Ирклиевский В.Д. Автоматизация горно-технологических процессов
Подождите немного. Документ загружается.
130
постоянном эквивалентном отверстии шахты показывает, что наилучшие
показатели при изменении скорости электродвигателя рабочего колеса
вентилятора.
131
ЛЕКЦИЯ №27
27.1 Математическая модель управления проветриванием для
централизованных схем
Алгоритм оптимального управления для централизованной системы
представляет собой последовательность операций:
- определений необходимых расходов воздуха в контролируемых ветвях;
- расчет оптимальных параметров вентиляционной системы,
обеспечивающих эти расходы;
- выдачи управляющих воздействий на регулирующие органы.
В качестве управляемой величины как правило берут СН
4
реже СО
2
, Н
2
S,
пыль и др.
При определении необходимого количества воздуха необходимы данные
о Q
потр
и СН
4
и рассчитывать по формуле:
д
1
1в
K
K
QQ = ,
где Q
в
– необходимый расход воздуха в выработке;
Q
1
– текущий расход воздуха в выработке;
К
д
– допустимая концентрация метана в выработке.
Следовательно, к заданному подалгоритму относятся и сбор текущей
информации о СН
4
, а в структуру управляющего подалгоритма входят:
- ввод и хранение технологической схемы вентиляционной сети о УВМ;
132
- сбор информации в контролируемых ветвях о напоре, о положении
регулирующих органов и параметров вентилятора Н
в
(это Р
в
) и Q
в
;
- определение напора Н, расхода Q и сопротивлений R в остальных ветвях
сети;
- расчет параметров вентиляционной системы, обеспечивающих заданный
расход воздуха в контролируемых ветвях;
- расчет и выдача управляющих воздействий на основе сравнения с
фактическими.
Функциональная схема системы состоит из объектов управления 1 и 2;
источников первичной информации Q
j
, f
1
, N
K
; усреднителей 9, 10, 11; каналов
передачи информации; вычислительной машины (3, 4, 5, 6) и вентиляционных
элементов 8.
Объект управления – вентиляционная сеть, вентиляторы главного
проветривания и регулируемые сопротивления ветвей
133
ЛЕКЦИЯ №28
28.1 Основные технологические схемы работы вентиляторных
установок
В зависимости от места вентиляторных установок различают центральные
и фланговые, а по способу реверсирования воздушной среды – реверсивные и
нереверсивные (здесь реверс с помощью реверсивных устройств –
объединенных каналов, ряд шиберов).
Различают ВУ для газовых и негазовых шахт. Для привода ВУ
используют двигатели переменного тока 20-2000кВт, синхронные и
асинхронные на различные напряжения. Очень редко применяют привод
постоянного тока.
Вентиляторные установки состоят из вентиляторов, подводящих каналов,
глушителей шума, ляд, шиберов. Наиболее широкое распространение получила
схема
ЛА
ЛД
3
ЛД
4
ЛД
2
ЛД
1
ЛД
3
В
1
В
2
М
1
М
2
134
При нормальной работе В
2
воздух из шахты поступает по всасываемому
каналу мимо атмосферной ляды ЛА, ЛД
4
, В
2
, ЛД
2
и через глушитель шума в
атмосферу. При опрокидывании струн – ЛА – опускается, ЛД
4
– без изменений,
ЛД
1
и ЛД
2
– поднимается и в шахту. Эта схема применяется для главных и
вспомогательных нереверсивных ВУ газовых шахт, расположенных на флангах
и в центре шахтного поля.
Но рисунке изображена технологическая схема одноагрегатной ВУ с
центробежным вентилятором. Она применяется для главных и
вспомогательных нереверсивных ВУ негазовых шахт. Расположение
центральное и фланговое.
28.2 Автоматическое регулирование производительности
вентиляторов главного проветривания
Производительность необходимо автоматически регулировать, т.к.
фактическая потребность в подаче воздуха непрерывно меняется с изменением
горных работ (например СН
4
возросло на 30%), протяженность колебаний
естественной тяги и другое.
Выбор способа определяется возможностями его регулирования и
экономичностью.
В основном производительность регулирует поворотом лопаток
направляющего аппарата и изменением частоты вращения рабочего колеса
вентилятора.
Первичный способ прост и экономичен, однако обеспечивает малый
диапазон регулирования.
Второй способ реализован на ВУ с ВЦД-32 или ВЦД-40 на основе
асинхронного машинно-вентильного каскада (АМВК).
135
М
Б А
ΔН
ЛЕКЦИЯ №29
29.1 Средства автоматизации вентиляторов главного проветривания
Основными параметрами контроля есть:
Н – депрессия;
Q – производительность.
Эти величины регистрируют в виде диаграммы, их использую в качестве
диагностики в последующие 2 года.
Для замера производительности ВУ используют дифференциальные
манометры.
Если U-образную трубку подключить по схеме, то перепад давления на
изгибе вентиляционного канала с некоторым приближением.
.kQH
2
=∆
Конец В открыт и соединен с
атмосферой, конец А с вентиляционным
каналом, то прибор покажет депрессию
или компрессию ВУ (разность давлений
между атмосферным и вентиляционным
каналом).
Производительность ВУ выражают
в м
3
/с, депрессию Н/м
2
(ньютон на м
2
).
136
29.2 Комплектная аппаратура автоматизации вентиляторов главного
проветривания
Требование к аппаратуре:
- обеспечение необходимых технологических режимов и схем
проветривания;
- надежность и универсальность для различных вентиляторов;
- экономичность и качество в эксплуатации;
- обеспечение всех требуемых режимов: управления, контроля,
сигнализации и защиты от аварийных ситуаций, ремонтопригодность,
расшифровка и представление причин аварий, сигнализацию, оперативное
регулирование.
Предыдущая аппаратура УКВГ и до этих пор работает на шахтах, однако,
не соответствует новым технологическим требованиям, затрудняет
стандартизацию при проектировании, осложняет снабжение запчастями.
Аппаратура автоматизации вентиляторов главного проветривания УКАВ-
М является модификацией УКАВ-2 и предназначена для автоматизации ВУ,
оборудованных одним или двумя реверсивными или нереверсивными осевыми
вентиляторами, или центробежными вентиляторами одностороннего или
двухстороннего всасывания.
137
ТЕМА 9. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДООТЛИВНЫХ
УСТАНОВОК
ЛЕКЦИЯ №30
30.1 Общее построение системы автоматического управления
шахтной водоотливной установкой
Шахтные водоотливные установки выполняют весьма ответственную
задачу - предотвращают заполнение горных выработок подземными водами,
что предъявляет очень высокие требования к надежности этих установок.
Если по какой-либо причине шахта временно останавливается, то
отключаются все установки, и только водоотлив продолжает работать,
чтобы не допустить затопления шахты. Кроме того, водоотлив - одна из самых
энергоемких установок шахты, а на глубоких шахтах с большим притоком
воды он становится самым энергоемким, и поэтому здесь важна экономия
электроэнергии.
Шахтные водоотливные установки оборудуются только
центробежными насосами и делятся на главные, предназначенные для откачки
на поверхность всего шахтного притока воды, и местные (участковые,
зумпфовые), предназначенные для перекачки воды внутри шахты с
отдельных участков в общешахтный водосборник.
Главные водоотливные установки в соответствии с требованиями правил
безопасности оборудуются не менее чем тремя насосными агрегатами, а по
стволу прокладываются два нагнетательных трубопровода. Каждый насос и
138
нагнетательный трубопровод включаются в работу поочередно, каждый из них
рассчитан на откачку нормального суточного притока, и только при
повышенном притоке (весной, осенью) предусматривается одновременное
включение двух насосов и трубопроводов. Количество насосных агрегатов и
нагнетательных трубопроводов местных водоотливных установок не
регламентируется и определяется исходя из конкретных условий. Водоотливная
установка работает по жесткой программе, определяющей последовательность
выполняемых операций.
Программа начинается с контроля уровня воды в водосборнике. Когда
вода достигает верхнего уровня, тогда заливается насос, после чего включается
в сеть его приводной двигатель. Когда давление в нагнетательном патрубке
приблизится к номинальному, открывается задвижка нагнетательного
трубопровода. Если пуск проходит нормально, то насос принимает нагрузку, в
нагнетательном трубопроводе устанавливается номинальное давление, насос
работает с полной производительностью. Во время работы насоса
контролируется уровень воды в водосборнике, температура подшипников и
обмоток электродвигателя. При достижении водой нижнего уровня закрывается
задвижка в нагнетательном трубопроводе, и приводной двигатель отключается
от сети. Насосный агрегат останавливается.
Если после включения приводного электродвигателя в сеть насос не
развивает номинального давления, то задвижка закрывается и электродвигатель
отключается от сети, после чего производится запуск второго насосного
агрегата.
Когда после нормального запуска первого насоса вода в водо--сборнике
продолжает подниматься и достигает аварийного уровня, это значит, что
приток воды в шахту превысил нормальный, и запускается второй насос на
второй нагнетательный трубопровод.
Если у работающего насоса перегреваются подшипники или приводной
электродвигатель, то насосный агрегат отключается и запускается резервный.
139
При ручном управлении за полным завершением операций следит
машинист водоотливной установки, при автоматическом — выполнение этой
функции возлагается на специальную аппаратуру контроля.
Таким образом, система автоматического управления дополняется
системой автоматического контроля и защиты.
Аппаратура всех указанных типов выпускается Конотопским заводом
«Красный металлист», ее схемы построены по единому принципу.
Рассмотрим структурную схему аппаратуры типа ВАВ (рис. 30.1).
На схеме передача сигналов включения насоса показана сплошными
линиями, выключения — штриховыми, а передача сигналов диспетчеру -
штрихпунктирными.
Рисунок 30.1 – Функциональная схема аппаратуры ВАВ
Начальный сигнал включения насоса выдается с блока реле уровней,
когда уровень воды достигнет значения, при котором должен