311[15] Z2 04 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Romuald Stasik

Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności
311[15].Z2.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Piotr Chudeusz
mgr inż. Janina Świątek

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Romuald Stasik

Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[15].Z2.04
„Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności”, zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu Technik górnictwa podziemnego.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Łączność w górnictwie podziemnym

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Pomiary parametrów atmosfery kopalnianej i automatyzacja odwadniania

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Napędy elektryczne

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu podstawowej wiedzy o układach

sterowania, sygnalizacji i łączności w górnictwie podziemnym, przepisach, zasadach ich
budowy i eksploatacji.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

−

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę uzupełniającą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[15].Z2

Eksploatacja maszyn i urządzeń

górniczych

311[15].Z2.01

Dobieranie maszyn do urabiania

i ładowania

311[15].Z2.02

Użytkowanie urządzeń

transportowych

311[15].Z2.03

Użytkowanie maszyn i urządzeń

do zabezpieczenia wyrobisk

311[15].Z2.04

Eksploatowanie układów

sterowania, sygnalizacji

i łączności

311[15].Z2.05

Eksploatowanie urządzeń do

wzbogacania i przeróbki

mechanicznej kopalin

311[15].Z2.06

Użytkowanie sieci i urządzeń

elektrycznych w wyrobiskach

górniczych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować jednostki układu SI,

−

przeliczać jednostki,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu elektrotechniki,elektroniki,

−

czytać rysunek techniczny i elektryczny,

−

rozróżniać podstawowe wielkości fizyczne i ich jednostki,

−

rozróżniać elementy obwodu elektrycznego,

−

odczytywać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

obsługiwać komputer,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić układy sterowania w maszynach i urządzeniach,

−

zastosować urządzenia sygnalizacji w maszynach i urządzeniach wydobywczych,

−

zastosować urządzenia łączności w maszynach i urządzeniach wydobywczych,

−

rozróżnić sygnały dźwiękowe stosowane w kopalni,

−

zastosować urządzenia sterowania w maszynach i urządzeniach wydobywczych,

−

ocenić prawidłowość użytkowania układów sterowania, sygnalizacji i łączności,

−

scharakteryzować zastosowanie sygnalizacji,

−

rozróżnić sygnalizację w transporcie pionowym i poziomym,

−

scharakteryzować pracę dyspozytorni kopalni,

−

scharakteryzować łączność w zakładzie górniczym,

−

określić sposoby porozumiewania w czasie zagrożenia,

−

wskazać drogi ucieczkowe,

−

określić sposoby nadzorowania odwadnianiem kopalni,

−

wyjaśnić zasady działania czujników stosowanych w automatyce kopalnianej,

−

określić miejsca rozmieszczenia czujników metanometrii w wyrobiskach górniczych,

−

wyjaśnić budowę i zasadę działania stycznika i przekaźnika elektromagnetycznego,

−

zmontować układ sterowania pracą silnika elektrycznego,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej
i przeciwporażeniowej w trakcie eksploatacji układów sterowania, sygnalizacji i łączności
w górnictwie podziemnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Łączność w górnictwie podziemnym

4.1.1. Materiał nauczania

Łączność stanowi zasadnicze ogniwo w łańcuchu optymalnego zarządzania i kierowania

ruchem zakładu produkcyjnego, jak również w systemie bezpieczeństwa kopalni. Obecnie
stosuje się trzy zasadnicze systemy łączności kopalnianej: ogólnokopalniany, lokalny
i dyspozytorski.

System łączności ogólnokopalnianej spełnia podstawowe zadania w zakresie zarządzania

i kierowania procesem produkcyjnym kopalni. W skład tego systemu wchodzą: automatyczna
centrala abonencka, stanowisko pośredniczące (tzw. awizo), aparaty telefoniczne
powierzchniowe i dołowe oraz telefoniczna sieć kablowa. W zasięgu systemu łączności
ogólnokopalnianej znajdują się wszystkie istotne i krytyczne ze względu na ruch zakładu
miejsca (pod ziemią i na powierzchni kopalni) oraz system łączności zewnętrznej (pocztowej
i resortowej). Abonenci powierzchniowi łączą się między sobą za pośrednictwem centrali
automatycznej, natomiast połączenie z abonentami dołowymi realizuje się za pomocą
stanowiska pośredniczącego, tzw. awizo. Awizo realizuje również funkcję ogniwa
pośredniego między centralą automatyczną miejską i kopalnianą. Oprócz łączności
ogólnokopalnianej w miejscach w których wykonuje się roboty wymagające częstego
kontaktu lub roboty o specjalnym znaczeniu i niebezpiecznych, instaluje się łączność lokalną.
Przepisy bezpieczeństwa pracy wymagają aby lokalne sieci telefoniczne posiadały połączenie
z siecią ogólnokopalnianą.

Za łączność lokalną uważa się instalację:

−

telefoniczną w szybach i szybikach,

−

telefoniczną w transporcie kołowym,

−

oddziałową,

−

przy pracach podsadzkowych,

−

w ratownictwie.
W podziemiach kopalń używa się głównie aparatów telefonicznych miejscowej baterii

MB. Wynika to przede wszystkim z dużej pewności działania, stosunkowo prostej budowy
oraz możliwości realizacji połączeń nawet przy złym stanie technicznym linii telefonicznej,
co jest szczególnie istotne w instalacjach telefonicznych lokalnych.(szybowej, szybikowej,
transportu poziomego, w długich pochylniach. Do wad należy zaliczyć duży ciężar, znaczne
wymiary, duży prąd w obwodach linii, stosowania indywidualnego źródła zasilania i związana
z tym wymiana baterii oraz stosunkowo słaby sygnał wywoławczy. Drugim typem aparatu
telefonicznego mającym zastosowanie na dole kopalni, lecz w bardzo ograniczonym zakresie,
jest telefon CBa centralnej baterii z tarczą numerową, w wykonaniu przeciwwybuchowym.
Aparaty tego typu stosuje w przypadku konieczności realizacji duże liczby rozmów
z powierzchnią, a telefoniczna sieć połączeniowa ma wymagane parametry elektryczne.
Aparaty telefoniczne CBa zasilane są najczęściej napięciem 50 V prądu stałego z baterii
akumulatorów zainstalowanej na powierzchni kopalni.

Ogólna

struktura

systemów

telekomunikacyjnych.

Pod

pojęciem

systemu

telekomunikacyjnego należy rozumieć zespół urządzeń i środków technicznych oraz
podejmowanych działań logistycznych mających na celu przesłanie informacji na określoną

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

odległość.Formę przekazywanej informacji stanowią znaki graficzne, dźwięki, obrazy,
wielkości pomiarowe lub inne. Elementy systemu telekomunikacyjnego za pomocą których
realizowane są jego zadania stanowią:

−

urządzenia końcowe,

−

tory i łącza,

−

centra komutacji (centrale).

Ogólną strukturę systemu telekomunikacyjnego przedstawia rys. 1.

Rys. 1. Ogólna struktura systemu telekomunikacyjnego. [5, s. 6]

Urządzenie końcowe stanowią elementy systemu przetwarzające dowolne sygnały fizyczne
na sygnały, które mogą zostać przeniesione przez system telekomunikacyjny. Część urządzeń
końcowych takich jak telefony, faksy, kamery, monitory, terminale komputerowe, układy
zobrazowania sygnałów telemetrycznych stanowi interfejs pomiędzy człowiekiem,
a systemem telekomunikacyjnym. Przetworniki pomiarowe stosowane w systemach nadzoru
i regulacji stanowią rodzaj urządzeń końcowych, które pozwalają na realizację zadań zdalnego
sterowania, za pośrednictwem systemu telekomunikacyjnego.

Tory telekomunikacyjne są elementami systemu których zadaniem jest przesył sygnałów.
Tory ze względu na rodzaj nośnika dzielimy na:

−

przewodowe,

−

wiatłowodowe,

−

radiowe.

Łącze telekomunikacyjne są to zespoły urządzeń technicznych dołączonych do toru
telekomunikacyjnego, których zadaniem jest standaryzacja sygnałów transmisji do
parametrów

stosowanych

danym

rodzaju

telekomunikacji.

Łącza

(kanały

telekomunikacyjne) są zróżnicowane pod względem funkcji i budowy.

Podstawowy podział łącz telekomunikacyjnych.
Ze względu miejsce w strukturze systemu telekomunikacyjnego:

−

łącza końcowe (abonenckie),

−

łącza międzycentralowe (miejskie, międzymiastowe, międzynarodowe),
Ze względu na dostępność:

−

ograniczonej dostępności (sztywne),

−

wielodostępowe (komutowane).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze względu na ilość torów potrzebnych do ich utworzenia:

−

jednotorowe,

−

dwutorowe.
Ze względu na stopień wykorzystania toru łącza dzielimy na:

−

naturalne – transmisja sygnału odbywa się w paśmie częstotliwości właściwym dla
danego rodzaju telekomunikacji,

−

wielokrotne – tor służy do utworzenia większej ilości łącz (kanałów).

Centra komutacji (centrale) realizują połączenia pomiędzy poszczególnymi łączami
telekomunikacyjnymi.

Rys. 2. Struktura dołowej sieci magistralnej [5, s. 28]

Z uwagi na realizowane funkcje w systemie, wyróżnić można centrale :

−

wyodrębnione – obsługujące niezależną strukturę urządzeń końcowych (np. centrale
telemetryczne, alarmowe, nadzoru wizyjnego itp.),

−

mające połączenie z publiczną siecią telekomunikacyjną, które z kolei dzielą się na:

końcowe (abonenckie),

miejskie,

międzymiastowe,

międzynarodowe.

Ze względu na sposób komutowania łącz centrale dzielą się na:

−

z obsługą ręczną,

−

automatyczne wspomagane przez operatora,

−

w pełni automatyczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wymagania

zakresie

przeciwwybuchowej budowy urządzeń i systemów

telekomunikacyjnych. Zgodnie zobowiązującymi przepisami w zakładach górniczych
eksploatujących pola metanowe urządzenia telekomunikacyjne zainstalowane w podziemiu
kopalń powinny mieć budowę przeciwwybuchową w wykonaniu iskrobezpiecznym.
W obowiązującej normie zdefiniowano pojęcia:
obwód elektryczny iskrobezpieczny – obwód elektryczny, w którym iskrzenie lub
nagrzewanie nie może spowodować zapalenia mieszaniny wybuchowej, zarówno w stanie
normalnej pracy, jak i w stanie awaryjnym;
urządzenia iskrobezpieczne – urządzenie elektryczne, którego zewnętrzne i wewnętrzne
obwody są iskrobezpieczne;
system iskrobezpieczny – zespół połączonych ze sobą urządzeń, który może równocześnie
składać się z urządzeń iskrobezpiecznych, urządzeń związanych oraz kabli łączących,
w którym obwody systemu, mogące znajdować się w atmosferze wybuchowej, są obwodami
iskrobezpiecznymi.

Z definicji systemu iskrobezpiecznego wynika, że zapewnienie wymogów bezpiecznej

eksploatacji

przypadku

urządzeń

telekomunikacyjnych,

nie

może

dotyczyć

iskrobezpieczeństwa jednego urządzenia (np. aparatu telefonicznego) ale całego systemu
połączonego z urządzeniem.

Obwody wyjściowe urządzeń zasilających iskrobezpieczne urządzenia telekomunikacyjne

muszą również mieć wykonanie iskrobezpieczne.

Rys. 3. a) Struktura budowy zasilacza iskrobezpiecznego, b) Przykład wykonania zasilacza ZIM [5, s. 12]

W przypadku zasilaczy instalowanych w podziemiach kopalń część nieiskrobezpieczna

musi być wykonana jako ognioszczelna, ta część zasilacza w polach metanowych jest wyłą-
czana jest przez metanometrię automatyczną. W wypadku stosowania zasilacza do zasilania
urządzeń wymagających zasilania bezprzerwowego (np. metanomierz, krytyczne elementy
systemu zapewnienia bezpieczeństwa itp.), zasilacze wyposaża się w bateryjne podtrzymanie
przełączane w sposób automatyczny w przypadku awarii lub wyłączenia zasilania sieciowego.
Jeśli urządzenie iskrobezpieczne zainstalowane na dole kopalni np. metanomierz
współpracuje z urządzeniem nieiskrobezpiecznym na powierzchni (np. centralą
metanometryczną) to oprócz separacji galwanicznej między tymi dwoma urządzeniami
wymagane jest stosowanie bariery ochronnej. Ognioszczelne wykonanie urządzenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

elektrycznego o budowie przeciwwybuchowej polega na wykonaniu obudowy urządzenia
elektrycznego, które uniemożliwia przeniesienie wybuchu z wnętrza obudowy do otoczenia.
Spełnienie tego wymogu osiąga się poprzez odpowiednią konstrukcję obudowy oraz układ
odpowiednio zwymiarowanych szczelin zwanych roboczymi umożliwia penetrację czynnika
wybuchowego do wnętrza obudowy, a jednocześnie szczeliny te zapewniają ujście dla
nadciśnienia jakie powstaje po wybuchu we wnętrzu obudowy. Obudowa musi wytrzymywać
odpowiednie, określone przepisami ciśnienie by w czasie wybuchu nie uległa deformacji.
Ognioszczelne wykonanie urządzeń elektrycznych określa norma. W przypadku urządzeń
telekomunikacyjnych

zastosowanie

znajduje

jeszcze

jeden

rodzaj

budowy

przeciwwybuchowej, polegającej na hermetyzowaniu urządzenia masą izolacyjną.

Montaż kabli telekomunikacyjnych. Kable w wyrobiskach poziomych wiesza się na
otwartych lub zamkniętych uchwytach wykonanych i ukształtowanych ze stalowego
płaskownika do mocowania lub zawieszania na elementach obudowy. W przypadku szybów
i szybików kable telekomunikacyjne wiesza się na uchwytach z odpowiednio wykonanymi
klinami drewnianymi. Na rys. 4 przedstawiono uchwyt do mocowania kabli w wyrobiskach
pionowych (szybach). Kable szybowe opuszcza się przy pomocy pomocniczych wciągarek
linowych, a następnie od góry przez szczelinę wprowadza do stożka metalowej części
uchwytu i klinuje dwustronnie. Zgodnie z przepisami telekomunikacyjne kable górnicze
powinny być prowadzone co najmniej dwoma szybami. Ma to na celu zapewnienie ciągłości
działania co najmniej części systemu telekomunikacyjnego kopalni w wypadku zniszczenia
kabli w jednym szybie. W wyrobiskach poziomych o obudowie stalowej podatnej, kable
powinny być zawieszone bez naprężeń (z pewnym zwisem) co umożliwia ich
przemieszczenie przy odkształceniach wyrobiska. W czasie przebudowy wyrobisk
korytarzowych kable należy ułożyć na spągu i zabezpieczyć przed możliwością uszkodzenia.

Rys. 4. Uchwyt kablowy do zawieszania kabli w szybie [5, s. 22]

Sygnały w górniczych systemach telekomunikacyjnych. Sygnałem w procesie
przekazywania informacji nazywamy przebieg w czasie dowolnej wielkości fizycznej
(ciśnienie akustyczne, drgania górotworu, napięcie i natężenie prądu elektrycznego, natężenie
ś

wiatła, pola magnetycznego, temperatury, skład chemiczny gazów (powietrza) itp.) Dla

przeniesienia sygnałów reprezentujących wielkości fizyczne za pośrednictwem systemu
telekomunikacyjnego na odległość muszą one zostać przetworzone do postaci sygnału którego
parametry są akceptowane przez system komunikacyjny. W zależności od charakteru toru
komunikacyjnego przetwarzanie sygnału może być jedno lub wielokrotne. W systemach

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

telekomunikacyjnych, pomiarowych i telemetrycznych, fizyczna wartość jest przekształcana
do postaci sygnału elektrycznego, który następnie może zostać przetworzony na sygnał
w postaci fali elektromagnetycznej (np.w przypadku transmisji światłowodowej).
W urządzeniach końcowych systemów np. telefonicznych, telewizyjnych lub telemetrycznych
musi zachodzić proces odwrotny, odtworzenie pierwotnej postaci sygnału np.dźwięku,
obrazu, wydruku itp. W telekomunikacji informacja jest przesyłana w postaci sygnału
analogowego lub cyfrowego. Sygnał analogowy charakteryzuje możliwość jednoznacznego
określenia jego wartości w dowolnej chwili czasu. Zjawiska fizyczne takie jak, np. zmiany
temperatury, fali akustycznej, drgania górotworu, stężenie gazów w atmosferze, napięcie
elektryczne itp. mają charakter analogowy.

Rys. 5. Sygnał analogowy [5, s. 47]

Ograniczenie szybkości transmisji, podatność na zakłócenia oraz niemożliwość ich

obróbki i wizualizacji przy pomocy systemów komputerowych spowodowała, że sygnały
analogowe zaczęto przetwarzać na sygnały cyfrowe. Proces przetwarzania na postać cyfrową
odbywa się w trzech etapach: próbkowanie, dyskretyzacja i kodowanie. Operację taką
nazywamy przetwarzaniem analogowo cyfrowym, a układy ją realizujące, przetwornikami
analogowo–cyfrowymi. Proces odtworzenia z sygnału cyfrowego jego pierwotnej postaci
analogowej nazywa się przetwarzaniem cyfrowo–analogowym, a układy go realizujące
przetwornikami cyfrowo–analogowymi. Każdy sygnał charakteryzują pewne podstawowe
parametry:

−

sygnały analogowe – np. amplituda, pasmo częstotliwości, kąt fazowy, sposób modulacji,

−

sygnały cyfrowe – np. poziom sygnału, szybkość transmisji, sposób kodowania sygnału.
Ze względu na kompatybilność różnych systemów sygnały w telekomunikacji są

standaryzowane zarówno pod względem poziomu jak i sposobu transmisji (przesyłania).

W publicznych systemach telekomunikacyjnych standardy te określa organizacja CCITT

(Comite Consultatif International Telegraphiąue et Telefoni–que) z siedzibą w Genewie, jako
organ doradczy Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej ITU. Zalecenia i standardy ze
względu na dynamiczny rozwój elektroniki i telekomunikacji są na bieżąco modyfikowane
w celu zapewnienia jak najlepszych standardów eksploatacji i kompatybilności urządzeń.

Transmisja sygnałów analogowych.
Transmisja

sygnałów

analogowych

systemach

telekomunikacyjnych

wymaga

uwzględnienia następujących problemów:

−

zapewnienie odpowiedniego poziomu sygnału na końcu łącza dla wysterowania części
odbiorczej urządzenia końcowego,

−

tłumienia poszczególnych elementów łącza transmisyjnego,

−

przesłuchów na skutek asymetrii torów przewodowych symetrycznych,

Poziom
sygnału

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

możliwości wzbudzenia układów transmisyjnych,

−

zniekształcenia linowe,

−

zniekształcenia nieliniowe,

−

szumy – są sygnałami zakłócającymi sygnał użyteczny wewnątrz przenoszonego pasma.

Łączność systemu dyspozytorskiego. Dyspozytor ruchu zakładu górniczego powinien mieć
bezpośrednie połączenie telefoniczne z wybranymi stanowiskami pracy pod ziemią i na
powierzchni kopalni, takimi jak:

−

pompownie odwadniania głównego,

−

podszybia, nadszybia szybów głównych,

−

wentylatory główne,

−

dyspozytornia przewozu,

−

stacja ratownictwa górniczego,

−

punkt opatrunkowy,

−

punkty załadowcze.
Urządzenia łączności dyspozytorskiej pozwalają na powiązanie istniejących w kopalni

rodków łączności z dyspozytornią. Dyspozytor ma możliwość połączenia telefonicznego

z każdym abonentem ogólnokopalnianej sieci telefonicznej. Obowiązujące przepisy wymagają
aby ogólnozakładowy system dyspozytorski zapewniał łączność dyspozytorską umożliwiającą
niezależnie od systemu łączności ogólnozakładowej połączenie foniczne dyspozytora ze
stanowiskami pracy określonymi przez kierownika ruchu zakładu górniczego. Łączność ta
realizowana jest jako łączność telefoniczna przy pomocy specjalnych urządzeń. Urządzenia te
pozwalają na tworzenie odrębnego systemu łączności telefonicznej oraz umożliwiają
włączenie się dyspozytora do wybranych abonentów systemu łączności ogólnokopalnianej.
Cyfrowe centrale telefoniczne i cyfrowe aparaty telefoniczne ISDN pozwalają na realizację
telefonicznej łączności dyspozytorskiej z bardzo zaawansowanymi funkcjami. Kopalniana
sieć telekomunikacyjna wraz z aparatami telefonicznymi:

−

analogowymi powierzchniowymi,

−

analogowymi dołowymi (w tym iskrobezpiecznymi z przyciskiem bezpośredniego
wywołania dyspozytora),

−

cyfrowymi powierzchniowymi,

−

łączami międzycentralowymi do sieci telekomunikacyjnej publicznej oraz sieci
telekomunikacyjnej węglowej,

−

pulpitem dyspozytorskim,

−

oraz centralą telefoniczną stanowią elementy systemu łączności dyspozytorskiej.

Drugim wymogiem przepisów dotyczących ogólnozakładowego systemu dyspozytorskiego
jest punkt dotyczący dyspozytorskiego systemu alarmowego stanowiącego integralną część
systemu ogólnozakładowego. Dyspozytorski system alarmowy powinien umożliwiać:

−

dwustronną łączność głośnomówiącą,

−

wywołanie dyspozytora w trybie alarmowym i zwykłym z automatycznym trybem
rejestracji rozmowy,

−

kontrolę stanu łącza,

−

nadawanie przez dyspozytora komunikatów alarmowych,
W systemie alarmowym funkcję zarządzającą systemu spełnia centrala alarmowa.

Sygnalizatory alarmowe systemu poprzez linie dozorowane i bariery ochronne w centrali
alarmowej posiadają indywidualne zespoły liniowe, których zadaniem jest:

−

nadzór w stanie spoczynku stanu linii wraz z sygnalizatorem, a w razie jej uszkodzenia
generowanie sygnału informacyjnego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

zapewnienie

ładowania

baterii

akumulatorów

stanowiących

ródło

zasilania

sygnalizatorów,

−

umożliwienie identyfikacji rodzaju wywołania dyspozytora – zwykłe lub alarmowe,

−

umożliwienie przełączenia linii dozorowej na pracujący w systemie simplex układ
rozmowny jednego z dwóch stanowisk dyspozytorskich.

Rys. 6. Schemat strukturalny dyspozytorskiego systemu alarmowego [5, s. 135]

Łączność podczas akcji ratownictwa górniczego.
Każdy podziemny zakład górniczy musi posiadać odpowiednio zorganizowaną i wyposażoną
służbę ratownictwa górniczego. Środki łączności stanowią podstawowe wyposażenie służb
ratowniczych. Kierowanie akcją ratowniczą odbywa się zgodnie z określonymi procedurami
i przepisami. W czasie akcji ratowniczej obowiązuje następująca organizacja kierowania
akcją:

Na powierzchni

−

kierownik akcji – funkcję tę pełni zwykle kierownik ruchu zakładu górniczego (KRZG),
lub inna wyznaczona przez niego osoba o odpowiednich kwalifikacjach,

−

sztab akcji – stanowi go zespół ludzi z osób kierownictwa ruchu kopalni oraz ekspertów
z poza kopalni. W sztabie akcji mają prawo przebywać również jako obserwatorzy
przedstawiciele WUG, OUG i inni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na dole

−

kierownik bazy,

−

zastępy ratownicze pod kierownictwem zastępowego.
W rejonie prowadzenia akcji ratowniczej na dole zakłada się bazę (jedną lub kilka), skąd

do miejsca prowadzenia właściwej akcji ratowniczej kierowane są drużyny (zastępy)
ratownicze. Każdy zastępowy (kierownik) zespołu ratowników musi być wyposażony
w iskrobezpieczny

aparat

telefoniczny

AR.

Aparaty

przewodem

długości

~ 1 m zakończonym wtyczką podłączone są torem dwuprzewodowym rozwijanym
z zasobnika bębnowego (z dwużyłowym przewodem o długości 250 m). Przewód ten z jednej
strony zakończony jest gniazdem wtykowym zamontowanym na obudowie zasobnika,
a z drugiej wtyczką, która może być włożona do gniazd wejściowych aparatu bazowego
względnie do gniazda kolejnego zasobnika jeśli zasięg działania drużyny jest większy niż
250 m.

Rys. 7. Aparat ratowniczy PTR-3 a) bęben z 250 m kabla, b) aparat ratownika,

c) sposób rozwijania linii (1000 m) przez drużynę ratowniczą [Ratownictwo Górnicze nr 4/2007]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co to jest łącze telekomunikacyjne?

Co to jest tor telekomunikacyjny?

Co nazywamy obwodem iskrobezpiecznym?

Co uważa się za łączność lokalną?

Co to jest sygnał analogowy?

Jakie są podstawowe parametry sygnału analogowego?

Jakie są podstawowe parametry sygnału cyfrowego?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Korzystając ze stanowiska dyspozytorskiego w ośrodku szkolenia lub pracowni szkolnej

przeprowadź symulowaną akcję ewakuacyjną załogi z zagrożonego rejonu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

na podstawie mapy wybranego rejonu kopalni i danych o zaistniałym zagrożeniu
określonych przez prowadzącego zajęcia, określić:

−

miejsca zagrożone w których pracują ludzie,

−

określić drogi ewakuacji załogi z danego rejonu,

−

sposób powiadomienia załogi w danym rejonie.

zapoznać się z sygnałami alarmowymi i procedurami obowiązującymi w zaistniałej
sytuacji,

opracować plan ewakuacji i przedstawić prowadzącemu zajęcia,

na polecenie prowadzącego zajęcia,przeprowadź akcję ewakuacyjną korzystając
z dostępnych środków łączności (rzeczywistych i symulowanych),

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

mapy,

−

rodki łączności,

−

stanowisko dyspozytorskie,

−

plansze z sygnałami alarmowymi i strukturą powiadamiania,

−

instrukcja ćwiczenia.

Ćwiczenie 2

Korzystając ze stanowiska kierowania akcją ratowniczą w ośrodku szkolenia lub

pracowni szkolnej i sztolni przeprowadź symulowaną akcję przeciwpożarową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

na podstawie mapy wybranego rejonu kopalni, map wentylacyjnych i danych
o zaistniałym zagrożeniu określonych przez prowadzącego zajęcia, określić:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

miejsca zagrożone w których pracują ludzie,

−

określić drogi ewakuacji załogi z danego rejonu,

−

sposób powiadomienia załogi w danym rejonie.

zapoznać się z sygnałami alarmowymi i procedurami obowiązującymi w zaistniałej
sytuacji,

zorganizować bazę dla ratowników i kierownictwa akcji zgodnie z obowiązującymi
procedurami,

określić niezbędne środki i materiały potrzebne podczas akcji,

na polecenie prowadzącego zajęcia,przeprowadź akcję korzystając z dostępnych środków
łączności (rzeczywistych i symulowanych),

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

mapy,

−

rodki łączności,

−

stanowisko dyspozytorskie,

−

plansze z sygnałami alarmowymi i strukturą powiadamiania,

−

instrukcja ćwiczenia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

przedstawić strukturę zarządzania podczas akcji ratowniczej?

przedstawić zadania dyspozytorskiego systemu łączności?

strukturę systemu łączności ogólnokopalnianej ?

przedstawić zadania indywidualnych zespołów liniowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Pomiary parametrów atmosfery kopalnianej i automatyzacja

odwadniania

4.2.1. Materiał nauczania

Wzrost głębokości zalegania eksploatowanych pokładów jak również stosowanie

nowoczesnych technologii wydobycia wymaga stosowania nowoczesnych rozwiązań pomiaru
zawartości metanu i innych gazów oraz odpowiednio szybkiej reakcji systemu na zagrożenia.
Ciągły postęp w dziedzinie metrologii, rozwój czujników pomiarowych i systemów akwizycji
danych pozwala na realizację zintegrowanych układów dyspozytorskich. Podstawowymi
czynnikami które decydują o rozwoju systemów pomiaru gazów kopalnianych są:

−

rozwój technologii i metrologii,

−

przepisy Prawa geologicznego i górniczego,

−

wnioski komisji powypadkowych opracowane na podstawie analizy przyczyn wypadków
i katastrof.
Standardem

obecnie

obowiązującym

wszystkich

nowych

instalacjach

metanometrycznych o działaniu ciągłym jest stosowanie systemu z czasem wyłączenia
krótszym niż 15 sekund. Wzrost zagrożeń powoduje, że w kopalniach o dużym
prawdopodobieństwie wystąpienia zagrożeń wprowadza się systemy zintegrowane łączące
funkcje metanometrii automatycznej i wczesnego wykrywania pożarów z systemami
alarmowo rozgłoszeniowymi. Systemy monitorowania z zaawansowanymi funkcjami
wspomagania dyspozytora pozwalają na wykorzystanie komputerowych systemów do
ciągłego monitorowania i zwalczania zagrożeń. Instalowanie i eksploatacja urządzeń
elektrycznych w kopalniach metanowych związane są z automatycznym systemem
metanometrycznym. System metanometryczny stanowi podstawę elektryfikacji pól IV
kategorii zagrożenia metanowego. Metanomierze i ich obwody zewnętrzne powinny być
iskrobezpieczne klasy IIBI lub budowy specjalnej BS dopuszczone do pracy przy dowolnej
koncentracji metanu. Klasę iskrobezpieczności IIBI musi mieć również system wyłączania
spod napięcia sieci i urządzeń elektrycznych. Wymagana jest również zdalna sygnalizacja
uszkodzenia linii łączącej metanomierz z urządzeniem wyłączającym oraz sygnalizacja
wadliwego działania metanomierza. W wyrobiskach z prądami powietrza świeżego, gdzie
instalowane są urządzenia elektryczne budowy zwykłej, metanomierz poza ciągłym pomiarem
zawartości metanu w powietrzu powinien wyłączyć urządzenia elektryczne przy stężeniu
metanu > 1%. W wyrobiskach z wentylacją lutniową muszą być zainstalowane metanomierze
automatyczne, które wyłączają wszystkie urządzenia i maszyny niespełniające wymagań klasy
IIBI lub BS (dopuszczonych do pracy przy dowolnej koncentracji metanu), gdy zawartość
metanu w powietrzu przekroczy 2%. Umieszczenie czujników do pobierania powietrza
uzależnione jest od rodzaju stosowanej wentylacji (ssąca, tłocząca, kombinowana).
W wyrobiskach niezabezpieczonych metanomierzami automatycznymi instaluje się
metanomierze rejestrujące stężenie metanu w powietrzu, przekazujące wyniki zdalnie do
dyspozytora pod ziemią lub na powierzchni. Przy stężeniu metanu > 1% alarmowana jest
służba wentylacyjna i metanometryczna kopalni. Przy stężeniu >2% – wyłączane są wszystkie
urządzenia elektryczne pracujące w zagrożonej strefie. Dla wyrobisk z urządzeniami
elektrycznymi przewietrzanych przypływowym prądem powietrza system metanometrii
zachowuje się zależnie od tego, czy urządzenia znajdują się w wyrobisku doprowadzającym
powietrze do ściany czy też odprowadzającym. W pierwszym przypadku urządzenia
zainstalowanego w wyrobisku doprowadzającym powietrze są wyłączane przy zawartości
metanu >1%, a w wyrobisku odprowadzającym powietrze są wyłączane przy zawartości

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

metanu >2%. W prądzie wylotowym ze ściany zawartość metanu powinna być automatycznie
rejestrowana u dyspozytora ruchu. W przypadku instalowania napędów i urządzeń
elektrycznych w chodniku nadścianowym z prądami powietrza zużytego, czujnik
metanomierza umieszczany jest na tym urządzeniu, przy którym istnieje największe
zagrożenie metanowe. Automatyczne wyłączenie urządzeń musi nastąpić przy stężeniu
metanu >2%. Główny wyłącznik urządzeń elektrycznych zainstalowanych w wyrobisku
przyścianowym z prądem powietrza zużytego powinien znajdować się w prądzie powietrza
ś

wieżego. Do podstawowych zaleceń dotyczących budowy metanometrii automatycznej

należy przeprowadzanie odbioru technicznego przewodów, kabli i urządzeń elektrycznych
zgodnie z określonymi zasadami. W kopalniach stosujących metanometrię automatyczną musi
być zorganizowana służba metanometryczna.

Rys. 8. Przykład instalacji metanomierza automatycznego (MW) [3, s. 877]

Przesyłanie i przetwarzanie informacji metanometrycznych. Integralną część układów
pomiarowych i zabezpieczeń metanometrycznych są urządzenia do przetwarzania oraz
przesyłania informacji. Spełniają one następujące funkcje:

−

wzmacniają sygnały,

−

przesyłają informacje,

−

automatycznie sygnalizują uszkodzenia systemu,

−

alarmują o zagrożeniu metanowym,

−

wyłączają obwody zasilania elektrycznego w rejonach zagrożonych,

−

rejestrują informacje.
Od układów tych wymaga się:

−

budowy, która pozwala na pracę przy dowolnej koncentracji metanu,

−

dużej niezawodności i odporności na zakłócenia przemysłowe i narażenia środowiskowe,

−

niezależności zasilania od dołowej sieci elektroenergetycznej,

−

automatycznej sygnalizacji i lokalizacji uszkodzeń.
Realizacja wymienionych funkcji i wymagań zależy głównie od typu układu (systemu)

telemetanometrycznego. Wyróżnia dwa rodzaje systemów telemetrycznych, stosowanych
w metanometrii:

−

z dowolnym dostępem do wielkości mierzonych (czujniki pracują ciągle),

−

synchronicznym sterowaniu zasilaniem i pomiarem (czujniki pracują periodycznie).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Istotnym elementem systemu metanometrycznego są urządzenia wyłączające dopływ

energii elektrycznej do rejonów zagrożonych. Niezawodność całego systemu zabezpieczenia
przed wybuchem metanu zależy od niezawodności działania urządzeń wyłączających.
Urządzenia wyłączające mogą pracować w logice dodatniej lub w logice ujemnej. Pojęcie
pracy w logice dodatniej lub ujemnej określa sposób wzbudzenia zasadniczego elementu
wykonawczego urządzenia wyłączającego, jakim jest przekaźnik (lub wyzwalacz), którego
zestyki sterują wyłączaniem energii elektrycznej.
W przypadku logiki dodatniej cewka przekaźnika wykonawczego jest wzbudzana przez cały
czas pomiaru – przy braku przekroczenia przez kontrolowany parametr wartości
dopuszczalnej, jak również wtedy, gdy urządzenia systemu zabezpieczenia pracują poprawnie.
Przestawienie styków przekaźnika następuje:

−

przy przekroczeniu dopuszczalnej wartości koncentracji metanu,

−

w przypadku uszkodzenia czujnika metanu lub urządzenia przetwarzającego sygnał
z czujnika,

−

przy uszkodzeniu linii transmisyjnej łączącej zespół czujnik–przetwornik z dyspozytornią
w zdalnych systemach metanometrycznych,
Stosowanie logiki dodatniej powoduje wyłączanie sieci elektroenergetycznej także

w przypadku nie przekroczenia dopuszczalnej koncentracji metanu – gdy jest to
spowodowane uszkodzeniem systemu zabezpieczenia metanometrycznego.
Przy stosowaniu logiki ujemnej pewność poprawnego działania systemu zabezpieczenia
metanometrycznego jest mniejsza. Jest to spowodowane tym, że wzbudzenie cewki
przekaźnika wykonawczego następuje tylko w przypadku przekroczenia dopuszczalnego
stężenia metanu. Przy stosowaniu logiki ujemnej sprawdzenie właściwej pracy systemu
wymaga stosowania dodatkowych obwodów kontrolnych. W nowoczesnych systemach
zabezpieczeń metanometrycznych realizuje się wyłącznie logikę dodatnią.

Czujniki metanu – zawartość metanu w atmosferze kopalnianej może być mierzona jedną
z następujących metod:

−

termokatalityczną (spalanie katalityczne),

−

termokonduktometryczną (przewodnictwo cieplne),

−

interferencji światła,

−

półprzewodnikową, akustyczną itp.

Metoda termokatalityczną – polega na pomiarze ilości ciepła wydzielonego podczas
spalania metanu. Elementem grzejnym dla uzyskania odpowiedniej temperatury
i stanowiącym jednocześnie czujnik pomiarowy jest spirala wykonana z drutu platynowego
o średnicy kilkudziesięciu mikronów. Dla zwiększenia czułości oraz w celu kompensacji
wpływu innych niż metan gazów stosuje się dwie spirale stanowiące dwa ramiona mostka
Wheatstone'a, z których jedna stanowi właściwy przetwornik pomiarowy, a druga element
kompensacyjny. W górnictwie wykorzystywane są przetworniki termokatalityczne:

−

Wysokotemperaturowe (około 1000° C) – spalanie odbywa się bezpośrednio na
aktywowanej spirali grzejnej. Spirala kompensacyjna, osiąga niższą temperaturę dzięki
innemu ukształtowaniu mimo, że obie spirale umieszczone są we wspólnej
ognioszczelnej komorze pomiarowej. Rys9. przedstawia schemat czujnika metanu
typu CMI–677.

−

Niskotemperaturowe (około 650°C) czujniki pelistorowe wykonane jako spirale z drutu
platynowego w ceramicznej osłonie z tlenku glinu. Przetwornik pomiarowy jest
aktywowany torem lub palladem co zapewnia niskotemperaturowe spalanie metanu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Układ

pomiarowy

przedstawiony

rys.

10b

różni

się

czujnika

wysokotemperaturowego

koniecznością

stosowania

indywidualnego

rezystora

kompensacyjnego. Pelistory P

(pomiarowy) i P

(kompensacyjny) są parowane

(dobierane parami) drogą selekcji na etapie produkcji.

Rys. 9. Schemat blokowy metanomierza z czujnikiem CM 5 [5, s. 97]

Rys. 10. Pelistorowy przetwornik stężenia metanu a) budowa, metanu b) układ pomiarowy [5, s. 97]

Metoda termokonduktometryczna – wykorzystuje fakt że przewodność cieplna metanu jest
o jedną trzecią większa niż powietrza. Pomiar oparty jest o metodę mostkową z mostkiem
Wheatstone'a, dwa ramiona mostka stanowią komory ze spiralami cienkiego drutu (PtRd)
podgrzewanymi do temperatury około 210°C z autonomicznego źródła zasilającego mostek.
Spirala w komorze S (pomiarowej) jest chłodzona przepływem powietrza z atmosfery,
natomiast komora S

(kompensacyjna) jest hermetyczna i wypełniona czystym powietrzem

(stanowi wzorzec). Jeśli w atmosferze kopalnianej wystąpi odpowiednie stężenie metanu to
spirala S będzie intensywniej chłodzona od spirali S

, a tym samym mniejsza będzie jej

rezystancja. Różnica rezystancji spiral w komorach powoduje naruszenie równowagi mostka
pomiarowego, a tym samym, w przekątnej mostka pojawi się napięcie nierównowagi U

proporcjonalne do procentowego stężenia CH

Pomiar stężenia metanu w kopalniach odbywa

się metodami termokatalitycznymi. Inne rozwiązania czujników oparte o elementy
półprzewodnikowe lub promieniowanie podczerwone (technologia MEMS) ze względu na
czułość i duże stałe czasowe na razie nie znalazły zastosowania w górnictwie podziemnym.
Jednak prowadzone są badania nad tymi czujnikami i ich wdrożeniem. Do pomiarów przy
niskim stężeniu metanu stosuje się komory z elementem pelistorowym, a w zakresie wysokich
stężeń komory termokonduktometryczne. Ze względu na wadę czujników pelistorowych
polegającą na utracie swoich własności metrologicznych po przekroczeniu stężenia 5% CH

w rozwiązaniach metanomierzy stosuje się pomiar w dwóch zakresach:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

0–5% CH

– pomiar z dokładnością ± 0,1 %CH

metodą katalitycznego spalania

w układzie mostka pelistorowego,

−

5–100% CH

– pomiar z dokładnością ±3% CH

w układzie mostka

konduktometrycznego
Rozwiązanie takie jest wykorzystywane w mikroprocesorowych metanomierzach

typu MM, które pozwalają na kontrolę stężenia metanu w wyrobiskach podziemnych kopalń
w zakresie 0–100% CH

, a ponadto umożliwiają bieżącą analizę stężenia metanu w trybie

kontroli zaprogramowanych dwóch wartości progowych oraz sterowanie dwoma
dwustanowymi

układami

wyjściowymi.

Metanomierze

są

urządzeniami

iskrobezpiecznymi, przystosowanymi do pracy w pomieszczeniach „a”, „b” i „c”
niebezpieczeństwa wybuchu metanu. Metanomierz MM–2P może współpracować
z centralami telemetrycznymi CMC–3MT, CMC–3MS transmituje dane pomiarowe do
systemu SMP–NT, który zapewnia archiwizację i raportowanie wyników pomiarów.

Rys. 11. Metanomierz MM4 i iskrobezpieczny czyjnikKMz-4i [www.teberia.pl]

Przetworniki stężenia tlenu oraz tlenku i dwutlenku węgla. Zgodnie z przepisami stężenie
tlenu nie może być mniejsze niż 19% (w atmosferze ziemskiej 21%). Mniejsza zawartość
tlenu w atmosferze kopalnianej jest wynikiem utleniania do postaci C0

(dwutlenku węgla)

oraz wypierania przez inne gazy atmosfery kopalnianej (metan, tlenek węgla, tlenek azotu,
dwutlenek siarki lub siarkowodór). Stężenie tlenu w atmosferze jest wskaźnikiem
prawidłowego działania systemu wentylacyjnego kopalni. W górnictwie wykonuje się
pomiary stężenia tlenu, którego wartość stanowi istotny czynnik prognozowania i wykrywania
pożarów. W górnictwie wykorzystuje się elektrochemiczne czujniki stężenia tlenu (oraz
tlenku węgla, dwutlenku węgla i innych) Przetwornik elektrochemiczny stanowi ogniwo
galwaniczne wytwarzające energię elektryczną w wyniku przemiany chemicznej
analizowanego gazu doprowadzonego do elektrolitu ogniwa. Ładunki elektryczne
gromadzone na elektrodach ogniwa w zależności od rodzaju analizowanego gazu, elektrolitu
oraz materiału elektrod powstają w wyniku redukcji katodowej względnie anodowego
utleniania. Natężenie prądu płynącego w obwodzie zewnętrznym ogniwa pomiarowego jest
określone przez prędkość transportu cząstek badanego gazu do elektrody pomiarowej. Na
rys. 12. a i b przedstawiono schemat funkcjonalny dwuelektrodowego ogniwa stosowanego
między innymi jako przetwornik stężenia tlenu oraz jego charakterystykę I = f(U).
W konstrukcji czujników tlenku i dwutlenku węgla wykorzystuje się ogniwa trójelektrodowe,
dodatkowa elektroda stanowi elektrodę odniesienia pozwalającą na realizację układu
pomiarowego ze wzmacniaczem operacyjnym, z pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego
Konstrukcja elektrochemicznych przetworników wymaga ich okresowej wymiany (reakcje
chemiczne zachodzące w elektrolicie i elektrodach powoduje ich starzenie oraz zmianę
charakterystyki).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 12. Elektrochemiczny przetwornik stężenia tlenu

a) schemat funkcjonalny, b) charakterystyka I = f(u) [5, s. 99]

Przetworniki temperatury do pomiaru temperatury powietrza lub górotworu są istotnym
ź

ródłem informacji w systemach wczesnego wykrywania pożarów. Przetwornik jest strukturą

półprzewodnikową scaloną z układem przetwarzania i standaryzacji analogowego sygnału
wyjściowego. Poziomy napięciowe sygnału wyjściowego charakteryzują wartości z zakresu
0,4 V do 2 V, akceptowane przez centrale CDD lub VAL.

Analogowy czujnik dymu typu ACD–1 jest czujnikiem izotopowym, dwie komory
jonizacyjna i wzorcowa, stanowią źródła sygnału różnicowego. Zadymione powietrze
przepływając przez szeregowo połączone komory na wskutek różnej absorpcji
promieniowania powoduje różnicę w rezystancji komór (różny stopień jonizacji gazu), co jest
przyczyną pojawienia się różnicowego sygnału wyjściowego w zakresie 0,4–2 V w zależności
od stopnia zadymienia. Czujnik przystosowany jest do współpracy z cyfrową centralą dołową
typu CCD

Czujnik ACD–1 rys. 13 służy do pomiaru zawartości dymu w wyrobiskach

kopalnianych.

Cechy czujnika:

−

szybkie wykrywanie pożarów w początkowej fazie rozwoju,

−

duża dokładność pomiaru,

−

wysoka niezawodność pracy,

−

współpraca z centralami typu CCD,

−

bezobsługowa praca,

−

możliwość sprawdzenia poprawności działania czujnika testerem TCD,

−

pomiar realizowany jest w czujniku zawierającym połączone szeregowo i pracujące
w układzie różnicowym dwie komory jonizujące,

−

sygnał wyjściowy odpowiada zmianom zawartości dymu w powietrzu.

Rys. 13. Analogowy czujnik dymu ACD-1 [www.emag.katowice.pl]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przetworniki zjawisk sejsmicznych stosowane w górnictwie. Geofony są przetwornikami
sygnałów sejsmoakustycznych i służą do przetwarzania naprężeń powstających w górotworze
na sygnały elektryczne w dolnym zakresie pasma akustycznego.W miejsce wycofanych
z użycia przetworników elektrodynamicznych obecnie wykorzystywane są piezoceramiczne
przetworniki sejsmoakustyczne z geofonami typu GPZ–2. Czujnik wyposażony jest w płaską
sprężynę z mechanizmem rozpierającym, co zapewnia dobre przyleganie czujnika do calizny.
Czujniki sejsmoakustyczne instaluje się w odległości 40–110 m przed frontem ścianowym (po
jednym lub dwa od strony chodnika pod i nadścianowego) oraz 30 –100 m za frontem
wyrobiska chodnikowego.

Sejsmometr przenośny inżynierski SPl–70 jest elektrodynamicznym przetwornikiem drgań
mechanicznych stosowanym w górniczych systemach mikrosejsmologicznych. W celu
prawidłowego przetwarzania drgań górotworu sejsmometr musi być umieszczony
w obudowie, która jest posadowiona na stabilnym betonowym fundamencie związanym ze
spągiem wyrobiska. Obudowa sejsmometru zawiera stację transmisji sygnałów sejsmicznych.
Lokalizację oraz liczbę zainstalowanych sejsmometrów w wybranych rejonach ustala służba
d/s tąpań kopalń. Sejsmometr SPI–70, zawiera dwa podstawowe zespoły:

−

zespół wahacza,

−

obudowa.
Zespół wahacza stanowią dwa ramiona obciążone ciężkim walcem, którego masa jest

kompensowana sprężyną o regulowanym okresie drgań swobodnych. Do walca
przymocowane jest ramię, na którym nawinięte są uzwojenie pomiarowe i tłumiące.
W zależności od układu sprężyn oraz usytuowania obudowy na fundamencie sejsmometr
służy do przetwarzania składowej poziomej lub pionowej drgań podłoża. Sygnał pomiarowy
jest generowany w cewce pomiarowej w wyniku względnego ruchu obudowy, do której
przymocowany jest magnes pierścieniowy, w którego szczelinie znajduje się cewka. Siła
elektromotoryczna indukowana w cewce jest proporcjonalna do prędkości ruchu magnesu.
W celu zapobieżenia uszkodzeniom z powodu dużej czułości zespołu wahacza,podczas
transportu, musi on być blokowany. Czułość sejsmometru wyrażona w woltach przy prędkości
1 [m/s] ustalona jest indywidualnie dla każdego sejsmometru w procesie wzorcowania.

Rys. 14. Sejsmometr typu SPI-70. [www.emag.katowice.pl]

Dyspozytorski system monitorowania zagrożeń metanowo–pożarowych SMP–NT stanowi
zespół, zasilanych z powierzchni, iskrobezpiecznych urządzeń kontrolno-pomiarowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem metanu. W powierzchniowej części,
system telemetryczny połączony jest z komputerem stacji centralnej, w którym informacje
z dołowych urządzeń kontrolno-pomiarowych są dostępne na stanowisku dyspozytora. System
umożliwia prowadzenie kompleksowej kontroli parametrów środowiska kopalnianego na
podstawie pomiarów:

−

parametrów fizycznych i składu chemicznego powietrza, stanu i parametrów pracy
urządzeń wentylacyjnych,

−

stanu pracy wybranych maszyn i urządzeń technologicznych, istotnych z punktu widzenia
bezpieczeństwa.
Cechy systemu

−

wielowarstwowa struktura sprzętowo-programowa,

−

centralne zasilanie urządzeń kontrolno-pomiarowych,

−

możliwość dostosowania do kontrolowanego obiektu,

−

sterowanie pracą urządzeń z poziomu stanowiska nadzoru dyspozytorskiego,

−

realizacja programowej matrycy wyłączeń,

−

przyjazny interfejs użytkownika,

−

rozbudowane mechanizmy archiwizacyjne,

−

praca w wydzielonej sieci dyspozytorskiej,

−

możliwość integracji z innymi systemami nadzoru dyspozytorskiego
Struktura

−

poziom urządzeń pomiarowych i koncentratorów danych,

−

poziom stacyjny z centralami CMC–3MT,CMC–3MS,

−

poziom nadzoru dyspozytorskiego

Rys. 15. System Monitorowania Parametrów Środowiska – SMP-NT [www.emag.katowice.pl]

Poziom 1

W skład poziomu urządzeń pomiarowych i koncentratorów danych wchodzą m.in:

−

metanomierze mikroprocesorowe

−

centrale dołowe

−

czujniki analogowe o częstotliwościowym sygnale wyjściowym,

−

czujniki analogowe o sygnale wyjściowym 0,4–2 V.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Poziom 2
Poziom stacyjny składa się z central telemetrycznych CMC–3MT lub CMC–3MS.
stanowiących powierzchniowe urządzenia systemów telemetrycznych z centralnym zasilaniem
iskrobezpiecznych urządzeń kontrolno–pomiarowych pracujących w przestrzeniach
zagrożonych wybuchem metanu.

Rys. 16. Centrala metanometryczna CMC-3M [www.emag.katowice.pl]

Centrala metanometryczna CMC–3M jest urządzeniem dyspozytorskim przeznaczonym

dla kopalnianych systemów kontroli parametrów bezpieczeństwa. Umożliwia budowę
systemów monitorowania o krótkim czasie reakcji, szczególnie przydatnych dla kopalń,
w których występują wyrzuty metanu. Nowoczesna konstrukcja centrali, oparta na technice
mikrokomputerowej, zapewnia wysoka niezawodność systemu metanowo–pożarowego
i wysoki komfort pracy dyspozytora. Centrala umożliwia prezentacje danych na kolorowym
monitorze graficznym i ciągłe dokumentowanie pracy systemu na drukarce graficznej.
Komputerowa centrala powierzchniowa CMC–3M może współpracować z urządzeniami
dołowymi o transmisji cyfrowej szeregowej lub transmisji cyfrowej kodowanej
częstotliwościowo, przystosowanymi do zdalnego zasilania energią z powierzchni. W skład
centrali powierzchniowej wchodzą następujące układy pośredniczące zapewniające separacje
galwaniczną iskrobezpiecznej części dołowej, służące do obsługi transmisji i zasilania
urządzeń dołowych, w tym:

−

układy

grupowe

typu

przeznaczone

podłączenia

metanomierzy

mikroprocesorowych MM–2,

−

układy liniowe typu PUL przeznaczone do podłączenia centralek dołowych typu CCD.
Sterownik przemysłowy z monitorem ciekłokrystalicznym i klawiatura do sterowania

panelami układów grupowych i układów liniowych oraz wstępnego przetwarzania danych.
Zestaw komputerowy IBM PC w wykonaniu przemysłowym pracujący jako stanowisko
dyspozytora bezpieczeństwa. Komputer połączony jest ze sterownikiem łączem
ś

wiatłowodowym poprzez interfejs RS 232. Kasety sterownika, układów grupowych

i układów liniowych montowane są w stojakach. Konfiguracja oraz ilość kaset w stojakach
zależy od wielkości systemu i preferencji użytkownika.

Jeden stojak centrali ma pojemność 64 linii, co pozwala na przyłączenie 64 metanomierzy

MM–2 (osiem kaset typu UG) lub maksymalnie 512 czujników analogowych i 1024
dwustanowych poprzez centralki dołowe CCD (osiem kaset typu PUL).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Poziom 3

W skład poziomu nadzoru dyspozytorskiego wchodzi komputer z zainstalowanym

specjalizowanym oprogramowaniem umożliwiającym :

−

wizualizację online stanów z urządzeń kontrolno-pomiarowych,

−

sterowanie pracą urządzeń poprzez wydawanie poleceń zmiany stanów obwodów
wyjściowych zabudowanych w urządzeniach kontrolno-pomiarowych,

−

dostęp offline do danych zgromadzonych w bazach danych,

−

wykonywanie złożonych raportów i zestawień,

−

udostępnianie gromadzonych danych do innych systemów wyższego poziomu nadzoru
dyspozytorskiego.

Zakres zastosowań

−

kontrola zagrożeń metanowych,

−

kontrola sieci odmetanowania,

−

kontrola zagrożeń pożarowych,

−

kompleksowe monitorowanie stanu wentylacji,

−

monitorowanie pracy wentylatorów głównych,

−

inne obiekty wymagające monitorowania
W systemie może być stosowany szeroki asortyment czujników pomiarowych, dzięki

czemu zakres jego zastosowań obejmuje praktycznie całość szeroko rozumianej kontroli
procesu wentylacji kopalnianej i związanych z tym procesem zagrożeń. Najwyższy priorytet
mają dwa zadania, określane jako doraźna profilaktyka metanowo–pożarowa, której celem
jest:

−

pomiar stężenia metanu w wyrobiskach, wczesne wykrywanie i sygnalizacja
niebezpiecznych wzrostów stężenia metanu i realizacja szybkich automatycznych blokad
(wyłączeń energii elektrycznej) w rejonach zagrożonych wybuchem metanu,

−

pomiar wybranych parametrów powietrza umożliwiających wczesne wykrywanie
i sygnalizację objawów wystąpienia pożaru podziemnego.
W części podziemnej stosowane są nowoczesne urządzenia kontrolno-pomiarowe,

czujniki parametrów powietrza, koncentratory danych oraz układy sygnalizacji zagrożeń
i wyłączeń energii elektrycznej. W części pomiarowej systemu wyodrębniona jest gałąź
metanometryczna i wentylacyjno–pożarowa. Ciągły pomiar stężenia metanu w wyrobiskach
i rurociągach odmetanowania realizują mikroprocesorowe metanomierze serii MM.
Najnowszą konstrukcją z tej grupy urządzeń jest metanomierz typu MM–4, pracujący
w systemie niezawodnej transmisji modemowej (rys. 10.). Czujniki innych parametrów
powietrza (np. CO, CO

, O

, dym, temperatura, wilgotność, prędkość przepływu powietrza) są

podłączane do systemu za pośrednictwem koncentratorów danych noszących nazwę central
dołowych. Do jednej centrali dołowej można podłączyć osiem czujników analogowych
zasilanych energią dostarczaną z powierzchni linią telemetryczną, ponadto centrale dołowe
dają możliwość ciągłego monitorowania od kilku do kilkudziesięciu sygnałów (czujników)
dwustanowych. Do systemu SMP–NT oprócz urządzeń o działaniu ciągłym, mogą być także
stosowane praktycznie wszystkie typy eksploatowanych w kopalniach urządzeń analogowych
mierzących w sposób cykliczny. Poza pomiarami parametrów atmosfery urządzenia dołowe są
wykorzystywane do budowy lokalnych i centralnych systemów wyłączających za pomocą
wbudowanych układów dwustanowych wyjść sterujących. Styki wyjściowe tych układów są
rozwierane po osiągnięciu zaprogramowanego progu alarmowego, a po włączeniu w obwód
zasilania maszyn i urządzeń technologicznych stanowią element zapewniający, w warunkach
grożących wybuchem lub zapaleniem metanu, szybką blokadę ich pracy. Wykorzystując

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

możliwości systemu SMP–NT można monitorować i zabezpieczać rejony o szczególnym
narażeniu. Zgodnie z przepisami stężenie poszczególnych gazów w atmosferze kopalnianej
nie może przekraczać maksymalnych dopuszczalnych wartości podanych w tabeli 1.

Tabela 1. dopuszczalne stężenia gazów w atmosferze kopalnianej [uti, s. 214]

Rodzaj gazu

NDS [mg/m

]

(objętościowo i %)

NDSCh [mg/m

]

(objętościowo i %)

Dwutlenek węgla

(1,0)

Tlenek węgla

30 (0.0026)

180 (0,015)

Tlenek azotu

(0.00026)

(0.00052)

Dwutlenek siarki

2 (0,000075)

5 (0,00019)

Siarkowodór

(0,0007)

20 (0,0014)

Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r.

w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy. (Dz. U. Nr 217 poz. 1833) definiuje następująco te stężenia:

−

NDS – najwyższe dopuszczalne stężenie; wartość średnia ważona stężenia, którego
oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego
tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego
aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia
oraz w sianie zdrowia jego przyszłych pokoleń;

−

NDSCh – najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe; wartość średnia stężenia, które nie
powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje
w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany
roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina;
Przeliczanie dopuszczalnych stężeń masowych [mg/m

] na objętościowe [%] omówiono

w poradniku ucznia pt: „Rozpoznawanie zagrożeń górniczych” – Z3.02 Przepisy określają
również dopuszczalne prędkości powietrza dla poszczególnych wyrobisk. Do wyrobisk „nie
zużytego” powietrza zaliczane są wyrobiska łączące szyb wdechowy z wlotem do wyrobisk
eksploatacyjnych (ścian, komór i chodników ślepych). Ciągi dróg wentylacyjnych od tych
wyrobisk do szybu wydechowego są ciągami „zużytego” powietrza. Wentylację obiegową
wymusza odpowiednia wydajność [m

/ min] oraz depresja [Pa] wentylatorów głównych.

Wyrobiska „ślepe” nie objęte wentylacją obiegową o długości od 2 do 10 m w zależności od
kategorii zagrożenia metanowego i nachylenia wyrobiska muszą posiadać wentylację odrębną.
Wentylację odrębną realizuje się poprzez system lutni prowadzonych od wyrobiska z prądem
ś

wieżego powietrza do czoła wyrobiska ślepego wraz z wentylatorami lutniowymi. Regulację

rozdziału świeżego powietrza na poszczególne wyrobiska wykonuje się poprzez stosowanie
tam wentylacyjnych. Kontrolę występujących zagrożeń oraz prawidłowości wentylacji
zapewnia się poprzez system czujników odpowiednio rozmieszczonych w wyrobiskach.
Sposób rozmieszczania czujników pomiarowych oraz nastawę progów alarmowych ustala
służba wentylacyjna kopalni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Schemat strukturalny systemu SMP z centralą CMC-M [5, s. 227]

Automatyzacja odwadniania. Ze względu na bezpieczeństwo i organizację pracy
odwadnianie kopalni należy do najważniejszych zadań ruchu elektromaszynowego
i górniczego. W zależności od lokalnych warunków hydrogeologicznych dopływ wody do
poszczególnych kopalń wynosi od kilku do kilkudziesięciu m

/min i w niektórych kopalniach,

aby nie dopuścić do ich zalania, odpompowywanie wody musi trwać stale, nawet w przypadku
zatrzymania robót. Z uwagi na dużą liczbę punktów odwadniania automatyzacja pompowni
pozwala na zmniejszenie liczby osób obsługi.

Automatyzacja pomp przodkowych
Do odwadniania przodków eksploatacyjnych stosuje się przenośne pompy pracujące
w pozycji pionowej, o wydajności do 0,5 m

/min przy wysokości tłoczenia sięgającej ponad

kilkanaście metrów. Przykładowy schemat automatyzacji pompy przedstawiony został na
rys. 18. Układ pozwala na pracę pompy w trybie sterowania ręcznego lub automatycznego,
wybieranym przełącznikiem rodzaju pracy. Elektroda sterująca, pełniąca funkcję czujnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

poziomu, zawiera dwa metalowe pierścienie izolowane od metalowej osłony. Pierścienie
ustalające górny i dolny poziom wody połączone są między sobą rezystorem R

= 2 kΩ. Jeżeli

woda sięga dolnego poziomu, a pompa jest w trybie pracy automatycznej, to zamyka się
obwód zasilany napięciem 16 V przekaźnika pomocniczego P

. Ze względu na dużą

rezystancję rezystor R

prąd w obwodzie jest zbyt mały, aby wysterować przekaźnik.

Rys. 18. Schemat poglądowy układu sterowania pompą EW-50 [1, s.325]

M – silnik pompy, p – pompa, E – elektroda, R

– rezystor, Ł

– łącznik programujący,

– przekaźnik termiczny, St – stycznik, C

— cewka stycznika, Z – przewód uziemiający,

– listwa zaciskowa, P

– przekaźnik prądu stałego, P

– przekaźnik sterowniczy, Tr

– transformator,

l-6 – zaciski elektryczne, R – rezystor ograniczający, Pr – prostownik, B – bezpiecznik

Po osiągnięciu przez lustro wody górnego poziomu, rezystor R

zostaje zbocznikowany

(równoległe połączenie- sumaryczna rezystancja takiego połączenia jest mniejsza) rezystancją
przejścia przez wodę i powoduje wzrost prądu w obwodzie, a tym samym działanie przekaźnika
pomocniczego P

. Przekaźnik pomocniczy P

swoim stykiem zamyka obwód zasilania

przekaźnika sterowniczego P

napięciem 24 V, a ten z kolei zamyka obwód cewki C

stycznika St. Stycznik włącza napięcie trójfazowe 3X l27 V na silnik pompy. Pompa, pracując
obniża poziom wody i górna elektroda zostaje odsłonięta. Prąd w obwodzie przekaźnika
pomocniczego P

maleje, ale jest on jednak wystarczający do jego podtrzymywania. Pompa

działa dopóty, dopóki poziom wody nie obniży się poniżej dolnego styku elektrody, co
powoduje przerwanie obwodu przekaźnika pomocniczego P

. Przy ponownym podniesieniu się

poziomu wody powtórzy się cykl pracy. Ze względu na zasadę działania czujnika poziomu
(elektrody sterującej) sterowanie pracą pompy jest możliwe pod warunkiem dobrej
przewodności wody, a wody kopalniane spełniają ten warunek. W nowych układach sterowania
pomp wykorzystuje się nowoczesne sterowniki mikroprocesorowe, a czujniki poziomu są
czujnikami pojemnościowymi lub działającym w oparciu o pomiar ciśnienia hydrostatycznego.
Przykładem takiego rozwiązania jest system automatyzacji pomp głównego odwadniania
z wykorzystaniem sterowników programowalnych (rys. 19 [www.micon.pl]). System służy do
automatyzacji pompowni głównego odwadniania w kopalniach oraz monitorowania pracy
pomp. Umożliwia również transmisję danych do dyspozytorni powierzchniowej oraz
optymalizację zużycia energii elektrycznej w procesie odwadniania. Każda pompa
wyposażona jest w szafę sterowniczą złożoną z dwóch skrzynek:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

sterowniczej zawierającej sterownik, zasilacz, układ kontroli izolacji i przekaźniki
pośredniczące,

−

zasilającej zawierającej wyłącznik, transformator, ochronniki przepięciowe i bezpieczniki.

Na drzwiach skrzynki sterowniczej umieszczone są przełączniki i przyciski sterownicze,
elementy sygnalizacyjne oraz panel operatorski sterownika z wyświetlaczem LCD. Do
sterowania zasuw pomp olejowych i wodnych stosowane są oddzielne szafy sterownicze,
wyposażone w styczniki oraz zabezpieczenia układów napędowych.

Układ sterowania pomp kontroluje następujące parametry:

−

ciśnienie wody na ssaniu i tłoczeniu,

−

ciśnienie oleju w układzie smarowniczym,

−

ciśnienie wody chłodzącej,

−

temperaturę łożysk silnika,

−

poziom wody w rząpiu,

−

prąd pobierany przez silnik
System sterowania umożliwia automatyczny rozruch i wyłączanie zespołów pompowych

pełną kontrolę parametrów pracy pomp, diagnostykę i monitorowanie stanu zespołów
pompowych, transmisję danych do dyspozytorni. Załączanie i wyłączanie pompy odbywa się
ręcznie przyciskami umieszczonymi na szafce sterowniczej. Układ jest również przygotowany
do sterowania zdalnego przez dyspozytora. Pompa zostaje uruchomiona jeśli sterownik na
podstawie przeprowadzonych testów stwierdzi, że wszystkie parametry decydujące
o bezpiecznej pracy zespołu mają prawidłowe wartości. Po uzyskaniu odpowiedniego ciśnienia
na tłoczeniu sterownik otwiera zasuwę i kontroluje pracę zespołu pompowego. W przypadku,
gdy ustawione parametry pracy zespołu pompowego zostaną przekroczone sterownik wyłącza
zasilanie silnika pompy w trybie awaryjnym i uruchamia sygnalizację optyczną i akustyczną. Na
panelu operatorskim zostaje wyświetlony komunikat o przyczynie awarii. Wszystkie elementy
składowe posiadają dopuszczenie do pracy pod ziemią. Zastosowanie sterownika PLC pozwala
na elastyczną konfigurację systemu i przystosowanie go do lokalnych warunków pracy systemu.

Rys. 19. System automatyzacji pomp głównego odwadniania z wykorzystaniem sterowników programowalnych

Szafa

sterownicza

Czujniki
poziomu

Sterownik S7-200

Dyspozytor kopalni

Zespół
pompowy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są funkcje urządzeń do przetwarzania i przesyłania informacji w systemach
metanometrycznych?

Jak działa przekaźnik wykonawczy urządzenia wyłączającego, pracujący w logice
dodatniej?

Jak działa czujnik metanometryczny wysokotemperaturowy?

Do czego wykorzystywane są geofony?

Jak zdefiniowany jest NDS?

W jakim zakresie napięć mieści się wartość analogowego sygnału wyjściowego systemu
metanometrycznego?

Do czego służy sejsmometr?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie mapy oraz przepisów i zaleceń zaproponuj rozmieszczenie czujników

gazonometrii automatycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

na podstawie mapy oraz obowiązujących przepisów prowadzenia ruchu zakładów
górniczych określić miejsca w których trzeba zainstalować czujniki,

sprawdzić prawidłowość wyboru oraz określić popełnione błędy,

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

instrukcja ćwiczenia,

−

mapy rejonów kopalni.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiary zawartości określonych przez prowadzącego zajęcia gazów z użyciem

rodków będących w dyspozycji pracowni.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z budową i własnościami przyrządów do pomiaru parametrów powietrza
kopalnianego

wykonać pomiar zlecony przez prowadzącego zajęcia stosując się ściśle do otrzymanej
procedury pomiaru,

wykonać kilkakrotnie pomiar,

określić niepewność pomiaru,

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

czujniki i przyrządy pomiarowe,

−

procedury pomiarowe,

−

instrukcja ćwiczenia.

Ćwiczenie 3

Wykorzystując oprogramowanie firmowe producenta zaprogramuj i przeprowadź

symulację, a następnie uruchom na sterowniku PLC program obsługi dwustanowego czujnika
poziomu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z budową i własnościami dwustanowych przyrządów do pomiaru poziomu
cieczy,

na podstawie otrzymanego od prowadzącego zajęcia algorytmu sterowania, w programie
symulacyjnym przenieś algorytm do pamięci komputera i skompilować program,

wykonać symulację działania programu sterującego,

zapoznać się z procedurą ręcznego programowania sterownika,

zgodnie z zaleceniem prowadzącego zajęcia zaprogramować sterownik PLC ręcznie lub
korzystając z interfejsu komputera,

uruchomić program sterowania i sprawdzić działanie sterownika,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

czujniki i sterownik PLC (LOGO, EASY, S700, ITP.),

−

algorytm programu sterującego,

−

instrukcja programowania sterownika.

4.2.4. Sprawdzian postępów.

Czy potrafisz:

Tak

Nie

omówić budowę czujnika pelistorowego?

określić zasady rozmieszczania czujników metanometrii automatycznej?

określić strukturę systemu metanometrycznego?

rozróżnić elementy sejsmometru?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Napędy elektryczne

4.3.1. Materiał nauczania

Procesy technologiczne można podzielić na:

−

procesy zmechanizowane, w których napęd odbywa się za pomocą urządzeń
przetwarzających różne postacie energii,najczęściej elektryczną, na energię mechaniczną,

−

procesy zautomatyzowane, w których procesy zmechanizowane są inicjowane
i realizowane pod kontrolą urządzeń pracujących automatycznie; zadania człowieka
ograniczają się w tym przypadku do obserwacji pracy i konserwacji urządzeń
automatycznych.
W napędach urządzeń zadaniem podstawowym jest sterowanie prędkości obrotowej

silników napędowych w taki sposób, aby wartość prędkości była zgodna z potrzebami procesu
technologicznego. Sterowanie dzieli się na sterowanie w układzie otwartym (bez pętli
sprzężenia zwrotnego), nazywane sterowaniem i sterowanie w układzie zamkniętym(z pętlą
sprzężenia zwrotnego), nazywane regulacją. Sterowanie w układzie otwartym polega na
zmianie określonego parametru urządzenia w sposób niezależny od tego parametru.
Sterowanie w układzie zamkniętym (regulacja) różni się od sterowania w układzie otwartym
tym, że człowiek(sterowanie ręczne) lub regulator otrzymują dodatkowo poprzez sprzężenie
zwrotne informacje o stanie wielkości wyjściowej. Informacja ta służy do korygowania
wartości wielkości wejściowej

W napędach elektrycznych sygnałami sterowniczymi są

sygnały elektryczne, przy czym mogą to być sygnały ciągłe lub sygnały dyskretne. Regulatory
składają się z następujących bloków (elementów):

−

zadajnika,

−

elementu porównującego,

−

wzmacniaczy,

−

elementu pomiarowego,

natomiast element wykonawczy oraz element regulowany tworzą obiekt regulacji.

Rys. 20. Sterowanie w układzie zamkniętym 1 – człon zadający, 2 – człon porównujący,

3 – wzmacniacz, 4 – człon wykonawczy, 5 – obiekt regulacji, 6 – człon pomiarowy,

x – wielkość regulowana (np. prędkość silnika

)

Układ sterowania zamkniętego jest pokazany na rys. 20. Obwód pomocniczy zawiera

oprócz zadajnika 1 oraz wzmacniacza sygnału 3 jeszcze element porównujący 2, tzw. węzeł
sumacyjny. Cechą charakterystyczną sterowania w układzie zamkniętym (regulacji) jest
oddziaływanie wielkości regulowanej (np. prędkości silnika) na sygnał zadający.
Oddziaływanie to jest realizowane za pośrednictwem pętli sprzężenia zwrotnego głównego.

Sprzężenie zwrotne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzężenie zwrotne działa w ten sposób, że element pomiarowy 6 (prądnica

tachometryczna) mierzy wielkość regulowaną (prędkość obrotową silnika) i wynik pomiaru
w postaci sygnału (napięcie o wartości proporcjonalnej do prędkości) doprowadza przez
obwód sprzężenia zwrotnego do węzła sumacyjnego 2. Jeśli prędkość jest większa od zadanej,
to sygnał zadający zostaje zmniejszony i prędkość maleje, jeśli natomiast prędkość okaże się
mniejsza od zadanej, to sygnał zostaje powiększony, wskutek czego prędkość wzrasta.
Sprzężenie zwrotne powoduje więc zrównanie prędkości rzeczywistej silnika z prędkością
zadaną za pomocą zadajnika. Jeśli w czasie pracy silnika wystąpi jakieś zaburzenie, które
spowoduje zmniejszenie się prędkości silnika, to układ samoczynnie powiększy prędkość do
wartości zadanej.

Zadajnik służy do nastawienia wartości zadanej (wartości którą chcemy

uzyskać) sygnału sterującego. Nastawienie może odbywać się ręcznie lub automatycznie.
Element pomiarowy składa się z czujnika wielkości mierzonej oraz przetwornika zmierzonej
wielkości fizycznej na wielkość elektryczną. Elementem pomiarowym jest np. prądnica
tachometryczna, która mierzy prędkość obrotową (wielkość fizyczną) i przetwarza ją na
napięcie (wielkość elektryczną). W razie potrzeby zmierzona wartość jest wzmacniana za
pomocą wzmacniacza. W elemencie porównującym następuje porównanie wartości
(rzeczywistej pobranej z wyjścia np. prędkości) z wartością zadaną przez zadajnik. Element
wykonawczy steruje przepływem energii do elementu regulowanego i sposób bezpośredni
wpływa na wielkość regulowaną. W napędach, zależnie od układu napędowego, elementami
wykonawczymi są prądnice prądu stałego, przekształtniki energoelektroniczne, nastawniki
bezstykowe. Elementem regulowanym jest silnik napędowy, a wielkością regulowaną
prędkość silnika. Przy sterowaniu ręcznym stycznikowym, zadajnikami są najczęściej
przyciski sterownicze, a przy sterowaniu za pomocą łączników bezstykowych wykorzystuje
się sterowniki o analogowym sygnale wyjściowym, np. potencjometry. Przy sterowaniu
automatycznym zadajnikami są przekaźniki czasowe, przekaźniki programowe, sterowniki,
potencjometry. Jako elementy wykonawcze są stosowane elementy o działaniu nieciągłym
(dyskretnym), np. styczniki, sprzęgła, elektrozawory, łączniki tyrystorowe itd., jak i elementy
o działaniu ciągłym, np. sterowane oporniki lub transformatory regulacyjne, tranzystory mocy,
wzmacniacze, prądnice prądu stałego, przekształtniki. W układach regulacji możemy
wyróżnić dwa rodzaje regulacji:

−

regulację statyczną, przy której wielkość regulowana zostaje sprowadzona do nowej
wartości, zbliżonej do zadanej, jednak różniącej się od niej o pewną wartość (uchyb),

−

regulacja astatyczna, przy której wielkość regulowana zostaje sprowadzona dokładnie do
wartości zadanej.
Podstawowe typy regulatorów stosowanych w układach regulacji to:

−

regulator P (proporcjonalny), w którym sygnał sterujący jest proporcjonalny do wielkości
uchybu. Regulator proporcjonalny daje regulację statyczną,

−

regulator I (całkujący), podaje sygnał sterujący do elementu wykonawczego do czasu
zlikwidowania odchylenia. Regulator I działa stosunkowo wolno, lecz sprowadza
wielkość regulowaną dokładnie do wartości początkowej, regulacja jest astatyczna,

−

regulator PI, jest to regulator proporcjonalno–całkujący, który ma zalety obu typów
regulatorów P i I,

−

regulator PD, jest to regulator proporcjonalno–różniczkujący reagujący na prędkość
powstawania odchylenia,

−

regulatory PID, łączące w sobie cechy regulatorów P, I, D.

Sterowanie w układzie otwartym. Sterowanie silników klatkowych

Silniki klatkowe można sterować poprzez ich zasilanie bezpośrednio z sieci, albo za

pośrednictwem przełącznika gwiazda–trójkąt. Włączanie bezpośrednie można stosować bez

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ograniczania mocy silnika jedynie przy zasilaniu z sieci wysokiego napięcia. W układzie
przedstawionym na rys. 21a można zastosować łącznik typu walcowego lub krzywkowego.
Przed łącznikiem są włączone bezpieczniki stanowiące zabezpieczenie zwarciowe.
Charakterystykę mechaniczną przedstawia rys. 21b. Silnik rozwija moment początkowy
o pełnej wartości i dlatego układ może być stosowany, gdy rozruch silnika następuje przy
pełnym obciążeniu.

Rys. 21. Sterowanie silnika klatkowego łącznikiem poprzez bezpośrednie włączenie do sieci: ,

a) schemat; b) charakterystyka mechaniczna

1 – moment silnika, 2 – moment statyczny (największy dopuszczalny) [4, s. 183]

Jeśli wymagana jest zmiana kierunku wirowania (układ nawrotny), to zamiast łącznika

stosuje się przełącznik kierunku obrotów, zbudowany z elementów łączników walcowych lub
krzywkowych. W przypadku gdy silnik jest oddalony od miejsca sterowania lub wymagane jest
sterowanie z kilku miejsc to do realizacji układu sterowania wykorzystuje się styczniki. Układ
sterowania stycznikowego z dwóch miejsc oddalonych od silnika przedstawia rys. 22. Przyciski
załączające GZ są połączone równolegle, a przyciski wyłączające GW szeregowo. Jako
zabezpieczenie zwarciowe służą bezpieczniki. Sterowanie wg tego schematu może być
stosowane w sieci 400/230 V, przy napięciu 500 V obwody sterowania muszą być zasilane
napięciem 230 lub 127 V z odrębnego źródła. Sterowanie ma następujący przebieg: w chwili
naciśnięcia jednego z przycisków załączających GZ w uzwojeniu elektromagnesu stycznika
zaczyna płynąć prąd, jarzmo elektromagnesu zostaje przyciągnięte i stycznik zamyka się. Zestyk
pomocniczy stycznika zamyka się bocznikując przyciski załączające tworząc w ten sposób
obwód podtrzymujący. W tej chwili przycisk GZ może być zwolniony, obwód elektromagnesu
bowiem zamyka się przez obwód podtrzymujący oraz przez zestyki przycisków wyłączających
GW, połączone szeregowo. W celu wyłączenia stycznika i zatrzymania w ten sposób silnika,
przyciska się jeden z przycisków wyłączających GW. Obwód elektromagnesu stycznika zostaje
przerwany i stycznik otwiera się.

Rys. 22. Sterowanie silnika klatkowego stycznikiem [4, s. 184]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W przypadku silników pracujących w napędach bez stałego nadzoru i konieczności

zabezpieczenia silnika przed skutkami przeciążenia (np. zanik napięcia jednej fazy) stosuje się
sterowanie z wykorzystaniem wyłączników. Stosowane są zarówno wyłączniki z zamkiem,
jak i wyłączniki stycznikowe. W przypadku wyłącznika stycznikowego, zabezpieczenie
zwarciowe stanowią bezpieczniki, które wyłączają prądy zwarciowe, takie rozwiązanie jest
konieczne ponieważ styczniki mają małą zwarciową zdolność łączeniową. W napędach, które
nie powinny uruchamiać się samoczynnie po przywróceniu zasilania, stosuje się wyłączniki
z zamkiem wyposażone w wyzwalacze zanikowe, ich zadaniem jest wyłączenie wyłącznika,
w przypadku zaniku napięcia. Wyłączniki stycznikowe wyłączają się przy zaniku napięcia
i z tego powodu nie wymagają odrębnych wyzwalaczy. Na rysunku 23a jest pokazany układ
sterowania za pomocą wyłącznika stycznikowego. Stycznik jest wyposażony w przekaźniki
termobimetalowe PT zabezpieczające silnik przed przeciążeniem. Na rys. 23b jest
przedstawiony wyłącznik z zamkiem który jest wyposażony w wyzwalacze elektromagnesowe
PI tworzące zabezpieczenia zwarciowe, w przekaźniki termobimetalowe tworzące
zabezpieczenie od przeciążeń oraz w wyzwalacz podnapięciowy. Napęd wyłącznika jest
ręczny; zarówno załączanie, jak i wyłączanie wyłącznika wykonuje się za pomocą dźwigni
napędu.

Rys. 23. Sterowanie silnika klatkowego

a) wyłącznikiem stycznikowym b) wyłącznikiem z zamkiem [4, s. 184]

W przypadku konieczności zasilania silnika klatkowego z sieci niskiego napięcia przez

bezpośrednie włączenie, występuje ograniczenie dopuszczalnej mocy silnika który może być
zasilany z tej sieci (np. dla sieci 230 V moc silnika < 4 kW). Chcąc wykorzystać silnik
o większej mocy konieczne jest zastosowanie rozrusznika w postaci przełącznika gwiazda–
trójkąt. W położeniu gwiazda przełącznika moment na wale silnika jest trzykrotnie mniejszy
niż w położeniu trójkąt i dlatego rozruch silnika jest możliwy tylko przy małym obciążeniu
lub bez obciążenia. W przypadku, gdy rozruch musi odbywać się pod obciążeniem, a moc
silnika przekracza dopuszczalną wartość, to należy w miejsce silnika klatkowego zastosować
silnik pierścieniowy.

Przykładowy schemat sterowania stycznikowym przełącznikiem

gwiazda–trójkąt przedstawia rys. 24. Przełącznik zawiera trzy styczniki i jest sterowany za
pomocą przycisków. Stycznik oznaczony SSi łączy uzwojenie stojana z siecią, stycznik SG
w łączy uzwojenia w gwiazdę, a stycznik STr w trójkąt. Przełączenie z gwiazdy w trójkąt
odbywa się samoczynnie i jest inicjowane przekaźnikiem czasowym PC. Rozruch silnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przeprowadza się w następujący sposób. Po naciśnięciu przycisku załączającego GZ tworzy
się obwód: T – GW – GZ – PCI – STr2 – SGw – PT – N. Stycznik SGw zamyka się, gdyż
obwód jego elektromagnesu został zamknięty. Stycznik SGw zestykiem zwiernym SGwl
zamyka obwód dla stycznika sieciowego SSi, który zamyka się i swoim zestykiem zwiernym
SSil tworzy dla siebie obwód podtrzymujący. Jednocześnie stycznik SGw zestykiem
rozwiernym SGw2 przerywa obwód stycznika STY. Silnik rusza z uzwojeniem połączonym
w gwiazdę. W chwili zamknięcia się stycznika SGw zostaje wzbudzony przekaźnik
czasowy PC, który zaczyna odmierzać czas trwania włączania stycznika SGw. Po określonym
czasie przekaźnik PC otwiera zestyk PCI przerywając w ten sposób obwód elektromagnesu
stycznika SGw, który otwiera się. Zamyka się zestyk SGw2, co powoduje wzbudzenie
stycznika STr, który zamyka się łącząc uzwojenie silnika w trójkąt. Silnik kończy rozruch
z uzwojeniem połączonym w trójkąt.

Rys. 24. Sterowanie silnika klatkowego przełącznikiem stycznikowym gwiazda-trójkąt [4, s.184]

Sterowanie silników prądu stałego. Silniki obcowzbudne prądu stałego są typowymi
silnikami do układów sterowania zamkniętego. Jeżeli w układzie wymagany jest duży zakres
sterowania prędkości, natomiast dokładność uzyskiwanych prędkości jest mniej istotna to
można zastosować silnik obcowzbudny w układzie sterowania otwartego, jednak takie
rozwiązanie jest w chwili obecnej uważane za przestarzałe. Silniki obcowzbudne są sterowane
za pomocą zmiany napięcia zasilającego twornik lub osłabiania wzbudzenia, pracując w tzw.
układzie Leonarda. Silniki szeregowe są stosowane w trakcji elektrycznej i napędach
dźwignicowych. W każdym przypadku układy sterowania są ściśle dostosowane do potrzeb
napędu, są to więc układy specjalne, dedykowane, dla konkretnego rozwiązania napędu.
Silniki większej mocy są sterowane za pomocą styczników prądu stałego, silniki mniejsze, np.
silniki napędowe trakcji lub dźwignicowe są sterowane również za pomocą nastawników
prądu stałego. W innych przypadkach są stosowane nastawniki półprzewodnikowe, sterujące
silnikiem w sposób impulsowy, poprzez zmianę szerokości impulsu (sterowanie PWM (Pulse
Width Modulation)). W tyrystorowym układzie napędowym twornik silnika obcowzbudnego
prądu stałego jest zasilany za pomocą przekształtnika tyrystorowego. Uzwojenie wzbudzenia
silnika jest zasilane z odrębnego źródła, którym może być prostownik lub odrębny
przekształtnik tyrystorowy. Schemat uproszczony tyrystorowego układu napędowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pokazano na rys. 25. Układ z rysunku nazywa się układem symetrycznym. Na schemacie
przedstawione są jedynie obwody główne, z obwodów pomocniczych pokazano tylko obwód
włączania (wyzwalania) tyrystorów. Zespół przekształtnika składa się z transformatora
pośredniczącego 1, przekształtnika tyrystorowego 2 w układzie trójfazowego mostka oraz
układu wyzwalania 3. Urządzenia zabezpieczające, sterujące oraz zasilające nie są na
schemacie pokazane. Silnik 4 jest silnikiem obcowzbudnym prądu stałego. Dławik 5 służy do
wygładzania prądu twornika. Układ jest stosowany w napędach o mocy od 1 kW do powyżej
1000 kW w całym zakresie zmian momentu i prędkości obrotowej silnika.

Rys. 25. Schemat uproszczony tyrystorowego układu napędowego prądu stałego [4, s. 220]

Automatyczny napęd tyrystorowy prądu stałego zapewnia dokładną regulację prędkości

w niewielkim stopniu zależną od zmian obciążenia, częstotliwości sieci zasilającej oraz
temperatury otoczenia. Umożliwia on płynną zmianę prędkości obrotowej silnika w zakresie
100 : 1, a nawet większym (rozwiązania specjalne). Dużą zaletą układu tyrystorowego jest
jego wysoka sprawność, gotowość do pracy w każdej chwili oraz dobre wykorzystanie
transformatora pośredniczącego.

Przy napędzaniu maszyny roboczej przez silnik,

przekształtnik pracuje jako prostownik; pobiera z sieci energię elektryczną prądu
przemiennego i przekształca ją w energię elektryczną prądu stałego. Wartość napięcia
wyprostowanego przekształtnika zależy od kąta włączenia tyrystorów

(kąt wyzwalania

tyrystorów). Największe napięcie występuje przy kącie

= 0 (pełne wysterowanie), przy

0 <

< 60° występuje przewodzenie ciągłe prądu, przy a = 60

następuje początek

przerywanego przewodzenia, przy

> 60° przewodzenie prądu jest przerywane. Przy

hamowaniu odzyskowym przekształtnik pracuje jako falownik. Tyrystory są włączane przy
kącie włączania

> 90°. Tyrystory przewodzą prąd w tym czasie, gdy napięcie transformatora

ma w przeważającej części lub całkowicie wartość ujemną. Średnie napięcie na wyjściu
mostka ma wartość ujemną, natomiast kierunek prądu w tyrystorach pozostaje dodatni. W tym
stanie pracy energia jest pobierana z układu napędowego i zwracana do sieci zasilającej. Prąd
przepływa przez tyrystory pod wpływem siły elektromotorycznej silnika, napędzanego przez
maszynę roboczą. Silnik wytwarza przy tym moment hamujący. W automatycznych układach
napędowych tyrystorowych występują dwa główne ujemne sprzężenia zwrotne: prędkościowe
oraz prądowe z ograniczeniem. W celu uzyskania stabilizacji prędkości obrotowej stosuje się
sprzężenie prędkościowe ujemne. Pomiaru prędkości silnika dokonuje się albo za pomocą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

prądnicy tachometrycznej, albo za pomocą układu mostka tachometrycznego. Zasadę działania
układu odwrotnie–równoległego ilustruje rys. 26. Silnik jest zasilany z dwóch przekształtników
połączonych odwrotnie–równolegle (przeciwsobnie). Jeden z przekształtników zasila silnik przy
napędzaniu, drugi przy hamowaniu. Przy nawrocie przekształtnik, który pracował jako
prostownik, zostaje przez układ sterowania zablokowany, drugi zaś przekształtnik zostaje
wysterowany na okres pracy falownikowej. W pierwszej chwili silnik hamuje z oddawaniem
energii do sieci, a następnie zmienia kierunek wirowania. Jest to układ szybki, stosowany
w napędach o mocy 1000 kW i większej; jego podstawową wadą jest wysoki koszt
wynikający z użycia dwóch przekształtników. Z tego też powodu jest on stosowany tylko
wtedy, gdy konieczny jest szybki nawrót.

Rys. 26. Układ tyrystorowy nawrotny odwrotnie-równoległy [4, s. 220]

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są rodzaje regulacji?

Jakie są typy regulatorów?

W jakich przypadkach stosuje się sterowanie silnika za pomocą przełącznika gwiazda–
trójkąt?

Jakie zadania spełnia element pomiarowy w układzie regulacji?

Jak przebiega sterowanie w układzie zamkniętym?

W jaki sposób są sterowane silniki obcowzbudne?

Co to jest tyrystorowy układ napędowy prądu stałego?

Z jakich elementów składa się tyrystorowy układ napędowy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie schematu zmontuj układ sterowania silnika klatkowego przełącznikiem

stycznikowym gwiazda–trójkąt oraz pakietowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

na podstawie schematu zmontować układ na stanowisku,

sprawdzić prawidłowość połączeń,

zgłosić prowadzącemu zajęcia gotowość do uruchomienia układu,

uruchomić układ na polecenie prowadzącego zajęcia,

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

materiały do pisania,

–

narzędzia,

–

miernik uniwersalny,

–

silnik klatkowy,

–

instrukcja ćwiczenia.

Ćwiczenie 2

Na podstawie schematu zmontuj układ sterowania wyłącznikiem stycznikowym silnikiem

klatkowym. Sprawdź co się stanie w przypadku odłączenia jednej fazy?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

na podstawie schematu i instrukcji do ćwiczenia zmontować układ na stanowisku,

sprawdzić prawidłowość połączeń,

zgłosić prowadzącemu zajęcia gotowość do uruchomienia układu,

uruchomić układ na polecenie prowadzącego zajęcia,

na każdym etapie realizacji ćwiczenia przestrzegać przepisów BHP,

opracować wnioski z realizacji ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

materiały do pisania,

−

narzędzia,

−

miernik uniwersalny,

−

silnik klatkowy,

−

instrukcja ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

przedstawić klasyfikację układów regulacji?

omówić sposoby sterowania silnikiem klatkowym?

przedstawić schematy połączenia silnika klatkowego z siecią?

omówić automatyczny napęd tyrystorowy prądu stałego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uważnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.

Do zadań dołączone są 4 możliwości odpowiedzi. Tylko jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi na niektóre pytania będzie Ci sprawiało trudność, odłóż ich
rozwiązanie na później i wróć do nich, gdy zostanie Ci czas wolny.

Na rozwiązanie testu masz 30 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Tory telekomunikacyjne są elementami systemu których zadaniem jest
a)

zasilanie centarali.

prowadzenie kabli telekomunikacyjnych.

przesył sygnałów.

zasilanie telefonu MB.

Obwód elektryczny iskrobezpieczny, jest to obwód elektryczny w którym
a)

iskrzenie nie może wystąpić w żadnym przypadku.

łuk elektryczny nie może wystąpić w żadnym przypadku.

iskrzenie lub nagrzewanie nie może spowodować zapalenia mieszaniny wybuchowej.

nagrzewanie nie występuje.

Obwody wyjściowe urządzeń zasilających iskrobezpieczne urządzenia telekomunikacyjne
a)

muszą również mieć wykonanie iskrobezpieczne.

nie muszą mieć wykonania iskrobezpiecznego.

mogą mieć wykonanie iskrobezpieczne.

muszą również mieć wykonanie iskrobezpieczne tylko w polach IV kategori
zagrożenia metanowego.

Zgodnie z przepisami telekomunikacyjne kable górnicze powinny być prowadzone
a)

co najmniej dwoma przedziałami szybowymi.

tylko głównym szybem wydobywczym.

jednym dowolnym szybem.

co najmniej dwoma szybami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wyrobiskach z wentylacją lutniową muszą być zainstalowane metanomierze
automatyczne, które wyłączają wszystkie urządzenia i maszyny niespełniające wymagań
klasy IIBI lub BS (dopuszczonych do pracy przy dowolnej koncentracji metanu), gdy
zawartość metanu w powietrzu przekroczy
a)

2%.

1,5%.

1%.

0,5%.

Dla wyrobisk z urządzeniami elektrycznymi przewietrzanych przypływowym prądem
powietrza system metanometrii powinien wyłączyć urządzenia które znajdują się
w wyrobisku odprowadzającym powietrze ze ściany przy zawartości metanu
a)

>2%.

>1%.

>1,5%.

<1%.

Metoda termokatalityczna – polega na pomiarze
a)

ilości ciepła wydzielonego podczas spalania metanu.

konduktywności spirali chłodzonej metanem.

rezystancji spirali chłodzonej metanem.

pojemności spirali grzejnej.

Pomiar stężenia metanu z 3% błędem, metodą katalitycznego spalania w układzie mostka
konduktometrycznego można prowadzić w zakresie
a)

5–100%.

10–150%.

>80%.

>150%.

Zgodnie z przepisami stężenie tlenu w powietrzu kopalnianym nie może być mniejsze niż
a)

10%.

15%.

19%.

21%.

10.

NDS oznacza najwyższe dopuszczalne stężenie średnie, mierzone w okresie
a)

4 godzin.

8 godzin.

12 godzin.

24 godzin.

11.

Sterowanie w układzie otwartym
a)

posiada dwie pętle sprzężenia wyjścia z wejściem.

posiada jedną pętlę sprzężenia wyjścia z wejściem.

nie posiada pętli sprzężenia.

posiada trzy pętle sprzężenia wyjścia z wejściem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12.

Który z poniższych elementów należy do obiektu regulacji?
a)

Zadajnik.

Silnik.

Wzmacniacz.

Element pomiarowy.

13.

Regulacja statyczna polega na tym, że
a)

wielkość regulowana zostaje sprowadzona do wartości zadanej, (uchyb=0).

wielkość regulowana zostaje sprowadzona do nowej wartości, zbliżonej do zadanej,
jednak różniącej się od niej o pewną wartość (uchyb).

wielkość regulowana jest stałą i niezależna od wartości zadanej.

taki rodzaj regulacji nie istnieje.

14.

Regulator typu P (proporcjonalny), jest regulatorem w którym sygnał sterujący jest
a)

proporcjonalny do wielkości zadanej.

proporcjonalny do wielkości uchybu.

proporcjonalny do wielkości wyjściowej.

nieproporcjonalny do wielkości uchybu.

15.

Włączanie bezpośrednie silnika klatkowego do sieci można stosować bez ograniczania
mocy silnika jedynie przy zasilaniu
a)

z sieci niskiego napięcia.

z sieci wysokiego napięcia.

z baterii akumulatorów.

z sieci prądu stałego.

16.

Silnik jest zasilany z dwóch przekształtników połączonych odwrotnie–równolegle
(przeciwsobnie), w tym układzie
a)

oba przekształtniki zasilają silnik.

jeden z przekształtników zasila silnik przy napędzaniu, drugi przy hamowaniu.

jeden z przekształtników zasila silnik, drugi stanowi rezerwę.

jeden z przekształtników zasila silnik przy napędzaniu, drugi włącza się w chwili
zwiększonego obciążenia silnika.

17.

Stan pracy prądnicowej charakteryzuje się tym, że moment obrotowy silnika jest
a)

zgodny z kierunkiem ruchu, silnik pobiera energię elektryczną z sieci i oddaje
energię mechaniczną.

przeciwny do kierunku ruchu, silnik pobiera energię mechaniczną na wale i oddaje
energię elektryczną do sieci zasilającej.

przeciwny do kierunku ruchu, silnik pobiera energię mechaniczną na wale i energię
elektryczną z sieci zasilającej.

przeciwny do kierunku ruchu, silnik pobiera z sieci energię elektryczną, która
zamienia się w nim w ciepło.

18.

Czujniki sejsmoakustyczne instaluje się przed frontem ścianowym w odległości
a)

10–20 m.

40–110 m.

200–300 m.

300–500 m.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19.

W położeniu trójkąt przełącznika gwiazda-trójkąt moment na wale silnika jest
a)

jest dwukrotnie mniejszy niż w położeniu gwiazda.

trzykrotnie mniejszy niż w położeniu gwiazda.

jest dwukrotnie większy niż w położeniu gwiazda.

jest trzykrotnie większy niż w położeniu gwiazda.

20.

Silniki obcowzbudne są sterowane za pomocą zmiany
a)

napięcia zasilającego twornik.

zmiany rezystancji uzwojenia.

liczby biegunów.

częstotliwości napięcia zasilania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko................................................................................................

Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

Mastaliński M., Siwek W.: Elektrotechnika, elektronika i automatyka w górnictwie cz. 2.
Ś

ląsk, Katowice 1987,

Poradnik górnika. Śląsk, Katowice 1978

Schmid D., inni: Mechatronika REA, Warszawa 2002

Urbanowicz H.: Napęd elektryczny. WNT, Warszawa 1977

Utikal J.: Systemy telekomunikacyjne w górnictwie. Katowice, Wydaw. SITG, 1998

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
14 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności
14 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łącznościid 15402
14 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności
311[15] Z4 04 Przewietrzanie kopalń
korektor i stroiciel instrumentow muzycznych 311[01] z2 04 u
311[10] Z2 04 Tyczenie i inwent Nieznany
04 Stosowanie układów sterowania i regulacji
311[15] O2 01 Analizowanie układów elektrycznych i elektronicznych
311[15] Z2 06 Użytkowanie sieci i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach
311[15] Z2 03 Uzytkowanie maszy Nieznany
311[15] O1 04 Wykonywanie oblic Nieznany
korektor i stroiciel instrumentow muzycznych 311[01] z2 04 n
311[15] Z4 04 Przewietrzanie kopalń
korektor i stroiciel instrumentow muzycznych 311[01] z2 04 u
311[15] Z2 03 Użytkowanie maszyn i urządzeń do zabezpieczania wyrobisk
technik elektryk 311[08] z2 04 n
technik wiertnik 311[40] z2 04 u
gornik odkrywkowej eksploatacji zloz 711[03] z2 04 u
311[15] Z4 02 Klasyfikowanie systemów eksploatacji złóż

więcej podobnych podstron