Назначение
Комплексы автоматической газовой защиты горных машин «Метан-радио» (далее - комплексы) предназначены для автоматических непрерывных измерений объемной доли метана в воздухе зоны работы горной машины.
Описание
Комплексы являются многоканальными стационарными автоматическими измерительными системами непрерывного действия.
Способ отбора пробы - диффузионный.
Принцип измерений комплексов:
- объемная доля метана в диапазоне от 0 до 2,5 % - термокаталитический;
- объемная доля метана в диапазоне от 5 до 100 % - термокондуктометрический или оптический.
Комплексы представляют собой совокупность функционально законченных технических устройств, которые могут иметь различные модификации. Состав (количество и разновидности таких устройств) определяется конкретными горно-технологическими и горно-геологическими условиями. Комплекс обеспечивает выполнение следующих основных функций:
- непрерывное измерение содержания метана в зоне работы горной машины;
- формирование диагностических параметров состояния технических средств комплекса;
- отображение измеренных значений и диагностических параметров на средствах индикации;
- передача в систему автоматического газового контроля (далее - АГК) измеренных значений и диагностических параметров;
- фиксация в энергонезависимую память измеренных значений и диагностических параметров;
- подача предупредительной и аварийной световой и звуковой сигнализации при достижении объемной концентрации метана в зоне работы горной машины заданных предельно допустимых значений;
- автоматическая газовая защита (далее - АГЗ) горной машины с помощью блокировки ее работы при превышении объемной концентрации метана выше предельно допустимой концентрации.
Комплексы имеют следующую структуру технических средств:
1) уровень преобразования контролируемой величины (объемная доля метана) в измерительный сигнал, к которому относятся датчики комбайновые (далее - ДК), устанавливаемых на подвижной горной машине и датчики ИТС2 (рег. № 51279-12);
2) уровень передачи данных, сигнализации и индикации, к которому относятся ретрансляторы забойные (далее - РЗ), антенны забойные (далее - АЗ) и сигнализирующие устройства (далее - СУ-37.МТРД), устанавливаемые стационарно вблизи от зоны работы горной машины, и который обеспечивает передачу данных от ДК к СУ-37.МТРД и в систему АГК;
3) уровень инженерного обслуживания - устройство зарядное с цифровой электронновычислительной машиной (далее - ЦЭВМ), используемых для зарядки встроенных аккумуляторов ДК и их настройки.
Комплекс имеет следующую структуру измерительных каналов (далее - ИК):
1) [ДК с радиоинтерфейсом] ^-[РЗ с интерфейсом К8-485/МоёЬшКТи]^-[СУ-37.МТРД с интерфейсом RS-485/ModbusRTU]^;
2) [ИТС2 с интерфейсом RS-485/ModbusRTU]^[P3 с интерфейсом RS-485/Modbus RTU]^[СУ-37.МТРД с интерфейсом RS-485/ModbusRTU]^;
3) [ИТС2 с интерфейсом (0,4-2,0) В / (1-5) мА]^[СУ-37.МТРД с интерфейсом RS-485/ModbusRTU]^,
при этом обеспечивается возможность передачи от [СУ-37.МТРД с интерфейсом RS-485/ModbusRTU] цифрового кода с результатами измерения по каждому ИК на ЦЭВМ диспетчерского уровня. Комплекс через СУ-37.МТРД обеспечивает передачу команды на блокировку работы горной машины на оборудование электроснабжения непосредственно или через систему АГК. Комплекс через СУ-37.МТРД обеспечивает передачу результатов измерения на диспетчерский уровень системы АГК, который состоит из ЦЭВМ, объединенных в локальную вычислительную сеть.
Электропитание ДК осуществляется от встроенных аккумуляторных батарей. Электропитание устройств сигнализирующих, ретрансляторов забойных и датчиков ИТС2 осуществляется от шахтных источников питания во взрывобезопасном исполнении.
Основой механической конструкции ДК служит прямоугольная металлическая защитная оболочка (кожух защитный), разделённая перегородками на три отсека с закрывающимися крышками, открывание которых возможно только с помощью специального инструмента. Первый отсек представляет собой клеммную коробку, оборудованную двумя кабельными вводами, в которой установлены клеммные разъёмы для внешних подключений. Во втором отсеке располагается блок радиосвязи и коммутации (далее - блок РК), на его крышке установлен разъём для подключения антенны. В третьем (аппаратном) отсеке, крышка которого является несъемной, размещены блок датчика и аккумулятора (далее - блок ДА). Электрическое соединение блоков РК и ДА осуществляется с помощью разъёмного соединения. ДК обеспечивает выполнение следующих функций:
1) преобразование концентрации метана в рудничной атмосфере в измерительный сигнал на выходе ДА: цифровой кодированный сигнал RS-485 / Modbus RTU; (0,4 - 2) В; (1 - 5) мА;
2) быстродействующую АГЗ - сравнение измеренного значения концентрации с заданными пороговыми значениями срабатывания и формирование управляющего (защитного) воздействия (изменение состояния выходного реле) для блокирования работы горной машины, а также включение предупредительной и предаварийной сигнализации на устройствах комплекса;
3) местную звуковую сигнализацию о превышении порога срабатывания со звуковым давлением не менее 95 дБ на расстоянии 1 м по оси излучателя (по ГОСТ 24032-80);
4) самодиагностику - диагностику узлов блока РК и блока ДА;
5) передачу по радиоканалу измерительного сигнала и диагностических данных на РЗ;
6) возможность проверки ДА по месту установки.
РЗ предназначен для приема радиосигнала от ДК и его передачи по проводной линии связи RS-485 в СУ-37.МТРД. Корпус РЗ представляет собой пластиковый корпус с защитным кожухом и присоединённым кабелем с разъёмом. В зависимости от исполнения к РЗ могут подключаться различные АЗ. РЗ обеспечивают выполнение следующих основных функций:
1) обмен цифровой кодированной информации с ДК по беспроводному интерфейсу;
2) обмен цифровой кодированной информации с датчиками ИТС2, другими РЗ и СУ-37.МТРД по проводному цифровому интерфейсу RS-485;
3 ) передачу цифровой кодированной информации о концентрации метана и самодиагностики от ДК на СУ-37.МТРД;
4) передачу цифровой кодированной информации о результатах измерения и самодиагностики от датчиков ИТС2 на СУ-37.МТРД;
5) самодиагностику РЗ и передачу ее результатов на СУ-37.МТРД;
6) отображения результатов самодиагностики и информации о состояния беспроводного и проводного интерфейсов;
7) звуковую и световую сигнализацию о превышении порогов концентрации метана.
АЗ предназначена для организации распределенной системы беспроводной передачи данных. Антенна забойная подключается к РЗ и в зависимости от исполнения представляет собой совокупность следующих устройств: антенны штыревые, кабели излучающие, адаптеры, кабельные сборки, терминаторы линии, элементы крепления к стенкам горных выработок, оборудованию.
СУ-37.МТРД представляет собой сборку из следующих устройств: устройство сигнализирующее СУ-30.ЖКД, устройство сигнализирующее СУ-37.ЗСО, ящик монтажный ЯСУ-09.2-B3.D3.E5-03.00. СУ-37.МТРД выполняет следующие функции:
1) опрос РЗ по RS-485/ModbusRTU;
2) получение цифровой кодированной измерительной информации о содержании метана от ДК и ИТС2, подключенных к РЗ, и результатов самодиагностики ДК, ИТС2 и РЗ;
3) контроль дискретных датчиков типа «сухой» контакт и датчиков с выходными сигналами (0/0,4-2,0) В; (0/1-5) мА, (0/4-20) мА, подключенных к его дискретным и аналоговым входам;
4) преобразование информации о входных дискретных, аналоговых и цифровых кодированных (от ведомых устройств) сигналах, данных о состоянии излучателей, дискретных и аналоговых выходных сигналах в цифровой код ModbusRTU;
5) сравнение данных о контролируемых параметрах с задаваемыми пороговыми уставками;
6) управление световым, цветосветовым и звуковым излучателями, дискретными (выходные реле) и аналоговыми выходами в зависимости от входных сигналов, прикладного программного обеспечения (далее - ПО), настроек СУ-37.МТРД и команд телеуправления (далее -ТУ). Световая и звуковая сигнализация о превышении порогов концентрации метана в соответствии с требованиями ГОСТ 24032-80;
7) АГЗ - управление аппаратами электроснабжения для блокирования работы горного участка;
8) управление другими устройствами с искробезопасными дискретными цепями управления через дискретные выходы при превышении порогов концентрации метана и/или в зависимости от собираемой информации о контролируемых параметрах, прикладного ПО, настроек СУ-37.МТРД и команд ТУ;
9) обмен информацией с ведущим устройством (ЦЭВМ, программируемый контроллер) через интерфейс RS-485/ModbusRTU: ретрансляция цифровой кодированной измерительной информации от ДК и ИТС2; передача результатов контроля входных аналоговых сигналов; передача данных о состоянии входных и выходных дискретных сигналов, излучателей и пр.; прием команд ТУ световыми и звуковыми излучателями и дискретными выходами;
10) отображение на дисплее результатов измерения и контроля, диагностической информации и данных о состоянии питания и интерфейсов связи;
11) оперативная по месту установки и дистанционная (через RS-485/ModbusRTU) настройка условий срабатывания световых, цветосветовых и звуковых излучателей и дискретных выходов в зависимости от результатов измерения и контроля, диагностической информации.
Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Заводские номера наносятся на табличку на корпусах технических средств, входящих в состав комплекса.
Общий вид основных технических средств комплексов приведен на рисунке 1.
Программное обеспечение
Программное обеспечение комплексов имеет следующую структуру:
1) уровень преобразования контролируемой величины (объемная доля метана) в измерительный сигнал - встроенное ПО микропроцессорных первичных измерительных преобразователей (далее - ПИП);
2) уровень передачи данных - встроенное ПО модулей и устройств связи;
Встроенное ПО технических средств уровня преобразования контролируемой величины (ДК, ИТС2) и уровня передачи данных (РЗ, СУ-37.МТРД) специально разработано изготовителем соответствующих технических средств.
Встроенное ПО технических средств уровня преобразования контролируемой величины выполняет следующие функции:
- прием, обработка и передача измерительной информации от ПИП;
- индикацию результатов измерений и настроечных параметров;
- формирование цифровых, аналоговых и релейных выходных сигналов.
Встроенное ПО технических средств уровня передачи информации выполняет функцию
ретрансляции результатов измерений, контроля и самодиагностики в систему АГК.
Автономное ПО «Зарядно-калибровочное устройство «Метан радио» используется для настройки ДК и не предназначено для измерений объемной доли метана, в воздухе.
Идентификационные данные ПО ИТС-2 приведены в соответствующем описаниях типа. Идентификационные данные ПО диспетчерского уровня приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Устройство | Ретранслятор забойный | ДК | Блок ДА | Устройство сигнализирующее СУ-37.МТРД |
| Идентификационное наименование ПО | 161000.003.32.000 rz 1.0.28 rls | 161000.001.30.20001 rk_1.0.265_rls | 161000.001.24.000 bda_1.0.102_rls | 091120.104.00.100 su37 mtrd 1.0.114 _rls |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | МЗ:003.32 МНЗ: 1.0.28 | МЗ: 001.30 МНЗ: 1.0.264 | МЗ: 001.24 МНЗ: 1.0.102 | МЗ:104.00 МНЗ: 1.0.114 |
| Цифровой идентификатор ПО | 0xABD2 | 0x22EF | 0x0AEC | 0x98F0 |
| Алгоритм расчета цифрового идентификатора ПО | CRC16 | CRC16 | CRC16 | CRC16 |
| Примечания: - номер версии ПО должен быть не ниже указанного в таблице; - значения контрольной суммы, указанные в таблице, относятся только к файлам встроенного ПО указанной версии. |
Защита встроенного ПО уровня преобразования контролируемой величины от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077—
2014.
Уровень передачи данных является аппаратно-защищенным, технические средства и линии связи этого уровня не поддерживают подключение сторонних технических устройств. Защита встроенного ПО уровня передачи данных от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» по Р 50.2.077—2014.
Таблица 2 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой основной погрешности газоанализаторов_
| Датчик (первичный измерительный преобразователь) | Определяемый компонент | Диапазон показаний содержания определяемого компонента | Диапазон измерений содержания определяемого компонента | Пределы допускаемой основной погрешности | T0.9, с, не более |
| ДК | метан | от 0 до 100 % (об.д.) | от 0 до 2,5 % (об.д.) включ. | ±0,1 % (об.д.) | 20 (5)1) |
| от 5 до 100 % (об.д.) | ±3,0 % (об.д.) |
| ИТС2-Ш4-01, ИТС2-Ш4-03 | метан | от 0 до 100 % (об.д.) | от 0 до 2,5 % (об.д.) включ. | ±0,1 % (об.д.) | 20 |
| от 5 до 100 % (об.д.) | ±3,0 % (об.д.) |
| ИТС2-Ш4-25 | метан | от 0 до 100 % (об.д.) | от 0 до 2 % (об.д.) включ. | ±0,1 % (об.д.) | 30 |
| св. 2 до 100 % (об.д.) | ±5,0 % (об.д.) |
1) в скобках указано время установления показаний ДК без учета времени задержки канала передачи и отображения информации._
Таблица 3 - Метрологические характеристики комплексов
| Наименование характеристики | Значение |
| Предел допускаемой вариации показаний, в долях от предела допускаемой основной погрешности | 0,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды в пределах условий эксплуатации при использовании в составе ИК ДК в диапазоне условий эксплуатации, % (об.д.): - в диапазоне измерений от 0 до 2,5 % (об.д.) - в диапазоне измерений от 5 до 100 % (об.д.) | ±0,2 ±6 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения температуры окружающей среды на каждые 10 °С в диапазоне условий эксплуатации, в долях от предела допускаемой основной погрешности - при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-01, ИТС2-CH4-03 - при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-25 | ±1,0 ±0,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения влажности окружающей среды в пределах условий эксплуатации при использовании в составе ИК ДК в диапазоне условий эксплуатации, % (об.д.): - в диапазоне измерений от 0 до 2,5 % (об.д.) - в диапазоне измерений от 5 до 100 % (об.д.) | ±0,2 ±6 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от влияния изменения относительной влажности анализируемой среды в пределах рабочих условий эксплуатации при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-01, ИТС2-CH4-03, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±1,0 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от влияния изменения относительной влажности анализируемой среды на каждые 15 от влажности при которой определялась основная погрешность %, в пределах рабочих условий эксплуатации, при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-25, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±0,4 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения атмосферного давления в пределах условий эксплуатации при использовании в составе ИК ДК в диапазоне условий эксплуатации, % (об.д.): - в диапазоне измерений от 0 до 2,5 % (об.д.) - в диапазоне измерений от 5 до 100 % (об.д.) | ±0,2 ±6 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения атмосферного давления в пределах рабочих условий эксплуатации, в долях от предела допускаемой основной погрешности: - при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-01, ИТС2-CH4-03 - при использовании в составе ИК датчиков ИТС2-CH4-25 | ±1,0 ±2,0 |
| Пределы допускаемого изменения показаний за 8 ч непрерывной работы, в долях от предела допускаемой основной погрешности | ±0,5 |
| Нормальные условия измерений: - диапазон температуры окружающей среды, °C: - диапазон относительной влажности окружающей среды при температуре +25 °C, % - атмосферное давление, кПа | от +15 до +25 от 30 до 80 от 98,0 до 104,6 |
| Время срабатывания АГЗ (сигнализации)1), с, не более: - быстродействующая АГЗ (блокировка горной машины) - АГЗ (блокировка горного участка) | 1,7 15 |
| Пределы допускаемой погрешности срабатывания сигнализации, % об.д. | ±0,1 |
| Время прогрева, мин, не более | 20 |
| 1) время срабатывания АГЗ (сигнализации) соответствует «времени срабатывания исполнительного устройства метанометра» по ГОСТ 24032-80 и определяется как время установления по уровню 0,63 в соответствии с ГОСТ 24032-80. |
Таблица 4 - Основные технические характеристики средств уровня преобразования контролируемой величины__
| Наименование характеристики | Значение |
| Время прогрева, мин, не более | 1 |
| Напряжение питания постоянного тока: - ДК - ИТС2 | от 8 до 13,5 от 6 до 121) |
| Потребляемая ДК электрическая мощность, Вт, не более | 2 |
| Потребляемый датчиками ИТС2 электрический ток, мА, не более | 27 |
| Габаритные размеры датчиков (высотахширинахглубина), мм не более: - ДК - ИТС2 | 330x180x120 145x55x40 |
| Масса датчиков, кг, не более: - ДК (совместно с блоком ДА) - ИТС2 | 15 0,25 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Маркировка взрывозащиты: - ДК, блок ДА, ИТС2-Ш4-01, ИТС2-Ш4-03 - ИТС2-Ш4-25 | РО Ex ia s I Ma X РО Ех ia I Ma X 1Ех ia ПВ Т4 Gb Х 1Ех ia IIC Т4 Gb Х |
| Степень защиты от проникновения пыли и влаги по ГОСТ 14254-2015: - ДК - ИТС2 | IP54 IP66 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температуры окружающей среды, °С: - ДК - ИТС2-Ш4-01, ИТС2-Ш4-03 - ИТС2-Ш4-25 - относительная влажность при температуре +3 5 °С, % - диапазон атмосферного давления, кПа: - ДК, ИТС2-Ш4-01, ИТС2-Ш4-03 - ИТС2-Ш4-25 | от +5 до +40 от -20 до +40 от -40 до +45 до 100 от 60 до 119,7 от 87,7 до 119,7 |
| Средняя наработка на отказ, ч: - ДК - ИТС2 | 10000 15000 |
| Средний срок службы ДК, ИТС2, лет | 62) |
| 1) по заказу потребителя выпускаются датчики с напряжением питания 24 В. 2) без учета чувствительного элемента. |
Таблица 5 - Основные технические характеристики средств уровня передачи информации
| Наименование характеристики | Значение |
| Номинальное напряжение питания постоянного тока ретранслятора забойного, В | 12 |
| Диапазон допустимых напряжения питания постоянного тока ретранслятора забойного, В | от 8 до 13,5 |
| Диапазон напряжение питания переменного тока частотой 50 Гц зарядного устройства, В | от 187 до 242 |
| Потребляемая мощность ретранслятора забойного при номинальном | 2,5 |
| напряжении питания, мВт, не более |
| Габаритные размеры (высотахширинахглубина), мм, не более - РЗ | 220x150x100 |
| - устройство зарядное | 420x210x190 |
| Габаритные размеры (длина) АЗ, м, не более | 300 |
| Масса, кг, не более | |
| - РЗ | 3,0 |
| - АЗ | 300 |
| - устройство зарядное | 10 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Условия эксплуатации - РЗ, АЗ - диапазон температуры окружающей среды, °С - диапазон относительной влажности воздуха, % - диапазон атмосферного давления, кПа - устройство зарядное - диапазон температуры окружающей среды, °С - диапазон относительной влажности воздуха, % | от -10 до +40 от 0 до 100 от 60 до 119,7 от -10 до +50 от 0 до 100 |
| Маркировка взрывозащиты ретранслятора забойного, антенны забойной, устройство сигнализирующего Прим. | РО Ex ia I Ma X |
| Степень защиты от проникновения пыли и влаги по ГОСТ 14254-2015: - ретранслятор забойный, антенна забойная, устройство сигнализирующее - устройство зарядное | IP54 IP40 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 10000 |
| Средний срок службы, лет | 6 |
| Примечание - устройство зарядное без маркировки взрывозащиты. |
Знак утверждения типа наносится на титульный листы Руководства по эксплуатации и Паспорта типографским методом, на табличку на составные части комплекса.
Комплектность
Таблица 6 - Комплектность комплекса
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Датчик комбайновый ДК | ДК-AA.VV | не менее 1 шт. |
| Сменный блок ДА | ДА | не менее 1 шт. |
| Датчик горючих и токсичных газов интеллектуальный ИТС2 | ИТС2-Ш4-** | Прим. 1 |
| Ретранслятор забойный РЗ | РЗ-AA.VV | не менее 1 шт. |
| Антенна забойная АЗ | АЗ-AA.VV | не менее 1 шт. |
| Коробка малогабаритная клеммная КМК | КМК-АА.ЛКК.ВК.ВКУУ | Прим. 1 |
| Ящик монтажный ЯСУ | ЯСУ-XX.Y.ZZ | Прим. 1 |
| Устройство сигнализирующее СУ | СУ-37.МТРД | 1 шт. |
| Устройство зарядное | - | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | ИГТ.161000.000.00.000РЭ | 1 экз. |
| Паспорт | ИГТ.161000.000.00.000ПС | 1 экз. |
| Примечания. 1 Комплект поставки определяется техническим проектом. В таблице указан типовой комплект поставки. 2 Заимствованные технические средства (СУ-37.МТРД, ИТС2) поставляется с эксплуатационной документацией и ЗИП. |
Нормативные документы, устанавливающие требования к комплексам автоматической газовой защиты горных машин «Метан-радио»
Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 года N 2315 Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах
ГОСТ 24032-80 Приборы шахтные газоаналитические. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия
ТУ 26.51.53.110-019-44645436-2018 Комплекс автоматической газовой защиты горных машин «Метан-радио»
83336-21: Методика поверки МП 242- 2420-2021Скачать10.7 Мб