Ирклиевский В.Д. Автоматизация горно-технологических процессов

Подождите немного. Документ загружается.

140

включаться насос. Выбирается уровень универсальным переключателем

при обслуживании установки. Предположим, универсальный переключатель

установлен в положение для работы от верхнего уровня. Тогда при подъеме

воды до электрода ЭВ срабатывает реле верхнего уровня (РУВ) и включает

реле повторения уровня (РПУ), которое включает программный коммутатор

ПК (программное реле времени), пускатель и двигатель заливочного насоса.

Программный коммутатор обеспечивает выполнение последующих операций в

заданной последовательности.

После заливки главного насоса (контролируется по времени и давлению)

реле давления (РДВ) выдает сигнал на включение реле главного насоса (РГН),

которое включает высоковольтную ячейку, электродвигатель главного насоса,

пускатель и электродвигатель задвижки нагнетательного трубопровода. Если

насос разовьет нормальную производительность (контролируется с помощью

реле производительности РПН), то он будет работать до тех пор, пока не

откачает воду до нижнего уровня. После пуска главного насоса программный

коммутатор отключает пускатель и электродвигатель заливочного насоса, а

затем и свой собственный электродвигатель. Если насос не разовьет нужной

производительности, РПН выдает сигнал на отключение РГН, которое

отключает высоковольтную ячейку, главный насос останавливается, и

одновременно РПН через частотные генераторы и приемники выдает сигнал

диспетчеру о неисправности насоса.

Когда нормально работающий нacoс откачает воду до нижнего уровня и

электрод ЭН выйдет из воды, реле верхнего уровня отключится и выдаст сигнал

на РПУ, которое включит пускатель и электродвигатель задвижки на ее

закрытие и включит электродвигатель программного коммутатора ПК. После

того как закроется задвижка, выдается сигнал на РГН, останавливающее

главный насос. Если универсальный переключатель установлен в положение

для включения насоса от повышенного или аварийного уровня, то реле уровней

включаются соответственно от электродов ЭП и ЭА.

141

Обычно насосы водоотливной установки настраиваются на работу от

различных уровней. Тогда первым включается насос, работающий от верхнего

уровня. Если во время его работы уровень продолжает повышаться, то по

достижению повышенного уровня от электрода ЭП включается второй насос.

Если уровень будет продолжать повышаться, включится насос, настроенный на

работу от аварийного уровня. Сигналы о неисправном состоянии насосов и о

достижении аварийного уровня передаются диспетчеру по частотным каналам

телемеханики на частотах 14, 20 и 26 кГц.

По аналогичной структурной схеме выполнена и аппаратура ВАВ.

Она построена по блочному принципу и собрана на микроконтактных

герметизированных реле в сочетании с полупроводниковыми элементами.

30.2 Автоматизация заливки насосов

В горной промышленности в основном применяют центробежные насосы,

нуждающиеся в заливке перед пуском. Безотказная и четкая работа

автоматизированных насосных установок в значительной степени зависит от

правильного выбора способа заливки насосов.

В зависимости от гидрогеологических условий и типа насосов заливка

осуществляется одним из следующих способов: размещением насосов ниже

уровня воды в водосборнике (с отрицательной высотой всасывания),

вспомогательными погружными или непогружными насосами, сифонным

способом, из баковых аккумуляторов, из напорного трубопровода.

Баковые аккумуляторы используют для заливки центробежных насосов

перекачного водоотлива и для заливки насосов малой и средней

производительности участкового и главного водоотливов. Баковый акку-

мулятор БАВ применяется для насосов с максимальной высотой всасывания 5

142

м, причем максимальная емкость подводящего трубопровода не должна

превышать 80 л.

Распространена заливка насосов главных водоотливных установок с

помощью погружных насосов, размещаемых непосредственно в водосборнике.

Применяемый в настоящее время центробежный заливочный насос НЗП с

вертикальным приводным валом и одним рабочим колесом

обеспечивает одновременную заливку трех насосов главного водоотлива.

В условиях разработки рудных и угольных месторождений на больших

глубинах применяют бустер-насосные агрегаты, подающие воду в главный

насос. В качестве бустер-насоса используют подкачивающий одноступенчатый

вертикальный насос ВП-340 с подачей 340 м

/ч и давлением 0,23 МПа.

Широкое распространение получил способ заливки вспомогательным

погружным насосом типа ЗПН, который размещается в приемном колодце

несколько ниже нижнего уровня воды, что исключает возможность подсоса

воздуха главным насосом через систему заливки. Погружной насос снабжается

тремя нагнетательными патрубками, которые соединяются со всасывающими

трубопроводами главных насосов, и таким образом каждый раз заливаются все

три насоса. Всасывающие трубопроводы в этом случае снабжаются обратными

клапанами. Электродвигатель погружного насоса тоже водопогружной,

водонепроницаемый либо располагается над приемным колодцем и

соединяется с насосом длинным вертикальным валом.

Предлагались и другие способы заливки насосов: сифонный — из

водосборника, расположенного на вышележащем горизонте; заглубление

насосной камеры, когда насосы находятся ниже уровня воды в водосборнике и

все время пребывают в залитом состоянии. Однако эти способы

распространения не получили.

Для контроля заливки насосов применяются специальные поршневые или

мембранные реле, которые устанавливаются на штуцере, вваренном в

нагнетательный трубопровод вблизи насоса до обратного клапана. По

143

окончании заливки в реле поступает вода, приподнимает поршень или

мембрану, которые воздействуют на контактную систему, замыкая и размыкая

контакты в цепи управления. В случае применения мембранного реле контроля

заливки нужно иметь управляемый клапан, чтобы выпускать воздух при

заливке насоса.

144

ЛЕКЦИЯ №31

31.1 Аппаратура и принципиальные электрические схемы

автоматизации водоотливных установок

В комплект аппаратуры ВАВ входит блок управления насосами (БУН),

сигнальное табло водоотлива (СТВ), реле производительности (РПН), реле

давления (РДВ), заливочный погружной насос (ЗПН), пускатель ППВ-l,

электропривод задвижки ПЗ-1, электродные датчики (ЭД), термодатчики ТДЛ-

2, заградительные фильтры ФНЧ-1, переключатели цепей управления ЦПУ-3,

индикаторы выхода высокочастотных генераторов ЯВ-65.

Блок БУН предназначен для выбора режима работы насосов (от верхнего,

повышенного или аварийного уровня воды), обработки сигналов, поступающих

от датчиков, с последующей выдачей команд на исполнительные устройства,

сигнализации о состоянии водоотливной установки. В одном блоке БУН

размещены три панели управления (ПУН).

145

ЛЕКЦИЯ №32

32.1 Автоматический контроль уровня воды в водосборнике

Для контроля уровня воды в водосборнике были предложены реле

уровня поплавковые, пневматические, электродные. Ныне широко

применяются электродные датчики типа ЭД, которые контролируют

сопротивление цепи электрод — вода — «земля».

Электродный датчик (рис. 30.2) состоит из стального диска,

футерованного свинцом для предотвращения коррозии, стакана 2, внутри

которого устанавливается контактная шпилька 3. К стакану на резьбе крепится

кабельный ввод 4. После подсоединения токопроводящей жилы кабеля к

контактной шпильке стакан заливается кабельной массой для герметизации

места соединения и разделки кабеля. Датчик подвешивается на кабеле в

приемном колодце на требуемой высоте.

Рисунок 30.2 – Электродный датчик

146

На главных водоотливных установках в колодце обычно устанавливается

4 электродных датчика, контролирующих нижний, верхний, повышенный и

аварийный уровни. Цепи контроля уровня выполняются искробезопасными.

Когда датчик погружен в воду, соответствующая цепь замыкается,

сопротивление электрод — «земля» близко к нулю. Когда датчик выходит из

соприкосновения с водой, цепь размыкается, сопротивление датчик — «земля»

превышает 5 кОм.

Для обеспечения нужной последовательности операций при работе

водоотливной установки применяется программный коммутатор (программное

реле времени). Программный коммутатор, который состоит из синхронного

микродвигателя с редуктором 2, выходной зубчатой пары 3, валика 4, на

котором закреплено несколько профилированных дисков 5, управляющих

контактными группами 6. Количество дисков и скорость их вращения зависят

от типа автоматизируемой водоотливной установки, применяемого способа

заливки.

32.2 Автоматический контроль работы и защиты насосной установки

от аварийных состояний

Для защиты насоса при потере производительности применяется реле

производительности РПН. Если производительность уменьшится или во время

пуска насос не разовьет требуемой производительности, то контакт реле S10 в

цепи реле К15 будет разомкнут. Реле К15, К17 обесточатся, последнее своими

контактами отключит ячейку РВД-6, замкнет цепь питания реле Ш пускателя

привода задвижки на закрывание, замкнет контакт в цепи двигателя М.

Моторное реле контактами К20.3 отключит реле F2, F3, послед-

;

нее отключит

двигатель М, подаст команду на включение резервного насоса и включит

147

сигнализацию. Аналогично работает защита при перегреве подшипников и

пуске незалитого насоса.

Сигнализация в аппаратуре ВАВ осуществляется с помощью частотной

телемеханической системы, состоящей из трех генераторов 14, 20 и 26 кГц,

линии связи и приемников сигналов El, Е2 и ЕЗ, настроенных на

соответствующую частоту.

Экономическая эффективность при автоматизации водоотливных

установок достигается за счет сокращения обслуживающего персонала,

уменьшения расхода электроэнергии, так как исключается работа насосов

вхолостую и сокращается время их запуска, количество пусков и аварийность.

Затраты на автоматизацию водоотливной установки окупаются за один-два

года.

148

ЛЕКЦИЯ №33

33.1 Автоматизация главной водоотливной установки в функции

периода минимальной энергонагрузки шахтной сети

Перспективным направлением совершенствования процесса водоотлива

является автоматическое управление водоотливом в функции нагрузки

энергосистемы. При этом уменьшается неравномерность электропотребления и

достигается значительный экономический эффект. Это обусловлено

неодинаковым тарифом на электроэнергию по времени суток. В часы

максимума нагрузки энергосистемы (вечерние часы) стоимость киловатт-часа

в несколько раз выше, чем во внепиковое время (ночь, раннее утро).

Если откачивать воду во внепиковое время, а в период максимума

нагрузки ее накапливать, затраты на процесс водоотлива снизятся

примерно на 30—80 тыс. руб. в год на установку. Однако общешахтный

приток воды зависит от многих факторов и является случайной величиной,

которая изменяется в значительном диапазоне. Поэтому обеспечить надежную

работу водоотлива в функции нагрузки энергосистемы и характера

притока можно только при использовании ЭВМ для управления этим объектом.

На рис. 33.1 показана блок-схема автоматизированного водоотлива, которая

функционирует следующим образом.

149

Рисунок 33.1 - Блок-схема управления водоотливом при помощи ЭВМ

ЭВМ на основе оценки сигналов уровнемера УМ, который установлен в

водосборнике, определяет фактический приток воды Qnp в данные сутки. На

основании данных о значении Q

, а также о введенных в память ЭВМ графиках

нагрузки энергосистемы Г

эн

и производительности насосов Q

она

рассчитывает, когда нужно включить в работу насос Н

или несколько насосов

и Н

), с тем чтобы к моменту наступления максимума нагрузки вода была

откачана до нижнего уровня и, следовательно, можно было остановить насосы.

Команду KB на включение насосов ЭВМ дает по каналам телемеханики

аппаратуре автоматизации водоотлива, например, УАВ. Затем ЭВМ следит за

процессом водоотлива и в случае необходимости вводит в него

соответствующие коррективы. Ежесуточно ЭВМ печатает график работы

водоотлива и фактическую производительность насосов, которая определяется

при помощи расходомеров Р.