PL219908B1 - Układ sygnalizacji przeciwpożarowej maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sygnalizacji przeciwpożarowej maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego, którego zadaniem jest automatyczne wykrywanie pożaru na maszynach podstawowych we wczesnym stadium jego powstania i powiadamianie obsługi o grożącym niebezpieczeństwie.

W dotychczas znanych układach sygnalizacji zagrożenia pożarowego na maszynach podstawowych w krajowych i europejskich kopalniach węgła brunatnego stosowane są zróżnicowane układy i systemy sygnalizacji pożarowej.

Na starszych maskach stosuje się ręczne układy sygnalizacji pożarowej składające się z ręcznych przycisków sterowniczych, które przez układ wykonawczy sterują sygnalizacją alarmową. Przyciski rozmieszczone są na drogach ewakuacyjnych maszyn, przy wejściach na maszynę i do rozdzielni elektrycznych czy kabin operatorów. Umożliwiają one szybkie uruchomienie sygnalizacji alarmowej maszyny.

Wśród znanych systemów najbardziej rozbudowane są automatyczne Systemy Alarmowania Pożarowego (SAP) zbudowane w oparciu o centralę pożarową, czujki pożarowe oraz ręczne sygnalizatory pożarowe. Automatyczne systemy pożarowe montowane są na nowobudowanych i modernizowanych maszynach podstawowych górnictwa odkrywkowego. Mają one na celu możliwie wczesne wykrycie, lokalizację oraz sygnalizowanie i alarmowanie o pożarze w początkowej fazie jego powstania.

Znane systemy SAP zabezpieczają właściwie jedynie pomieszczenia maszyn, w których panują warunki atmosferyczne zbliżone do warunków występujących w budownictwie, i tylko w tym obszarze umożliwiają szybkie uruchomienie sygnalizacji alarmowej.

Typowy układ systemu SAP składa się z centrali, będącej mikroprocesorowym urządzeniem do programowania i koordynacji funkcjonalności obsługi, do której są podłączone adresowalne pętle dozorowe, czujki dymu i ciepła oraz ręczne ostrzegacze pożarowe. Wyjścia centrali połączone są odrębnie z sygnalizacją ostrzegawczą, systemem wizualizacji i rejestratorem zdarzeń.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 75 958 układ sygnalizacji awaryjno - alarmowej, złożony z sygnalizatora połączonego za pomocą dwuprzewodowej linii z centralą alarmową, gdzie w szereg z dwuprzewodową, dozorowaną linią tworząc zamkniętą pętlę są włączone dwie, połączone przeciwsobnie diody, zbocznikowane rozwiernymi stykami przycisków sygnalizatora, generator prądu przemiennego oraz dwie, przeciwnie skierowane diody, połączone szeregowo z opornikiem do których są przyłączone dwa przekaźniki, których styki są włączone w deszyfrujący układ sygna lizujący stany w linii: normalny, alarmu, wywołanie i przerwę.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 148 887 układ w urządzeniu do sygnalizowania zmian temperatury otoczenia złożony z zasilacza i wzmacniacza oraz z dwóch barier ochronnych i przetworników elektroakustycznych sygnalizatora łączności głośnomówiącej posiadający progowy układ sygnalizacyjny połączony z jednej strony z termistorowym czujnikiem temperatury, a z drugiej z zasilaczem, natomiast trzecie wejście układu progowego jest połączone ze wzmacniaczem, a czwarte wejście poprzez pierwszą barierę ochronną z linią sygnałową.

Znany jest układ sygnalizacji przeciwpożarowej posiadający centralkę adresowalną, która dla zagwarantowania bezawaryjnej pracy ma podwojone, równoległe kanały transmisji informacji o pożarze tyko po to, aby na wypadek uszkodzenia jednego kanału pożądaną informację o pożarze przekazał drugi kanał.

Inny układ sygnalizacji przeciwpożarowej o zwiększonym poziomie bezawaryjności posiada centralkę i gniazda czujek o budowie pozwalającej na ich pracę na przemian analogowo, a następnie cyfrowo. Układ zawiera centralkę połączoną linią dozorową z czujkami pożarowymi umieszczonymi w gniazdach. Centralka posiada układ zasilający oraz optyczny i akustyczny układ sygnalizujący uszkodzenie urządzenia lub zaistnienie pożaru. Gniazda w których umieszczone są czujki sygnalizujące zaistnienie pożaru w strzeżonym obiekcie, posiadają zaciski pozwalające łączyć te gniazda z czujkami i instalacją przewodową, a także elementy mechanicznego ich mocowania. Generator centralki, poprzez rozdzielacz, połączony jest z układem linii dozorowych bezpośrednio sprzężonym z liniami dozorowymi. Do tych linii dozorowych dołączone są też gniazda czujek pożarowych posiadające układ elektroniczny z generatorem. Wejście tego generatora połączone jest z linią dozorową poprzez układ synchronizacyjny, a wyjście tego generatora połączone jest z wejściem dzielnika posiadającym dwa wyjścia - jedno z nich jest bezpośrednio połączone z pierwszym kluczem, a drugie wyjście, poprzez programator, z drugim kluczem. Obydwa klucze włączone są między linię dozorową

PL 219 908 B1 a czujkę pożarową. Do jednego wyjścia układu linii dozorowych dołączony jest poprzez układ sygnalizacji optycznej, układ sygnalizacji akustycznej.

Znany jest z opisu wzoru użytkowego CN nr 201554498 układ sygnalizacji przeciwpożarowej systemu monitoringu kopalni, zawierający moduł wyświetlacza, cyfrowy sensor, koncentrator sygnałów, magistralę komunikacyjną, moduł zasilający oraz audio - wizualny moduł sygnalizacji, który charakteryzuje się tym, że jego obudowa zawiera wnękę ognioszczelną i wewnętrzną komorę bezpieczeństwa zapewniającą chronionemu układowi i jego elementom zwiększone bezpieczeństwo, również przeciwwybuchowe.

Statystyki przyczyn występowania pożarów wskazują jednak, że główną, w około 60%, przyczyną pożarów na maszynach podstawowych są wady urządzeń mechanicznych i ma to miejsce poza pomieszczeniami chronionymi na maszynach przez system SAP. Głównymi przyczynami największych pożarów na maszynach podstawowych górnictwa odkrywkowego, które przyniosły tragiczne skutki, są tarcie taśmy przenośnikowej o zahamowane uszkodzone krążniki lub poślizg taśmy na bębnach.

Stosowane dotychczas układy i systemy zabezpieczeń pożarowych maszyn podstawowych nie zabezpieczają tras przenośnikowych i niedostępnych w czasie pracy pomieszczeń technologicznych, a obsługa maszyn nie jest w stanie, jak wskazuje praktyka, zauważyć zagrożenia pożarowego i uruchomić we właściwym czasie sygnalizację alarmową.

Układ sygnalizacji przeciwpożarowej maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego według wynalazku składa się ze znanego centralnego mikroprocesowego urządzenia do programowania i koordynacji funkcji układu, do kontrolnych wejść którego są podłączone adresowalne pętlowe linie dozorowe z czujnikami dymu i ciepła oraz ręczne ostrzegacze pożarowe, zaś do jego wyjść są przyłączone indykatory wyników.

Układ charakteryzuje się tym, że dodatkowo do innych kontrolnych wejść centrali są podłączone wydzielone podsystemy monitoringu utworzone w oparciu o przyjęte kryteria związane z istniejącymi warunkami ich pracy, w obszarach niedostępnych w czasie eksploatacji pomieszczeń technologicznych, tras przenośnikowych i ruchomych elementów maszyn, znajdujących się w zmiennych temperaturach, w granicach od 248 K do 358 K, wilgotności względnej 100%, zmiennym zapyleniu, nasłonecznieniu i ciśnieniu, drganiach mechanicznych i zakłóceniach elektromagnetycznych, posiadające co najmniej jedną adresowalną linię dozorową mającą na wejściu zespół liniowych czujników temperatury przewodowo połączonych z własną lokalną sterującą centralą oraz co najmniej jedną adresowalną linię dozorową mającą na wejściu sieć bezprzewodowych czujników temperatury sprzężonych z siecią stacjonarnych radiowych stacji bazowych, przewodowo połączonych z własną lokalną centralą sterującą, natomiast indykatory wyników składają się ze znanych urządzeń sygnalizacyjnych, alarmowych i rejestrujących.

Korzystne jest, gdy lokalna centrala sterująca bezprzewodowych czujników temperatury w wydzielonym podsystemie składa się z wyposażonego w klawiaturę i wyświetlacz graficzny pulpitu operatorskiego, połączonego z modułem pamięci oraz z koncentratorem sygnałów przyłączonych do odrębnego zasilacza.

Korzystne jest także, gdy wyświetlacz graficzny operatorskiego pulpitu jest dodatkowo połączony z akustyczno-optycznym sygnalizatorem.

Zaletą kompleksowego układu sygnalizacji przeciwpożarowej według wynalazku jest umożliwienie pełnej ochrony przeciwpożarowej maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego, obejmującej zarówno pomieszczenia maszyn, w których panują warunki atmosferyczne zbliżone do warunków występujących w budownictwie jak i pomieszczenia technologiczne, przenośniki taśmowe i ruchome elementy maszyn pracujące w warunkach atmosferycznych zbliżonych do warunków zewnętrznych. Koszt kompleksowego układu sygnalizacji przeciwpożarowej według wynalazku, w którym zastosowano dodatkowe podsystemy monitoringu zagrożenia pożarowego z układami wykorzystującymi liniowe czujniki temperatury i bezprzewodowe czujniki temperatury o parametrach technicznych i eksploatacyjnych odpowiadających warunkom eksploatacyjnym i atmosferycznym w miejscu ich zabudowy, jest tylko nieznacznie większy od dotychczas stosowanych systemów o znacząco mniejszym zakresie zabezpieczenia.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, stanowiącym schemat blokowy układu sygnalizacji przeciwpożarowej maszyny podstawowej górnictwa odkrywkowego według wynalazku z dwoma wydzielonymi podsystemami monitoringu P1, P2.

PL 219 908 B1

Mikroprocesorowe urządzenie do programowania i koordynacji funkcji układu stanowi centrala 1, do której przyłączone są wejścia systemu 2 sygnalizacji ostrzegawczej, systemu 3 wizualizacji wyników i rejestrator 4 zdarzeń kontrolnych. Do dodatkowych wejść kontrolnych 5, 6 centrali 1 podłączone są ponadto wydzielone podsystemy monitoringu P1, P2 czujniki pożarowe 7 dymu i ciepła oraz ręczne ostrzegacze 8 pożarowe.

Do kontrolnego wejścia 6 przyłączony jest wydzielony w oparciu o przyjęte kryteria związane z istniejącymi warunkami pracy - drugi podsystem P2 przeznaczony do monitorowania temperatury ruchomych części maszyn znajdujących się w przestrzeni otwartej, o dużym zapyleniu i narażeniu na ciągłe oddziaływanie drgań. Składa się on z dwóch adresowalnych linii dozorowych, z których każda zbudowana jest w oparciu o sieć bezprzewodowych czujników temperatury 9 przyłączonych do odpowiadającej im sieci stacjonarnych stacji bazowych 10, połączonych przewodowo z lokalną sterującą centralą 11 drugiego podsystemu P2. W skład sterującej centrali 11 wchodzi wyposażony w klawiaturę i wyświetlacz graficzny operatorski pulpit 12, połączony z przenośnym modułem pamięci 13 oraz z zabudowanym w skrzynce przyłączowej koncentratorem sygnałów 4. Stacje bazowe 10, operatorski pulpit 12 i koncentrator sygnałów 14 są zasilane z sieciowego zasilacza 15 umieszczonego w skrzynce przyłączowej. W pulpicie 12 jest także umieszczony akustyczno-optyczny sygnalizator 16. Bezprzewodowe czujniki temperatury 9 i stacje bazowe 10 są przystosowane do pracy w przestrzeni otwartej, przy dużym zapyleniu i narażeniu na ciągłe oddziaływanie drgań i wibracji. Każdy z bezprzewodowych czujników temperatury 9 ma własny niepowtarzalny identyfikator, na podstawie którego przykładowy układ według wynalazku jednoznacznie określa lokalizację ewentualnego alarmu. Czujnik jest wyposażony w miniaturową wewnętrzną antenę i diodę LED umożliwiającą identyfikację na obiekcie wybranego czujnika oraz jest zasilany z wewnętrznej baterii zapewniającej nieprzerwaną pracę przez okres nie krótszy niż 2 lata.

Do kontrolnego wejścia 5 przyłączony jest wydzielony w oparciu o przyjęte kryteria związane z istniejącymi warunkami pracy pierwszy podsystem P1 przeznaczony do monitorowania pomieszczeń technologicznych maszyn górniczych, w których warunki atmosferyczne są zbliżone do warunków zewnętrznych. Stanowi go adresowalna pętla dozorowa składająca się z linowych czujników temperatury 17 dołączonych do lokalnej centrali sterującej 18 pierwszego podsystemu P1.

Liniowy czujnik temperatury 17 w przykładzie wykonania jest szczelnie zamkniętym termoczułym kablem sensorycznym z półprzewodnikowymi czujnikami temperatury, które są połączone elektrycznie za pomocą płaskiego i giętkiego przewodu. Czujniki temperatury zatopione są w masie plastycznej, stanowiącej wypełnienie kabla, która otoczona jest aluminiowym ekranem chroniącym je przed zakłóceniami elektro-magnetycznymi. Bezhalogenowa powłoka kabla opóźniająca jego palenie, uzupełnia jednocześnie szczelną strukturę kabla sensorycznego zwiększając jego odporność ogniową Kabel mierzy temperatury w przedziale od 233 K do 358 K. Nie wymaga konserwacji i dodatkowego specjalnego zabezpieczenia, dlatego jest stosowany w miejscach, do których nie ma dostępu lub dostęp jest ograniczony w trakcie normalnej pracy maszyny podstawowej górnictwa odkrywkowego. Lokalna centrala sterująca 18 pierwszego podsystemu P1 jest elementem nadzorującym kable sensoryczne. Układ według wynalazku działa następująco. Centrala 1 koordynuje pracę wszystkich urządzeń liniowych w układzie i dodatkowo w oparciu o przyjęte kryteria funkcjonalnie związane z warunkami pracy wydzielonych podsystemów P1, P2. podejmuje decyzje o wszczęciu alarmu pożarowego, wysterowaniu urządzeń sygnalizacyjnych i przeciwpożarowych oraz o przekazaniu informacji do centrum monitorowania lub systemu nadzoru. Ponadto centrala 1 kontroluje i sygnalizuje przekroczenie dopuszczalnych rezystancji i pojemności przewodów linii dozorowych. W przypadku alarmu komunikaty są wizualizowane i rejestrowane.

W drugim podsystemie monitoringu P2 bazowa stacja radiowa 10 odbiera sygnały z bezprzewodowych czujników temperatury 9 z odległości do 300 m, przy braku przeszkód terenowych tłumiących fale elektromagnetyczne.

Lokalna sterująca centrala 11 drugiego podsystemu P2 zapewnia kontrolę sprawności drugiego podsystemu P2 i umożliwia dobór parametrów generowania alarmów. W momencie zasygnalizowania przez czujniki 9 przekroczenia zadanej określonej wartości temperatury lub jej zadanego przyrostu, stwarzającego zagrożenie pożarowe, na odpowiadającej określonej linii dozorowej z koncentratora 14 jest generowany sygnał alarmu. Każdorazowo komunikat z informacją o przyczynie alarmu zostaje wyświetlony na ekranie operatorskiego pulpitu 12. Obsługę pulpitu 12 umożliwia klawiatura numeryczna oraz wyświetlacz graficzny. Alarm jest sygnalizowany za pomocą sygnalizatora 16. Wszystkie dane dotyczące diagnostyki układu oraz wystąpienia alarmów są rejestrowane w module pamięci 13, służąPL 219 908 B1 cym zarazem do archiwizacji danych pomiarowych. Lokalna centrala sterująca 18 pierwszego podsystemu P1 nadzoruje kable sensoryczne czyli liniowe czujniki temperatury 17 pierwszego podsystemu P1, wykonując ich cykliczne odczyty. Uzyskane w ten sposób wartości zmierzonej temperatury są analizowane w odniesieniu do różnych kryteriów alarmowych. Jej zadaniem jest również zasilanie czujników 17 w energię elektryczną.

Wykaz oznaczeń

1. - Centrala

2. - System sygnalizacji ostrzegawczej

3. - System wizualizacji wyników

4. - Rejestrator zdarzeń kontrolnych

5. - Wejście kontrolne centrali

6. - Wejście kontrolne centrali

7. - Czujniki pożarowe dymu i ciepła

8. - Ręczne ostrzegacze pożarowe

9. - Bezprzewodowe czujniki temperatury

10. - Stacja bazowa

11. - Lokalna sterująca centrala drugiego podsystem monitoringu

12. - Pulpit

13. - Moduł pamięci

14. - Koncentrator

15. - Zasilacz sieciowy

16. - Sygnalizator akustyczno-optyczny

17. - Liniowy czujnik temperatury

18. - Lokalna centrala sterująca pierwszego podsystemu monitoringu

P1 - pierwszy podsystem monitoringu

P2 - drugi podsystem monitoringu

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ sygnalizacji przeciwpożarowej maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego, składający się z centralnego mikroprocesowego urządzenia do programowania i koordynacji funkcji układu, do kontrolnych wejść którego są podłączone adresowalne pętlowe linie dozorowe z czujnikami dymu i ciepła oraz ręczne ostrzegacze pożarowe, zaś do jego wyjść są przyłączone indykatory wyników, znamienny tym, że dodatkowo do innych kontrolnych wejść centrali są podłączone wydzielone podsystemy monitoringu utworzone w oparciu o przyjęte kryteria związane z istniejącymi warunkami ich pracy, w obszarze niedostępnych w czasie eksploatacji pomieszczeń technologicznych, tras przenośnikowych i ruchomych elementów maszyn, znajdujących się w zmiennych temperaturach, w granicach od 248 K do 358 K, wilgotności względnej 100%, zmiennym zapyleniu, nasłonecznieniu i ciśnieniu, drganiach mechanicznych i zakłóceniach elektromagnetycznych, posiadające co najmniej jedną adresowalną linię dozorową mającą na wejściu zespół liniowych czujników temperatury (17) przewodowo połączonych z własną lokalną centralą sterującą (18) oraz co najmniej jedną adresowalną linią dozorową mającą na wejściu sieć bezprzewodowych czujników temperatury (9) sprzężonych z siecią stacjonarnych radiowych stacji bazowych (10), przewodowo połączonych z własną lokalną sterującą centralą (11), natomiast indykatory wyników składają się ze znanych urządzeń sygnalizacyjnych, alarmowych i rejestrujących (2, 3, 4).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że lokalna sterująca centrala (11) bezprzewodowych czujników temperatury (9) składa się z wyposażonego w klawiaturę i wyświetlacz graficzny operatorskiego pulpitu (12) połączonego z modułem pamięci (13) oraz z koncentratorem sygnałów (14) przyłączonych do odrębnego zasilacza (15).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wyświetlacz graficzny operatorskiego pulpitu (12) jest dodatkowo połączony z akustyczno-optycznym sygnalizatorem (16).