Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Провітрювання шахт і копалень небезпечних щодо газу і пилу є одним з найбільш важливих об'єктів автоматизації, так як при постійно зростаючій мірі механізації, інтенсивністю введення гірських робіт, збільшенні потужності і глибини шахт, які супроводжуються значним збільшенням виділень в рудничної атмосфери шкідливих газів, пилу і тепла , то автоматизація провітрювання шахт і копалень небезпечних щодо газу і пилу завжди залишатиметься актуальною.

Від параметрів вентиляційної мережі залежить стійкість і економічність роботи ВУГП, а саме від загального аеродинамічного опору, кількості повітря необхідного подається в гірничі виробки, природною тяги мережі і інших параметрів. Ці параметри разом з технічними характеристиками вентилятора і визначають робочий режим вентилятора.

Саме тому вдосконалення і дослідження автоматизованої системи управління вентилятором головного провітрювання має велике економічне значення.

1. Актуальність теми

Через складну особливості підземної технології виїмки вугілля завданням автоматизованої системи управління ВУГП являеться подача і розподіл по виробках необхідної кількості повітря, щоб забезпечити потрібну продуктивність вибоїв, виконання правил безпеки та санітарно-гігієнічних норм, дотримання нормальних умов праці шахтарів

Магістерська робота присвячена актуальній науковій задачі удосконалення автоматизованої системи управління вентилятором головного провітрювання вугільної шахти за рахунок впровадження системи управління побудованої на основі сучасних контролерів, які показали свою актуальність в управлінні складними технологічними об'єктами таких як процес провітрювання вугільної шахти.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Для підвищення ефективності за рахунок зниження економічних витрат процесу провітрювання шахти необхідно розробити систему автоматизованого управління вентиляторної установкою головного провітрювання шахти, яка буде контролювати всі основні параметри вентиляції і при відхиленні їх поточних значень від нормованих здійснюватиме управління елементами системами провітрювання.

Розробляється система автоматизованого управління повинна забезпечити контроль і управління процесом провітрювання як в нормальному так і в аварійному режимах роботи.

У нормальному режимі система провітрювання повинна здійснювати подачу і розподіл по виробках такої кількості повітря, яке відповідно до правил безпеки у вугільних шахтах (ПБ) потрібно для забезпечення комфортних та безпечних умов праці гірників, забезпечення заданої продуктивності вибоїв при існуючих параметрах рудничної атмосфери: газовиділенні, пилоутворення, виділення тепла і вологості, при оптимальних режимах роботи вентиляційних установок. В аварійному режимі провітрювання необхідно підтримувати параметри рудничної атмосфери в заданих межах і створити оптимальні умови для виведення людей з небезпечної зони і ліквідації аварії, її наслідків.

3. Огляд досліджень та розробок

3.1 Аналіз ВУГП як об'єкта автоматизації

Незалежно від призначення всі шахтні вентилятори являють собою турбомашини - лопатеві машини, в яких приріст питомої енергії, що транспортується повітря відбувається в результаті силового взаємодії лопаток обертового робочого колеса з обтікає їх потоком.

Залежно від конструкції робочого колеса і характеру руху через нього повітря шахтні вентилятори поділяються на відцентрові і осьові. І осьові і відцентрові вентилятори мають свої переваги і недоліки [1].

Технологічна схема ВУГП

Рисунок 1– Технологічна схема ВУГП (gif–144 kB, кіл–сть кадрів–4, частота кадрів–2 сек.

На рисунку 1 наведено такі умовні позначення: 1 – головний вентилятор, 2 – резервний вентилятор, 3,4,5,6,7– ляди, 8 – лебідка, 9 – кінцеві вимикачі.

Ляди необхідні для здійснення реверсу повітряного струменя, для зміни продуктивності, депресії служать направляючі апарати, які повертають свої лопатки в залежності від отримання необхідних параметрів. Кінцеві вимикачі призначені для обмеження руху ляд, тобто якщо ляда почне рухатися далі заданої межі то вимикач відключити пускач лебідки ляд [2].

Вимоги до системи автоматизації технологічного процесу провітрювання шахти наступні: 1) місцеве, дистанційне і автоматизоване управління вентиляторами установками відповідно до алгоритму роботи установки в шахтних умовах; 2) автоматична регулювання подачі вентиляторів ВГП; 3) реверсування вентиляційного струменя вентилятора ВГП; 4) автоматичний контроль і реєстрацію основних параметрів роботи вентиляційних установок; 5) автоматичне захисне відключення вентиляційних установок при порушенні режимів їх роботи, при порушенні роботи апаратури автоматизації, при аваріях в системі електропостачання установки і в інших випадках, специфічних для умов роботи конкретної установки в шахтних умовах; 6) автоматичну світлову і звукову сигналізацію при виникненні аварійних ситуацій. формування попереджувальних повідомлень про аварійну ситуацію провітрювання та відмови в системі автоматизації; 7) здійснювати передачу всіх контрольованих параметрів на персональний комп'ютер диспетчера, формування бази даних; 8) здійснювати візуалізацію стану процесу провітрювання і роботи системи автоматизації головною вентиляційної установки [3].

3.2 Критичний аналіз існуючих технічних рішень по автоматизації технологічного процесу провітрювання шахти

Для автоматизації вентиляційних установок головного провітрювання застосовується апаратура АДШВ, УАШВ і УКАВ–М. Апаратура АДШВ призначена для дистанційного централізованого управління шахтними вентиляторами з асинхронними електродвигунами низької і високої напруги. Функції апаратури АДШВ: 1) виборче централізоване управління 12 вентиляторами; 2) дистанційне реверсування повітряного струменя вентиляторів; 3) дистанційне відкриття і закриття вентиляційного каналу; 4) місцеве управління вентиляторами; 5) місцеве управління лядами і шиберами; 6) захист електродвигуна від роботи в однофазному режимі; 7) нульовий захист; 8) контроль за режимом роботи вентиляційної установки, 9) виборчий контроль за депресією, що розвивається вентилятором; 10) контроль правильності вибору того чи іншого вентилятора; 11) автоматичну безперервну аварійну (світлову і звукову) сигналізацію при несправності будь-якого вентилятора, короткому замиканні повітряного струменя, вихід з ладу електроприводу, перегревах підшипників двигуна вентилятора, місцевому відключенні вентилятора, зникнення напруги, несправності виборної і керуючої частин апаратури; 12) постійну реєстрацію продуктивності і депресії; 13) телефонний зв'язок між вентиляторами установками і диспетчерським пунктом; 14) відключенням енергії на ділянці без зупинки шурфового вентилятора [4].

Апаратура УАВШ призначена для автоматизації вентиляційних установок головного провітрювання і забезпечує управління і контроль роботи реверсивних і нереверсивних вентиляторів з високовольтним і низьковольтним електроприводом. Функції апаратури УАВШ: 1) телемеханическое і місцеве управління двома вентиляторами; 2) телемеханическое і місцеве реверсування повітряного струменя; 3) нульова захист; 4) захист електродвигунів від роботи в однофазному режимі; 5) автоматична світлова та звукова сигналізація контрольованих параметрів. Апаратура типу УКАВ–М призначена для автоматизації головною вентиляційної установки відповідно до вимог до системи автоматизації технологічного процесу провітрювання шахти. Комплект УКАВ–М складається з шаф закритого виконання і пульт дистанційного керування. Комплект УКАВ–М випускається на один вентиляторний агрегат в декількох типовиконання, що розрізняються в залежності від типу приводу вентиляторного агрегату (синхронний, асинхронний або двома двигунами синхронний і сінхроасінхронний), кількості ляд і допоміжних приводів [5].

При аналізі застосовуваних апаратури автоматизації вентиляторної установки головного провітрювання можна зробити висновок, що ніодна з перерахованих вище апаратури повністю не задовольняє завданням покладених на неї.

3.3 Функціональна схема ВУГП

Функціональна схема ВУГП

Рисунок 2 – Функціональна схема ВУГП

На малюнку 2 є наступні позначення: GI 1–1 – датчик положення направляючого апарату. GI 5–1 – датчик положення ляд. ТІ 2–1 – первинний вимірювальний перетворювач для вимірювання температури, встановлений за місцем (датчик температури обмоток статора двигуна вентилятора). SE 3–1 – датчик вібрації підшипників вентілятора.ТI 4–1 – прилад для вимірювання температури, що показує (датчик температури підшипників вентилятора). ТI 5–1 – прилад для вимірювання температури, що показує (датчик температури підшипників двигуна вентилятора) .ТI 9–1 – прилад для вимірювання температури, що показує (датчик температури повітря на виході з вентилятора). ТI 10–1 – прилад для вимірювання температури, що показує (датчик температури повітря на вході в вентилятор). FI 11–1 – прилад для вимірювання і показу витрати, встановлений за місцем (датчик витрати повітря). PDI 12– прилад для вимірювання перепаду тиску. ТI 13–1 – прилад для вимірювання температури, що показує (датчик температури масла). РЕ 14–1 – датчик тиску, встановлений за місцем (датчик тиску в системі мастила). М–електродвигун. Л – ляди. НА – направляючий апарат. ПЛ – пускач електродвигуна лебідки ляд (ПМЕ–230). П – пускач електродвигуна НА (ПМЕ–230).

3.4 Структурна схема системи управління ВУГП

Структурна схема системи автоматичного управління вентиляторної установкою головного провітрювання на базі ПЛК представлена на малюнку 3.

Структурна схема системи управління ВУГП

Рисунок 3 – Структурна схема системи управління ВУГП

На рисунку 3 прийняті наступні позначення: ДД–датчик тиску (повітря, масла); ДП–датчик положення, ДТ–датчик температури (повітря, обмоток статора, масла в системі змащення, підшипників вентилятора, підшипників двигуна); ДВ–датчик вібрації підшипників вентилятора; МК–мікроконтролер; ПД–пульт диспетчера, СІ– блок світлової індикації та сигналізації, ВУ–вентиляторна установка, ПЕОМ–промисловий комп'ютер, МАВ–модуль аналогового введення, РМ–модуль введення виведення з силовими реле.

Сигнали з датчиків ДД, ДП, ДР, ДВ, ДП, надходять через модуль аналогового введення МАВ, для зв'язку датчиків з модулем МАВ не потрібні додаткові блоки узгодження, потім сигнали надходять в МК, МК обробляє дані, що надходять і видає сигнал який йде в ПД де диспетчер може втрутитися в процес. Для живлення елементів схеми ми використовуємо блок живлення з вихідною напругою + 12В. Зв'язок між модулями МАВ і мікро контролером МК здійснюється за допомогою інтерфейсу RS–485, а зв'язок між мікро контролером і пультом диспетчера, сигналізацією і промисловим комп'ютером здійснюється за допомогою інтерфейсу RS–485. Для управління напрямними апаратами, лядами, маслонасосом, маслонагревателем ми використовуємо модуль РМ який має силові реле для включення пускачів ПМЕ–230. Зв'язок мікроконтролера з модулем РМ також здійснюється по інтерфейсу RS–485.

4. Експлуатаційні вимоги до системи автоматичного управління ВУГП

При експлуатації розробленої в дипломному проекті системи автоматизації технологічного процесу провітрювання гірничих виробок шахти повинні бути дотримані вимоги діючих Правил безпеки у вугільних і шахтах і Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів і Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів [6].

Захисного заземлення підлягають всі металеві корпуси апаратури автоматизації системи управління, які в нормальних режимах експлуатації не знаходяться під напругою, але на яких воно може з'явитися при пошкодженні ізоляції. Заземлення виконується відповідно до «Інструкції по влаштуванню, огляду і вимірювання опору шахтних заземлень». Встановлюється систематичний контроль за станом заземлення, який виконується шляхом періодичних оглядів і вимірювань величин опорів заземляющей мережі. Згідно з інструкцією, на початку кожної зміни і після кожного ремонту апаратури автоматизації проводиться зовнішній огляд всіх заземлюючих пристроїв; не рідше одного разу на місяць проводиться ретельний огляд і вимірювання величини загального опору заземляющей мережі у кожного заземлювача, про що робиться відповідний запис у спеціальній книзі. При виявленні будь-якої несправності заземлення апаратура автоматизації повинна бути відключена [6].

Технічне обслуговування системи автоматизації здійснюється в такі строки: 1) профілактичний огляд не рідше одного разу на добу; 2) ревізія пускової апаратури не рідше двох разів на місяць; 3) перевірка правильності роботи апаратури при автоматичному і ручному (місцевому) управлінні з подальшою чищенням релейно-контактних елементів, електричних з'єднань і налаштуванням не рідше одного разу на місяць; 4) ревізія окремих блоків апаратури з наступною заміною зношених елементів (частин) і регулюванням не рідше двох разів на рік; 5) перевірка ізоляції кабельних ліній (опір ізоляції має бути не менше 1 МОм) не рідше одного разу на півроку [7].

Для виключення випадків електротравматизму при проведенні перевірок, налагодження і експлуатації апаратури автоматизації системи управління обслуговуючий персонал повинен суворо дотримуватися інструкції з ТБ, правил внутрішнього розпорядку і в першу чергу знати і розуміти загальні положення, що зумовлюють електробезпека. Зокрема, не допускати випадків дотику до струмоведучих частин шляхом використання спеціального електро-технічного інструменту з ізольованими ручками, діелектричні рукавиці, килимків, діелектричних калош. До обслуговування системи автоматизації допускаються тільки працівники, які пройшли спеціальне навчання по будові, монтажу та налагодження засобів автоматизації для умов шахт [6].

Висновки

У магістерській дисертації були розглянуті режими роботи вентилятора головного провітрювання вугільної шахти. Було встановлений, що вентилятор головного провітрювання працює з підвищеною продуктивністю, і перевитратою електроенергії. В ході аналізу було розроблено пристрій автоматичного управління продуктивністю вентилятора головного провітрювання вугільної шахти.

При усовершенствовании автоматизированной системы управления вентилятором главного проветривания была выбрана базовая аппаратура автоматизации, разработан алгоритм работы, разработаны схемотехнические решения устройства автоматизации, а также обоснована экономическая целесообразность внедрения устройства автоматического управления производительностью ВУГП на шахте.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2020 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Братченко, Б.Ф. Стационарные установки шахт / Под общей ред. Б.Ф.Братченко.—М.: Недра, 1977.—440с.
  2. Бабак, Г.А. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания / К.П. Бочаров, А.Т. Волохов. — М.:Недра,1982.—295 с.
  3. Богопольский, Б.Х. Автоматизация шахтных вентиляторных установок / М.А. Левин, и др. Изд. 2–е, перераб. и доп.—М.: Недра, 1976.—232 с.
  4. Волотковский, С.А Электрификация стационарных установок шахт / С.А Волотковский, Д.К. Крюков., Разумный Ю.Т. Справочное пособие / Под.общей ред. Г.Г. Пивняка—М.: Недра,1990—390 с.
  5. Батицкий, В.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности: учебник [для студентов вузов]. / Батицкий В.А., Куроедов В.И. Рыжков А.А.—М.: Недра, 1991.—303 с.
  6. Правила безопасности в угольных шахтах [Электронный ресурс]: утв. приказом Гос. Комитета горного и тех. надзора ДНР и Министерством угля и энергетики ДНР 18.04.2016 г. № 36 / 208: ввод в действие 17.05.2016. — Донецк, 2016. — Режим доступа:https://doc.minsvyazdnr.ru.—Загл. с экрана.
  7. Малиновский, А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников / А.К. Малиновский. — Москва: Недра, 1987. — 280 с.