ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Наибольший расход электроэнергии при эксплуатации рудников и шахт приходится на вентиляцию. На типичном подземном руднике до одной трети от общего числа энергопотребления уходит на систему вентиляции. Сокращение производственных расходов является целью любой программы повышения эффективности горного предприятия. Автоматическая система управления вентиляцией - «Вентиляция по требованию» (ventilation on demand, VOD) - представляется на сегодня единственным вариантом решения данной задачи, способным не только сократить расходы, но и увеличить прибыль предприятия за счет улучшения показателей общей производительности.
Согласно концепции VOD вентиляция подземных выработок осуществляется в конкретный момент времени и только в том месте, где возникает необходимость. Такой подход к организации управления системой позволяет сократить расходы, уменьшая общую потребляемую мощность и экономно используя оборудование.

При всей кажущейся простоте условий работы системы вентиляции, алгоритмы управления оборудованием должны учитывать работу множества элементов - вентиляторов, регуляторов, оборудования для учета и оценки качества воздуха и т.д., - в режиме постоянного мониторинга изменений рабочей среды. А заложенная еще на этапе проектирования возможность расширения числа элементов, сделает срок работы системы управления равным сроку эксплуатации предприятия, что благоприятно скажется на стоимости будущих затрат.
Главной задачей системы вентиляции является поддержание состояния воздушной среды, пригодного для работы человека и оборудования. Решение этой задачи осуществляется путем подачи свежего воздуха в выработки и скорейшего вывода загрязняющих внутреннюю атмосферу вредных газов и пыли. При поддержании минимальных значений качества воздуха работа системы вентиляции будет наиболее экономичной.
Но существует еще один резерв для уменьшения затрат на вентиляцию. Это выборочная, селективная вентиляция - позволяющая направлять наибольший поток воздуха именно на тот участок, где в этом возникает необходимость, и не расходовать электроэнергию на вентиляцию нерабочих участков, перекрывая воздушный поток в их направлении. Такой эффект достижим только при использовании автоматической системы управления вентиляцией. Благодаря высокому качеству анализа ситуации, скорости принятия решений и большей эффективности проветривания VOD позволяет увеличить производительность горных работ и существенно экономит затраты на вентиляцию.


SmartEXEC

В 1986 году канадская компания SimSmart приступила к разработке технологии управления системой вентияции для нужд ВМФ США. Перечень задач новой системы был довольно широк. Необходимо было смоделировать и реализовать на практике технологии управления жидкостями и газами на подводных лодках для процессов отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с учетом работы электрических систем с переменным/постоянным током, применив новые инструменты контроля подобных процессов.
В 2006 году компания начала процесс адаптации отработанной на кораблях и лодках ВМФ новой технологии Simsmart к условиям работы в подземных пространствах - на шахтах и рудниках - для контроля и управления системой вентиляции. При непосредственном участии горных специалистов к концу 2006 года была разработана и запатентована первая технология автоматического управления процессами шахтной вентиляции VOD, получившая собственное название SmartEXEC (smart, expandable energy control - интеллектуальный контроль энергии).



SmartEXEC, являясь частью инфраструктуру шахты, обеспечивает управление системой вентиляции в режиме реального времени.  Благодаря применению стандарта OPC для связи и управления устройствами, технология легко интегрируется в систему вентиляции. Управление элементами системы может осуществляться непосредственно через  существующие коммуникации по линиям электропередач (PLCs).
Как только связь между элементами установлена, SmartEXEC начинает контролировать и управлять каждой единицей оборудования, независимо от ее местоположения. При изменении числа управляемых элементов вентиляционной системы возникает необходимость внесения изменений в программу. Новые параметры вводятся оператором непосредственно на предприятии. Обновляется только база данных, перепрограммирование и изменения инфраструктуры системы управления не требуются.
 
Одной из проблем оптимизации системы VOD являются непрерывные изменения условий работы под землей. Система управления должна контролировать и отслеживать качество и количество воздуха на всех подземных участках, передвижение персонала, местонахождение и работу подземных машин и оборудования.

Опираясь на 20-ти летний опыт работы с системами управления процессами,  компания Simsmart разработала два различных метода контроля вентиляционной системы VOD. В зависимости от размера рудника и конкретных производственных задач система SmartEXEC может учитывать только фактические изменения состояния атмосферы в подземном пространстве и управлять общим потоком подаваемого в шахту воздуха. Или может использовать расширенный набор факторов - глубину выработки, температуру и качество воздуха, наличие персонала и оборудования на конкретных участках, чтобы точечно управлять процессами вентиляции и проветривания.
Функция контроля и управления общим потоком воздуха является базовой функцией программы. Более эффективная работа системы вентиляции возможна только при непрерывном мониторинге воздушных потоков по участкам с учетом их расположения и ведущихся текущих работ.
Помимо контроля за общим воздушным потоком программа SmartEXEC способна обеспечивать высочайшую степень оптимизации энергопотребления. Программа способна фактически приблизить достигаемые системой VOD параметры к идеальным значениям для конкретного предприятия, что и обеспечивает максимальную экономию электроэнергии.

Создание контрольной модели шахты - одно из обязательных условий подготовки к внедрению системы VOD, работа которой основана на контроле большого числа параметров. Модель также предоставляет возможность проектирования системы вентиляции, ее тестирования и проверки на соответствие требованиям безопасной эксплуатации.
Увеличение требующего вентиляции пространства не всегда влечет за собой увеличение мощности системы вентиляции. Поскольку в некоторых случаях может быть достаточно перераспределения в активные рабочие зоны существующих воздушных потоков, предварительное моделирование позволяет выявить резервы и оптимизировать затраты на расширение вентиляционной системы. Экономя время, подобные решения также сокращают расходы на дополнительную инфраструктуру системы.

Еще одной задачей, стоящей перед компанией Simsmart, являлось создание продукта, который мог быть использован на шахте любого размера и применим на любой стадии проектирования и эксплуатации. Для решения этой задачи в программе SmartEXEC предусмотрено пять вариантов реализации, каждый из которых имеет свои преимущества и может использоваться в зависимости от производительности системы вентиляции, требований безопасности и энергосбережения.

Внедрение подобной системы на шахтах России - дело будущего. А ближайшее оно, или отдаленное - зависит не только от собственников предприятий, но и от государственной политики в области добычи и переработки минеральных ресурсов. Если законодательно будет начат процесс стимулирования не только безопасности, но и эффективности горных работ через налоговое поощрение поиска и внедрения инновационных технологий, российская горная промышленность станет первой не только по объемам добычи, но и по технологическому уровню ведения работ.

Используемая литература:
1. In full control, Sara Perno. Mining Magazine, July/August 2011, p. 59-61

Коротко об авторах:
Гитис Юлия Леонидовна – издательство МГГУ "Горная книга"
Кириллов Кирилл Михайлович – издательство МГГУ "Горная книга", kirill@gornaya-kniga.ru
Вопросы о работе программы и опыте эксплуатации – Рок Когнишн, info@rockcognition.com.au