Системы многофункциональные измерительные аэрогазового контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием Granch МИС

Назначение

Системы многофункциональные измерительные аэрогазового контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием «Granch МИС» (далее - МИС) предназначены для:

• автоматического измерения параметров рудничной атмосферы (объемных долей метана, оксида углерода, диоксида углерода, кислорода, массовой концентрации пыли и скорости воздушного потока) по основным измерительным каналам;

• преобразования выходных аналоговых сигналов первичных измерительных преобразователей концентрации (или объемной доли) других опасных и вредных газов в рудничной атмосфере, а также температуры, давления, частоты следования электрических сигналов и других параметров по дополнительным измерительным каналам;

• контроля параметров и управления технологическим горно-шахтным оборудованием с целью обеспечения безопасности работ в рудниках, угольных шахтах и других производствах и, в том числе, обеспечения аэрологической и противопожарной защиты;

• контроля состояния горного массива, прогнозирования внезапных выбросов и горных ударов;

• связи; передачи, обработки, анализа, хранения и отображения информации;

• обмена информацией с другими системами.

Описание

Принцип действия МИС основан на преобразовании параметров рудничной атмосферы с помощью датчиков в электрические сигналы, передачи этих сигналов по проводным линиям связи, измерении этих сигналов контроллерами и анализе измеренных значений (сравнение с заданными допустимыми значениями - уставками) с целью выработки аварийных сигналов и сигналов управления шахтным оборудованием, обеспечивающим поддержание безопасного аэрогазового режима в горных выработках. Контроллеры через маршрутизаторы передают данные об измеренных параметрах на верхний уровень, состоящий из сервера, автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора и АРМ администратора. Конфигурирование МИС и настройка на работу в конкретных условиях осуществляется программным путем при настройке контроллеров, а также с АРМ администратора.

МИС имеет возможность изменения числа однотипных измерительных каналов в процессе эксплуатации.

Кроме функций, указанных в назначении, МИС обеспечивает:

• автоматическую газовую защиту (АГЗ);

• выдачу управляющих команд на основное и вспомогательное шахтное оборудование (системы вентиляции, транспорта, водоотведения, электро-, гидро- и пневмоснабжения и др.) при заданных значениях измеряемых или контролируемых параметров, с возможностью установления приоритета управляющих сигналов от АРМ;

• обнаружение ранних признаков пожаров и контроль состояния систем противопожарной защиты;

• маршрутизации и обмена информацией по каналам связи;

• отображение информации на подземных устройствах контроля и управления об их состоянии;

• отображение информации о контролируемых параметрах, работе технологического оборудования, результатах тестирования и выявленных неисправностях технических средств на АРМ в соответствии с требованиями действующей нормативной документации;

• обработку и хранение собранной информации на подземных и наземных вычислительных устройствах (серверах) и вывода текущей и архивной информации на бумажный носитель;

• формирование отчетов в электронном и бумажном виде об измеряемых и контролируемых параметрах, выявленных неисправностях оборудования.

В МИС предусмотрена возможность применения:

• блоков питания автономных для питания датчиков и составных частей МИС;

• постов управления кнопочных для подачи сигналов управления оборудованием;

• датчиков дополнительных измерительных и логических каналов;

• устройств соединительных для соединения искробезопасных цепей;

• муфт тройниковых (соединительных) для соединения искроопасных цепей;

• шкафов МКВЕ.Э033-30-00 для установки барьеров искрозащиты;

• сирен аудиовизуальных для подачи сигналов оповещения и другого оборудования.

В состав измерительных каналов МИС входят контроллеры измерительные технологического оборудования Granch SBTC2 (номер в Государственном реестре средств измерений 28693-08) (далее - контроллер), датчики и линии связи, включающие комплект кабелей, устройства соединительные и муфты тройниковые.

Датчики основных измерительных каналов (ИК), входящие в состав МИС, указаны в таблице 1.

Таблица 1 - Датчики, используемые в основных измерительных каналах МИС.

В шахтах в дополнительных измерительных каналах, должны использоваться датчики, имеющие разрешение на применение в подземных выработках рудников и угольных шахт.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) верхнего уровня МИС поставляется в двух вариантах:

• вариант поставки № 1 на основе SCADA-системы MineExpert;

• вариант поставки № 2 на основе SCADA-системы MasterSCADA.

Состав программного варианта поставки № 1:

• ПО серверной части состоит из следующих частей:

- сервера данных реального времени MineExpert RTServer (RTS);

- сервера сохранения данных MineExpert DSServer (DSS);

- сервера СУБД (InterBase 7.x, FireBird 2.x, Microsoft SQL Server).

Серверы RTS и DSS работают в виде сервисов ОС Windows.

• ПО АРМ администратора МИС состоит из:

- пакета программ Microsoft VisualStudio.Net 2005 (или выше);

- библиотеки компонентов MineExpert, отвечающих за обработку и отображение полученных данных;

- программы конфигурирования MineExpert.

• ПО АРМ оператора АГК, АРМ горного диспетчера состоит из:

- программы загрузчика приложений MineExpert;

- пакета программ Microsoft FrameWork.Net;

- драйвера ODBC для работы с базами данных.

Состав программного варианта поставки № 2:

• ПО серверной части состоит из следующих частей:

- сервер обработки, отображения и архивирования, данных реального времени MasterSCADA;

- сервер управления СУБД Firebird.

• ПО АРМ администратора МИС состоит из:

- пакета программ MasterSCADA;

- OPC-сервер KEPServerEX;

- программный интерфейс доступа к данным Firebird_ODBS.

• ПО АРМ оператора АГК, АРМ горного диспетчера состоит из:

- объектов, разработанных для управления целевой технологической системой с помощью MasterSCADA;

- программные компоненты MasterSCADA для запуска объектов и отображения показаний в реальном времени;

- пакета программ Microsoft FrameWork.Net;

- программный интерфейс доступа к данным Firebird_ODBS.

Уровень защиты ПО МИС от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «C» по МИ 3286.

Идентификационные данные программного обеспечения варианта поставки № 1 приведены в таблице 2.

Идентификационные данные программного обеспечения варианта поставки № 2 приведены в таблице 3.

Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения варианта поставки № 1

Примечание: * - атрибуты программного обеспечения (или модуля), отображаемые при самоидентификации

Идентификационные данные программного обеспечения варианта поставки № 2 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные программного обеспечения варианта поставки № 2

Технические характеристики

• Диапазон измерения объемной доли метана в воздухе от 0 до 2,5 %.

• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей ИК объемной доли метана в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 4.

• Время срабатывания автоматической газовой защиты по метану не более 15 с.

• Абсолютная погрешность срабатывания сигнализации автоматической газовой защиты по метану не более 0,1 %.

• В МИС предусмотрена индикация объемной доли метана в диапазоне от 2,5 до 100 % без нормирования погрешности.

Таблица 4 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли метана, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

• Диапазон измерения объемной доли оксида углерода в воздухе от 0 до 50 млн-1.

• Пределы допускаемых абсолютных погрешностей ИК объемной доли оксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 5.

• В МИС предусмотрена индикация объемной доли оксида углерода в диапазоне от 50 до 200 млн-1 без нормирования погрешности.

• Диапазоны измерения объемной доли диоксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 6.

• Пределы абсолютных погрешностей ИК объемной доли диоксида углерода в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 7.

• Диапазон измерения объемной доли кислорода от 0 до 30 %.

• Пределы абсолютных погрешностей ИК объемной доли кислорода в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 8.

• Диапазон измерения скорости воздушного потока в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 9.

• Пределы допускаемых погрешностей ИК скорости воздушного потока в зависимости от типа применяемого датчика соответствуют значениям, приведенным в таблице 10.

Таблица 5 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли оксида углерода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Таблица 6 - Диапазон измерения объемной доли диоксида углерода

Таблица 7 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли диоксида углерода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Таблица 8 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов объемной доли кислорода, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Примечание:

* - Свх - измеренное значение объемной доли кислорода, %

** - на каждые 3,3 КПа.

Таблица 9 - Диапазон измерения скорости воздушного потока

Таблица 10 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов скорости воздушного потока, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

Примечание: * - V - измеренное значение скорости воздушного потока, м/с

• Диапазон измерения массовой концентрации пыли от 0 до 1500 мг/м3.

• Пределы допускаемых погрешностей измерения массовой концентрации пыли - не более значений, приведенных в таблице 11.

Таблица 11 - Пределы допускаемых абсолютных погрешностей измерительных каналов массовой концентрации пыли, включая погрешности, вносимые программным обеспечением

• В дополнительных измерительных каналах МИС используются термопреобразователи сопротивления с параметрами по ГОСТ 6651 и/или датчики, имеющие один из следующих выходных сигналов:

- напряжение 0,4 - 2,0 В (при сопротивлении нагрузки 10 кОм и менее);

- ток 0 - 5 мА или 4 - 20 мА по ГОСТ 26.011;

- частота от 1 до 160 Гц (входное напряжение не более 10 В).

• Пределы допускаемой приведенной погрешности преобразования сигналов датчиков дополнительных измерительных каналов ± 0,3 %.

• Максимальное количество каналов обслуживаемых одним контроллером, составляет:

• 48 измерительных, либо 80 входных логических, либо 48 выходных управляющих, а так

же 1 канал передачи данных с интерфейсом Ethernet.

• Количество линий связи для связи с модемами серии SBNI в одном контроллере (маршрутизатор на основе контроллера) - от 2 до 12.

• Длительность цикла автоматического опроса одного измерительного канала - не более 1,5 мс.

• Задержка изменения состояния канала коммутации, при достижении аварийных значений контролируемых параметров или отказе датчиков основных измерительных каналов, приводящих к блокированию производственной деятельности (задержка времени срабатывания МИС), - не более 50,0 мс.

• Измерительные каналы МИС, включающие датчики с выходным сигналом в виде напряжения, сохраняют свои метрологические характеристики при максимальном петлевом сопротивлении аналоговых линий связи не менее 500 Ом.

• Измерительные каналы МИС, включающие датчики с токовым выходным сигналом, сохраняют свои метрологические характеристики при максимальном петлевом сопротивлении аналоговых линий связи не менее 100 Ом.

• Время хранения контроллером информации об измерениях по всем измерительным каналам - не менее 36 часов, а сервером - не менее 1 года.

• МИС обеспечивает обмен информацией:

- между контроллерами и маршрутизатором и между маршрутизаторами по линиям связи с параметрами, приведенными в эксплуатационной документации;

- между маршрутизаторами и серверами, АРМ по локальной сети с интерфейсом Ethernet IEEE 802.3.

МИС обеспечивает возможность подключения дополнительных устройств по линиям связи с параметрами, приведенными в эксплуатационной документации. Дополнительные устройства должны иметь разрешение на применение в подземных выработках рудников и угольных шахт.

• МИС обеспечивает возможность определения следующих неисправностей технических средств:

- отказы датчиков;

- выход сигнала от датчика за пределы диапазона измеряемых значений;

- короткое замыкание или обрыв линии передачи данных между датчиками и контроллерами, между подземными контроллерами и наземными устройствами сбора и обработки информации.

• В МИС предусмотрена возможность изменения интервала циклического опроса контроллеров сервером, при этом максимальное значение времени цикла не должно превышать:

- по основным параметрам (объемная доля метана, оксида углерода, диоксида углерода и кислорода, концентрация пыли в рудничном воздухе, скорость воздушного потока) 1 минуту;

- по дополнительным параметрам 5 минут.

• Нормальные области значений климатических влияющих факторов:

- температура окружающей среды от (20 ±5) °С;

- относительная влажность воздуха от 30 % до 60 % при 20 °С;

- атмосферное давление (101,3 ± 3,3) кПа [(760 ± 25) мм.рт.ст].

• Составные части подземной части МИС, за исключением датчиков устойчивы к следующим климатическим воздействиям:

- температура окружающей среды от 0 до 35 °С;

- относительная влажность воздуха не более 98 % при 35 °С (с конденсацией влаги);

- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.

• Датчики устойчивы к климатическим воздействиям, указанным в их эксплуатационной документации.

• Составные части наземной части МИС устойчивы к климатическим воздействиям нормальных областей значений климатических влияющих факторов.

• Степень защиты составных частей МИС от проникновения пыли, посторонних тел и воды по ГОСТ 14254:

- наземной части не менее IP 20;

- подземной части не менее IP 54.

• Электропитание составных частей МИС осуществляется от электросети переменного тока частотой (50±1) Гц или от источников постоянного тока с напряжением не более значений, указанных в их эксплуатационной документации, или от внутренних резервных источников питания.

• При отключении всех линий внешнего электропитания от сети переменного тока подземная часть МИС сохраняет работоспособность не менее 16 часов.

• При отключении от сети переменного тока наземная часть МИС сохраняет работоспособность не менее 10 мин.

• Потребляемая мощность МИС:

- контроллера - не более 150 Вт;

- других составных частей - не более значений, указанных в их эксплуатационной документации.

• Средний срок службы составных частей МИС, за исключением датчиков, 5 лет с учетом проведения регламентных восстановительных работ.

• Средний срок службы датчиков соответствует значениям, указанным в их эксплуатационной документации.

• Средняя наработка на отказ - не менее 9000 часов.

Знак утверждения типа

наносится на титульный лист руководства по эксплуатации МКВЕ. 421457.001 РЭ.

Комплектность

Комплект поставки МИС приведен в таблице 12.

Таблица 12 - Комплект поставки МИС.

Поверка

осуществляется по документу МКВЕ.421457.001 МП «Система многофункциональная измерительная аэрогазового контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием «Granch МИС». Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» в сентябре 2012 г.

Основные средства поверки:

• Поверочный нулевой газ (воздух), ТУ 6-21-5-82;

• ГСО-ПГС № 3907-87 СН4 - воздух. Номинальное значение объемной доли метана в ПГС (2,35 ± 0,15) %;

• ГСО-ПГС № 3843-87 СО - воздух. Номинальное значение объемной доли СО в ПГС (22 ± 4) млн-1;

• ГСО-ПГС № 3791-87 или 3792-87 СО2 - воздух. Номинальное значение объемной доли СО2 в ПГС (1,0 ± 0,1) %;

• ГСО-ПГС № 3730-87 или № 3731-87 (О2 - N2). Номинальное значение объемной доли О2 в ПГС (20 ± 1) %;

• Ротаметр РМ-А-0,063Г УЗ;

• Вентиль точной регулировки ВТР ИБЯЛ 306.577.002-03;

• Секундомер СОПпр 2а-3, ТУ251894.003-90;

• Калибратор тока и напряжения В1-13. От 0 до 100 мА, от 0 до 10 В, ПГ ± 0,03 %;

• Генератор сигналов низкочастотный прецизионный Г3-110. От 0,01 до 1999999,99 Гц, погрешность не более 0,01 Гц;

• Магазин сопротивлений МСР-63 (От 0,01 Ом до 100 кОм), класс точности 0,05;

• Калибратор напряжения и тока искробезопасный КНТИ-40.00.00.

Поверка датчиков основных измерительных каналов осуществляется по следующим методикам:

• Granch SBTC2 - МКВЕ. 468364.001 Д2 «Измерительный контроллер технологического оборудования Granch SBTC2. Методика поверки»;

• ТХ6363, ТХ6373 и ТХ6383 - МП-242-0852-2009 «Датчики концентрации газов ТХ6363, ТХ6373 и ТХ6383. Методика поверки»;

• ИДИ - МП-242-0932-2009 «Датчики искробезопасные инфракрасные ИДИ. Методика поверки»;

• ДМС 01 - ДМС 01 00.000 ДЛ «Датчики метана стационарные ДМС 01. Методика поверки»;

• ДМС 03 - ДМС 03.00.000 ДЛ «Датчики горючих газов стационарные ДМС 03 и ДМС 03Э. Методика поверки;

• СД-1 - «Инструкция. Датчики стационарные СД-1. Методика поверки»;

• GMM - МП-242-0881-2009 «Датчики горючих и токсичных газов шахтные GMM/GMA. Методика поверки»;

• ДОУИ - МП 242-0416-2006 «Датчики оксида углерода искробезопасные ДОУИ. Методика поверки»;

• СДТГ - МП-242-1066-2010 «Датчики токсичных газов стационарные СДТГ. Методика поверки»;

• СДОУ 01 - «Датчики оксида углерода стационарные СДОУ 01. Методика поверки» с изменением № 1;

• ДКИ - МП-242-1255-2011 «Датчики кислорода искробезопасные ДКИ. Методика поверки»;

• ТХ5921 (модификации 5922, 5923) - «Датчики скорости газового потока ТХ5921 (модификации 5922, 5923). Методика поверки»;

• ДСПШ-20 - МП 2550-0101-2009 «Измеритель скорости воздушного потока ДСПШ-20. Методика поверки»;

• СДСВ 01 - МП 2550-0071-2007 «Измерители скорости воздушного потока СДСВ 01. Методика поверки»;

• WMA - МП 2550-0136-2009 «Устройства измерения скорости потока воздуха WMA. Методика поверки»;

• ИЗСТ-01 - МП-242-0554-2007 «Измерители запыленности стационарные МЗСТ-01. Методика поверки».

Сведения о методах измерений

Метод измерений изложен в МКВЕ.421457.001 РЭ «Система многофункциональная измерительная аэрогазового контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием, «Granch МИС». Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

1 ГОСТ Р 8.596-2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения»

2 ГОСТ Р 51330.0-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования».

3 МКВЕ. 421457.001 ТУ «Система многофункциональная измерительная аэрогазового контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием «Granch МИС». Технические условия».

Рекомендации к применению

осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.