Аннотация
Степанин А.А., студент; Федюн Р.В., к.т.н., доц.; Хорхордин А.В., к.т.н., доц. В данной работе проанализированны особенности погружной водоотливной установки угольной шахты, приведена ее технологическая схема в соответствии с требованиями правил безопасности.
В настоящее время достаточно сильно стоит проблема закрытия угольных шахт, в частности тех, которые отработали все запасы угля. Однако не всегда ликвидацию угольной шахты можно начинать сразу с ее физического закрытия. Подземные воды с ликвидированной шахты после ее затопления могут мигрировать в соседние шахты (если они связаны с ликвидированной горными работами), либо выходить на поверхность. Существующие на соседних действующих шахтах водоотливные комплексы, как правило, не способны принять существенно возросший приток воды. Чтобы не затопить действующие шахты, нужна реконструкция их водоотливных комплексов или строительство новых водоотливов.
Принципиальное отличие водоотливных комплексов ликвидируемых шахт от работающих в том, что они имеют небольшой (по сравнению с величиной притока) объем водосборника. Это приводит к необходимости организации работы погружной водоотливной установки с регулируемой подачей для стабилизации уровня воды в водосборнике - работа «на приток». Еще одной особенностью данного объекта является применение погружных насосов с необходимостью контроля подпора насосов и исключения их работы «на сухую». Технологическая схема погружной водоотливной установки ликвидируемой угольной шахты приведена на рис.1.
В соответствии с требованиями «Правил безопасности в угольных шахтах» для откачки вышеуказанного притока в скиповом стволе установлено три погружных насосных установки типа АНПШ 375-240: два агрегата - рабочих, один - резервный, откачка производится по 3-м напорным трубопроводам, подвешенным в стволе (рис.1). Роль водосборника погружной водоотливной установки выполняет зумпф скипового ствола.
Пуск, работа и остановка насоса производится согласно с инструкцией по эксплуатации погружнорго насосного агрегата завода-изготовителя. В рабочем положении насосный агрегат полностью погружен в воду. Для защиты насосного агрегата от кавитации при недопустимом снижении уровня воды, минимальный уровень воды в водосборнике устанавливается на отметке +6 м. Таким образом, с учетом всех особенностей и ограничений, отметка уровня +10 м – соответствует верхнему уровню, при достижении которого осуществляется запуск погружной насосной установки; отметка +9 м – нижний уровень, при достижении которого осуществляется остановка погружной насосной установки; +30 м – аварийный, критический уровень, при достижении которого осуществляется запуск второй погружной насосной установки; отметка +6 м – минимально допустимый нижний уровень воды в водосборнике, необходимый для устойчивой безкавитационой работы погружных насосных агрегатов АНПШ 375-240 (рис.1).
Рисунок 1 - Технологическая схема погружной водоотливной установки шахты
Наиболее предпочтительной, эффективной и экономичной является работа погружного водоотлива в режиме непрерывной откачки воды – «работа на приток» с соответствующим регулированием подачи насосных агрегатов.
По требованию завода-изготовителя погружных насосов[1] при организации водоотлива по схеме периодической работы агрегатов необходимо увеличивать длительность цикла непрерывной работы агрегата, эксплуатируя его при меньших значениях расхода в пределах рабочего диапазона. При этом необходимо учесть, что число включений погружного насосного агрегата не должно составлять более 3-х в сутки с интервалом не менее 60 мин. Работу агрегатов всегда необходимо завершать в штатном режиме (на закрытую задвижку на напорном трубопроводе).
При пуске погружного насосного агрегата задвижка на нагнетательном трубопроводе должна быть закрыта. После успешного запуска насосного агрегата (после того как напор на выходе насосного агрегата достигнет номинального значения), задвижка плавно открывается, причем во время открытия задвижки не должно наблюдаться забросов давления (напора)[2].
Для рассматриваемой погружной водоотливной установки управляемыми переменными являются: уровень в водосборнике h и напор на выходе насосного агрегата.
Основным управляющим воздействием, позволяющим целенаправленно воздействовать на управляемые переменные h и является подача погружной насосной установки. Существуют различные технические способы управления подачей погружного центробежного насоса, наиболее часто применяемыми из которых являются дросселирование напорного трубопровода управляемой задвижкой и изменение частоты вращения приводного электродвигателя насоса с помощью преобразователей частоты.
На погружную водоотливную установку действуют следующие возмущающие воздействия: изменение напорной характеристики насосов в процессе эксплуатации; изменение напорной характеристики трубопроводов в процессе эксплуатации; изменение плотности жидкости; часовой приток шахты Q.
Для рассматриваемого объекта управления – погружной водоотливной установки основным возмущением, максимально влияющим и определяющим режим ее работы, является часовой приток шахты Q. С учетом проведенного выше анализа особенностей погружной водоотливной установки угольной шахты, получена ее обобщенная схема как объекта управления, которая приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Обобщенная схема погружной водоотливной установки как объекта управления
Список использованной литературы
1.Указания по монтажу и применению в проектах систем шахтного водоотлива агрегатов насосных погружных шахтных АНПШ. Инструкция по эксплуатации АЭТА.062313.005.375.250ТО. ОАО Завод «Молот», 2010.- 40 с.
2.Гейер, В.Г. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки. / В.Г. Гейер, Г.М. Тимошенко М.: Недра, 1987.- 270 с.