODBUS до контроллера АСУ ТП или SHDSL модема.

1) Оборудование передачи данных горному диспетчеру

Для осуществления передачи полученных данных, на поверхность используется Блок передачи данных БПД1 ИМКВ.01.73.000-02, предназначенный для передачи данных посредством трёх возможных интерфейсов: ВОЛС, DSL и RS-485

2) Программное обеспечение (SCADA система визуализации)

Состоит из Modbus OPC сервера, отвечающего за сбор данных и программы, осуществляющей непосредственно визуализацию, архивацию данных и генерацию аналитических отчетов

                           Пример окна визуализации проходческого комбайна

 

3) Комплект оборудования для переноса журнала событий на флэш карту по радиоканалу

Является альтернативой Аппаратуре передачи данных в режиме реального времени. Предназначен для переноса журнала событий с Пульта управления ПУ2 по радиоканалу на Устройство приема и передачи информации УСПИ-JN. Считывание журнала событий осуществляется не прерывая технологического процесса управления. Далее УСПИ-JN подключается к ПК, расположенному на поверхности, через Устройство сопряжения УСПК-JN.

Журнал событий отображается на ПК с помощью специализированного программного обеспечения Black box, поставляемого в комплекте. 

Журнал событий работы комбайна на основании данных полученных из черного ящика Пульта управления ПУ2

 

7. Оборудование предпусковой и аварийной звуковой сигнализации

Предназначено для «двухтональной» акустической предупредительной звуковой сигнализации перед пуском горной машины (электродвигателей и других вращающихся приводов) и выдачи разрешения на пуск горной машины при условии, что звуковая сигнализация осуществилась должной длительности и должного уровня звукового давления.

 

8. Аппаратура освещения

В составе комплекта используются искробезопасные светодиодные фары со светоизлучающими элементами последнего поколения. Наработка на отказ при соблюдении правил эксплуатации составляет не менее 50 000 часов.

 

     9. Аппаратура измерения расстояния (опционально)

Предназначена для измерения пройденного расстояния проходческого комбайна во время вырубки породы и передачу результатов измерений в информационную систему шахты.

Принцип действия основан на обмене радиосигналами между Устройством радиолокации и связи УРС-И (источник), расположенным на комбайне и УРС-П (приемник), устанавливаемом в штреке позади комбайна. Данные с УРС-И поступают на Пульт управления ПУ2, где происходит обработка результатов измерений.

Конечным результатом измерений является расстояние, пройденное комбайном за промежуток времени, например, за смену. Данные отображаются на местном пульте управления комбайна ПУ2, записываются в журнал событий, а также могут быть переданы на поверхность в диспетчерскую систему шахты.