Podzemne rudničke dizalice svakodnevno pokreću ljude i materijale hiljadama metara ispod zemlje. Ove teške mašine rade u teškim uslovima gde sigurnosne greške mogu dovesti do ozbiljnih nesreća. TheSiemens HMI(Ljudski{0}}mašinski interfejs) sistem igra centralnu ulogu u zaštiti rudskih dizalica kroz dvije kritične funkcije: zaštitu od vjetra i nadzor napetosti užeta. Ovaj članak objašnjava kakoSiemens HMItehnologija poboljšava sigurnost i pouzdanost zapodzemna rudarska dizalicaoperacije.
Zašto su zaštita od vjetra i napetost užeta važni u podzemnom rudarstvu
Anpodzemna rudarska dizalicaputuje gore-dolje po vertikalnim vratilima velikom brzinom. Previjanje se događa kada se kontejner za dizalicu pomakne preko svoje uobičajene tačke zaustavljanja na vrhu ili dnu okna. To može uzrokovati oštećenje u sudaru, lomljenje užeta ili smrtonosne ozljede. Sigurnosna pravila rudnika zahtijevaju sisteme zaštite od vjetra koji reagiraju brže od 0,1 sekunde s greškom pozicioniranja manjom od 50 milimetara.
Žičana užad nose punu težinu kaveza dizalice i njegovog tereta. Kod frikcionih dizalica sa više-užeta, neravnomjerna napetost između užadi stvara prekomjerno trošenje pojedinačnih užadi. Prema standardima rudarske sigurnosti, razlika napetosti između bilo kojeg pojedinačnog užeta i prosjeka mora ostati unutar ±10 posto. Kada neravnoteža napetosti prijeđe ovu granicu, užad može puknuti ili dizalica može iskočiti iz šina.
Tradicionalni analogni kontrolni sistemi se bore da prate ove parametre sa dovoljnom brzinom i preciznošću. Moderni digitalni sistemi izgrađeni okoloSiemens HMIhardver isporučuje-podatke u stvarnom vremenu i automatske reakcije zaštite kojima se mehanički sistemi ne mogu mjeriti.
Siemens HMI: Srž modernog upravljanja rudničkim dizalicama
TheSiemens HMIsistem radi sa Siemens S7-400 PLC kontrolerima kako bi formirao mozak sigurnosnog sistema rudničke dizalice. Upravljački ormar koristi 10,4-inčni ekran u boji osjetljiv na dodir koji prikazuje položaj dizalice, brzinu, napetost užeta i status alarma u realnom vremenu. Operateri mogu vidjeti trendove podataka uživo, prilagoditi parametre zaštite i pregledati dnevnike događaja direktno kroz interfejs.
Sistem koristi Profibus-DP i Ethernet dvostruku komunikaciju za povezivanje senzora, kočnica i motornih pogona. Redundantni izvori napajanja i rezervni CPU moduli se prebacuju za manje od 0,3 sekunde ako glavni kontroler pokvari. Ova redundantnost osigurava da sistem zaštite nastavi raditi čak i kada jedna komponenta ima problem.
Performanse sistema zaštite od vetra
Funkcija zaštite od vjetra koristi i softverske i hardverske slojeve radi sigurnosti. Zaštita od vjetra zasnovana na softveru{1}} izračunava poziciju dizalice koristeći podatke enkodera sa preciznošću od ±0,01 stepen. Kada se kavez približi kraju osovine, sistem prvo pokreće usporavanje, a zatim kočenje u nuždi ako kavez nastavi dalje od tačke upozorenja.
Hardverska rezervna zaštita koristi be-nekontaktne magnetne prekidače postavljene na kritičnim pozicijama osovine. Ovi prekidači rade nezavisno od softverskog sistema. Ako i softverska i primarna hardverska zaštita ne uspije, krajnji prekidač za konačnu težinu-čekićem direktno aktivira mehaničku kočnicu.
Terenska mjerenja pokazuju kompletnouređaj za zaštitu od vjetra za minske dizalicepostiže vreme odziva od 0,08 sekundi i tačnost zaustavljanja od 32 milimetra. Ova izvedba ispunjava i premašuje industrijske sigurnosne zahtjeve od 0,1 sekunde i 50 milimetara.
Tehnologija za praćenje napetosti užeta u-realnom vremenu
Thesistem za nadzor napetosti užadikoristi hidraulične senzore pritiska instalirane na svakoj tački ovjesa užeta. Ovi senzori pretvaraju silu zatezanja užeta u električne signale sa ±0,5 posto pune-tačnosti. TheSiemens HMIprikazuje vrijednosti napetosti za sva pojedinačna užad istovremeno, zajedno sa ukupnim opterećenjem i procentima razlike napetosti.
Sistem uzorkuje podatke o napetosti 100 puta u sekundi i primjenjuje digitalno filtriranje kako bi uklonio buku vibracije od pokreta dizalice. Ovo filtriranje osigurava da očitanja odražavaju stvarnu težinu tereta, a ne privremeni udar od njihanja užeta. Kada bilo koje uže pokaže napetost 10 posto iznad ili ispod prosjeka, sistem aktivira zvučni alarm i može automatski pokrenuti kontrolirano usporavanje.
Operateri mogu vidjeti grafikone trenda napetosti koji prate promjene kako se dizalica kreće od površine do dna okna. Ovi podaci pomažu timovima za održavanje da identificiraju neravnomjerno trošenje užeta prije nego što postane opasno.
Rezultati terenskog ispitivanja: Studija slučaja dubokog rudnika 810 metara
Sveobuhvatno ispitivanje na terenu obavljeno je na 810-m dubokom rudniku uglja korištenjem frikcione dizalice sa četiri užeta sa masom kaveza od 8,18 tona. Test je uporedio očitanja napetosti prije i nakon ugradnjeSiemens HMIsistem praćenja i kompenzacije.
Uvjeti testiranja su uključivali:
- Dubina okna: 810 metara
- Broj užadi za dizalice: 4
- Težina repnog užeta: 6,62 kg po metru
- Brzina podizanja: 12 metara u sekundi
- Puna nosivost: 10 tona
Na poziciji pithead ukupna napetost užeta izmjerena je 154,3 kN prije kompenzacije. Nakon što je sistem primijenio hidrauličko podešavanje balansa, ukupna napetost se povećala na 184,6 kN, a pojedinačne vrijednosti užeta postale su mnogo ujednačenije. Prije kompenzacije, individualna napetost užeta kretala se od 35,8 kN do 40,2 kN -, što je razlika od 12,3 posto. Nakon kompenzacije, raspon se suzio na 45,7 kN do 46,8 kN - razlika od samo 2,4 posto.
Na sredini okna (390 metara dubine) ukupna napetost izmjerena je 111,2 kN prije kompenzacije i 129,5 kN nakon kompenzacije. Neravnoteža tenzija pala je sa 11,6 posto na 3,1 posto. Na dnu jame ukupna napetost je bila 68,1 kN prije i 83,1 kN nakon kompenzacije, pri čemu se neravnoteža poboljšala sa 6,0 posto na 4,2 posto.
Ovi rezultati testiranja dokazujuSistem za nadzor napetosti užeta sa Siemens HMIsmanjuje neravnotežu napetosti za 65 do 75 posto u svim pozicijama osovine.
Sigurnosni standardi i pouzdanost sistema
Kompletan sistem upravljanja i zaštite zadovoljava SIL 3 (Safety Integrity Level 3) prema IEC 61508 standardu. Ova ocjena znači da sistem ima vjerovatnoću kvara na zahtjev ispod 1 na 10.000 operacija. Sistem takođe prati nemačke TAS standarde za sisteme za podizanje osovine.
U rudniku Woodsmith u Ujedinjenom Kraljevstvu, Siemens je isporučio električnu opremu za dvije Blair Multi{0}} dizalice koje rade na 1.450 metara ispod nivoa mora. Svaka dizalica nosi teret od 35-tona brzinom od 18 metara u sekundi koristeći sinhrone motore od 9,3 megavata. Višekanalni kočioni sistem COBRA01, razvijen u saradnji sa OLKO, radi saSiemens HMI za rudarske operacijeza isporuku SIL 3 certificirane zaštite.
TheTehnologija kontrolne table rudničke dizaliceuključuje ugrađene-dijagnostičke funkcije koje kontinuirano testiraju ulaze senzora, izlazne releje i kočione krugove. Automatski samo{2}}testovi se pokreću svaka 24 sata i evidentiraju rezultate za sigurnosne revizije. Ako sistem otkrije grešku u bilo kojem zaštitnom kanalu, on upozorava operatere i sprječava rad dizalice dok se problem ne otkloni.
Ključne prednosti za rudarske operacije
Rudnici koji koriste Siemens HMI zaštitu od prekomjernog vjetra i nadzor napetosti užeta vide mjerljiva poboljšanja u tri glavne oblasti.
Prvo, sigurnosni rizik značajno opada. Dvoslojna-zaštita od vjetra i kontinuirano praćenje napetosti smanjuju mogućnost loma užeta ili sudara osovine. U testu mina od 810 metara, neravnoteža napetosti je u svakom trenutku ostala unutar granica od ±10 posto.
Drugo, smanjuju se troškovi održavanja. Praćenjem obrazaca napetosti, rudnici mogu planirati zamjenu užeta na osnovu stvarnog trošenja umjesto fiksnih vremenskih intervala. Ravnomjerno zatezno opterećenje produžava vijek trajanja užeta za 20 do 25 posto u usporedbi s neuravnoteženim radom.
Treće, produžava se produžetak proizvodnje. Sistem smanjuje neplanirana isključenja uzrokovana lažnim alarmima ili nepoznatim uvjetima užeta. HMI podaci u-realnom vremenu omogućavaju operaterima da izvrše brza podešavanja bez zaustavljanja proizvodnje za ručne inspekcije.
Sigurnosni sistem podzemne rudničke dizalice sa Siemens HMI tehnologijom pruža rudarskim operaterima i zaštitu i produktivnost. Uz precizan odgovor na vjetar, precizno praćenje napetosti i dokazane performanse na terenu, ovi sistemi pomažu rudnicima da rade bezbedno i efikasno na većim dubinama nego ikada ranije.
