Автоматизация технологического процесса проветривания шахты


Обоснование и разработка схемотехнических решений по системе



страница2/6
Дата09.01.2018
Размер0.69 Mb.
Название файлаПРИМЕР АТПП.docx
ТипПояснительная записка
1   2   3   4   5   6

5 Обоснование и разработка схемотехнических решений по системе

автоматизации технологического процесса проветривания шахты ………33


5.1 Структурная схема системы автоматизации технологического процесса проветривания шахты …………………………………………………..33

5.2 Разработка устройства для автоматического реверса вентилятора

главной вентиляторной установки 38

6 Разработка эксплуатационных требований к системе автоматизации

технологического процесса проветривания шахты……………………….. 50

7 Обоснование факторов технико-экономического эффекта принятых

технических решений по автоматизации технологического процесса

проветривания шахты ………………………………..……....……………...52

ВЫВОДЫ 54

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 55

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация элементов устройства АУРВ………..…..57

ВВЕДЕНИЕ
Увеличение производительности угледобычи предъявляет повышенные требования ко всем технологическим процессам горного предприятия. Одним из важных технологических процессов шахты является процесс проветривания горных выработок, который обеспечивает нормализацию рудничной атмосферы, безопасность и эффективность проведения горных работ, создание нормальных климатических условий труда шахтеров.

На газовых шахтах применяются системы централизованной автоматической газовой защиты, которые в зависимости от текущих значений концентрации метана в установленных правилами безопасности местах горных выработок формируют управляющие воздействия на отключение электроэнергии и прекращения производства, экономически не целесообразно.

Одним из направлений повышения эффективности проветривания горных выработок может осуществляться не только оперативным контролем содержания метана в рудничном воздухе, но и контролем других параметров проветривания, на основе чего формированием команд управлением технологическим оборудованием процесса проветривания. Так опыт использования системы автоматизированного управления процессом проветривания горных выработок на действующих шахтах показывает, что таким образом можно повысить эффективность вентиляции не менее, чем в 2 - 2,5 раза. Также управление необходимо для повышения производительности добывающих механизмов и создание благоприятных климатических условий рабочим в шахте. Однако существующие системы управления выполнены на «устаревшей» элементной базе, не соответствуют современным требованиям производства. Поэтому разработка новой, с использованием микроконтроллеров и ЭВМ системы автоматизации технологического процесса проветривания шахты является актуальной темой курсового проекта.


1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ. ЦЕЛЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ
Проветривания шахты осуществляется системой проветривания, в состав которой входят главные и местные вентиляторные установки и горные выработки. Например, на рисунке 1.1.приведен фрагмент системы проветривания шахты им. М.И. Калинина. Воздух в шахту поступает по клетевым стволам №1, №2 и №3. Выходная струя воздуха с различными газовыми примесями из очистных и подготовительных участков поступает в отводные вентиляционные выработки и выбрасывается из шахты через скиповой и вентиляционный стволы с помощью главных вентиляторных установок (далее по тексту вентиляторная установка ВГП). Основным объектом проветривания является добывающий участок 2-й разгрузочной лавы ВГП пласта h10. Проветривание 2-й разгрузочной лавы ВПУ пласта h10 осуществляется за счет депрессии, которую создает вентилятор ВЦД-47,5. Подготовительные выработки шахты проветриваются с помощью вентиляторов местного проветривания типа ВМ-6М с асинхронными приводными Электродвигателями типа ВАОМ-62-2 мощностью 24 кВт.

Фактическое распределение воздуха на сентябрь 2015 по объектам проветривания приведен в таблице 1.1 (данные шахты).


Рисунок 1.1 - Фрагмент системы проветривания шахты им. М.И. Калинина

Таблица 1.1– Распределение воздуха по шахте


№ з/п

Наименование параметров и горных выработок



Расход воздуха

Кол-во воздуха, м³/с

в % к кол-ву воздуха, который поступает в шахту

1

Продуктивность вентилятора

454,8

133

2

Поступает воздуха на проветривание выработок

343,0

100 (из них 12 м³/с используется повторно)

3

Добычной участок

51,3

15

4

Тупиковые выработки

8,5

2,5

5

Камеры

81,1

23,6

6

Выработки, которые поддерживают

193,1

56,3

7

Внутренние утечки

23,8

6,9

8

Внешние подсосы

97,0

28,3

Основные особенности процесса проветривания шахты следующие:

а) практически все шахты имеют сложную схему проветривания;

б) значительная изменчивость топологии и параметров вентиляционной сети, а также общая взаимозависимость процессов регулирования расхода воздуха по шахте;

в) основное влияние на состояние шахтной атмосферы осуществляет газ метан, который выделятся из выработанного пространства, потому что именно концентрация метана на рабочих местах и ​​в исходящих струях регламентирует работу всего подземного технологических комплекса добычи угля. Допустимый уровень концентрации метана определяется требованиями Правил безопасности в угольных шахтах. Действующие нормы правил безопасности в угольных шахтах содержания метана в шахтной атмосфере приняты с запасом, например, 1% в исходящей струе лавы при взрывоопасной концентрации 5%. Это обусловлено отсутствием на угольных шахтах автоматизированных систем управления проветриванием, что позволяют оперативно влиять на состояние шахтной атмосферы.

 д) сложность и даже противоречивость динамических связей между входным воздействием - количеством воздуха, поступающего к забою, и множеством выходных параметров этого объекта - концентрации метана, углекислого газа, пыли.

г) стохастический характер аэрогазовых процессов и наличие выбросов в случайных функциях регулируемых параметров;

Процесс проветривания шахты является энергоемким процессом. На него тратится до 40% потребляемой шахтами электроэнергии. Эти расходы можно на 40-50% сократить путем реализации энергосберегающих мероприятий (ВЭМ):



  • совершенствование вентиляционной сети;

  • оптимизация режимов работы вентиляторной установки главного провита-ния шахты;

  • совершенствование вентиляционных установок главного проветривания.

Из указанных мероприятий путем автоматизации можно реализовать оптимизацию режимов работы вентилятора ВГП. Оптимизация режимов работы вентилятора ВГП заключается в минимизации затрат электроэнергии на подачу в шахту необходимого (и достаточного для поддержания безопасных условий работ и труда) объема воздуха. Это достигается разработкой и реализацией мероприятий по следующим направлениям:

  • согласование режимов работы двух и более вентиляторных установок ВГП, действующих на общую вентиляционную сеть, с целью устранения их негативного влияния друг на друга в части потребления электроэнергии;

  • изменение режима работы вентиляторной установки ВГП при сезонной смене естественной тяги для ее рационального использования. В зимнее время естественная тяга на шахтах может составлять 30% депрессии вентилятора, а экономия электроэнергии 15%;

  • оптимальное согласование режима работы ВГП с текущей характеристикой вентиляционной сети, с ее изменениями, а также производственных условий (рост или падение объемов добычи угля, упорядочевания или развития горного хозяйства и т. д.).

На шахте используются в основном центробежные вентиляторы ВГП.

Основные требования правил безопасности в угольных шахтах к вентиляторам ВГП, как объектам автоматизации, следующие [1]:



  • проветривание подземных горных выработок должно осуществляться при помощи непрерывно действующих вентиляционных установок, расположенных на поверхности у устья герметически закрытых стволов, шурфов, штолен, скважин;

  • главные вентиляторные установки должны состоят из двух самостоятельных вентиляторных агрегатов, причем один из них должен быть резервным. В случае внезапной остановки действующего вентилятора в работу должен быть включен резервный, с сообщением диспетчеру;

  • главные вентиляторные установки должны обеспечивать реверсирование вентиляцийной струи, поступающей в выработки. Перевод вентиляторных установок на реверсивный режим работы должен выполняться не более чем за 10 минут, причем при реверсе расход воздуха в выработках шахты должен быть не менее 60% от расхода при нормальном направлении вентиляционной струи;

  • каждая вентиляторная установка должна оборудоваться аппаратурой дистанционного управления и контроля. Пульт дистанционного управления должен находиться на поверхности шахты в диспетчерском пункте;

  • остановка главной вентиляторной установки или изменение режима ее работы, кроме аварийных случаев, может производиться только по письменному распоряжению директора или главного инженера шахты с уведомлением начальника участка ВТБ.

Вентиляторная установка ВГП шахты работает на сеть, имеет ряд специфических особенностей: в процессе эксплуатации вентиляционной установки происходит изменение сопротивления вентиляционной сети и давления тяги, возможно также повышение расхода воздуха на проветривание шахты и возростание поверхностных присосов или утечек воздуха через неплотности в надшахтных строениях, лядах и других местах - все это влечет за собой отклонение режима работы установки вентилятора от расчетного. Так по результатам исследований аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети шахты по отношению к первичному может меняться в довольно широких пределах - в 4-10 раз. В зависимости от характеристики сети изменяется режим работы вентилятора, а соответственно производительность вентилятора и давление в сети. Так необходимый расход воздуха меняется в 1,5-4,0 раза, а статическое давление - в 2-6 раз. Поэтому ВГП должны быть оборудованы регулируемыми вентиляторами, позволяющие тем или иным способом изменять режим работы вентилятора при изменении параметров вентиляционной сети для обеспечения представления в шахту нужного количества воздуха.

Для согласования режимов работы ВГП с характеристикой вентиляционной сети шахты выполняют следующее:



  • изменяют угол установки лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата. Это позволяет сместить рабочую точку в зону промышленной эксплуатации. Снижение расходов на проветривание может достигать 20 - 25%;

  • отключают одну из сторон рабочего колеса центробежного вентилятора двустороннего всасывания. Перевод ВГП на одностороннее всасываение повышает КПД вентиляционной сети, предусматривает экономию электроэнергии в размере 14-20%;

  • изменяют частоту вращения рабочего колеса вентилятора.

В соответствии с ПБ главные вентиляторные установки должны быть оборудованы устройствами для реверсирования вентиляционной струи. Реверсирование вентиляционной струи применяют с целью обеспечения свежим воздухом лю-дей при выводе их на дневную поверхность. А также для тушения пожара, так как оно позволяет вернуть в очаг пожара образовавшиеся газы с суще-ственно уменьшенным содержанием кислорода и повышенным содержани-ем инертных газов, что и способствует ликвидации очага горения.

В вентиляторных установках ВГП, оборудованных центробежными вентиляторами, реверсирование воздушной струи осуществляется с помощью системы ляд или вертикальных дверей с приводом от лебедок и обводных каналов. Схема реверсирования воздушной струи в вентиляторной установке ВГП с центробежными вентиляторами приведена на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 - Схема реверсирования воздушной струи в вентиляторной установке ВГП с центробежными вентиляторами


Схема предусматривает применение шести ляд в установке, состоящей из двух вентиляторов (работающего 4 и резервного 6), отсекающей ляды канала 1, ляды всасывающей будки 2, двух ляд переключения 3, двух ляд диффузоров 5 и обводного канала 7. При работе вентилятора в режиме всасывания отсекающая ляда канала поднята, а ляды диффузоров и всасывающей будки опущены. Переключающая ляда действующего вентилятора поднята, а резервного опущена. Воздух из подводящего канала поступает в вентилятор и через диффузор выбрасывается в атмосферу. Для реверсирования вентиляционной струи необходимо произвести следующие переключения ляд: отсекающую ляду канала опустить, изолируя всас вентилятора от шахты; ляду всасывающей будки поднять, открывая доступ атмосферному воздуху к всасу вентилятора; ляды диффузоров поднять, сообщая диффузоры с обводным каналом. В результате свежий воздух нагнетается вентилятором через обводной канал в шахту.

Согласно требованиям ПБ, перевод вентиляторных установок на ре-версивный режим работы должен производиться не более чем за 10 мин.

Основными контролируемыми параметрами вентиляторной установки ВГП являются: производительность, депрессия, температура подшипников вентилятора и приводного электродвигателя, сила тока ротора и статора приводного электродвигателя, напряжения питания, положения лопаток направляющего аппарата, положения ляд воздушного канала.

Таким образом, целью проектирования в курсовом проекте является повышение эффективности технологического процесса проветривания шахты за счет разработки системы автоматизации главной вентиляторной установки с устройством для автоматического реверса вентилятора. Под эффективностью проветривания шахты подразумевается своевременное обеспечение подземных работников воздухом в достаточном количестве и обеспечение высокой производительности проходческих машин в безопасных условиях, достигается стабилизацией газовой доли метана в рудничном воздухе на безопасном уровне.





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©coolnew.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Теоретические основы
Лабораторная работа
Методические указания
Общая характеристика
Рабочая программа
Теоретические аспекты
Методические рекомендации
Пояснительная записка
Практическая работа
Дипломная работа
Федеральное государственное
История развития
Общие сведения
Учебное пособие
Основная часть
Физическая культура
Теоретическая часть
Направление подготовки
государственное бюджетное
Самостоятельная работа
История возникновения
Практическое задание
Методическая разработка
Краткая характеристика
Выпускная квалификационная
квалификационная работа
бюджетное учреждение
Название дисциплины
государственное образовательное
Гражданское право
Российская академия
Общие положения
образовательное бюджетное
Уголовное право
образовательная организация
история возникновения
Общая часть
теоретические основы
Понятие сущность
Современное состояние
прохождении учебной
Фамилия студента
Правовое регулирование
Техническое задание
Методическое пособие
Финансовое право
Финансовое планирование
Физические основы
Технология производства