МІНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
Высшее учебное заведение
“Донецкий национальный технический университет”
Реферат
На тему: « ПЕРСПЕКТИВЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ СИСТЕМЫ «УТАС» В ШТАТНУЮ СИСТЕМУ БЕЗОПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ УКРАИНЫ»
Донецьк 2013
Содержание
Введение
1. Создание АСУ
2. Концепция создания системы УТАС
3. Характеристика системы УТАС
4. Система безопасности УТАС как один из специфических видов неразрушающего контроля
5. Эксплуатация системы УТАС
Введение
Для современных угольных шахт безопасность ведения горных работ имеет первостепенное значение. Своевременное предупреждение аварийных ситуаций и недопущение их дальнейшего развития является важнейшей задачей системы управления безопасностью горного предприятия. Подобная система должна обеспечивать всесторонний многофакторный контроль [1] технологических параметров процесса проветривания.
Наибольшую угрозу безопасности производства горных работ и обеспечению охраны труда представляют подземные пожары и взрывы метана. Тупиковые забои являются наиболее опасным звеном сети подземных выработок шахт Украины. В 1971-1999 гг. в тупиковых выработках зарегистрировано 36 взрывов (40% от общего числа) и 102 случая вспышек и горения метана. Установлено, что основными причинами образования опасной среды были нарушения проветривания (44%), местные скопления метана (22%) и недостаточный расход воздуха (17%), а источниками зажигания - взрывные работы (70%), фрикционное искрение (20%) и электрооборудование (4%) [2]. В 1991-1998 гг. на угольных шахтах произошло 138 эндогенных пожаров и 461 экзогенный пожар [3].
В настоящее время уровень аварийности и производственного травматизма на угольных предприятиях остается достаточно высоким, несмотря на его некоторое снижение за последние несколько лет. Отсюда следует, что применяющиеся в настоящее время средства контроля и управления процессом проветривания не всегда обеспечивают надежную и эффективную защиту.
Таким образом, важнейшим направлением в сфере автоматизации технологических процессов в угольной промышленности является создание комплексных общешахтных систем управления, обеспечивающих оперативное принятие оптимальных управляющих решений на различных иерархических уровнях, прогноз развития опасных ситуаций, поддержание рационального режима работы контролируемых объектов, сокращение вынужденных простоев оборудования и повышение уровня безопасности ведения горных работ.
1. Создание АСУ
горный общешахтный управление система
Создание автоматизированных систем управления и контроля горного производства (АСУ и КГП) в Украине и других угледобывающих странах
Начиная с 70-х годов прошлого столетия, в развитых угледобывающих странах началось создание и внедрение автоматизированных систем аэрогазового контроля и управления горным производством. Первый образец такой системы был представлен английскими специалистами на Международной научно-практической конференции институтов по безопасности работ в горной промышленности, которая проходила в 1971 году в г. Донецк.
Применение системы мониторинга состояния технологического оборудования, параметров аэрогазовой среды и управления этими параметрами, разработанной фирмами «Trolex Ltd» и «Continental Conveyor Ltd» (Великобритания), на шахтах Великобритании уже в течение 20 лет исключило возникновение крупных аварий, связанных со взрывами и пожарами.
Аналогичные системы были созданы во многих развитых угледобывающих странах. В Испании это система RELIF-2000, Германии - SIWA-2000, Польше - система фирмы EMAG, Китае - японско-китайская система мониторинга CONSPEC и т.д. В большей или меньшей степени проработанные системы мониторинга параметров безопасности и управления технологическими процессами применяются также в США, Канаде, ЮАР, Австралии, Японии, Иране.
В Украине на протяжении последних 30 лет разрабатывались и внедрялись устройства, которые частично позволяли контролировать состояние среды и оборудования. В частности, для контроля аэрогазовой обстановки на всех шахтах III категории по газу и выше применяется стационарная аппаратура контроля содержания метана с выдачей информации на поверхность на стойки приема информации СПИ-1, для контроля скорости и направления движения воздуха - измерители ИСНВ, для контроля оксида углерода - газоанализатор Сигма-СО-В и т.д. Кроме того, для контроля и управления проветриванием в тупиковых выработках применяется аппаратура контроля поступления воздуха в тупиковые выработки АПТВ.
Телемеханическое управление вентиляторами местного проветривания и групповыми аппаратами осуществляется при помощи устройства телеуправления и телесигнализации ТУ, ТС «Ветер-1М», а управление конвейерами - аппаратурой АУК-1М. В 1993 г. институтом «Инсистемшахт» была разработана аппаратура АСУ ТП «Угледобыча шахты» и проведены приемочные испытания опытных образцов, в 1995 г. институтами «Автоматуглерудпром» (г. Конотоп) и ИППММС НАНУ (г. Киев) был разработан и изготовлен экспериментальный образец части аппаратуры ОШИС, однако в дальнейшем работы в этом направлении были прекращены.
В 1998 г. МакНИИ был разработан аппаратно-программный комплекс представления и обработки информации об аэрогазовой обстановке в горных выработках КАГИ, 19 комплектов которого эксплуатируются на шахтах Украины.
С 2002 г. научно-исследовательскими институтами угольной отрасли ведутся работы по созданию автоматизированной системы противоаварийной защиты шахт (АСПАЗШ). Однако к настоящему времени изготовлены лишь опытные образцы устройства противопожарного контроля горношахтного оборудования типа ППК и устройства системы контроля подачи воздуха и температурных режимов в выработках шахт типа СКПТ, которые могут являться отдельными элементами системы внутришахтной безопасности.
В МакНИИ проведены испытания на взрывобезопасность с применением устройств ППК и СКПТ для установления возможности их эксплуатации в угольных шахтах.
Таким образом, в Украине к началу третьего тысячелетия не было создано системы контроля промышленной безопасности и управления горным производством в целом и безопасности шахт в частности.
2. Концепция создания системы УТАС
Угольные шахты Украины разрабатывают, в основном, тонкие пласты с большим количеством тектонических нарушений и слабыми боковыми породами. Средняя глубина разработки превышает 720 м, а 30 шахт работают на глубине 1000…1400 м. Около 90 % шахт газовые, 60 % - опасные по взрывам угольной пыли, 45 % - склонны к газодинамическим явлениям, а 25 % - самовозгоранию угля. В 30 % очистных и подготовительных забоев температура воздуха превышает санитарные нормы.
На шахтах отрасли имеет место высокий уровень травматизма и аварийности. В 2004 году было травмировано около 10 тыс. чел., из них 200 чел. - со смертельным исходом. Показатель смертельного травматизма на 1 млн тонн составил 2,5, что на порядок выше, чем в передовых угледобывающих странах. Основными травмирующими факторами являлись транспорт и подъем (21 %), взрывы газа и пыли (20 %), обвалы и обрушения (14 %), падение людей (8 %), поражение электротоком (6 %); газодинамические явления (1 %).
Особую опасность представляют аварии с групповыми несчастными случаями, связанные со взрывами газа и пыли, подземными пожарами, обрушениями горных пород, газодинамическими явлениями, аварии на шахтных подъемах. В 2001…2004 гг. в подземных выработках шахт произошло 9 взрывов газа и пыли (погибло 120 чел.), 140 экзогенных и эндогенных пожаров (38 чел.), 88 обвалов и обрушений (166 чел.), 13 внезапных выбросов угля и газа (54 чел.).
В настоящее время в Украине широко применяются устройства, которые частично позволяют контролировать состояние среды и оборудования. Но все они не обеспечивают в полном объеме контроль как состояния безопасности, так и непрерывный контроль параметров работы горно-шахтного оборудования, что не позволяет решать задачу повышения уровня безопасности комплексно и в полном объеме для всего технологического цикла шахты.
В соответствии с постановлением Кабинета Министров Украины от 18.01.2001г. № 25 и от 31.03.2003г. № 413 ГП «Петровский завод угольного машиностроения» была приобретена новейшая технология фирмы «Continental Conveyor Ltd» (Великобритания) для создания и серийного производства унифицированной телекоммуникационной автоматизированной противоаварийной системы УТАС.
Проектировщиками и специалистами завода эта лицензионная технология была доработана с учетом особенностей угледобычи в Украине и адаптирована к местным условиям.
Данная система предназначена для обеспечения комплексной безопасности шахт путем контроля и управления параметрами машин и окружающей среды в горных выработках шахт и автоматизированного управления машинами и технологическими комплексами, а также передачи данных о состоянии ГШО и атмосферы выработок диспетчеру на поверхность.
Область применения системы - угольные и горнодобывающие предприятия, в том числе, опасные по газу и пыли, с оборудованием на поверхности и под землей, а также другие предприятия, где требуется контролировать и передавать на расстояние параметры работы оборудования.
3. Характеристика системы УТАС
Сигналы о состоянии горных машин, механизмов, оборудования и окружающей среды поступают в Систему от соответствующих датчиков, установленных как в шахте, так и на поверхности. Эти сигналы поступают на программируемые контроллеры, которые их регистрируют, анализируют и подают команды на сигнализацию или отключение при превышении параметрами установочных значений, а также передают эту информацию по цифровому каналу связи в диспетчерскую шахты. В зависимости от ситуации диспетчер формирует управляющие команды, которые передаются на контроллеры оборудования, установленного как под землей, так и на поверхности для включения и отключения.
Основными задачами системы при ее использовании на угольных шахтах являются:
* контроль параметров шахтной атмосферы и микроклимата;
* контроль состояния основного и вспомогательного технологического оборудования;
* автоматизированное управление горными машинами и комплексами;
* управление технологическими процессами;
* контроль состояния систем электроснабжения, гидроснабжения, пневмоснабжения и управление ими.
Система УТАС обеспечивает выполнение следующих функций:
* местная и централизованная индикация текущих значений аналоговых показателей контролируемых объектов;
* местная и централизованная визуальная предупредительная сигнализация при достижении предаварийного состояния контролируемых объектов;
* местная и централизованная визуальная и звуковая аварийная сигнализация о достижении предельно допустимых уровней контролируемых параметров (показателей) или аварийного состояния контролируемых объектов;
* местная сигнализация о предельных положениях и позициях передвижных установок, деталей машин и механизмов;
* пуск (включение) объектов в работу по команде диспетчера (оператора), в т.ч. по установленным алгоритмам и их технологическую остановку;
* выдача управляющих команд на защитные отключения оборудования или осуществление блокировок цепей управления при достижении контролируемыми показателями предельно допустимых уровней;
* возможность осуществления централизованных управляющих воздействий (защитных отключений, блокировок) с целью недопущения развития аварийных ситуаций;
* передача, прием, отображение, регистрация и накопление поступающей информации от составных частей системы;
* отбор, первичная обработка и передача диспетчерской службе шахты технологической информации и информации о показателях безопасности контролируемых объектов;
* предоставление диспетчеру информации о состоянии контролируемого объекта с использованием четырех типов сигналов (нормальная работа, предаварийное состояние, аварийное состояние, режим проверки).
В основу построения системы УТАС заложены следующие системотехнические принципы:
* соответствие государственным стандартам и требованиям по безопасности;
* многоуровневость и распределенность;
* использование стандартных аппаратных и программных средств, интерфейсов и протоколов связи;
* обеспечение высокой надежности технических и программных средств;
* работа в непрерывном масштабе времени;
* использование методов цифровой обработки и передачи информации;
* совместимость элементов системы с существующими техническими средствами, расположенными в шахте и на поверхности;
* совместимость элементов системы диспетчерского управления с любыми существующими и перспективными информационными системами (включая глобальные информационные сети);
* простота и непрерывность аппаратного, алгоритмического и программного расширения и модернизации;
* возможность оперативного изменения и создания специалистами службы эксплуатации системы графических пользовательских интерфейсов.
При построении системы УТАС используются технические средства, которые классифицируются:
по пространственному положению: