АСУ ТП и электропривод для шахтных подъемных машин и вентиляторов главного проветривания

Импортозамещение
в области и электропривода и АСУ

В связи с введением односторонних ограничительных мер (санкций) со стороны зарубежных производителей сигового электрооборудования, технических средств и программного обеспечения для систем автоматизации перед предприятиями горнодобывающей промышленности остро встал вопрос импортозамещения.

«Горные технологии и инновации» («ГТИ») предлагает комплексные решения по оснащению вновь создаваемых и существующих подъемных установок и вентиляторных установок главного проветривания современными системами электропривода и автоматизированными системами управления на элементной базе отечественного производства или производства стран, не поддерживающих санкционную политику в отношении РФ.

Электропривод шахтных подъемных машин

Шахтные подъемные машины «ГТИ» оснащаются:

• редукторным частотно регулируемым приводом на базе асинхронного электродвигателя с КЗ ротором;
• тихоходным частотно регулируемыми приводом на базе синхронного двигателя;
• прочими типами приводов по желанию Заказчика.

Современный электропривод переменного тока для ШПМ

Требования к современному электроприводу ШПМ:

• работа в четырех квадрантах, рекуперация энергии торможения в питающую сеть;
• высокая точность поддержания скорости и регулирования крутящего момента;
• высокая энергоэффективность;
• коэффициент мощности близкий к единице;
• минимальная генерация высших гармоник в питающую сеть, обеспечение соответствия параметров сети требованиям ГОСТ без применения ФКУ;
• возможность интеграции электропривода в автоматизированную систему управления подъёмной машиной с использованием промышленных шин связи (Profibus, Profinet, Modbus и т.д.).

Редукторный электропривод на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты.

Область применения:

• редукторные приводы мощностью до 1250 кВт в однодвигательном и 2500 кВт в двухдвигательном исполнении (ориентировочно).

Преимущества:

• относительно невысокая стоимость;
• высокая точность регулирования скорости и крутящего момента;
• высокий КПД;
• коэффициент мощности близкий к единице;
• минимальная генерация высших гармоник в питающую.

Недостатки:

• потери в редукторе.

Тихоходный электропривод на базе синхронного электродвигателя и преобразователя частоты.

Область применения:

• тихоходные (безредукторные) приводы мощностью более 2500 кВт (ориентировочно).

Преимущества:

• высокая точность регулирования скорости и крутящего момента;
• высокий КПД;
• коэффициент мощности близкий к единице;
• минимальная генерация высших гармоник в питающую;
• отсутствие редуктора.

Недостатки:

• относительно высокая стоимость;
• отсутствие производства синхронных двигателей для шахтного подъема в РФ.

Современный электропривод для Вентиляторов главного проветривания (ВГП)

К электроприводу ВГП, в отличие от электропривода ШПМ ставятся менее жесткие требования:

• не требуется рекуперация энергии в питающую сеть;
• точность поддержания скорости вращения 1 ... 2 % от номинальной является вполне приемлемой;
• незначительная перегрузка при пуске.

В случае, если не требуется регулирование частоты вращения, целесообразно применение электропривода с устройством плавного пуска.

При этом привод ВГП должен отвечать следующим требованиям:

• высокая энергоэффективность;
• коэффициент мощности близкий к единице;
• минимальная генерация высших гармоник в питающую сеть, обеспечение соответствия параметров сети требованиям ГОСТ без применения ФКУ;
• возможность интеграции электропривода в автоматизированную систему управления подъёмной машиной с использованием промышленных шин связи (Profibus, Profinet, Modbus и т.д.).

Электродвигатели

Тип	Диапазон мощностей	Изготовитель	Применение
Отечественные двигатели
Асинхронные с КЗ ротором	250 – 3000 кВт	«Электромаш» (Тула); Концерн «Русэлпром»	ШПМ (редукторный привод); ВГП
Синхронные, быстроходные	315 – 8000 кВт	Концерн «Русэлпром»; ГК «Силовые машины»	ВГП
Постоянный ток, тихоходные	2000 – 5000 кВт	ГК «Силовые машины»	ШПМ (прямой привод)
Двигатели производства стран дружественных РФ
Асинхронные с КЗ ротором	3000 – 9000 кВт	- Harbin Electric Machine Factory Co., Ltd. (КНР)	ВГП
Синхронные тихоходные	1000 – 6500 кВт	- Harbin Electric Machine Factory Co., Ltd. (КНР); - АО «Концерн «КЛГ» (РФ, КНР); - WEG (Бразилия)	ШПМ (прямой привод)

В проектах ШПМ и ВГП «ГТИ» использует электродвигатели отечественного производства или производства стран, не поддерживающих санкционную политику в отношении РФ. Указанные двигатели покрывают весь спектр типов и диапазон мощностей, необходимый для создания современных приводов ВГП и ШПИ.

Преобразовательная техника для шахтного подъема.

Тип	Диапазон мощностей	Изготовитель,  тип	Применение
Отечественная преобразовательная техника
Низковольтные ПЧ	500 – 1250 кВт	ЭРАСИБ «ЭРАТОН-М5-Р-3»	ШПМ (редукторный привод, АДКР); ВГП (АДКР)
Высоковольтные ПЧ	800 – 7000 кВт	ЭРАСИБ  «ЭРАТОН-В-Р»	ШПМ (редукторный привод, АДКР); ШПМ (прямой привод, СД)
Преобразователи постоянного тока	2000 – 5000 кВт	ЭРАСИБ «ЭПТОН-М»; «ЭПТОН-М-Т»	ШПМ (прямой привод, ДПТ); проекты модернизации
Роторное преобразователи	250 – 5000 кВт	ЭРАСИБ; «ЭРАТОН-ФР»	ШПМ (АДФР), проекты модернизации
Преобразовательная техника производства стран дружественных РФ
Высоковольтные ПЧ	500 – 3500 кВт	HICONICS «HIVERT»,(КНР)	ШПМ (редукторный привод АДКР); ШПМ (прямой привод СД)

Компания "ЭРАСИБ" (Новосибирск) является до настоящего времени единственной компанией в РФ имеющей компетенции и изготавливающей все типы и диапазоны мощностей преобразовательной техники для шахтного подъема: 

• высоковольтные ПЧ (6, 10 кВ 500…7000 кВт) «ЭРАТОН-В-Р» ― 4 экземпляра изготовлено и отгружено;
• роторные преобразователи (модернизация приводов с АДФР) «ЭРАТОН-ФР» ― в эксплуатации;
• преобразователи постоянного тока (проекты модернизации) «ЭПТОН-М», «ЭПТОН-М-Т» ― в эксплуатации;
• низковольтные (0,69 кВт, 500 … 1250 кВт) «ЭРАТОН-М5-Р-3» ― разработаны и испытаны.

Преобразовательная техника для вентиляторов главного проветривания

Тип	Диапазон мощностей	Изготовитель,  тип	Применение
Отечественная преобразовательная техника
Низковольтные ПЧ	500 – 1250 кВт	ЭРАСИБ «ЭРАТОН-М5-Р-3»	ВГП (АДКР)
	250 – 5000 кВт	ЧЭАЗ, «ЭПВ –V»
Высоковольтные ПЧ	800 – 7000 кВт	ЭРАСИБ,  «ЭРАТОН-В-Р»	ВГП (АДКР, СД)
	315 – 9000 кВт	Л-Старт, «ВПЧА»
	200 – 9000 кВт	ЧЭАЗ, «ВЧРП-ТМ»
Устройства плавного пуска	250 – 9000 кВт	Л-Старт, «УПП»	ВГП (АДКР, СД)

«ГТИ» предлагает комплексные решения по оснащению вновь создаваемых и существующих подъемных установок и вентиляторных установок главного проветривания современными системами электропривода на элементной базе отечественного производства или производства стран, не поддерживающих санкционную политику в отношении РФ, охватывающие все типы приводов и диапазоны мощностей.

Импортозамещение в АСУ ТП

ПЛК Regul R500

Функциональные возможности ПЛК Regul R-500:

• поддержка «горячего» резервирования центральных процессоров, источников питания, модулей ввода/вывода;
• дублированная высокоскоростная внутренняя шина данных;
• различные схемы резервирования контроллеров (100% резервирование, резервирование источников питания и центральных процессоров);
• «горячая» замена всех модулей контроллера (без отключения питания и прерывания прикладной программы);
• наборный крейт — возможность наращивания крейта с дискретностью в один модуль;
• подключение станций удаленного ввода/вывода к центральному процессору по топологии «двойное бесперебойное кольцо», «звезда» и смешанной схеме;
• энергонезависимая память — до 3 Гб под архивы пользователя;
• возможность веб-визуализации;
• среда разработки Astra.IDE с поддержкой 5 языков стандарта IEC 61131-3.
• обеспечение интегрального уровня полноты безопасности 1-3 (Safety Integrity Level – SIL1-3) в исполнении R500S.

ПЛК Regul имеет:

• заключение о подтверждении производства промышленной продукции на территории Российской Федерации;
• сертификат соответствия требованиям технических регламентов таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» и «Электромагнитная совместимость технических средств»;
• сертификат об утверждении типа средств измерений;
• сертификат соответствия среды разработки Astra.IDE требованиям ГОСТ Р МЭК 61131-3 «Контроллеры программируемые. Языки программирования»;
• среда разработки Astra.IDE включена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.

Alpha.SCADA

• До 150 000 внешних тегов
• Выделенный сервер с возможностью резервирования
• До 100 станций оператора
• Сохранение "истории процесса" в Alpha.Historian, PostgreSQL, MS SQL
• Буферизация записи в историю
• Опциональный Web-доступ

Alpha.SCADA даёт пользователям все необходимые функциональные возможности для сокращения времени разработки и развёртывания проекта, а также повышения производительности труда инженеров, интеграторов и операторов. Богатые возможности обработки, сохранения и отображения данных помогают чётко понимать производственный процесс и оперативно реагировать на возникающие события. Для создания прикладного проекта Alpha.SCADA используется единая для всех Alpha-продуктов универсальная среда разработки Alpha.DevStudio.

Alpha.DevStudio — инструмент конфигурирования, развертывания и администрирования прикладных проектов любого размера и сложности. Универсальность Alpha.DevStudio делает процессы развертывания, разработки и обслуживания гибкими и эффективными.

Автоматизированная система управления машиной подъемной (АСУМП)

Особенности АСУМП:

• исполнение системы на базе ПЛК REGUL R500 (АСУМП-R) или Simatic S7-1500 (АСУМП-S);
• двухканальная топология системы – каждый канал сформированный отдельным ПЛК и станциями ввода/вывода объеденными шинами данных, независимо от другого выполняет алгоритмы управления и контроля параметров работы ШПМ, основные текущие параметры и управляющие сигналы, сформированные в каждом из каналов подвергаются взаимному сравнению для выявления ошибок и неисправностей;
• развитая система интерфейса «человек-машина» на базе системы SCADA «Automiq Alpha» или «WinCC» (по желанию Заказчика возможно применение других систем SCADA);
• встроенный регистратор параметров.

Структура АСУМП

Щит низковольтный распределительный

Шкаф управления подъемом

Регистратор параметров

Станция ввода-вывода

Пульт машиниста подъема

Состав пульта машиниста подъема:

• тумба центральная (промышленные ПК, мониторы, блоки питания, защитно-коммутационная аппаратура);
• тумба левая (станции ввода-вывода канала «А» и канала «В», кнопки, лампы, переключатели, командоаппарат тормоза; манипулятор «трекбол»);
• тумба правая (станции ввода-вывода канала «А» и канала «В», кнопки, лампы, переключатели, командоаппарат хода манипулятор «трекбол»);
• кресло оператора.

Интерфейс «Человек-машина»

Примеры экранных форм интерфейса «Человек-машина»

Система автоматизированного управления дисковым тормозом

Автоматизированная система управления шахтной вентиляторной установкой главного проветривания

Шкаф управления вентилятором (ШУВ):

• взаимно сблокированное управление системами и механизмами вентилятора, осуществление запуска, остановки, реверса вентилятора по командам шкафа управления установкой или АРМ управления вентилятором;
• поддержание заданного режима работы вентилятора;
• контроль параметров работы вентилятора;
• реализация технологических защит и блокировок;
• автоматический аварийный останов вентилятора при срабатывании технологических защит.

Шкаф управления установкой (ШУУ):

• управление приводами исполнительных механизмов оборудования для переключения и реверсирования воздушной струи (по командам оператора (диспетчера) или автоматически при авариной остановке рабочего вентилятора);
• контроль состояния и формирование команд на включение вентилятора (по командам оператора (диспетчера) или автоматически для резервного вентилятора, если рабочий выполнил аварийную остановку);
• формирование команды на отключение вентилятора (по команде оператора (диспетчера));
• передача информации о состоянии вентиляторов, оборудования переключения и реверсирования струи в АРМ оператора ВУ и АРМ диспетчера, получение команд на включение, отключение, реверс и получение заданий параметров работы от указанных АРМ.

Щит низковольтный распределительный (ЩНР):

• прием электропитания 380 В от двух независимых источников (вводов);
• автоматический ввода резерва;
• разделение групп потребителей (секционирование) вентилятора 1, вентилятора 2, исполнительных механизмов оборудования для переключения и реверсирования струи с возможностью обесточивания каждой из указанных групп, для проведения ремонта без снятия питания в других группах;
• контроль состояния защитной и коммутационной аппаратуры;
• обеспечение системы питанием 220 В, в т.ч. бесперебойным.

Интерфейс «Человек-машина»

Примеры экранных форм интерфейса «Человек-машина»