Автобиография

     Руc •  Укр •  Анг

  Реферат

     Руc •  Укр •  Анг

  Библиотека

  Ссылки

  Отчет о поиске

  FCE

  ДонНТУ

  Портал магистров

Актуальность

      Специфические особенности подземной технологии выемки полезных ископаемых делают проблему автоматизации проветривания шахт и рудников одной из наиболее сложных в горном деле.
      Трудности, что возникают при автоматизации контроля и регуляции, обусловлены, в первую очередь, большим количеством и значительной рассредоточенностью объектов контроля, распределенным характером силы контролируемых параметров, случайным характером возмущений.
      По-разному определяются и динамические свойства объектов проветривания. Так, в условиях участков добычи угольной шахты, особенно при возвратоточном через произведенное пространство схеме проветривания, характер изменения во времени концентрации метана на исходной струе зависит не только от количества подаваемого воздуха, но и от скорости его изменения во времени.
      Увеличение количества датчиков, в частности датчиков концентрации метана на газовых шахтах, требует усовершенствования методов и средств профилактики, технической диагностики системы в целом. Значительные трудности при создание и внедрение датчиков контроля параметров и компонентов рудниковой атмосферы обусловлены чрезвычайно тяжелыми условиями их эксплуатации и специфических требований, предлагаемыми к ним (искробезопасность, ударостойкие, антикорозийность, высокая селективность относительно измеряемого параметра при комплексном влияние разных внешних факторов).

Цель работы

      Целью данной работы является разработка системы автоматизированного управления проветриванием, что позволит исключить простои горного оборудования, связанные с дегазационными мероприятиями и повысить безопасность ведения горных работ.

Новизна

Новизна этого проекта заключается в том, что шахта оснащается системой мониторинга нового типа в максимально сжатый срок и на оборудование отечественного производства. При этом подход к контролю безопасности является комплексным и охватывает не только параметры аэрогазовой обстановки, но предусматривает контроль состояния технологического оборудования.

Анализ средств и схем проветривания шахт

      Проветривание шахты осуществляется путем создания воздушного потока в сети горных выработок. Принятое направление воздушных потоков в сети определяет схему проветривания шахты и отдельных ее участков. В шахтную вентиляционную сеть входят горные выработки и сооружения, по которым двигается воздух, а также выработка, вентиляционные сооружения и произведенное пространство, через которые просачивается воздух в таком количестве, что влияет на проветривание шахты. Направление воздушных потоков осуществляется посредством вентиляционных сооружений (вентиляторы, перемычки, двери, трубопроводы, кроссинги и др.).
      Воздушные потоки, потоки вредных примесей (газов, пыли, тепла), вентиляционная сеть, вентиляционные сооружения и источники тяги в сети образуют шахтную вентиляционную систему, что характеризуется схемой движения воздуха в сети, интенсивностью вентиляционного процесса (обмена и переноса массы и энергии), аэродинамическим режимом воздушных потоков. ее главными параметрами является концентрация вредных примесей в шахтной атмосфере, объемные дебиты воздушных потоков (распределение воздуха в сети), аэродинамические сопротивления горных выработок и сооружений, депрессия источников механической и природной тяги. Шахтная вентиляционная система обычно находится в квазистационарном состоянии (то есть в среднем стационарная). Однако при пожарах, разрушение вентиляционных сооружений и других газодинамических, термодинамических и аэродинамических возмущениях вентиляционная система может перейти в нестационарное состояние. Переход системы из одного состояния в другое продолжается от 1-2 мин до нескольких часов. В большинстве случаев переходные режимы приводят к аварийным ситуациям в шахте. Способность шахтной вентиляционной системы обеспечивать допустимый вентиляционный режим в полезных и аварийных условиях характеризует степень ее надежности.
      Шахтные вентиляционные сети могут быть представлены в виде вентиляционного плана, а также пространственной и аэродинамической схем.
      Вентиляционный план - план горных выработок, на котором условными знаками отмеченные направления воздушных потоков, вентиляционные сооружения, контрольно-измерительные станции, количество проходящего по выработкам воздуха и скорость его движения и др. Пространственная схема вентиляционной сети характеризует пространственное расположение горных выработок. Она очень наглядная для шахт, что разрабатывают покатые или крутые слои. Аэродинамическая (каноничная ли) схема - это упрощенный график сети (не отбивает пространственного расположения выработок), на котором сохраняется взаимосвязь всех элементов сети. Схема может быть открытой и замкнутой. Замыкание аэродинамической схемы осуществляется атмосферой на поверхности. На рисунке 1 представлены различные виды шахтных вентиляторов.


Рисунок 1 – Виды шахтных вентиляторов (7 кадров 50 повторений)

Цель и задачи автоматизации процесса проветривания, критерии управления

      Технологический процесс проветривания занимает ответственное место при производственном процессе добычи угля, потому что возможность ведения горных работ, здоровье и производительность труда рабочих в значительной мере зависят от состояния проветривания горных выработок.
      Механизация и автоматизация основного технологического процесса, увеличение мощности и глубины угольных шахт, концентрация производства и интенсификация горных работ сопровождаются значительным увеличением выделений в шахтную атмосферу вредных примесей, пыли, газа и тепла. Эти факторы затрудняют обеспечение горных выработок воздухом в его необходимом количестве и составе.
      На режим проветривания шахты негативно влияет как нехватка воздуха, что вызывает повышение концентрации метана и ухудшения климатических условий в выработках, так и избыток воздуха, что приводит к повышению пылеобразования и охлаждении действия воздушного потока, увеличению истоков и росту затраты электроэнергии.
      Параметры аэрогазового режима шахт нормируются и характеризуются следующими диапазонами значений.
      1. Общешахтные расходы воздуха изменяются от 40 до 500 м3/с, причем расходы воздуха в шахтах, определяемых как основные объекты автоматической регуляции вентиляцией, за редким исключением превышают 150 м /с. Расходы воздуха на участках добычи составляют от 6 до 40 м /с.
      2. Скорости движения воздуха лимитированы Правилами безопасности. В границах очистительных забоев они могут изменяться от 0,25 до 4 м/с, практически составляя в газовых шахтах 1,5-4 м/с. В выработках участка добычи основной диапазон скоростей движения воздуха находится в границах от 0,8 до 3м/с. В выработках общешахтного назначения скорости составляют 2-6 м/с (редко достигая 8 м/с).
      В условиях автоматической регуляции вентиляции необходимо предусматривать возможность кратковременного превышения средней скорости движения воздуха. Поэтому диапазоны скоростей будут находиться в следующих границах: в очистительных забоях - от 1 до 8 м/с, в вентиляционных выработках участка добычи от 0,5 до 10 м/с, в исходных струях шахт - от 2 до 12 м/с.
      Однако, основное влияние на состояние шахтной атмосферы делает метан, что выделяется из произведенного пространства, потому что именно концентрация метана на рабочих местах и в исходных струях регламентирует работу всего подземного технологического комплекса добычи полезного ископаемого. Действующие нормы его содержания в шахтной атмосфере приняты с большим запасом (1% в исходной струе при взрывоопасной концентрации 5%). Это обусловлено отсутствием на угольных шахтах автоматических систем управления проветриванием, что позволяют оперативно влиять на состояние шахтной атмосферы.
      В связи с этим шахтная вентиляционная сеть принята рассматривать как сложную систему, что состоит из двух подсистем: подсистемы распределения воздуха и подсистемы метановыделения. В настоящее время наиболее изученной является первая подсистема. Вторая подсистема изучена недостаточно, что объясняется очень сложным характером процесса метановыделения при добыче полезного ископаемого.
      Обе подсистемы взаимозависимые, поэтому при построение автоматизированной системы управления проветриванием было бы правильно рассматривать их во взаимодействие, однако чрезвычайная сложность и своеобразие переходных аерогазодинамических процессов не позволяют получить достаточно корректное для общего случая математическое описание динамики этих подсистем.
      Разнообразность и сложность схем шахтного проветривания, большая длина и разветвленность вентиляционной сети, сложность получения достоверной информации о параметрах шахтной атмосферы и ряд других специфических шахтных условий ставят задачу управления проветриванием в ряд наиболее сложных.
      Объективно руководить процессом проветривания в таких условиях без применение современных средств автоматики и вычислительной техники не представляется возможным, поэтому необходимо рассмотреть процесс и из взгляда теории автоматического управления.
      Процесс проветривания, как объект автоматизированного управления, характеризуется следующими признаками:
- наличием общей задачи и единственной цели функционирования для системы в целом (общей задачей является нормализация состава атмосферы по метана во всех действующих выработках; цель функционирования системы — минимизация отклонений концентрации вредных газов в выработках шахты от заданного уровня);
- значительным числом взаимодействующих или частей элементов (большая размерность сети выработок, произведенных пространств, наличие вентиляторов, вентиляционных сооружений, природных источников тяги);
- возможностью выделения групп элементов в подсистемы, что характеризуются самостоятельными целями функционирования (основными являются участковые подсистемы вентиляции);
- иерархической структурой связей подсистем и иерархией критериев эффективности функционирования всей системы;
- сложностью поведения системы, связанной со случайным характером влияний и обратных связей внутри системы;
- высокой надежностью системы в целом, построенной из недостаточно надежных элементов.

Вывод

      Применение систем для управления проветриванием невозможно из-за отсутствия у них «управляющей» части. Эту задачу может решить только высокопродуктивная компьютеризованная система, что позволяет осуществлять основные функции - сбор информации о контролируемых объектах, анализе полученных данных и выдаче диспетчеру (оператору АГК) исчерпывающей информации о мерах, которые необходимо принять в данной ситуации, если это нужно и, собственно, управление.
      Исходя из этого, должна быть разработана система, что решает весь ряд поставленных задач, что отвечает при этом требованиям надежности, долговечности, что удовлетворяет нормам, отмеченным в ПБ и имеет при этом низкую стоимость. Систему необходимо разрабатывать с использованием центральной ЭВМ и сети периферийных концентраторов-анализаторов информации на базе микроконтроллеров. Это допускает разработку измерительных преобразователей (датчиков) другого типа, чем те, что используются сейчас на шахтах.

Список использованной литературы

1. Ушаков К. С., Бурчаков А. С. Аэрология горных предприятий.-М.:Недра, 1987.-421 с.
2. Пучков Л.А., Бахвалов Л.А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт. - М.:Недра, 1992. – 399 с.
3. Бабак Г.А., Бочаров К.П., .Волохов А.Т. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания.-М.:Недра,1982.-295 с.
4. Загаевский Т. Промышленная электроника.-М.: Энергия, 1976.-631 с.

Автобиография

Руc •  Укр •  Анг

Реферат

Руc •  Укр •  Анг

Библиотека

Ссылки

Отчет о поиске

FCE

ДонНТУ

Портал магистров