Завод по производству взрывозащищенных и искробезопасных мониторов для горнодобывающей промышленности

Когда говорят про взрывозащищенные мониторы, многие сразу представляют просто утолщённый корпус и надпись Ex. На деле же — это целая философия, где каждый болт и микросхема должны продумываться с учётом газовых сред, вибраций и вечной угольной пыли. Мы в АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент через это прошли, и не раз.

Почему стандартная электроника не выживает в шахте

Помню, в 2018 пробовали ставить обычные промышленные дисплеи в лаве — через две недели на матрице оседала такая смесь угольной пыли и влаги, что контакты начинали искрить. Формально — температура поверхности в норме, но в зазорах скапливалась взрывоопасная концентрация метана. Тогда и пришло понимание: нужен не просто защищённый корпус, а искробезопасная схема на уровне питания каждого модуля.

Кстати, многие забывают про температурные скачки. От конвейера до вентиляционного штрека разница может быть 40 градусов — и если монитор не продуман под тепловое расширение, герметизация корпуса даёт трещины. Мы в АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент для своих моделей стали использовать алюминиевые сплавы с памятью формы — дорого, но после тестов в Донбассе поняли, что дешевле заменить два монитора за 10 лет, чем каждый год партию.

Ещё нюанс — вибрация. Не та, что в паспорте пишут ?до 5Гц?, а от проходческих комбайнов, когда кажется, что дрожит вся порода. Болты крепления экрана должны иметь демпфирующие прокладки, иначе LCD-матрица просто отслоится через месяц. Проверено на горьком опыте с китайскими аналогами.

Как мы перешли от подвесных систем к мониторам

Изначально наше АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент занималось подвесными транспортными системами — там тоже нужна была визуализация данных, но проще: датчики нагрузки, скорость движения. Пока в 2019 не получили запрос от угольного разреза в Кемерово: ?Сделайте нам дисплей, который можно вмонтировать в пульт управления комбайном, чтобы при утечке метана не стал источником детонации?.

Сначала думали — возьмём готовый монитор и доработаем. Но оказалось, что искробезопасные мониторы требуют полного цикла проектирования — от печатных плат с диэлектрическим покрытием до разъёмов с тройной изоляцией. Пришлось заказывать спецоборудование для тестов на искрообразование — установку ВИИ-2, которая имитирует разряды в метановоздушной смеси.

Сейчас вспоминаю, как первый прототип провалил испытания из-за банального статического заряда на кнопке регулировки яркости. Переделали на сенсор с защитным стеклом — и пошло. Но это стоило трёх месяцев задержки.

Подробности, которые не пишут в рекламных буклетах

Например, антибликовое покрытие. В шахте освещение всегда искусственное — либо тусклое аварийное, либо яркие фазы комбайна. Если матовость экрана недостаточная, оператор в спешке может пропустить критический параметр на графике. Мы перебрали 12 вариантов покрытий, пока не нашли композит с дисперсными частицами — не царапается и даёт рассеивание под любым углом.

Ещё важный момент — энергопотребление. В глухих забоях часто ограничена мощность, и если монитор требует 500Вт — его просто не подключат. Наши последние модели потребляют 90-120Вт за счёт светодиодной подсветки с импульсным регулированием. Кстати, это снижает нагрев — дополнительный плюс для взрывозащищённого исполнения.

А вот про кабельные вводы часто забывают. Стандартные сальники не держат давление при внезапных выбросах газа. Пришлось разрабатывать многоступенчатую систему уплотнений — теперь каждый ввод тестируем на 1.5 МПа, хотя норматив требует 0.8.

Случаи из практики, которые изменили подход

Был случай на шахте ?Распадская? — монитор исправно работал 2 года, пока не случился обрыв силового кабеля рядом с пультом. Скачок напряжения пробил защиту, и хотя взрыва не было, плата управления вышла из строя. После этого все наши блоки питания стали оснащать варисторными ограничителями с трёхкратным запасом по току.

Другой пример — в Воркуте, где температура в зимний период опускается ниже -50°. ЖК-матрицы теряли контрастность, пришлось совместно с химиками разрабатывать специальный жидкокристаллический состав с низкотемпературными стабилизаторами. Сейчас наши мониторы работают при -60°, хотя изначально планировали -40°.

И да — никогда не экономьте на тестах в реальных условиях. Однажды отгрузили партию мониторов, прошедших все лабораторные испытания, а в шахте их начало ?залипать? от повышенной влажности. Оказалось — конденсат скапливался не на самой плате, а в разъёмах интерфейсов. Пришлось менять конструкцию connector’ов на герметичные версии с золотым покрытием контактов.

Что в итоге получает горняк

Когда мы передаём готовый монитор для горнодобывающей промышленности, это не просто экран в железном ящике. Это устройство, которое прошло десятки доработок на основе аварийных ситуаций и замечаний с фронта работ. Например, последняя модель МШ-4 имеет сенсор, работающий в перчатках — придумали после того, как операторы жаловались, что приходится снимать рукавицы в забое для регулировки параметров.

Важно и то, что мы в АО Юэян Суофейт Майнс Экипмент не бросаем технику после продажи. Всегда есть инженер, который знает конкретную шахту и её особенности — например, где повышенная концентрация сероводорода, требующая дополнительной защиты контактов.

Сейчас смотрим в сторону беспроводной передачи данных — но это уже совсем другая история, с новыми вызовами для искробезопасного оборудования. Пока что провода надёжнее, особенно когда речь идёт о человеческих жизнях под землёй.