Автоматизация проветривания горных выработок

7. Автоматизация проветривания горных выработок

Вентиляция подземных выработок угольных шахт является важнейшим технологическим процессом и обеспечивается большим комплексом оборудования и мероприятий.

В составе комплекса подача и подогрев атмосферного воздуха в шахту , распределение требуемого количества воздуха по выработкам,

контроль качественного и количественного состава, процессы дегазации и т.п. Основное оборудование - вентиляторы главного проветривания (ВГП), калориферные установки, регуляторы подачи воздуха в выработки, шлюзы, вентляторы местого проветривания (ВМП), аппаратура контроля сблокированная с системой сигнализации и электроснабжения.

Только совместная, синхронизированная работа всех элементов перечисленного оборудования может обеспечить снабжение выработок достаточным количеством качественного воздуха и удалить отработанный воздух. Под качественным понимается воздух, содержащий по объёму не менее 20% кислорода, не более 0.5% углекислого газа и содержащий в отработанной струе добычного участка не более 1%.

Вентиляторы главного проветривания должны оборудоваться двумя одинаковыми вентиляторами, с включением резервного не более чем через 10 мин после отключения рабочего.

Различают центральную и фланговую схемы проветривания шахты.

Способы проветривания: всасывающий (наиболее распространённый),

нагнетательный и комбинированный.

Вентиляторы: центробежные (типов ВЦ, ВЦД, ВШЦ), осевые (ВОД).

Для реверсирования струи могут использоваться реверсивные и нереверсивные ВГП. Последние для осуществления реверса оборудуются специальной системой обводных вентиляционных каналов с перебрасываемыми лядами (переключающимися перегородками).

Электропривод ВГП должен:

-работать в длительном режиме с номинальной нагрузкой

- обеспечивать запуск и разгон вентилятора с большим динамическим моментом инерции до номинальной частоты вращения

- обладать возможностью реверса (при соответствующей схеме)

- иметь низкую синхронную скорость вращения при безредукторном подключеннии к вентилятору

- обеспечивать возможность регулирования подачи вентилятора в диапазоне 2:1.

В качестве электродвигателей мощностью более 200 квт применяют синхронные (до 350 квт низковольтные, свыше 350 квт высоковольтные).

При маломощных сетях или по другим причинам используют асинхронный вспомогательный двигатель для запуска СД. Асинхронный двигатель может служить для привода вентилятора в выходные и ремонтные дни или в начальный период эксплуатации шахты.

При нерегулируемом приводе регулирование режима работы вентилятора может осуществляться:

- изменением сопротивления вент сети ( дросселированием)

- изменением угла наклона лопаток направляющих аппаратов

- изменением угла установки лопаток рабочего колеса – для осевых вентиляторов.

Различают регулируемый привод ВГП со ступенчатым, а также с плавным изменением частоты вращения.

Ступенчатое регулирование может быть обеспечено: использованием двух двигателей разной частоты вращения или многоступенчатых двигателей,

или применением преобразователей частоты.

В первом случае могут использоваться два асинхронных двигателя или синхронный и асинхронный двигатели. В качестве многоступенчатых могут применяться двухскоростные АД с КЗ ротором при мощностях до 1400 кВт. Плавное регулирование подачи вентиляторов может быть обеспечено применением: асинхронного машинно - вентильного каскада (АМВК),

асинхронного вентильного каскада (АВК), асинхронного двигателя со статическим преобразователем частоты, комбинированного машинно-вентильного каскада (КАМВК). Последний применяется для ВЦД-47.5 “Север” и позволяет производить запуск АД без пусковых сопротивлений.

Комплексы автоматизации ВГП обеспечивают контроль и управление основным (электропривод) и вспомогательным оборудованием ВГП.

В разные годы и применительно к различному основному оборудованию ВГП разработана и применяется комплектная аппаратура автоматизации :

УКВГ, ЭРВГП, АДШВ, УКАВ, УКАВ-2. В настоящее время для этих целей выпускаются комплексы УАВШ, УКАВ-М. Последние являются унифицированными и могут в зависимости от требования заказчиков поставляться в модификации для различных типов вентиляторов, электроприводов, систем управления электроприводами, расстояний от диспетчерского пункта, способа реверсирования струи и т.п.

Так , УКАВ- М представляет собой набор шкафов закрытого исполнения и пульт дистанционного управления .

Процесс управления ВГП включает следующие операции:

- подготовка ВГП к пуску ( включение цепей высокого и низкого напряжения, выбор способа управления конкретным ВГП : авт., ручн., дист., местн.) и вспомогательным оборудованием (лядами : авт. или ручн.,

режим проветривания: норм. или реверсивный);

пуск (импульс пуска из помещения машинного зала либо из диспетчерской) в автоматическом режиме осуществляется по командам блока микропрограммного автомата БМА. Последний начинает отработку команд в соответствии программой, записанной в ПЗУ. В процессе работы БМА опрашивает состояние входов и формирует выходные сигналы управления электрическими аппаратами и приводами механизмов вентилятора. Между подачей команды и её выполнением задаётся выдержка времени. Если в течение её не поступит сигнал о выполнении команды, то пуск прекращается, все элементы ВГП приводятся в исходное состояние, включается сигнализация и автоматически производится АВР аварийное включение резервного вентилятора.

- регулирование подачи ВГП или автоматическая её стабилизация;

- аварийное или оперативное отключение ВГП.

К вспомогательному оборудованию относят приводы ляд и дверей для реверса воздушной струи ВГП. направляющих и спрямляющих аппаратов, приводы маслосистем и тормозной системы.

Положение ляд, дверей и тормозов контролируется магнитными включателями, датчиками ДПМГ, ДКПУ.

Для контроля нормальной работы ВГП предусмотрена система датчиков и приборов (КИП).

Температура подшипников контролируется аппаратами КТТ-1, АКТ, ДКТ3-8М. В станциях управления ШГС используют КТТ-1 с 8 термодатчиками ТД, аппаратом контроля температурыАКТТ-1 и сигнальным табло ТКТ-1.

Очевидно, что для определения расхода Q необходимо из величины импульса dH извлечь корень, для этой цели используют различные инструментальные методы.

Для контроля подачи и давления в ВГП использовались дифманометры ДМ, ДМИ ( ДМИ-Р - расходомер, ДМИ-Т -например) со вторичными регистрирующими приборами ВФС. В настоящее время их заменяют на более надёжную и современную аппаратуру с тензометрическими преобразователями типа САПФИР, для контроля производительности вводится приставка извлечения корня Ореол-Пик. Для регистрации уровней давления и производительности может быть применен прибор технограф.

Для контроля давления масла в циркуляционной системе применяют, например, двухпозиционные электроконтактные манометры типа ЭКМ.