Автобіографія

     Руc •  Укр •  Анг

  Реферат

     Руc •  Укр •  Анг

  Бібліотека

  Посилання

  Звіт про пошук

  FCE

  ДонНТУ

  Портал магістрів

Актуальність

      Специфічні особливості підземної технології виїмки корисних копалин роблять проблему автоматизації провітрювання шахт і рудників однієї з найбільш складних у гірській справі.
      Труднощі, що виникають при автоматизації контролю і регулювання, обумовлені, у першу чергу, великою кількістю і значної розосередженностью об'єктів контролю, розподіленим характером сили контрольованих параметрів, випадковим характером збурювань.
      По-різному виявляються і динамічні властивості об'єктів провітрювання. Так, в умовах видобувальних ділянок вугільної шахти, особливо при зворотньоточної через вироблений простір схемі провітрювання, характер зміни в часі концентрації метану на вихіднім струмені залежить не тільки від кількості подаваного повітря, але і від швидкості його зміни в часі.
      Збільшення кількості датчиків, зокрема датчиків концентрації метану на газових шахтах, вимагає удосконалювання методів і засобів профілактики, технічної діагностики системи в цілому. Значні труднощі при створенні і впровадженні датчиків контролю параметрів і компонентів рудникової атмосфери обумовлені надзвичайно тяжкими умовами їхньої експлуатації і специфічних вимог, пропонованими до них (іскробезпека, мінірисьна вага і розміри, ударостійкість, антикорозійність, висока селективність стосовно вимірюваного параметра при комплексному впливі різних зовнішніх факторів).

Мета роботи

      Метою даної роботи є розробка системи автоматизованого керування провітрюванням, що дозволить виключити простої гірського устаткування, зв'язані з дегазаційними заходами і підвищити безпеку ведення гірських робіт.

Новизна

      Новизна цього проекту полягає в тім, що шахта оснащується системою моніторингу нового типу в максимально стиснутий термін і на устаткуванні вітчизняного виробництва. При цьому підхід до контролю безпеки є комплексним і охоплює не тільки параметри аерогазової обстановки, але передбачає контроль стану технологічного устаткування.

Аналіз засобів і схем провітрювання шахт

      Провітрювання шахти здійснюється шляхом створення повітряного потоку в мережі гірських вироблень. Прийнятий напрямок повітряних потоків у мережі визначає схему провітрювання шахти й окремих її ділянок. У шахтну вентиляційну мережу входять гірські вироблення і спорудження, по яких рухається повітря, а також вироблення, вентиляційні спорудження і вироблений простір, через які просочується повітря в такій кількості, що впливає на провітрювання шахти. Напрямок повітряних потоків здійснюється за допомогою вентиляційних споруджень (вентилятори, перемички, двері, трубопроводи, кроссінги та ін.).
      Повітряні потоки, потоки шкідливих домішок (газів, пилу, тепла), вентиляційна мережа, вентиляційні спорудження і джерела тяги в мережі утворять шахтну вентиляційну систему, що характеризується схемою руху повітря в мережі, інтенсивністю вентиляційного процесу (обміну і переносу маси й енергії), аеродинамічним режимом повітряних плинів. її головними параметрами є концентрація шкідливих домішок у шахтній атмосфері, об'ємні дебіти повітряних потоків (росподіл повітря в мережі), аеродинамічні опіри гірських вироблень і споруджень, депресія джерел механічної і природної тяги. Шахтна вентиляційна система зазвичай знаходиться в квазістаціонарному стані (тобто в середньому стаціонарна). Однак при пожежах, руйнуванні вентиляційних споруджень і інших газодинамічних, термодинамічних і аеродинамічних збурюваннях вентиляційна система може перейти в нестаціонарний стан. Перехід системи з одного стану в інше триває від 1-2 хв до декількох годин. У більшості випадків перехідні режими приводять до аварійних ситуацій у шахті. Здатність шахтної вентиляційної системизабезпечувати припустимий вентиляційний режим у норрисьних і аварійних умовах характеризує ступінь її надійності.
      Шахтні вентиляційні мережі можуть бути представлені у виді вентиляційного плану, а також просторової й аеродинамічної схем.
      Вентиляційний план - план гірських вироблень, на якому умовними знаками відзначені напрямки повітряних потоків, вентиляційні спорудження, контрольно-вимірювальні станції, кількість минаючого по виробленнях повітря і швидкість його руху та ін. Просторова схема вентиляційної мережі характеризує просторове розташування гірських вироблень. Вона дуже наочна для шахт, що розробляють похилі чи круті шари. Аеродинамічна (чи канонічна) схема - це спрощений графік мережі (не відбиває просторового розташування вироблень), на якому зберігається взаємозв'язок всіх елементів мережі. Схема може бути відкритою і замкненою. Замикання аеродинамічної схеми здійснюється атмосферою на поверхні. Нарисунку 1 зображені види різних шахтних вентиляторів.

Рисунок 1 – Види шахтних вентиляторів (7 кадрів 50 повторювань)

Мета і задачі автоматизації процесу провітрювання, критерії керування

      Технологічний процес провітрювання займає відповідальне місце при виробничому процесі видобутку вугілля, тому що можливість ведення гірських робіт, здоров'я і продуктивність праці робітників у значній мірі залежать від стану провітрювання гірських вироблень.
      Механізація й автоматизація основного технологічного процесу, збільшення потужності і глибини вугільних шахт, концентрація виробництва та інтенсифікація гірських робіт супроводжуються значним збільшенням виділень у шахтну атмосферу шкідливих домішок, пилу, газу і тепла. Ці фактори утрудняють забезпечення гірських вироблень повітрям у його необхідній кількості і складі.
      На режим провітрювання шахти негативно впливає як нестача повітря, що викликає підвищення концентрації метану і погіршення кліматичних умов у виробленнях, так і надлишок повітря, що приводить до підвищення пилестворення й охолодної дії повітряного потоку, збільшенню витоків і зростанню витрати електроенергії.
      Параметри аерогазового режиму шахт нормуються і характеризуються наступними діапазонами значень.
      1. Загальношахтні витрати повітря змінюються від 40 до 500 м3/с, причому витрати повітря в шахтах, визначаємих як основні об'єкти автоматичного регулювання вентиляцією, за рідкісним винятком перевищують 150 м /с. Витрати повітря на видобувальних ділянках складають від 6 до 40 м /с.
     2. Швидкості руху повітря лімітовані Правилами безпеки. У межах очисних вибоїв вони можуть змінюватися від 0,25 до 4 м/с, практично складаючи в газових шахтах 1,5-4 м/с. У виробленнях видобувальної ділянки основний діапазон швидкостей руху повітря знаходиться в межах від 0,8 до 3м/с. У виробленнях загальношахтного призначення швидкості складають 2-6 м/с (рідко досягаючи 8 м/с).
     В умовах автоматичного регулювання вентиляції необхідно передбачати можливість короткочасного перевищення середньої швидкості руху повітря. Тому діапазони швидкостей будуть знаходитися в наступних межах: в очисних вибоях - від 1 до 8 м/с, у вентиляційних виробленнях видобувальної ділянки -від 0,5 до 10 м/с, у вихідних струменях шахт - від 2 до 12 м/с.
     Однак, основний вплив на стан шахтної атмосфери робить метан, що виділяється з виробленого простору, тому що саме концентрація метану на робочих місцях і у вихідних струменях регламентує роботу всього підземного технологічного комплексу видобутку корисної копалини. Діючі норми його змісту в шахтній атмосфері прийняті з великим запасом (1% у вихідному струмені при вибухонебезпечній концентрації 5%). Це обумовлено відсутністю на вугільних шахтах автоматичних систем керування провітрюванням, що дозволяють оперативно впливати на стан шахтної атмосфери.
     У зв'язку з цим шахтну вентиляційну мережу прийнято розглядати як складну систему, що складається з двох підсистем: підсистеми повітряросподілення і підсистеми метановиділення [4]. В даний час найбільш вивченої є перша підсистема. Друга підсистема вивчена недостатньо, що порозумівається дуже складним характером процесу метоновиділення при видобутку корисної копалини.
      Обидві підсистеми взаємозалежні, тому при побудові автоматизованої системи керування провітрюванням було б правильно розглядати їх у взаємодії, однак надзвичайна складність і своєрідність перехідних аерогазодінамічних процесів не дозволяють поки що одержати досить коректний для загального випадку математичний опис динаміки цих підсистем.
      Розмаїтість і складність схем шахтного провітрювання, велика довжина і розгалуженість вентиляційної мережі, складність одержання достовірної інформації про параметри шахтної атмосфери і ряд інших специфічних шахтних умов ставлять задачу керування провітрюванням у ряд найбільш складних.
      Об'єктивно керувати процесом провітрювання в таких умовах без застосування сучасних засобів автоматики й обчислювальної техніки не представляється можливим, тому необхідно розглянути процес і з погляду теорії автоматичного керування.
      Процес провітрювання, як об'єкт автоматизованого керування, характеризується наступними ознаками:
- наявністю загальної задачі і єдиної мети функціонування для системи в цілому (загальною задачею є нормалізація складу атмосфери по метану у всіх діючих виробленнях; ціль функціонування системи — мінімізація відхилень концентрації шкідливих газів у виробленнях шахти від заданого рівня);
- значним числом взаємодіючих чи частин елементів (велика розмірність мережі вироблень, вироблених просторів, наявність вентиляторів, вентиляційних споруджень, природних джерел тяги);
- можливістю виділення груп елементів у підсистеми, що характеризуються самостійними цілями функціонування (основними є дільничні підсистеми вентиляції); - ієрархічною структурою зв'язків підсистем і ієрархією критеріїв ефективності функціонування всієї системи;
- складністю поводження системи, зв'язаної з випадковим характером впливів і зворотних зв'язків усередині системи;
- високою надійністю системи в цілому, побудованої з недостатньо надійних елементів.

Висновок

      Застосування систем для керування провітрюванням неможливо через відсутність у них «керуючої» частини. Цю задачу може вирішити тільки високопродуктивна комп'ютеризована система, що дозволяє здійснювати основні функції - збір інформації про контрольовані об'єкти, аналіз отриманих даних і видачу диспетчеру (оператору АГК) вичерпної інформації про міри, які необхідно прийняти в даній ситуації, якщо це потрібно і, власне, керування.
      Виходячи з цього, повинна бути розроблена система, що вирішує весь ряд поставлених задач, що відповідає при цьому вимогам надійності, довговічності, що відповідає нормам, зазначеним у ПБ і має при цьому низьку вартість. Систему необхідно розробляти з використанням центральної ЕОМ і мережі периферійних концентраторів-аналізаторів інформації на базі мікроконтролерів. Це припускає розробку вимірювальних перетворювачів (датчиків) іншого типу, чим ті, що використовуються зараз на шахтах.

Перелік посилань

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.

Автобіографія

Руc •  Укр •  Анг

Реферат

Руc •  Укр •  Анг

Бібліотека

Посилання

Звіт про пошук

FCE

ДонНТУ

Портал магістрів