Транспортни системи за мини

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2011

Транспортни системи за миниТранспортни системи за миниТранспортни системи за миниТранспортни системи за мини

Съвременни възможности на конвейерния, релсов и надземен транспорт и средствата за автоматизация

В минните и добивните предприятия от ключово значение за целия работен процес е ефективният и качествено организиран транспорт. Подобно на други индустрии, в които се използва заводски транспорт на суровини и материали, в мините многообразието технически средства за транспорт е изключително широко. В зависимост от спецификите на производствения процес, в транспортния арсенал на едно минно или добивно предприятие могат да фигурират товароподемни кранове, релсови пътища с вагонетки с парна или електрическа тяга, безрелсови транспортни средства (електрокари, колички и др.); машини за висящ транспорт (еднорелсови висящи линии, въжени линии), машини за непрекъснат транспорт с гъвкави теглителни органи (лентови транспортьори, елеватори и др.), машини за непрекъснат транспорт без гъвкави теглителни органи (винтови, инерционни и гравитационни транспортьори), пневматични транспортни машини, хидравличен транспорт, скреперни инсталации и т. н. В настоящия материал се спираме на някои от съвременните характеристики на конвейерния, релсов и надземен транспорт, с особен акцент върху автоматизацията.

Конвейерни системи за транспорт на материали

Съвременните конвейерни линии за насипни материали в подземни и открити мини се характеризират с голяма дължина, възможност за избор на различни маршрути и мощни многодвигателни задвижвания. Автоматизирането им осигурява централизирано пускане и спиране на линиите, сигурна експлоатация. Движението на конвейерите може да стартира автоматично, следствие на подаден сигнал от определени сензори или ръчно - от оператор. Ако конвейерната линия се състои от няколко отделни транспортьора, необходимо е те да се включват последователно, за да се избегне претоварването на електрическата мрежа. Последователността на включване се изпълнява в посока обратна на товаропотока, с цел да се избегне засипването на следващата лента и претоваръчните пунктове. В случай на отклонение от нормалния работен ход или възникнал технически проблем (падане на скоростта на задвижващия барабан с повече от 15%, затегнат пуска на конвейера за повече от 60 сек., напречно или надлъжно скъсване на лентата и др.) се задейства автоматична защита и се изключва задвижването на транспортьора.
За контрол на скоростта на лентата, приплъзването й спрямо задвижващия барабан и надлъжната й цялост, се използват различни устройства. Най-често те се състоят от сензор, измерващ скоростта и релеен елемент, настроен да сработи при определена, предварително зададена скорост. Температурата на задвижващия барабан, маслото в редукторите, както и загряването на електродвигателите и лагерите се контролира чрез сензори за температура. Разработени са и различни устройства за контрол на страничното изместване на лентата на гумено-лентовите транспортьори. Един от проблемите, който досега не е намерил окончателно разрешение, е този за контрола на напречната цялост (сцепването) на лентата.
Към системите за автоматизация на конвейерния транспорт се включват също датчици за контрол на наличието на материал върху лентата, датчици за контрол на засипването на претоваръчните пунктове и датчици за контрол на нивото на материала в бункерите, от които се товари и изсипва транспортираният материал. Сигналите от тези датчици се използват за автоматично пускане и спиране на транспортната линия при наличие/липса на материал за товарене, при засипване на претоваръчен пункт и при липса на обем за разтоварване.
При нормална работа оперативното спиране на конвейера се извършва по команда от оператора, обслужващия персонал или автоматично от датчиците. Последователността на спиране на отделните транспортьори става по посока на товаропотока. По този начин транспортната линия е готова за следващ пуск.

Системи за управление на конвейерния извоз

При дългите конвейери се използват автоматични устройства за регулиране натягането на лентата, в зависимост от приплъзването й спрямо задвижващия барабан. Тези устройства се състоят от датчик за контрол на приплъзването, датчик за измерване усилието на опън, приложено върху лентата, регулатор и натегателно устройство.
Системите за управление на конвейерния извоз се различават помежду си по обема на преработваната информация, по апаратното и програмно осигуряване. Определящи за избора са възможностите за техническа реализация, стойността, сигурността, минималната дължина на каналите за връзка, шумоустойчивостта и др. В последните години системите за управление на конвейерни линии се изграждат на базата на програмируеми контролери, които позволяват лесна и бърза реализация на системата за управление, както и изменение на алгоритъма за управление, и разширяване възможностите на системата по всяко време.
Регулирането на скоростта на товаропотока може да се осъществи на базата на различни технически средства. Така например, последователното пускане на отделните транспортьори от конвейерната линия през определен интервал, може да се стане с релета за време или програмируемите контролери. Друг начин за отлагане на пускането е т. нар. принцип на електрическата блокировка, при който се контролира токът на двигателя на вече включения конвейер.

Релсов транспорт в подземните рудници

Релсовият транспорт се прилага широко в откритите рудници при използване на добивни машини с циклично действие и машини с непрекъснато действие. Интензивността на движение на съставите в откритите рудници е значителна и това налага необходимостта от системи за автоматично и телемеханично управление. Те подобряват организацията на движението, повишават неговата безопасност, облекчават условията на работа и увеличават пропускателната способност на ж. п. линията. Автоматизирани са управлението на товарищата, обменът на вагонетки в рудничния двор и в надшахтното здание, светофарните уредби, сигнализацията, централизацията и блокировката на стрелките. При процеса на товарене автоматично се контролира положението на вагонетката, спрямо отвора за изтичане на материала; степента й на запълване и др. Автоматизацията на електролокомотивния извоз се осъществява посредством система за диспечерска централизация, която се прилага главно в рудодобива, при сложно пълно развитие на рудника и при едновременна работа на голям брой електролокомотиви. В системата за автоматизация се предвижда още автоматичен контрол на механизираните руднични дворове, долно и горно ниво на бункера, на изходното положение на обръщателя, на положението на стопорите и прибутвачите, на наличието на вагонетка в обръщача.
Автомобилен транспорт в откритите рудници
Автомобилният транспорт намира приложение като основен транспорт в откритите рудници, при които откривката и добивът на полезното изкопаемо се извършват с еднокофови багери. Оперативното управление на транспорта се осъществява на базата на различни системи, с чиято помощ автомобилите се насочват към съответните добивни машини и разтоварни пунктове и се получава информация за тяхното местонахождение и производителността им.
Системите за оперативно управление на автотранспорта осигуряват висока ефективност на добивно-транспортния процес, подобряват използването по време както на транспортните, така и на добивните машини, създават условия за оптимално шихтоване на рудата в приемните бункери и складове. Обикновено системата за управление осигурява три режима на работа: отворен, смесен и затворен цикъл. Използването на един от тези три режима зависи от състоянието на производствения процес. Затвореният цикъл се използва при пусковия период на рудника в аварийни ситуации. При този режим самосвалите имат постоянен адрес спрямо багерите. При смесения цикъл част от транспортните единици (автомобилите) имат постоянни адреси към багерите, а останалата част се адресират в зависимост от нуждите в дадения момент. Този цикъл се използва, когато част от самосвалите, поради технически причини (голям наклон, тесен път и др.), не могат да бъдат адресирани към определени багери.
При отворения цикъл на работа се прилага индивидуално адресиране на транспортните единици. Това води до увеличаване на производителността на транспортните и добивните машини поради намаляване на престоите им. При този режим може да се получи и най-добро осредняване на добитата руда.

Управление на наземния транспорт

Оперативните системи за управление осъществяват пълен контрол на движението на транспортните средства по отделните участъци на пътната мрежа. Случаи на неизпълнение на инструкцията за отиване на зададен адрес или самопроизволно отклонение от зададения маршрут, включително спиране на автомобила от движение, се регистрират автоматично. Системата регистрира поотделно и общо производителността на багери и самосвали в курсове. Когато на самосвалите са монтирани сензори за контрол на натоварването, производителността може да бъде дадена в единици за маса или единици за обем (като се взема предвид коефициентът на разбухване). По искане на съответния отговорен персонал тези данни могат да бъдат предоставени във всеки един момент.
Системите за оперативно управление се състоят от: подсистема за формиране на управляващи въздействия; подсистема, осигуряваща връзката между централния компютър (диспечера) и обектите за управление; подсистема за събиране и предаване на информация за товаро-разтоварните и транспортни процеси; подсистема за обработка и представяне на информацията. Подсистемата за формиране на управляващи въздействия включва технически и програмни средства за приемане, обработка и подаване на управляващи въздействия. Подсистемата за събиране и предаване на информацията включва технически средства за идентификация на самосвалите и техните водачи, средства за адресиране на местата за товарене и разтоварване, технически средства за предаване на информация от самосвала към централния компютър (диспечера). В близкото минало идентификацията на отделните транспортни единици е осъществявана с излъчван от тях радиосигнал с индивидуална честота. В съвременните системи за оперативно управление се използва спътникова система за позициониране (GPS), в която елементът за връзка със системата е и идентификатор.
Подсистемата, осигуряваща връзката между централния компютър (диспечера), включва проводникова говоряща връзка на диспечера с по-важните стационарни звена на системата. Телефонна връзка има и с другите участъци на минно-добивното предприятие. Другата необходима информация се подава чрез радиоканали. Подсистемата за събиране и предаване на информация за товаро-разтоварните и транспортни процеси се отчита по местоположението на самосвала, което се следи от GPS. Подсистемата за обработка и представяне на информацията включва програмни и технически средства за обработка и представяне на технико-икономическа информация - производителност на отделните багери и рудника, брой курсове на отделните самосвали и общо - за добивен участък или за рудника.
GPS системата изпълнява следните функции: наблюдава в реално време позициите, скоростите, направленията, натоварването и други параметри на транспортните средства; отчита натоварването на техниката и водачите; събира статистическа информация с цел оптимизация на товарните маршрути. Основни съставни хардуерни елементи на системата са диспечерската станция и контролерите, разположени в мобилните елементи. Диспечерската станция е оборудвана с компютър индустриално изпълнение с печатащо устройство. Компютърът работи с високонадеждна операционна система, приложно и комуникационно програмно осигуряване с графичен интерфейс. На екрана на диспечера се изобразява картата на терена с транспортните пътища, контролните, товарните и разтоварните пунктове, текущото положение на транспортните единици. В станцията има още радиомодем, радиостанция за обмен на данни, радиостанция за разговорна връзка, антенно-фидерни устройства и непрекъсваемо захранващо устройство. Диспечерите имат възможност да получават данни от всяка транспортна единица и да говорят с всеки водач на автомобил.
На борда на транспортните средства има микроконтролер с програмно осигуряване, радиостанция с два канала - за данни и разговорна връзка, радиомодем, датчик за позициониране, свързан със спътниковата навигационна система, течнокристален дисплей за изобразяване на буквено-цифрова информация.

Руднични подемни уредби

Рудничните подемни уредби са най-сложните и отговорни обекти от общата технологична верига за транспортиране на полезното изкопаемо от забоя до повърхността. Отказите на механичната или електрическата част, или на автоматиката на подемните машини са свързани не само с материални разходи, но и с риск за живота на миньорите. Това налага високи изисквания по отношение на сигурността на всички съставни елементи на подемните уредби.
В зависимост от предназначението си те биват за извоз на: хора; товари и хора; товари. В зависимост от вида на подемния съд биват: клеткови и скипови. В зависимост от вида на подемната машина се делят на барабанни и с триеща шайба. Всеки един от видовете подемни уредби налага определени изисквания към системата за автоматичното им управление. Изисквания налага и видът на товаро-разтоварните работи. Подемните уредби за извоз само на хора и за извоз на хора и товари, от съображение за безопасност, не могат да работят в автоматичен режим, но могат да работят в автоматизиран. Машинистът подава началния импулс за осъществяване на цикъла и следи за изпълнението му. При подемните машини за извоз на хора и товари е за предпочитане управлението да бъде дистанционно с елементи на автоматизация. Управлението може да става от приемната площадка на повърхността. Системите за управление на клетковия подем се усложняват и от необходимостта за извършване на операции по точно установяване на клетката на дадения хоризонт, поради необходимост от операции за фиксиране на следващия етаж от клетката (при моногоетажни клетки) на хоризонта за товарене и разтоварване.
Подемните уредби за извоз само на товари (главно скипови уредби) могат да работят, и е препоръчително да работят, в напълно автоматичен режим. Участието на човек в управлението е напълно изключено. Началният импулс на цикъла са подава от датчик, следящ напълването на коша на скипа с материал. По-нататък движението се осъществява по програма, предварително зададена и контролирана от системата. При всички подемни уредби обаче се запазва едно задължително изискване - точно изпълнение на зададената програма за движение на подемния съд, независимо от изменението на товара и другите смущаващи въздействия.

По материали на Г. Радулов, Д. Парашкевова

ЕКСКЛУЗИВНО

Top