Автор: Мед А.П., Чичикало Н.І.
Источник: Шоста міжнародна науково-практична конференція "Інтегровані інтелектуальні робототехнічні комплекси", 27-29 травня 2013 р. – Київ, НАУ – 2013, с. 85-56.
Мед А.П., Чичикало Н.І. Обгрунтування структури системи моніторингу стану та управління комплексом водовідливу шахти Проведено короткий огляд існуючих технічних рішень, запропоновано концептуальну модель системи моніторингу стану та управління комплексом водовідливу шахти, яка вирішуватиме проблему енергозбереження у водовідливних установках
На сьогоднішній день в умовах ринкової економіки питання зменшення собівартості вугілля, що видобувається, стає дуже актуальним. Одним з рішень даної проблеми є удосконалення систем управління комплексом водовідливу шахт з метою скорочення енергоспоживання водовідливного комплексу, який складає до 15% з усієї електроенергії споживаної шахтою.
На сучасному етапі розвитку гірничої технології у шахтах Донецького вугільного басейну для автоматизації процесу водовідливу у більшості випадків використовуються апаратура автоматизації водовідливних установок ВАВ.1М.
Апаратура ВАВ.1М забезпечує автоматичне, місцеве і дистанційне керування роботою насосів, автоматичну заливку насосів, автоматичну заміну насоса, відключеного через непрацездатність, резервним насосом, циклічність роботи насоса, послідовність запуску і зупинки насосів при паралельній роботі, заборону пуску насоса під час максимуму енергоспоживання, заборону пуску непрацездатного насоса, облік часу роботи насосів, відображення сигналів диспетчеру про рівень води, роботу насосів, непрацездатності установки, часу початку й закінчення максимумів енергоспоживання та інші.
Суттєвим недоліком розглянутої системи можна вважати відсутність можливості управління водовідливними установками згідно графіка максимумів навантаження на енергосистему шахти з метою скорочення енергоспоживання водовідливного комплексу. Апаратура автоматизації водовідливних установок ВАВ.1М лише частково вирішує цю проблему.
Можна також виділити деякі сучасні системи управління водовідливом, розроблені російськими інженерами. Наприклад, автоматизовану систему управління насосами головного водовідливу (АСУВ), яка крім описаних вище функцій, має деякі нові, такі як плавний пуск і плавну зупинку високовольтних електродвигунів насосних установок; вимірювання рівня води в зумпфі і керування роботою зумпфових насосів; інтеграція та обмін даними з об'єднаною системою управління шахти.
Автоматизована система управління шахтного водовідливу АСУВ – «КАСКАД» Система АСУВ призначена для автоматичного керування головними водовідливними насосними установками відповідно до уставками оператора і зміною рівня води в водозбірнику, а також відключення насосних установок та пов'язаного обладнання в разі виникнення критичних режимів роботи.
Відмінною особливістю апаратури є: застосування безконтактних первинних датчиків з видачею аналогових сигналів, що дозволяє контролювати вимірювання параметрів роботи насосних агрегатів в широкому діапазоні; застосування програмованих логічних контролерів (ПЛК) для обробки сигналів, що надходять у станції управління, пульти ручного управління і центральний пульт управління; модульні конструкції станції управління насосами, що забезпечує взаємозамінність блоків; можливість інтегрування командних і контрольованих сигналів в автоматизовану систему оперативно – диспетчерського управління шахти.
Усі розглянуті системи не вирішують проблему енергозбереження цілісно, тому пропонується нова система моніторингу стану та управління комплексом водовідливу шахт (СМУВ), яка забезпечить автоматичне управління водовідливом з урахуванням поточних рівня води в водозбірнику і значення припливу води, а також забезпечить економічне споживання електроенергії водовідливними установками. Запропонована концептуальна модель системи СМУВ призначена для виконання наступних функцій:
– автоматичного керування технологічним процесом водовідведення відповідно до графіка навантаження;
– підвищення оперативності дій персоналу при управлінні технологічним процесом водовідливу;
– підвищення надійності електродвигунів і насосів водовідливних установок, скорочення витрат на експлуатацію за рахунок оперативної діагностики стану обладнання та запобігання аварійних ситуацій;
– забезпечення резерву для подальшого розширення системи автоматичного управління при модернізації виробництва, а також при перенесенні принципів розроблюваної системи на інші об'єкти.
Рисунок 1 – Спрощена концептуальна модель системи СМУВ у графоаналітичному вигляді
У таблиці наведені основні концепти та змінні стану моделі СМУВ при нормальному режиму роботи.
Таблиця – Концепти та змінні стану
Запропонована концептуальна модель системи СМУВ має новий підхід до управління складним водовідливним комплексом глибоких шахт. При такому управлінні враховується не тільки рівень води у водозбірнику та обсяг водопритоку, але й потужність, споживана електродвигунами насосів водовідливних установок. Пропонується вимикати дільничні водовідливні установки під час максимумів загрузки на енергосистему шахт. Головні водовідливні установки, які крім свого власного водо притоку відкачують водопритоки дільничних установок, переводити на енергозберігаючий режим шляхом зменшення подачі насосу.