Вентилятор главного проветривания

Одним их важнейших компонентов горнодобывающего предприятия является система жизнеобеспечения людей воздухом, непосредственно находящихся в шахте, расположенной в сотнях метров от поверхности - Вентилятор главного проветривания или ВГП. Бесперебойная подача объемов чистого и свежего воздуха с производительностью 300…400 м3/с и депрессией в 3500…4000 Па в шахты глубокого залегания является одной из первоочередных производственных задач. Все это приводит к созданию при действующих рудниках достаточно мощных по потреблению электрической энергии вентиляционных установок для главного проветривания удаленных от поверхности горных выработок.

Такие установки могут размещаться как на поверхности, так и под землей в местах старых выработок. Поскольку шахты эксплуатируются длительное время, от подобного оборудования требуется сохранение работоспособности в течение всего производственного цикла жизнедеятельности шахты. Это обеспечивается методами резервирования аппаратуры для оперативной замены или ремонта в случае отказа оборудования, а также контролем, диагностикой состояний важных параметров установок (температуры подшипников двигателей и вентиляторов, давления масла в гидроприводящих механизмах, наличия недопустимых вибраций, контроля фаз и т.д.) для предупреждения отказа и принятия своевременных мер по профилактике оборудования. С целью обеспечения беспрерывного проветривания обычно строят две вентиляционные установки – основную и резервную, причем последняя находится в горячем резерве, чтобы сократить время на переход в рабочее положение. Поскольку время перехода с основной установки на резервную критично для жизнедеятельности, смена позиций должна производиться автоматически и за максимально короткое время.

Применяют различные схемы смены позиций. Одна из таких схем связана с механическим перемещением установки с резервной на рабочую позицию. Данная схема является более сложной, требует большего времени, менее надежна из‑ за движущихся частей, хотя характеризуется как весьма оригинальное техническое решение. Такая структура вентиляционной установки главного проветривания была реализована в республике Беларусь на новом калийном руднике “Краснослободский” вблизи г. Солигорска.

Однако только резервированием вентиляторов проблему надежности решить нельзя. В случае жесткой привязки системы управления вентилятором к “своей” вентиляционной установке отказ оборудования приведет к необходимости менять позиции вентиляционных установок в целом. На руднике “Краснослободский” реализована схема горячего резервирования управляющих контроллеров (на базе S7‑H400) системы управления, предложенная фирмой SIEMENS. При этом дублируются не только контроллеры, но и интерфейсные связи с аппаратурой нижнего уровня. С целью экономии этих связей и повышения помехоустойчивости применена технология распределенного ввода/вывода на базе удаленных станций ЕТ‑200M и запараллеленной промышленной шины PROFIBUS DP. При этом для связи контроллера с модулем ввода/вывода использовались индивидуальные промышленные шины PROFIBUS DP. Таким образом, отказ одного из контроллеров Н400 или рабочей промышленной шины переводит резервный контроллер в активный режим, что обеспечивает автоматический подхват управления вентиляционной установкой без переключений на резервный комплект технологического оборудования. В такой схеме каждому из двух контроллеров доступно управление одной из двух вентиляционных установок. На следующем, более высоком уровне, применяются два дублированных АРМ на базе ПК, которые соединены между собой и с контроллерами общей оптоволоконной сетью промышленного Ethernet. В процессе эксплуатации только одно АРМ находится в режиме управления, другое – только в режиме мониторинга. В случае необходимости АРМы могут по указанию оператора меняться своими функциями. При выходе из строя обоих АРМ система продолжает функционировать под управлением встроенного в систему пульта оператора в виде программируемого пульта OP77A (Siemens) с дисплеем на базе LCD. На рисунке выше показана структура системы, сохраняющей работоспособность при одиночных отказах входящих в нее составных частей. Такая схема за счет дублирования отдельных частей и организации перекрестных связей обеспечивает несколько вариантов рабочих конфигураций.

Приведенный подход применим и в других системах надежного жизнеобеспечения, например, в системах вентиляции автодорожных тоннелей. Такая система вентиляции должна оставаться работоспособной в любых экстремальных случаях, чтобы обеспечить удаление дыма и опасных для здоровья концентраций газов, не допустить отравления находящихся в тоннеле людей.

#Вентиляцияшахт, #Сименс, #S7‑H400, #OP77A, #PROFIBUSDP, #ЕТ‑200M, #резервирование