Автоматизация контроля и управления производственными процессами

В результате успешного выполнения сталинских пятилеток предприятия горной промышленности оборудованы новейшими машинами и производственными агрегатами. Высокая производительность установленного на шахтах современного оборудования, а также стремление достичь непрерывности процессов добычи и транспорта руды требуют четкой организации производства, быстроты и точности контроля управления. Для этого необходимо широкое применение автоматизации производственных процессов. Автоматический контроль и регулирование улучшают подземные условия труда, снижают аварийность в работе подземных механизмов, высвобождают значительное количество рабочих, повышают оперативность руководства рудником и улучшают культуру производства.

Автоматизация управления механизмами и работой рудников должна осуществляться комплексно, т.е. распространяться на все стадии производственного процесса, начиная от бурения и кончая выдачей руды на поверхность. Проходка выработок и добыча руды связаны с буровыми работами, для производства которых широко применяются ручные бурильные молотки. Замена ручного бурения автоматическим, как показывает опыт эксплуатации, повышает производительность бурильных молотков на 20-25%, дает возможность бурильщику работать на нескольких бурильных молотках. Из многочисленных конструкций автоподатчиков: пневматических, вибрационных и диференцйально-винтовых, на медных рудниках Урала применяются консольные пневматические автоподатчики, на рудниках Криворожского бассейна — диференциально-винтовые автоподатчики, но все же автоматическое бурение при ручных бурильных молотках массового распространения еще не получило.

Задача конструкторов и научных работников — в ближайшие сроки разработать наиболее усовершенствованную конструкцию автоподатчиков и заменить ручное бурение автоматическим. Недостаточно еще механизирована уборка руды в подготовительных и очистных работах. Чтобы обеспечить равномерное поступление груза к стволу шахты, необходимо организовать равномерную работу скреперных лебедок с самого начала смены.

Применение двух- и трехбарабанных скреперных лебедок с дистанционным управлением при автоматизации контроля над их работой увеличивает их производительность на 15-20%, расширяет область применения при различных системах разработки, повышает удельный вес механизированной погрузки руды. Дистанционное управление скреперными лебедками, рассмотренное в этом номере журнала, должно найти широкое применение при скреперовании руды и закладки, при работе маневровых лебедок в рудничных дворах, различного рода тягальных и пневматических лебедок. Внедрение высокопроизводительных систем разработки предъявляет повышенные требования к электровозной откатке. Увеличение провозной способности транспортных средств можно обеспечить улучшением условий эксплуатации электровозного парка, путевого хозяйства и внедрением системы сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).

Система СЦБ, успешно внедряемая на шахтах Кривбасса и в каменноугольной промышленности, предусматривает автоматическое управление: путевыми сигналами с использованием двухзначных шахтных светофоров, стрелочными переводами соленоидного типа, вентиляционными дверями с электроприводом и позволяет осуществить автоматический контроль за движением электровозов. Конструктивные недостатки стрелочных переводов и автоматических вентиляционных дверей, обнаруженные в процессе испытания, необходимо устранить в ближайшее время. Использование громкоговорящих установок для связи между диспетчером и рудничным двором и применение высокочастотной связи диспетчера с машинистом электровоза повысят оперативность в работе транспорта и увеличат производительность электровозов.

На предприятиях горной промышленности и, в частности, в крупнейшем горнорудном бассейне страны — Криворожском — до последнего времени применялась лишь оптическая сигнализация светофорами. В 1949-1950 гг. на шахтах Криворожского бассейна успешно прошли производственные испытания автоматические стрелочные переводы, управляемые с электровоза. Завод «Коммунист» приступил к их массовому изготовлению. К числу шахтных агрегатов, легко поддающихся полной автоматизации, относятся водоотливные и вентиляторные установки. Уже в течение двух лет на уральских медных рудниках эксплуатируются автоматизированные насосные установки средней мощности. Запроектированы и внедряются автоматические водоотливные установки на шахте «Новая» шахтоуправления им. К. Либкнехта в Криворожском бассейне. По окончании монтажных работ водоотлив, расположенный в трех различных местах, будет обслуживать лишь один дежурный электрослесарь.

Исследование схем автоматического управления работой мощных насосных установок с использованием упрощенных способов заливки (сифонный, заглубленные насосные камеры) и освоение производства аппаратуры автоматического управления позволят полностью решить вопрос автоматизации водоотлива во всех горнорудных районах. Наблюдения за работой автоматизированных насосных установок показывают, что внедрение их только на медных рудниках Урала позволит освободить свыше трехсот человек обслуживающего персонала. Основа автоматизации компрессорных установок- дистанционный пуск компрессоров, контроль давления сжатого воздуха, масла, а также температур. Уже теперь можно централизовать управление компрессорами, чтобы обслуживающий персонал периодически совершал обход машинного зала для наблюдения за исправностью агрегатов, а управление ими передать диспетчеру шахты.

Автоматизированные компрессорные установки имеют значительные преимущества по сравнению с ручным и механическим регулированием. Снижается аварийность в работе и обеспечивается автоматический контроль за всеми технологическими параметрами работы установок: давлением и расходом сжатого воздуха, температурой масла, охлаждающей воды и др. Из известных способов автоматизации компрессорных установок заслуживает внимания способ пикового компрессора. Включение в работу пикового компрессора производится при холостом режиме с последующим автоматическим переключением его на нагрузку при полном числе оборотов двигателя. Производительность других параллельно работающих компрессоров регулируется при помощи типовых механических регуляторов. Обслуживающий персонал при работе автоматизированных компрессорных установок сокращается до минимума и функции его фактически сводятся к периодическим осмотрам работающих установок.

—  Большой практический интерес вызывает работа автоматизированных компрессорных установок в сочетании с гидропиевмоаккумуляторами, что обеспечит поддержание постоянного давления сжатого воздуха при самых резких колебаниях его расхода потребителями.

Направление этих работ обусловливается неотложными потребностями промышленности, а решение их необходимо максимально ускорить, в особенности по изучению режимов работы подготовленных к пуску гидропневмоаккумуляторов.!’ В связи с увеличением глубины рудников и возрастанием протяженности выработок большое значение приобретает бесперебойная и высокопроизводительная работа главных вентиляторов и контроль режима проветривания.

Регулирование производительности центробежных вентиляторов путем изменения числа оборотов требует применения сложных каскадных установок, что можно рекомендовать только для единичных вентиляторных установок большой мощности. Производительность осевых вентиляторов можно регулировать при помощи упрощенных схем автоматического регулирования, путем поворота лопаток вентилятора с использованием вспомогательного двигателя. Первичным датчиком в схеме регулирования являются электроанемометры или депрессиометры различной конструкции.

Автоматический контроль работы рудничных вентиляторов осуществляется на многих рудниках, и в качестве контрольной аппаратуры используются контактные депрессиометры ВУГИ, дифманометры, а тепловая защита подшипников осуществляется с помощью контактных термометров или тепловых реле РТ-200. Принятая в Криворожском бассейне схема дистанционного управления забойными вентиляторами с пульта управления диспетчера шахты дает значительный технико-экономический эффект, высвобождая значительное число рабочих.

В этом же бассейне прошли производственные испытания автоматические вентиляционные двери. Улучшая условия вентиляции, автоматизация управления вентиляционными дверями позволяет увеличить скорость движения составов, а также уменьшить число обслуживающего персонала. Испытания автоматических вентиляционных дверей на шахте «Гигант», изготовленных по проекту НИГРИ, показывают, что найдено принципиально правильное решение вопроса автоматического управления ими. Незначительные конструктивные недостатки, вскрытые при испытаниях этих дверей, легко устранимы. Автоматизация контроля и регулирования работы шахтных подъемных машин и исключение из участия управления машиниста способствует повышению надежности работы / подъема, увеличению пропускной способности без больших капитальных затрат.

Принципы автоматизации работы шахтных подъемных машин при системе генератор-двигатель с использованием автоматического контроллера, или вспомогательного двигателя, автоматизирующего операции пуска и замедления, теоретически разработаны и находятся в стадии экспериментальных исследований. Значительно труднее решить проблему автоматизации шахтных подъемных машин с асинхронным подъемным двигателем, где выполнение заданной тахограммы подъема в период пуска и замедления сопряжено с применением сложных регуляторов; эта схема управления еще недостаточно опробована в процессе эксплуатации. Задачу автоматизации в течение всего периода подъема при асинхронном электроприводе можно решить при помощи электромашинных усилителей и тиратронных регуляторов хода. Полная безинерционность этого принципа автоматизации и надежность его в работе указывают на необходимость закончить исследования в этом направлении и довести их до практического завершения.

Автоматизацию необходимо внедрять в полном комплексе на одном или на нескольких рудниках в каждом бассейне горнорудной промышленности, с критическим обобщением опыта и быстрым распространением полученных положительных результатов на другие рудники. Такой путь внедрения комплексной автоматизации должен быть принят монтажными организациями и в первую очередь Главэлек громонтажом и Энергометаллургпромом. Для успешного внедрения автоматического управления в работу рудников необходимо, чтобы Министерство машиностроения и приборостроения в ближайшее время освоило серийный выпуск аппаратуры автоматического управления для водоотливных, компрессорных и вентиляторных установок.

Недостатки, наблюдающиеся при организации оперативного руководства рудниками, часто объясняются отсутствием в достаточном количестве шахтной сигнальной и контрольной аппаратуры («диспетчерских пультов и коммутаторов), выпуск которой еще полностью не освоен Министерством средств связи. Ряд еще нерешенных проблем и задач в деле автоматизации контроля и управления работой рудников должен быть предметом изучения наших ин­ститутов, лабораторий и предприятий. К таким вопросам следует отнести: изучение горного давления с помощью автоматических сейсмографов и геофонов, что подтвердит ряд интересных гипотез в этой области; разработку автоматических газоанализаторов, контролирующих состояние рудничной атмосферы, специальных автоматических пулеизмерителей для контроля рудничных путей, применение светосоставов для надписей и сигнализации в подземных выработках и т. п.

Освоение новых типов релейной аппаратуры и магнитных станций управления для работы автоматизированных электроприводов подъемных машин, насосных и компрессорных установок является задачей Министерства электропромышленности. Основная задача управления механизированной шахтой — увязка рабочих процессов отдельных участков с рациональным технологическим комплексом по шахте в целом. Для решения этой задачи необходима система централизованного руководства горным предприятием, обеспечивающая выполнение намеченного плана и координацию производственных процессов. Такой системой является диспетчеризация. Диспетчеризация — один из важных факторов повышения производительности труда рабочих, участков и шахты в целом, вскрывает недочеты, вызывающие всякого рола перебои, и способствует максимальному использованию внутренних резервов.

В настоящее время запроектирована и монтируется система комплексной диспетчеризации на таких крупных шахтах Криворожского бассейна, как шахта «Гигант», шахта им. Кирова и другие. При этой системе диспетчер согласует работу электровозной откатки, подъемной и компрессорной установок, дробильно-сортировочной фабрики и других основных установок шахты. Через систему сигнальных ламп, электрических часов, счетчиков работы он наблюдает за ходом технологического процесса и одновременно активно участвует в устранении узких мест и технологических помех, препятствующих нормальному протеканию процесса. Располагая средствами современной связи со всеми блоками шахты, диспетчер всегда может получить информацию о состоянии забоев, принять необходимые меры для обеспечения непрерывной работы горного отдела и согласовать ее с работой других цехов.

Одним из эффективных средств диспетчеризации является двухсторонняя высокочастотная оперативная связь диспетчера с машинистами электровозов с использованием для этой цели контактной сети. Высокочастотная связь дает возможность диспетчеру по движению в любой момент получать от машинистов электровозов необходимые сведения о наличии руды в местах погрузки и давать своевременные и правильные распоряжения по расстановке составов. Внедрение высокочастотной связи позволит значительно сократить непроизводительные потери времени и повысить производительность электровозной откатки.

Конструкция аппаратов высокочастотной связи, предложенная работниками Криворожского бассейна, неоднократно испытывалась на шахтах Кривого Рога. При работе станции, находящейся на электровозе, обнаруживались при этом сильные электрические помехи, создаваемые работой соседних электровозов. Однако при нахождении электровоза на расстоянии 700-800 м от диспетчера связь была чистой и достаточно громкой. Последние усовершенствованные конструкции аппаратов этих недостатков не имеют, и есть полная уверенность, что в ближайшее время вопрос о внедрении высокочастотной связи будет решен положительно. Широкое внедрение диспетчеризации, автоматизации контроля и управления на наших рудниках и шахтах должно стать очередной задачей.

Переход на автоматическую работу шахтных агрегатов должен происходить не на базе старой, отсталой, а на основе новой, более совершенной техники. Иначе первая авария и вследствие этого перерыв в технологическом процессе могут дискредитировать идею автоматизации….

Необходимо развернуть широким фронтом научную работу для обеспечения планового широкого внедрения автоматики и диспетчеризации в нашу горнорудную промышленность.

Первые работы по внедрению комплексной автоматизации дали хорошие результаты в отношении повышения надежности работы механизмов, сокращения вспомогательного персонала, снижения себестоимости тонны добытой руды и быстрой окупаемости затрат на приобретение аппаратуры и монтажные работы. Внедрение комплексной автоматизации имеет большое народнохозяйственное значение. Решение этой проблемы — почетная и ответственная задача инженерно-технических работников, рабочих-стахановцев и научно-исследовательских ин­ститутов.

При тесном содружестве работников науки и производства эта проблема будет решена в кратчайшие сроки.

Записи горного дела