Аннотация
Немов Г. Ю., Христенко С. В., Неежмаков С. В. Система автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной системе шахты. С целью решения задачи обеспечения свежей струей воздуха ветвей сети в требуемом объеме была разработана система автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной сети шахты и создан макет вентиляционной сети, позволяющий исследовать технологический процесс распределения воздуха в вентиляционной сети шахты, осуществлять обучение студентов работе с программируемым логическим контроллером ПЛК150-220 и преобразователем давления ПД150-ДИВ200П.
В процессе проведения горных работ и увеличения протяженности горных выработок непрерывно изменяется их аэродинамическое сопротивление. В связи с этим происходит отклонение фактического объема воздуха, поступающего в каждую ветвь вентиляционной сети, от заданного в большую или меньшую сторону. В результате этого в одной ветви сети может оказаться недостаточно воздуха, а в другой его будет в избытке, что недопустимо по правилам безопасности.
С целью решения задачи обеспечения свежей струей воздуха ветвей сети в требуемом объеме была разработана система автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной сети шахты, которая позволяет осуществлять регулирование расхода воздуха в трех ветвях. На рисунке 1 приведена блок-схема алгоритма регулирования расхода воздуха.
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма регулирования расхода воздуха
В процессе работы системы автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной сети шахты происходит определение состояния рудничной атмосферы в каждой ветви вентиляционной сети, в первую очередь отыскивается ветвь сети с наибольшей недостачей воздуха. Затем выполняется определение положения регулирующего органа в данной ветви сети. В случае если заслон закрыт или находится в промежуточном положении идет сигнал управления на его открытие. При полностью открытом заслоне регулирование количества воздуха, поступающего в ветвь сети с недостачей, осуществляется за счет перекрытия смежных ветвей сети, если в них имеется запас регулирования: избыток воздуха и открытое либо промежуточное положение заслона.
При отсутствии запаса регулирования в смежных ветвях сети и наличии недостаточного количества воздуха в регулируемой ветви сети, производится увеличение общешахтного расхода за счет открытия направляющего аппарата вентилятора главного проветривания.
В случае отсутствия ветви сети с недостачей воздуха и наличием ветви сети с избытком производится снижение общешахтного расхода за счет закрытия направляющего аппарата вентилятора главного проветривания, после чего происходит перераспределение воздуха между ветвями сети и выявляется ветвь сети с недостачей.
Для того, чтобы уменьшить число коммутаций исполнительных механизмов вводится зона нечувствительности (2-3%) и задержка времени на перераспределение воздуха по ветвям сети после отработки сигнала управления исполнительным механизмом (заслоном или направляющим аппаратом).
На рисунке 2 приведена структурная схема разработанной системы автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной сети шахты. В выработках расположены измеритель скорости воздушного потока СДСВ 01.01.01-М, программируемый контроллер ТХ9042 и вентиляционные заслоны. Сигнал с СДСВ 01.01.01-М поступает на ТХ9042. Питание ТХ9042 осуществляется блоком питания ПМ-6321/13,5-А.01. По интерфейсу RS-485 протоколу Modbus информация с ТХ9042 передается на программируемый логический контроллер ПЛК150-220, расположенный на пульте горного диспетчера. Также к ПЛК150-220 подключены СДСВ 01.01.01-М и преобразователь давления ПД150-ДИ10,0К, расположенные на всасывающем канале, предназначенные для измерения скорости воздушного потока исходящей струи и создаваемого разряжения. Регулировка скорости потока и объема воздуха, поступающего в горные выработки, осуществляется путем воздействия ПЛК150-220 и ТХ9042 на направляющий аппарат вентилятора главного проветривания и вентиляционные заслоны.
Рисунок 2 – Структурная схема системы автоматизированного управления распределением воздушных потоков в системе вентиляции шахт
Для подтверждения работоспособности разработанной системы был создан макет вентиляционной сети шахты, технологическая схема которого приведена на рисунке 3. Вентилятор 1 создает направленный поток воздуха, забираемый из атмосферы через входной патрубок 14, который распределяется по трем параллельным ветвям. Датчики скорости 2,5,8,11 осуществляют измерение скорости потока на входе в вентиляционную сеть и в параллельных ветвях соответственно. Заслоны 3,6,9,12 предназначены для изменения сопротивления вентиляционной сети и являются источником возмущающего воздействия. Установку требуемого сопротивления сети осуществляет программируемый логический контроллер ПЛК150-220 посредством воздействия на управляемые заслоны 4,7,10,13. Степень закрытия заслонов определяется резистивными датчиками положения 15-22. Давление воздуха измеряют преобразователи давления ПД150-ДИВ200П установленные на входе в вентиляционную сеть 23, в месте пересечения параллельных ветвей 24, 25 и на выходе из сети 26.
Рисунок 3 – Технологическая схема макета вентиляционной сети шахты
Таким образом, предложенная система автоматизированного управления распределением воздуха в вентиляционной сети шахты решает задачу обеспечения свежей струей воздуха трех ветвей сети в требуемом объеме, а макет вентиляционной сети позволяет исследовать технологический процесс распределения воздуха в вентиляционной сети шахты, осуществлять обучение студентов работе с программируемым логическим контроллером ПЛК150-220 и преобразователем давления ПД150-ДИВ200П.