Ирклиевский В.Д. Автоматизация горно-технологических процессов
Подождите немного. Документ загружается.
170
ТЕМА 12. АВТОМАТИЗАЦИЯ КАЛОРИФЕРНЫХ
УСТАНОВОК
Лекция №38
Калориферные установки предназначены для подогревания в зимний
период воздуха, поступающего в шахту, с тем чтобы устранить обмерзание
ствола, подъемных сосудов, канатов, создать нормальные условия для работы
людей. По правилам безопасности температура воздуха в стволе должна быть
не менее +2°С. Из условий экономичности она не должна превышать +8°С. На
шахтных калориферных установках в качестве теплоносителя используется пар
от котельной.
Температура воздуха в стволе при работе калориферной установки
зависит от температуры окружающего воздуха, производительности шахтных
вентиляторных установок, температуры и количества теплоносителя,
поступающего к калориферным секциям, а также от количества подогретого
воздуха, подаваемого в ствол шахты. В связи с этим регулируемый параметр
САУП является возмущающим фактором для калориферной установки.
38.1 Виды технологических схем калориферных установок
На шахтах применяются две основные технологические схемы ка-
лориферных установок: со вспомогательными вентиляторами и без них. В
последнее время широкое распространение получила безвентиляторная
171
технологическая схема. По этой схеме часть холодного воздуха за счет
общешахтной депрессии поступает к калориферным секциям, подогревается и
поступает в ствол.
Преимуществом данной схемы, определившим ее распространение,
особенно в новых шахтах, является упрощение калориферной установки, отказ
от вспомогательного оборудования, повышение экономичности и надежности
установки.
Изменение температуры и количества воздуха, поступающего в шахту, по
обеим схемам калориферных установок осуществляется дросселированием
потока подогретого воздуха, изменением производительности вспомогательных
вентиляторов с помощью направляющих аппаратов, дросселированием потока
теплоносителя. Для дросселирования воздушных потоков используются
жалюзи, шиберы и ляды, снабженные приводами.
Регулирование количества теплоносителя осуществляется задвижками и
вентилями с различными типами приводов. Любая теплоустановка имеет тем
выше к. п. д., чем больше разность температур теплоносителя на входе и
выходе установки. В связи с этим калориферные установки снабжаются
водяными секциями, в которых производится отбор тепла от конденсата.
Между паровыми и водяными секциями калорифера устанавливается
гидрозатвор. Охлажденный конденсат собирается в конденсатосборнике, оттуда
поступает в котельную. Уровень и температура конденсата контролируются.
При чрезмерном возрастании уровня в конденсатосборнике либо
уменьшении давления пара, поступающего в калориферы, предусматривается
подача конденсата в котельную через обходной электромагнитный клапан,
минуя водяной калорифер. Подача холодного воздуха к водяным секциям в
этом случае прекращается.
Автоматизация калориферной установки осуществляется при помощи
двух автономных систем автоматического управления: системы стабилизации
температуры воздуха в стволе шахты и системы контроля уровня конденсата.
172
Автоматизация калориферных установок возможна по двум вариантам.
По первому варианту управляющее воздействие для калориферной установки
(дросселирование воздуха, пара и регулирование уровня конденсата)
вырабатывается в специализированном автомате или УВМ, общих для всех
САУП. В этом случае калориферная установка органически связана с
остальными элементами САУП, так как управляющее воздействие по
изменению теплопроизводительности вырабатывается на основании
информации, необходимой для выбора рабочей точки вентилятора главного
проветривания и информации о температуре наружного воздуха. По второму
варианту калориферная установка может работать как автономная САР, в
которой регулирующее воздействие вырабатывается своей аппаратурой
автоматизации. Реализация второго варианта в настоящее время осуществляет-
ся с помощью аппаратуры АКУ-63.
38.2 Калориферная установка как объект автоматического
управления
Калориферная установка как объект автоматического управления.
Регулирование температуры воздуха в стволе шахты изменением его
количества, проходящего через калорифер, характерно простотой реализации.
Его недостатком является нелинейность расходной характеристики и
вызванные этим затруднения в обеспечении плавного регулирования
теплопроизводительности установки в достаточна широком диапазоне.
При регулировании изменением количества теплоносителя можно
обеспечить плавное регулирование теплопроизводительности в достаточном
диапазоне. Однако вследствие необходимости уменьшения рабочих параметров
173
теплоносителя может произойти замораживание отдельных секций
калориферов.
Регулирование изменением теплоотдающей поверхности требует
применения большого количества специальной аппаратуры и не позволяет
осуществить плавное регулирование. Это является препятствием для
применения этого способа.
Исследования калориферных установок показали, что наиболее ра-
циональным является комбинированное регулирование, которое
выполняется ступенчатым регулированием количества пара, проходящего по
калориферам, и плавным изменением количества воздуха, проходящего через
калориферы.
174
Лекция №39
39.1 Технологические схемы безвентиляторной и вентиляторной
калориферной установок
Технологическая схема безвентиляторной калориферной установки
приведена на рисунке 39.1. Воздух нагревается паровыми 1 и водяными 2
калориферами. Паровые 1 и водяные 2 калориферы расположены в один ряд по
ходу воздуха. Холодный воздух поступает к калориферам сверху через проемы,
снабженные жалюзными воздухозаборными будками 3, расположенными по
периметру помещения. Воздухозаборный проем водяных калориферов имеет
заслонку 4 для прекращения подачи холодного воздуха к водяным
калориферам, если температура конденсата станет ниже заданного предела.
Рисунок 39.1 – технологическая схема безвентиляторной калориферной
установки
Для регулирования количества воздуха, проходящего через паровые
калориферы, а следовательно, теплопроизводительности установки в
175
смесительной камере 5 предусмотрены регулирующие органы 6. В качестве
дроссельных устройств можно использовать поворотные ляды, жалюзи,
горизонтальный шибер на катучей опоре и др. Для равномерного обдувания
калориферов холодным воздухом они монтируются на расстоянии 1,5 — 2 м от
внешней холодной стены помещения и на расстоянии 1/3 высоты калориферной
колонны от стены смесительной камеры.
При температуре окружающего воздуха ниже минус 10—12°С
теплопроизводительность плавно регулируется при помощи регулирующего
органа 6 и исполнительного механизма 7. При более высокой температуре
осуществляется ступенчатое уменьшение расхода пapa.
Система автоматического управления шахтной калориферной
установкой (рис. 39.2) состоит из: объекта регулирования ОР,
воспринимающего элемента ВЭ, автоматического регулирующего устройства
АРУ, релейных элементов PC, исполнительного органа ИО, элементов
управления ЭУ, элементов защиты и контроля ЭЗК, средств аварийной
сигнализации АС, измерительного прибора ИИ и нагрузки Н. АРУ содержит
задающее устройство ЗУ, измерительный элемент ИЭ, релейный усилитель РУ,
исполнительное реле ИР, элемент обратной связи ЭК, ИО состоит из
сервопривода СП и шторы или направляющего аппарата РО. Температура
воздуха в стволе шахты зависит от начальной температуры и объема воздуха в
стволе (ТВС), от количества вносимого тепла воздухом, поступающим из
калориферов в ствол {ТВК), и содержания тепла в паре, подаваемого в
калориферы (ТИК). Под нагрузкой Н следует понимать изменение температуры
внешней среды.
176
Рисунок 39.2 – Структурная схема автоматического управления шахтной
калориферной установкой
При изменении условий внешней среды Н воспринимающий элемент ВЭ,
осуществляющий контроль температуры воздуха в стволе шахты, подает сигнал
на ИЭ. В измерительном элементе происходит сравнение сигнала задатчика ЗУ
с сигналом ВЭ, и разница их поступает в РУ, откуда после усиления сигнал
рассогласования поступает на ИР, воздействующее на промежуточное реле PC.
PC управляют исполнительным органом ИО, который увеличивает или
уменьшает количество нагретого воздуха, поступающего в шахту, до тех пор,
пока температура воздуха в шахте не станет равной заданной.
39.2 Комплектная аппаратура АКУ-3
На рисунке 39.3 приведена обобщенная структурная схема узла регули-
рования. В узел регулирования входят мультивибратор 1, двоичный
счетчик 2, двоичный счетчик 3 с дешифратором на выходе, задатчик кода 4,
177
реверсивный двоично-десятичный счетчик 5 с дешифратором, триггеры 6-9,
логические схемы 10-23.
Рисунок 39.3 – Обобщенная структурная схема узла регулирования
аппаратуры АКУ-3
Мультивибратор 1 и счетчик 2, используемый как делитель частоты,
составляют схему масштабирования управляющих воздействий (импульсов
движения) по длительности. Счетчик 3, состоящий из двоичного счетчика и
дешифратора, обеспечивает задание длительности тактов регулирования. При
этом в процессе регулирования выделяются три такта: А (сигнал AT) - такт
подготовки схемы регулирования, В (сигнал ВТ) - такт измерения и С (сигнал
СТ) - такт регулирования. Остальные элементы узла составляют собственно
устройство регулирования.
В первом такте регулирования по сигналу AT заданное значение
температуры, набранное на задатчике 4, записывается в реверсивный двоичный
счетчик 5 схемы. Этот же сигнал устанавливает в исходное состояние триггер 6
178
знака регулирования, триггер 7 запрета регулирования и триггер 8 разрешения
регулирования, действуя через схему 23 (ИЛИ). С появлением второго такта
регулирования сигнал ВТ разрешает прохождение импульсов измерительной
серии ИДИЗ через логические схемы 11 и 20 на вычитающий вход счетчика
схемы 5. При этом из записанного в счетчик кода заданной температуры
регулирования вычитается код текущего значения температуры. Дальнейшая
работа узла определяется двумя выходными сигналами схемы 5: сигналом ну-
левого состояния счетчика ОТ (от вывода 0) и сигналом IT (от вывода 5),
определяемым некоторым состоянием счетчика, которым устанавливаются
границы зоны нечувствительности.
179
ТЕМА 13. АППАРАТУРА АВТОМАТИЗАЦИИ
ВЕНТИЛЯТОРОВ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Лекция №40
40.1 Аппаратура автоматизации проветривания тупиковых
выработок
Для обеспечения непрерывного контроля за поступлением воздуха в
тупиковые выработки, проветриваемые вентиляторами местного
проветривания, применяется аппаратура контроля поступления воздуха
1
в
тупиковые выработки АПТВ.
Аппаратура АПТВ обеспечивает:
1) непрерывный автоматический контроль скорости воздуха, поступаю-
щего в забой тупиковой выработки по вентиляционному трубопроводу, и
автоматическое отключение группового аппарата электропитания забоя при
нарушении нормального проветривания с выдержкой времени при поступлении
сигнала от датчика скорости воздуха и без выдержки времени при отключении
пускателя вентилятора местного проветривания;
2) возможность местного и диспетчерского телемеханического управ-
ления рабочим или резервным вентиляторами местного проветривания,
автоматическое включение резервного вентилятора при отключении рабочего,
и сохранение включенного состояния работающего вентилятора при выходе из
строя и отключении разъединителя аппаратуры АПТВ;