НОВІ ТЕХНІЧНІ РІШЕННЯ ПО АВТОМАТИЗАЦІЇ ТУРБОКОМПРЕСОРНОЇ СТАНЦІЇ ПНЕВМОПОСТАЧАННЯ ШАХТИ

Название: НОВІ ТЕХНІЧНІ РІШЕННЯ ПО АВТОМАТИЗАЦІЇ ТУРБОКОМПРЕСОРНОЇ СТАНЦІЇ ПНЕВМОПОСТАЧАННЯ ШАХТИ

Авторы: Брижицкая О.А., студент; Оголобченко А.С., доцент, к.т.н.

Конкурс внутривузовских студенческих научных работ по разделу "Горное дело", Донецк: ДонНТУ, 2008.

У роботі розглянуті питання автоматизації компресорної станції шахти ім. О.Ф. Засядька. На шахті компресорна станція обладнана чотирма турбокомпресорами типу К250 з привідними синхронними електродвигунами типу СТД потужністю 1600 кВт кожний. Параметри стислого повітря, визначальні технікоекономічні показники роботи приймачів пневмоенергії, залежать від умов постачання і споживання стислого повітря, тобто від роботи турбокомпресорної станції, пневмомережі, вигляду і кількості споживачів.

Для забезпечення нормальної роботи компресора, при змінній витраті повітря в пневмомережі, треба компресор обладнати противопомпажним захистом, який забезпечується спеціальним регулятором, що сполучає противопомпажной заслінкою нагнітальний повітропровід компресора з атмосферою, коли споживання повітря пневмомережою стає нижчим Qк і, таким чином, утримує режим роботи компресора на стійкій гілці робочої характеристики. Ступінь відкриття противопомпажної заслінки визначається різницею між Qк і дійсним споживанням повітря пневмомережі.

Запропоновано новий спосіб автоматичного контролю и захисту турбокомпресору від помпажу. Суть способу полягає у контролі помпажного режиму по електричним параметрам приводного електродвигуна турбокомпресора. При збільшенні опору пневматичної мережі компресора, його робоча крапка наближається до межі помпажа. При цьому починає обертаючий зрив газу з поверхні лопаток робочих коліс турбомашини, виникають коливання струму статора приводного електродвигуна, пропорційні коливанню значення витрати. Ці явища ще досить не вивчені.

Як джерело сигналу для пристрою захисту від помпажа може бути використаний датчик струму ( трансформатор струму, первинна обмотка якого включена послідовно в обмотку статора приводного електродвигуна компресора). На виході датчика струму з'являються коливання сигналу, пропорційні відповідно коливанням струм статора. Вихідним сигналом пристрою є сигнал напруги змінного струму частотою 50 Гц, промодульований предпомпажными коливаннями низької частоти 0,2-3,5 Гц. Поява коливань струму статора не залежить від умов всмоктування, охолоджування і технічного стану турбокомпресора, що свідчить про значну перевагу для використання способу протипомпажного захисту

Для реалізації запропонованого способу захисту турбокомпресора від помпажу розроблена структурна схема пристрою протипомпажного захисту (ППЗ), яка приведена на рисунку 1.

На рисунку 1 позначено: 1 – датчик струму; 2 – випрямляч; 3 – фільтр нижних частот ; 4 – фільтр верхних частот; 5 – перший компаратор; 6 інтегратор; 7 – тригер Шмитта; 8 – елемент «ИЛИ»; 9 – реле; 10 – перетворювач; 11 – другий компаратор

Відповідно до структурної схеми пристрій ППЗ працює так. При повільному збільшенні опору пневматичної мережі турбокомпресора його робоча крапка повільно наближається до границі помпажа. При цьому виникають коливання струму статора, що характеризують предпомпажний режим роботи турбокомпресора На виході датчика струму 1 з'являються коливання сигналу, пропорційні відповідно коливанням струму статора . Вихідним сигналом датчика струму є сигнал напруги перемінного струму частотою 50 Гц, промодульований предпомпажними коливаннями низької частоти 0,2-3,5 Гц.

Сигнал з виходу датчика 1 випрямляється випрямлячем 2. На його виході формується пульсуючий сигнал промодульований коливаннями, пропорційними предпомпажним коливанням. Цей сигнал надходить на фільтр ФНЧ (блок 3), що затримує коливання з частотою понад 3,5 Гц. З виходу фільтра нижніх частот 3 сигнал надходить на виходи фільтра верхніх частот 4 і функціональний перетворювачі 10. Фільтр ФВЧ (блок 4) виділяє і підсилює перемінну складову ( інтервал частот 0,2-3,5 Гц ) вхідного сигналу і подає неї на вхід першого компаратора 5 . Одночасно сигнал з виходу ФНЧ 3 через перетворювач 10 надходить на другий вхід першого компаратора 5.

Вихідні сигнали з перетворювача 10 надходять на компаратор 5, тобто задається уставка спрацьовування компаратора. При перевищенні амплітудною негативною напівхвилею перемінної складового вхідного сигналу заданого задатчиком спрацьовує компаратор і на його виході з'являються імпульси, що надходять на вхід інтегратора 6. Інтегратор інтегрує ці імпульси. Якщо коливання продовжуються, то сигнал на виході інтегратора збільшується і досягає уставки тригера Шмитта 7. Тригер Шмитта спрацьовує, на його виході з'являється імпульс, що надходить на елемент “ИЛИ” 8. При цьому спрацьовує реле 9 і замикає ланцюг сервопривода противопомпажного клапана, відкриття якого переводить робочу крапку турбокомпресора з предпомпажной у стійку зону. Після виходу турбокомпресора з предпомпажної зони, на виході компаратора 5 імпульси зникнуть. Тоді вихідна напруга інтегратора 6 почне лінійно спадати і при досягненні їм порога відпускання тригера Шмитта, імпульс на його виході припиниться.

Уставка спрацьовування тригера Шмитта повинна обрана так, щоб устигли пройти не менш трьох предпомпажних коливань, що відповідає порушенню помпажних коливань.

При різкому порушенні помпажних коливань сигналу з виходу фільтр нижних частот надходить на другий компаратор 11 . Компаратор спрацьовує, на його виході з'являється прямокутний імпульс, що надходить на другий вхід елемента “ИЛИ” 8 . При цьому спрацьовує реле 9 і своїми контактами замикає ланцюг сервопривіду протипомпажного клапану.

Библиотека