지하 광산 호이스트는 매일 수천 미터 아래로 사람과 자재를 운반합니다. 이러한 중장비는 안전 오류로 인해 심각한 사고가 발생할 수 있는 가혹한 조건에서 작동합니다. 그만큼지멘스 HMI(Human-Machine Interface) 시스템은 과풍 보호와 로프 장력 모니터링이라는 두 가지 중요한 기능을 통해 광산 호이스트를 보호하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이 기사에서는 방법을 설명합니다.지멘스 HMI기술은 안전과 신뢰성을 향상시킵니다.지하 광산 호이스트운영.
지하 광산에서 과풍 보호와 로프 장력이 중요한 이유
안지하 광산 호이스트고속으로 수직 샤프트를 위아래로 이동합니다. 과도한 바람은 호이스트 컨테이너가 샤프트 상단이나 하단의 정상 정지 지점을 지나 이동할 때 발생합니다. 이로 인해 충돌 손상, 로프 파손 또는 치명적인 부상이 발생할 수 있습니다. 광산 안전 규칙에는 50mm 미만의 위치 오류로 0.1초보다 빠르게 반응하는 과풍 방지 시스템이 필요합니다.
와이어 로프는 호이스트 케이지의 전체 무게와 하중을 지탱합니다. 멀티-로프 마찰 호이스트에서는 로프 사이의 장력이 고르지 않아 개별 로프에 과도한 마모가 발생합니다. 광산 안전 기준에 따르면 단일 로프 간의 장력 차이와 평균값은 ±10% 이내로 유지되어야 합니다. 장력 불균형이 이 한계를 초과하면 로프가 끊어지거나 호이스트가 탈선할 수 있습니다.
기존 아날로그 제어 시스템은 이러한 매개변수를 충분한 속도와 정확도로 모니터링하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 이를 기반으로 구축된 최신 디지털 시스템지멘스 HMI하드웨어는{0}}기계 시스템이 따라올 수 없는 실시간 데이터와 자동 보호 응답을 제공합니다.
Siemens HMI: 현대식 광산 호이스트 제어의 핵심
그만큼지멘스 HMI시스템은 Siemens S7-400 PLC 컨트롤러와 함께 작동하여 광산 호이스트 안전 시스템의 두뇌를 형성합니다. 제어 캐비닛은 호이스트 위치, 속도, 로프 장력 및 경보 상태를 실시간으로 보여주는 10.4인치 컬러 터치스크린 디스플레이를 사용합니다. 운영자는 인터페이스를 통해 직접 실시간 데이터 추세를 보고, 보호 매개변수를 조정하고, 이벤트 로그를 검토할 수 있습니다.
시스템은 Profibus-DP 및 이더넷 이중 통신을 사용하여 센서, 브레이크 및 모터 드라이브를 연결합니다. 메인 컨트롤러에 장애가 발생하면 중복 전원 공급 장치와 백업 CPU 모듈이 0.3초 이내에 전환됩니다. 이러한 중복성은 하나의 구성 요소에 문제가 있는 경우에도 보호 시스템이 계속 작동하도록 보장합니다.
과풍 방지 시스템 성능
과권 보호 기능은 안전을 위해 소프트웨어와 하드웨어 계층을 모두 사용합니다. 소프트웨어- 기반의 과도한 바람 방지 기능은 ±0.01도 정밀도의 인코더 데이터를 사용하여 호이스트 위치를 계산합니다. 케이지가 샤프트 끝단에 접근하면 시스템은 먼저 속도를 늦추고, 케이지가 경고 지점을 지나도 계속되면 비상 제동을 촉발합니다.
하드웨어 백업 보호는 중요한 샤프트 위치에 장착된 비접촉 자기 스위치를 사용합니다.- 이 스위치는 소프트웨어 시스템과 독립적으로 작동합니다. 소프트웨어와 기본 하드웨어 보호가 모두 실패하면 최종 중량-해머 제한 스위치가 기계식 브레이크를 직접 활성화합니다.
현장 측정은 전체를 보여줍니다광산 호이스트의 과권 보호 장치0.08초의 응답 시간과 32mm의 정지 정확도를 달성합니다. 이 성능은 0.1초 및 50mm 산업 안전 요구 사항을 충족하거나 초과합니다.
실시간-시간 로프 장력 모니터링 기술
그만큼와이어 로프 장력 모니터링 시스템각 로프 서스펜션 지점에 설치된 유압 센서를 사용합니다. 이 센서는 ±0.5%의 전체- 정확도로 로프 장력을 전기 신호로 변환합니다. 그만큼지멘스 HMI총 하중 및 장력 차이 백분율과 함께 모든 개별 로프의 장력 값을 동시에 표시합니다.
시스템은 초당 100회 장력 데이터를 샘플링하고 디지털 필터링을 적용하여 호이스트 이동에서 발생하는 진동 소음을 제거합니다. 이 필터링을 통해 판독값은 로프 흔들림으로 인한 일시적인 충격이 아닌 실제 하중 중량을 반영합니다. 로프의 장력이 평균보다 10% 높거나 낮을 경우 시스템은 경보음을 울리고 제어된 감속을 자동으로 시작할 수 있습니다.
운영자는 호이스트가 표면에서 샤프트 바닥으로 이동할 때의 변화를 추적하는 장력 추세 그래프를 볼 수 있습니다. 이 데이터는 유지보수 팀이 고르지 않은 로프 마모가 위험해지기 전에 이를 식별하는 데 도움이 됩니다.
현장 테스트 결과: 810미터 심해 광산 사례 연구
8.18톤 케이지 질량을 갖춘 4개의 로프 마찰 호이스트를 사용하여 810{1}}미터 깊이의 탄광에서 포괄적인 현장 테스트를 수행했습니다. 테스트에서는 설치 전과 후의 장력 판독값을 비교했습니다.지멘스 HMI모니터링 및 보상 시스템.
테스트 조건은 다음과 같습니다.
- 샤프트 깊이: 810미터
- 호이스트 로프 수: 4
- 테일 로프 무게: 미터당 6.62kg
- 게양 속도: 초당 12미터
- 전체 탑재량: 10톤
피트헤드 위치에서 총 로프 장력은 보상 전 154.3kN으로 측정되었습니다. 시스템이 유압 균형 조정을 적용한 후 총 장력은 184.6kN으로 증가했으며 개별 로프 값은 훨씬 더 균일해졌습니다. 보상 전 개별 로프 장력 범위는 35.8kN에서 40.2kN-으로 12.3% 차이였습니다. 보상 후 범위는 45.7kN에서 46.8kN으로 좁아졌습니다. - 단 2.4%의 차이였습니다.
샤프트 중앙(390m 깊이)에서 총 장력은 보정 전 111.2kN, 보정 후 129.5kN으로 측정되었습니다. 긴장 불균형은 11.6%에서 3.1%로 감소했다. 피트 바닥에서 총 장력은 보상 전 68.1kN, 보상 후 83.1kN이었으며 불균형은 6.0%에서 4.2%로 개선되었습니다.
이번 테스트 결과는Siemens HMI를 사용한 로프 장력 모니터링 시스템모든 샤프트 위치에서 장력 불균형을 65~75% 줄입니다.
안전 표준 및 시스템 신뢰성
완전한 제어 및 보호 시스템은 IEC 61508 표준에 따라 SIL 3(안전 무결성 레벨 3)을 충족합니다. 이 등급은 시스템의 요청 시 오류가 발생할 확률이 10,000회 작업 중 1회 미만임을 의미합니다. 이 시스템은 또한 샤프트 호이스팅 시스템에 대한 독일 TAS 표준을 따릅니다.
영국의 Woodsmith 광산에서 Siemens는 해수면 아래 1,450m에서 작동하는 블레어 멀티{0}}로프 호이스트 2대에 전기 장비를 공급했습니다. 각 호이스트는 9.3메가와트 동기 모터를 사용하여 초당 18미터의 속도로 35{9}}톤의 페이로드를 운반합니다. OLKO와 공동 개발한 COBRA01 다중 채널 브레이크 시스템은광산 작업을 위한 Siemens HMISIL 3 인증 보호를 제공합니다.
그만큼광산 호이스트 제어판 기술센서 입력, 출력 릴레이 및 브레이크 회로를 지속적으로 테스트하는{0}}진단 기능이 내장되어 있습니다. 자동 자가-테스트는 24시간마다 실행되며 안전 감사 결과를 기록합니다. 시스템이 보호 채널에서 결함을 감지하면 운영자에게 경고하고 문제가 해결될 때까지 호이스트 작동을 방지합니다.
채굴 작업의 주요 이점
Siemens HMI 과풍 보호 및 로프 장력 모니터링을 사용하는 광산에서는 세 가지 주요 영역에서 측정 가능한 개선이 이루어졌습니다.
첫째, 안전 위험이 크게 감소합니다. 이중-층의 과도한 바람 보호 및 지속적인 장력 모니터링은 로프 파손 또는 샤프트 충돌 사고 가능성을 줄여줍니다. 810m 광산 테스트에서 장력 불균형은 항상 ±10% 규제 한계 내에서 잘 유지되었습니다.
둘째, 유지관리 비용이 절감됩니다. 광산에서는 장력 패턴을 모니터링하여 고정된 시간 간격이 아닌 실제 마모를 기준으로 로프 교체 일정을 계획할 수 있습니다. 균일한 인장 하중은 불균형 작동에 비해 로프 사용 수명을 20~25% 연장합니다.
셋째, 생산 가동 시간이 향상됩니다. 이 시스템은 잘못된 경보 또는 알 수 없는 로프 상태로 인해 발생하는 계획되지 않은 가동 중단을 줄여줍니다. 실시간-HMI 데이터를 통해 운영자는 수동 검사를 위해 생산을 중단하지 않고도 신속하게 조정할 수 있습니다.
Siemens HMI 기술이 적용된 지하 광산 호이스트 안전 시스템은 광산 운영자에게 보호와 생산성을 모두 제공합니다. 정확한 역풍 대응, 정확한 장력 모니터링, 입증된 현장 성능을 갖춘 이 시스템은 광산이 이전보다 더 깊은 곳에서 안전하고 효율적으로 작동하도록 돕습니다.
