Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В настоящее время созданы технические средства, разработаны алгоритмы и составлены программы управления основным производством, рассчитанные на механические средства выемки и транспорта полезного угля. Применение на шахтах гидравлических средств выемки и транспортирования угля, отличающихся по принципу работ от механических, требует создания специальных средств и алгоритмов управления такими объектами [ 1].

Как показал опыт работы гидрошахт Донбасса и Кузбасса, на гидрошахтах могут быть эффективно применены гидравлический и механический способ выемки угля: механический – с помощью очистных комбайнов и гидравлический – с помощью гидромониторов. В этом случае транспортирование угля из добычных забоев на поверхность шахты осуществляется комбинированным способом – от добычных участков с комбайновой выемкой угля с помощью ленточных конвейеров, а от добычных участков с гидравлической выемкой угля – гидротранспортом.

Отсутствие или недостаточная изученность многих вопросов теории и практики гидромеханизации и автоматизации горных работ при гидродобыче послужили основанием для выбора данной темы магистерской работы.

1. Актуальность темы

Эффективность управления гидротранспортный комплексом шахты может быть оценена по обеспечению непрерывной работы гидротранспортного комплекса шахты в условиях отклонения потоков гидросмеси от расчетных значений при минимально необходимом расходе воды и электроэнергии на 1 тонну транспортируемой горной массы. Поэтому разработка и исследование системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты является актуальной темой.

2. Цель работы и задачи исследования

Цель работы: Повышение эффективности работы гидротранспортного комплекса шахты с механогидравлическим способом выемки угля путем обоснования параметров и алгоритмов управления на основании чего разработана система автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты.

    Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи исследования:

  1. Провести анализ гидротранспортного комплекса шахты как объекта автоматического управления и сформулировать критерии управления.

  2. Разработать математическую модели системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты.

  3. Провести исследования системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты.

  4. Обосновать и разработать структурную схему системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты.

3. Обзор исследований и разработок

3.1. Анализ гидротранспортного комплекса шахты как объекта автоматического управления. Критерии управления

Гидротранспортный комплекс шахты с механогидравлическим способом выемки угля предназначен для транспортирования угля и перекачивания воды и как объект управления состоит из ряда локальных объектов управления (см. рисунок 1): гидроподъёмная установка (ГПУ), осуществляющая транспортирование гидросмеси с пульповодосборника на поверхность шахты до обогатительной фабрики (ОФ); углесосная установка (УУ), осуществляющая перекачку гидросмеси от добычных участков с гидравлической выемкой угля в пульповодосборник гидроподъёмной установки; ленточный конвейер, который транспортирует уголь от добычного участка с комбайновой выемкой угля; водоотливная установка (ВУ), осуществляющая перекачивание воды с горных выработок добычного участка с комбайновой выемкой угля в пульповодосборник гидроподъёмной установки.

Рисунок 1 - Гидравлическая схема гидротранспортного комплекса шахты

Рисунок 1 – Гидравлическая схема гидротранспортного комплекса шахты: 1 – насосная станция, 2 – водоотливная установка, 3 – пульповодосборник, 4 – гидроподъёмная установка, 5 – к обогатительной фабрике, 6 – трасса безнапорного гидротранспорта, 7 – дробилка, 8 – ленточный конвейер, 9 – от насосных станций (анимация: 11 кадров, 5 циклов повторения, 129 килобайтов)


Также на рисунке 1 изображена трасса безнапорного гидротранспорта, куда сбрасывается с конвейера уголь через дробилку и одновременно подаётся вода на смыв от насосной установки (НУ) с поверхности шахты. Далее гидросмесь безнапорным потоком поступает в пульповодосборник гидроподъёмной установки. Таким образом в гидротранспортном комплексе шахты выход одного локального объекта является входом последующего объекта, взаимосвязанных между собой единством технологического процесса. Также характерной особенностью работы гидротранспортного комплекса шахты является неравномерность грузопотока, поступающего к нему, что обусловлено технологией выемки угля в забоях [3].

Для обеспечения эффективности и ритмичности работы гидротранспортного комплекса шахты управление таким объектом осуществлять по двухуровневой системе управления, на верхнем уровне которой осуществляется координация работы всех технологических установок комплекса, а на нижнем – управление отдельными технологическими установками. Управление на всех уровнях должно осуществляться в соответствии с условиями критериев управления.

Глобальный критерий для координации работы гидротранспортного комплекса шахты в целом формулируется как: обеспечение непрерывной работы гидротранспортного комплекса шахты в условиях отклонения потоков гидросмеси от расчетных значений при минимально необходимом расходе воды и электроэнергии на 1 тонну транспортируемой горной массы. Требование непрерывной готовности работы гидротранспортного комплекса диктуется случайным характером потребности в гидроэнергии и поступлении горной массы в транспортируемую сеть из забоев. Требование минимально необходимого расхода воды в системе гидротранспорта обусловлено необходимостью обеспечения: максимальной эффективности работы технологических установок, минимальных эксплуатационных затрат на содержание гидротранспортного комплекса и поддержание максимальной пропускной способностью его по горной массе. Требования минимального необходимого расхода электроэнергии обусловлено высокой энергоёмкостью технологических установок, так как в качестве приводных электродвигателей насосов и углесосов используются мощные от 630 кВт до 1500 кВт электродвигатели. Так как гидротранспортный комплекс состоит из совокупности технологических объектов, то условия глобального критерия управления выполняется частично при управлении каждым объектом комплекса в соответствии с локальным критерием управления для данного объекта.

Углесосная установка представляет собой узел сосредоточения гидросмеси с углесосом (см. рисунок 2).

Рисунок 2 - Гидравлическая схема угленосной установки

Рисунок 2 – Гидравлическая схема угленосной установки: 1 – зумпф; 2 – складируемое твердое; 3 – всасывающий устройство (УВ); 4 – трубопровод подпитки; 5 – шибер регулировочный; 6 – уровень гидросмеси; 7 – задвижка разбутовочной воды; 8 – задвижка заливки углесоса; 9 – всасывающий патрубок; 10 – углесос; 11 – напорный углепровод; 12 – задвижка промывки; 13 – шибер нагнетания; 14 – приток из желобов безнапорного гидротранспорта; 15 – водовод.

Возмущение (колебание притока гидросмеси от забоев) на неё распространяется по безнапорному каналу. Углесосная установка по отношению к возмущению ведёт себя как безинерционное звено, а по отношению к управляющим воздействиям – как инерционное. Период инерционности (переключения режимов) достигает 10 минут и более. Емкость её пульповодосборника недостаточная для компенсации возможных возмущений.

Для углесосной установки локальный критерий управления Ф1 (Тэ) может быть представлен как:

Ф1э) => Wp* = Wp - Δ Wp → max

Wmin ≤ Wt ≤ Wmax

где: Wmin, Wt, Wmax – соответственно текущий объем заполнения, верхнее и нижнее значение регулирующей (рабочей) емкости пульповодосборнике, м, Tэ – период определения эффективности, изменение, Wp* – объем эффективно используемой части регулирующей емкости Wp пульповодосборника, характеризующий амплитуду колебаний объема (уровня), м3, Δ Wp неэффективно используемая часть Wp обусловлена максимальной величиной абсолютной погрешности принятого способа управления углесосных установкой, м3.

Управляемой переменной является подача углесосной установки, которая зависит от текущего режима работы (разрегулирование, зарегулирование). Поток гидросмеси от углесосной установки является нагрузкой для последующего звена гидротранспортного комплекса шахты – гидроподъёма.

Для гидроподьемной установки критерий управления Ф2 (Тэ) может быть представлен в форме выполнения ограничений:

Wminг ≤ Wtг ≤ Wmaxг

Qminу ≤ Qtу ≤ Qmaxу

где: Wminг, Wtг, Wmaxг> – соответственно текущий объем заполнения, нижнее и верхнее значения рабочей емкости пульповодосборника гидроподъёмной установки;

Qminу, Qtу, Qmaxу – текущая минимально допустимая и максимально возможная подача углесоса гидроподъемной установки. Qminу определяется из расчёта: скорость скорость подъёма выше критической при Qminу ≤ Qtу, Qmaxу определяется максимально возможным числом работающих углесосов, обеспечивающих граничное значение к.п.д.

Управление гидроподъёмной установкой в соответствии с указанным критерием может быть осуществлено как за счет управления совокупностью работающих углесосов (то есть нагрузкой на гидроподьем), так и за счет управления подачей углесоса.

Локальный критерий управления подачей воды в трассу безнапорного гидротранспорта Ф3 (Тэ) может быть представлен как:

Qmin → Qminв

где: Qmin, Qminв – фактический и минимально необходимый расход воды, м3/c,

Значение Qminв определяется по формуле:

Qminв = Qminр + Qminпр

Минимально необходимое количество воды, подаваемое для безнапорного гидротранспорта при работающей конвейерной линии определяется по формуле:

Qminр = Qmqв ρ-1

где: Qm– транспортирующая способность потока м3/с; ρ – плотность води кг/м3; qв – удельный расход воды м3/кг.

Величина удельного расход воды определяется как:

где: Кн – коэффициент, учитывающий неточности уложенных желобов; Кн = 1,2 - 1,5; Кі – эмпирические коэффициенты, зависящие от свойств транспортируемого материала, их значения для наиболее часто встречающихся условий гидрошахт приведены в соответствующих таблицах [1].

Минимальное количество воды, необходимое для промывок желобов после отключения ленточной конвейерной линии определяется как:

Qminпр τminn

где: τminn – минимальное необходимое время промывки пульповоде, с.

τminn = 1,1 Lтр (Vкр)-1

Lтр – длина безнапорной трассы, м; Vкр – критическая скорость гидротранспортировки м/с.

Таким образом, суть управления подачей воды в трассу безнапорного гидротранспорта сводится к обеспечению минимально необходимого количества води, подаваемой для безнапорного гидротранспорта при работающей конвейерной линии и обеспечению минимально необходимого времени промывки трассы при отключении ленточной конвейерной линии с последующим отключением насосов станции НС [5].

Водоотливная установка ВУ не является гидротранспортной установкой, она предназначена для перекачивания воды от добычных участков с комбайновой выемкой угля в пульповодосборник гидроподъёмной установки, что влияет на соотношение Т:Ж гидросмеси, а следовательно на эффективность работы гидроподъёмной установки. Также водоотливная установкам является крупным потребителей электроэнергии и имеет свободный цикл работы с технологическими перерывами, что даёт возможность совмещать работу ВУ с периодами тарифных ограничений электроснабжения шахты на суточном интервале времени (пиковые периоды), то есть использовать водоотливную установку как потребителя регулятора в системе электроснабжения, что имеет важное значение [2].

Таким образом, локальный критерий управления водоотливной установкой Ф4 (Тэ) может быть представлен как обеспечение графика работы водоотливной установки только вне зоны пиковых периодов. При этом в перед пиковый период водосборник водоотливной установки должен иметь свободный объем от воды, чтобы при выключенных водоотливной установки водосборник аккумулировал воду с горных выработок. В работе [2] описаны способы автоматического управления водоотливной установкой с учетом пиковых периодов в системе электроснабжения шахты: способ принудительного включения по времени с последующим регулированием подачи, способ управления по трем точкам и способ принудительного включения по времени. Для условий гидротранспортного комплекса шахты может быть использован способ принудительного включения по времени, который используется в алгоритме управления аппаратуры автоматизации насосной станции типа ВАВ.1М.

3.2. Разработка математической модели системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты

Как показали исследования гидротранспортный комплекс шахты может находиться в одном из трех состояний:

1. Разрегулирован S1 – углесосная установка перекачивает гидросмесь с номинальной подачей Qymax.

2. Зарегулирован S2 – углесосная установка перекачивает воду на пониженной подаче Qymin.

3. Углесосная установка выключена S3.

Каждое состояние Si имеет свое время перехода Ti в следующее состояние:

Период управления τy углесосной установкой определяется из выражения:

где τmin – минимально возможное транспортное запаздывание безнапорных потоков в пульповодосборник углесосной установки.

Численное значение τзmin определяется из выражения:

где: Lmin– длина трассы безнапорного гидротранспорта к пульповодосборнику; Vnmax – максимально возможная скорость безнапорного потока гидросмеси.

Отрабатывать управляющее воздействие необходимо при τ ≤ Ti и при достижении объема заполнения пульповодосборника Wτ одного из своих предельных значений (Wmax, Wmin). Для случая, когда τ3max < max { Ti } ниже приведен расчет соответствующих установочных значений, которые корректируют допустимые пределы.

Зададимся следующим набором вспомогательных логических переменных, которые примут участие в формировании массива управляющих команд:

При длительной работе углесосной установки в состоянии S2 уровень складируемого в зумпфе может достичь критического значения. Критическим уровнем является такой, выше которого углесосная установка не в состояний дозировать твердое и воду в необходимом для гидротранспортирования концентрации. Критический уровень в общем случае зависит от расположения камеры подпитки всасывающего устройства, и от объема пульповодосборника. Критический уровень твердого может быть уже при разнице между уровнем гидросмеси h(t) и уровнем твердого hτ(t) порядка Δ hкр.т. = 0,1 - 0,3 м. В соответствие с этим формируется логическая переменная, отражающая факт образования критической ситуации:

Далее, управления углесосной установкой должно обеспечить стабилизацию уровня в заданных пределах для случаев кратковременных пульсаций Qtn, превышающих подачу углесоса, при этом среднее значение притока на период управления не может превышать Qy, что обеспечивается соответствующим расчетом нагрузки (Qn) и продуктивности углесоса. Для того чтобы определить момент формирования управляющего воздействия в интервале моделирования τ ≤ τy необходимо, учитывать текущий объем заполнения зумпфа Wt и прогнозный объем заполнения Wτ при данной подаче Qty, углесоса, определить интервал времени tx (в конце интервала τ), в течение которого углесос должен работать на измененной (необходимой) подаче Qty таким образом, чтобы с учетом времени Ti перевода углесоса на необходимый режим подачи объем заполнения зумпфа до конца интервала τ отвечал бы необходимом предельному значению объема Wj

Откуда

А момент формирования управляющего воздействия определится выполнением неравенства:

Сформированные таким образом переменные Z1 ÷ Z11, в совокупности с логическими переменными состояния Si угленосной установки образуют необходимый набор функций управляющих воздействий:

где: Y0 – команда «разрегулировать», Y1 – команда «зарегулировать»; Y2 – команда «выключить»; Y3 – команда «подать аварийную воду в зумпф»; Y4 – команда «выключить»; Y5 – команда «выключить подачу воды в забои» [6].

3.3 Исследование системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты

Как указывалось в п. 3.2 одной из функций системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты является регулирование подачи углесосной установки. В данное время известны следующие способы регулирования подачи углесосных установок [2]:

1) регулирования без предварительного перевода углесоса на воду;

2) регулирования с предварительным переводом углесоса на воду.

К первой группе относятся следующие способы. Регулирование путем: изменение частоты вращения рабочего колеса углесоса; впуска воздуха во всасывающую линию углесоса; дросселирования напорного трубопровода.

Все перечисленные способы данной группы обладают общим существенным недостатком: все они для обеспечения заданной глубины регулирования требуют увеличения на такую же величину начальной скорости потока, что ведет к резкому увеличению потерь на трение и существенному сокращению длины транспортирования. Поэтому отмеченные способы не отвечают современным требованиям, предъявляемым к ним условиям эффективной эксплуатации углесосных установок.

Способ регулирования с предварительным переводом углесосы на воду., Разработанный в ГНИ (сейчас название вуза Донецкий национальный технический университет).

Этот способ основан на применении всасывающего устройства УВ-5 и заключается в предварительном переводе углесоса на воду, полной промывке транспортного трубопровода на максимальной подаче углесоса за счет воды, содержащейся в зумпфе станции, с последующим дросселированием трубопровода стандартной задвижкой. Применение этого способа показало достаточную эффективность регулирования. Таким образом, в работе принят способ автоматического регулирования подачи углесосной установки путем регулирования задвижки на трубопроводе, который нагнетает. Перед регулировкой подачи углесосная установка переводится на перекачку воды с помощью специального всасывающего устройства.

Упрощенная схема углесосной установки приведена на рисунке 3. На трубопроводе, который нагнетает, установлена управляемая задвижка.

Рисунок 3 - Упрощенная технологическая схема углесосной установки

Рисунок 3 – Упрощенная технологическая схема углесосной установки

Закрывая или открывая управляемую защелку 2 сменяется сопротивление сети aQ2, вследствие чего изменяется напорная характеристика трубопровода.

На рисунке 4 представлены характеристики углесосной установки при регулировании подачи углесоса изменением положения задвижки на трубопроводе, который нагнетает. Наклон напорной характеристики трубопровода HТП определяется сопротивлением трубопровода a.

Чем больше прикрыта управляемая задвижка, тем большее сопротивление трубопровода (a3>a2>a1), и тем круче пройдет характеристика сети. Изменение характеристики трубопровода (HТП1 → HТП2 → HТП3) приводит к изменению рабочего режима углесосной установки.

Рисунок 4 - Характеристики углесосной установки при регулировании подачи углесоса изменением напорной характеристики трубопровода

Рисунок 4 – Характеристики углесосной установки при регулировании подачи углесоса изменением напорной характеристики трубопровода

Структурная схема системы автоматического регулирования подачи углесосной установки приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структурна схема  системи автоматического  регулюванния подачи угленосной установки

Рисунок 5 – Структурна схема системи автоматического регулюванния подачи угленосной установки

Передаточная функция цепи «усилитель» имеет вид:

Передаточная функция цепи привода задвижки:

Объект регулирования – задвижка, представлена апериодической цепью с передаточной функцией:

В результате моделирования САР, с использованием параметров углесосной установки типа У900-90, оборудованной задвижкой типа ЗГП250 с приводом ПЭГ100, установлено, что данная САР не удовлетворяет условиям эксплуатации: динамическое отклонение равно 45 %, длительность переходного процесса tпп = 1,12 с, ошибка системы ± 7%. Поэтому, в структуру САР введена корректированная цепь. На рисунке 6 представлена структурная схема корректированной системы автоматического регулирования подачи углесосной установки.

Рисунок 6 - Структурная схема корректированной системы автоматического регулирования углесосной установки

Рисунок 6 – Структурная схема корректированной системы автоматического регулирования углесосной установки

Передаточная функция корректированной замкнутой системы выглядит как:

где: Wк – передаточная функция корректированной цепи.

В результате исследований получены графики переходного процесса в САР углесосной установки (см. рисунок 7, где кривая 1 – переходный процесс нескорректированной САР, а кривая 2 – переходный процесс корректированной САР).

Рисунок 7 - Графики переходного процесса в САР углесосной установки

Рисунок 7 – Графики переходного процесса в САР углесосной установкой

Как видно из графика, переходный процесс нескорректированной САР (кривая 1) характеризуется динамической отклонением равным 45 %, длительностью переходного процесса tпп = 1,12 с ошибкой системы ± 7%, что не удовлетворяет условиям эксплуатации. Введение корректирующего звена уменьшает изменение давления в задвижки в 2,21 раза (см. кривая 2), т.е.

что составляет в процентах от номинального

Длительность переходного процесса tпп = 1,2 удовлетворяет условиям эксплуатации, следовательно корректируемая система САР с показателем tппк = 0,7 с. будет удовлетворять этим условиям.

3.4. Обоснование структурной схемы системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты

Для автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты в соответствии с указанными критериями управления предлагается двухуровневая компьютерно-интегрированная система управления с использованием промышленной шины. Структура системы управления приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Структурная схема компьютерной - интегрированной системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты

Рисунок 8 – Структурная схема компьютерной-интегрированной системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты

Система управления относится по классификации систем управления к PLC-системе [8]. На верхнем уровне управления расположена рабочая станция оператора гидротранспортного комплекса (РСО) и представляет собой персональный компьютер Станция РСО обеспечивает выполнение следующих функций:

- согласование работы технологических установок гидротранспортного комплекса шахты в режимах пуска, рабочем режиме и останова;

- выбор момента перевода работы технологических установок гидротранспортного комплекса в энергосберегающий режим с учётом пиковых нагрузок в системе электроснабжения шахты;

- прогнозирование состояния уровня воды в водосборниках водоотливных установок, гидросмеси в пульповодосборниках углесосных установок и гидроподъёмной установке;

- обработка и отображение в табличном и графическом виде в виде интерактивных графических мнемосхем на мнемощите, мониторе или панелях визуализации оператора гидротранспортного комплекса шахты следующей информации: текущий уровень воды в водосборниках водоотливных установок; текущий уровень гидросмеси в пульповодосборниках углесоных установок; текущий уровень гидросмеси в пульповодосборнике гидроподъёмной установки; работа насосных и углесосных установок (включено, выключено); подача насосных и углесосных установок; аварийное состояние водоотливных и углесосных установок с расшифровкой вида неисправности; текущий расход электроэнергии водоотливными и углесосными установками; работа углесосной установки в зарегулированном или разрегулированом режимах; работа конвейерной линии(включено, выключено); наличие подачи воды на смыв угля в трассе безнапорного гидротранспорта;

- ведение базы данных с технологической информацией, ее архивирование и резервирование;

- генерирование отчетов о работе гидротранспортного комплекса шахты;

- дистанционное управление рабочим и резервным насосами, углесосами, задвижками (включить – выключить).

На нижнем уровне управления находятся программируемые логические контроллеры (PLC1–PLC4) для управления конкретной технологической установкой, блоки датчиков (БД1–БД4) и блоки исполнительных механизмов (БМ1–БМ4) (см. рисунок 2), Для обеспечения искрозащиты промышленных контроллеров PLC применены искробезопасные разделительные преобразователи (ИРП).

Физическую и логическую связь между промышленными контроллерами и станцией РСО в единую систему автоматического управления процессом управления гидротранспортным комплексом шахты обеспечивает промышленная сеть, например, Profibus [7].

Контроллер PLC1 используется для управления углесосной установкой и выполняет следующие функции:

- включение и выключение гидроподъёмной углесосной установки по определенному алгоритму в зависимости от уровня гидросмеси в водосборнике или по команде от станции РСО системы;

- обеспечение непрерывной работы углесосной установки при неравномерном поступлении в пульповодосборник гидросмеси путём перевода работы углесоса с гидросмеси на воду;

- контроль уровня гидросмеси в пульповодосборнике, подачи углесосной установки, давления в нагнетательном трубопроводе, температуры подшипников углесосного агрегата, расход электроэнергии, нагрузку на приводной электродвигатель;

- обеспечение гидравлических и электрических защит углесосной установки;

- передачу и приём информации от станции РСО;

- регулирование подачи углесосной установки (обеспечивается системой автоматического регулирования САР).

Контроллер PLC2 предназначен для управления гидроподъёмной установкой и выполняет следующие функции:

- включение и выключение гидроподъёмной установки по определенному алгоритму в зависимости от уровня гидросмеси в водосборнике или по команде РСО системы;

- обеспечение непрерывной работы гидроподъёмной установки при неравномерном поступлении в пульповодосборник гидросмеси путём перевода работы углесоса с гидросмеси на воду;

- контроль уровня гидросмеси в пульповодосборнике, подачи гидроподъёмной установки, давления в нагнетательном трубопроводе, температуры подшипников углесосного агрегата, расход электроэнергии, нагрузки на приводной электродвигатель;

- обеспечение гидравлических и электрических защит гидроподъёмной установки;

- передачу и приём информации от станции РСО;

- индикация о режимах работы гидроподъёмной установки, контроллера PLC и других технических средств автоматизации.

Контроллер PLC3 предназначен для управления водоотливной установкой и выполняет следующие функции:

- подача предупредительного сигнала при включении водоотливной установки;

- включение, выключение водоотливной установки в зависимости от уровня воды в водосборнике или по команде станции РСО системы;

- автоматическая заливку водоотливной установки перед её включением;

- управление водоотливной установкой с учетом периодов тарифных ограничений электроснабжения шахты на суточном интервале времени;

- контроль уровня воды в водосборнике, подачи водоотливной установки, давления, вакуума в воды в нагнетательном трубопроводе, вакуума во всасывающем, температуры подшипников водоотливного агрегата, расход электроэнергии, нагрузку на приводной электродвигатель;

- обеспечение гидравлических и электрических защит водоотливной установки, защиту от кавитации;

- передачу и приём информации от станции РСО;

- индикация о режимах работы водоотливной установки, контроллера PLC и других технических средств автоматизации.

Контроллер PLC4 предназначен для управления подачей воды в трассу безнапорного гидротранспорта и выполняет следующие функции:

- открытие и закрытие задвижки на трубопроводе, подающем воду на смыв горной массы, которая поступает от конвейера в трассу безнапорного гидротранспорта;

- формирование выдержки времени на промывку трассы безнапорного гидротранспорта при выключении конвейерной линии;

- передачу и приём информации от станции РСО.

Выводы

В результате проведенного анализа гидротранспортного комплекса как объекта автоматического управления сформулирован глобальный критерий управления гидротранспортным комплексом шахты - обеспечение непрерывной работы гидротранспортного комплекса шахты в условиях отклонения потоков гидросмеси от расчетных значений при минимально необходимом расходе воды и электроэнергии на 1 тонну транспортируемой горной массы. Так как гидротранспортный комплекс состоит из совокупности технологических объектов, то условия глобального критерия управления выполняется частично при управлении каждым объектом комплекса в соответствии с локальным критерием управления для данного объекта. Поэтому в работе сформулированы также локальные критерии управления для углесосных установок, водоотливных установок и установки подачи воды в трассу безнапорного гидротранспорта.

В работе разработана математическая модель системы автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты, которая основана на том, что гидротранспортный комплекс шахты может находиться в одном из трех состояний: разрегулирована, зарегулирована и углесосная установка выключена. Полученные математические зависимости формирования управляющих воздействий для каждого состояния комплекса с учетом времени перехода из одного состояние в другое.

Составлена структурная схема САР и проведено математическое моделирование. В результате исследований получены графики переходного процесса в САР углесосной установки. Полученные параметры САР удовлетворяют условиям эксплуатации.

Для автоматического управления гидротранспортным комплексом шахты в соответствии с указанными критериями управления предложена двухуровневая компьютерно-интегрированная система управления с использованием промышленной шины. На верхнем уровне управления расположена рабочая станция оператора гидротранспортного комплекса. На нижнем уровне управления находятся программируемые логические контроллеры для управления конкретной технологической установкой, блоки датчиков, блоки исполнительных механизмов и искробезопасные разделительные преобразователи, для обеспечения искрозащиты промышленных контроллеров. Сформулированы функции технических средств автоматизации каждого уровня управления.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2014 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Перечень ссылок

1. Груба В. И., Папаяни Ф. О., Никулин Э. К., Оголобченко А. С. – Основы управления гидроэнерготранспортными системами., – Донецк: Донбасс, 1993. – 225 с.

2. Данильчук Г. И., Шевчук С. П., Василенко П. К. Автоматизация электропотреблениия водоотливных установок – К.: Техника, 1981. – 102 с.

3. Коденцов А. Я. Гидротехнология на шахтах. – М. Недра 1984. – 320 с.

4. Світлий Ю. Г., Круть О. А. Гідравлічний транспорт твердих матеріалів. – Донецьк: Східний видавничий дім, 2010. – 268 с.

5. Груба В. И., Борисов А. А. Алгоритм комплексного оптимального управления гидросистемой шахты // Разработка месторождений полезных ископаемых. – Киев: Техника, 1973. – № 31. – с. 26–29.

6. Груба В. И., Папаяни Ф. О. Усовершенствованный алгоритм управления технологическим процессом гидрошахты. // Горная электромеханика и автоматика. – 1981. – вып. 39. с. 41–47.

7. Мячев А. А. Интерфейсы систем обработки данных: Справочник / Под ред. А. А. Мячева. – М.: Радио и связь, 1989. – 416 с.

8. Иванов Ю. И., Югай В. Я. Интерфейсы средств автоматизации: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. – 252 c.