книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

Программное реле (рис. 111) состоит из синхронного микро­ двигателя 1 с редуктором 2, выходной зубчатой пары 5, валика 4Г на котором закреплено несколько профилированных дисков 5. Последние управляют контактными группами 6. Количество дисков и скорость их вращения определяются типом автоматизируемой водоотливной установки, применяемым способом заливки.

§6. Схемы автоматизации водоотливных установок

Внастоящее время на предприятиях горной промышленности находится в эксплуатации значительное количество водоотливных установок, автоматизированных по разнообразным схемам с приме­ нением тех или иных технических средств. Многочисленность схем­ ных решений объясняется тем, что вопросами автоматизации водо­ отливных установок на угольных шахтах, рудниках черной и цвет­ ной металлургии занимаются различные научно-исследовательские и проектные институты, которые разрабатывают схемы и техни­

ческие средства с учетом конкретных горнотехнических условий

иустановившихся направлений.

Вкачестве примера, иллюстрирующего основные принципы автоматизации и методы построения схем, рассмотрим аппаратуру УАВ (унифицированная аппаратура автоматизации шахтных водо­ отливных установок), которая является самой новейшей разработ­ кой систем автоматизации насосных установок и серийно произ­ водится конотопским заводом «Красный металлист».

Аппаратура УАВ обеспечивает автоматическое управление во­ доотливными установками с количеством насосных агрегатов от 1 до 16, с двигателями высокого и низкого напряжения, асинхронными короткозамкнутыми и с фазовым ротором, синхронными. В каждом конкретном случае аппаратура доукомплектовывается соответству­ ющими пусковыми устройствами: магнитными пускателями, распредустройствами высокого напряжения, магнитными станциями.

Аппаратура УАВ построена по блочному принципу, что позволяет легко монтировать схему для требуемого числа насосов, выводить из схемы автоматизации любой насосный агрегат для осмотров и ремонтов без нарушения автоматического режима работы остальных насосов. Аппаратура состоит из общего блока управления, блоков управления насосными агрегатами, сигнального табло, соответ­ ствующего количества флажковых реле производительности, мембран­ ных реле давления, датчиков температуры, приводов задвижек и пускателей к ним.

Схема и аппаратура УАВ обеспечивают: нормальную работу водоотлива без постоянного присутствия обслуживающего персо­ нала; пуск и остановку насосов в зависимости от уровня воды; вклю­ чение резервных насосов при аварийном отключении рабочих или при аварийном уровне воды в водосборнике; возможность применения

заливки вспомогательными групповыми или индивидуальными насосами, сифонным способом, баковыми аккумуляторами или с помощью погружных насосных камер; работу насосов с постоянно открытыми задвижками либо с одной или двумя управляемыми за­ движками; контроль за заливкой по времени или времени и давлению; гидравлическую защиту по расходу; контроль за температурой под­ шипников; защиту при заклинивании задвижек; сигнализацию

Рис. 112. Принципиальная схема блока управления насосным агрегатом

на пункт диспетчера о состоянии водоотливной установки. Преду­ сматривается также возможность перехода на дистанционное или местное управление.

Слежение за уровнем воды осуществляется электродным реле уровня (см. рис. 99), описанным выше. Управляющие сигналы реле уровня передаются по четырем проводам, которые проходят транзитом через блоки управления всех насосных агрегатов.

Принципиальная схема блока управления насосным агрегатом представлена па рис. 112. Основными элементами блока являются:

переключатель УП, с помощью которого блок управления настра­ ивается на ручное управление (позиция Р) или на автоматическое включение при верхнем (В), повышенном (П) или аварийном (А) уровнях.

Схема управления заливочным насосом представлена на рис. 114. Если предусматривается последовательная работа главного и бу­ ферного насосов, то в цепь РП вводится контакт РГН. Если заливоч­ ный насос является групповым — в цепь реле РП включаются

ршв-s

5vu-г

*PH-3

Рис. 113. Диаграмма замыкария^ контактов реле времени PB блока

управления насосом

параллельно контакты РВ-1 и РПУ соответствующих насосных аг­ регатов.

При применении управляемых задвижек система УАВ допол­ няется аппаратурой управления задвижками (рис. 115). Рассмотрим работу схемы при применении индивидуального заливочного на­ соса и одной управляемой задвижки на агрегат. При подаче питания

ключатели которых поставлены в положение В (схемы настроены на срабатывание при верхнем уровне). Реле РПУ своими контактами включает пускатель заливочного насоса (см. рис. 114), включает синхронный двигатель моторного реле времени PB (см. рис. 112), готовит цепь реле включения главного насоса РГН (см. рпс. 112) и создает цепь самопитания. Контакты реле времени с выдержками времени меняют свое состояние. Контакт РВ-6 (замыкающийся с выдержкой времени, регулируемой от 116 до 306 сек в зависимости

от применяемого способа заливки) включает реле РГН через кон­ такт реле давления Р Д , контролирующего окончание заливки на­ соса. Контакты реле РГН включают пусковое устройство двигателя главного насоса и привод задвижки на открывание (см. рис. 115). Через 57 сек после включения РГН размывается контакт РВ-1 и зали­ вочный насос отключается. Через 70 сек после включения РГН кон­ тактом РВ-1 отключается синхронный двигатель P B , а контактом

РВ-2.

При повышенном или аварийном уровнях воды срабатывает реле повышенного уровня РПУ или реле аварийного уровня РУА, по­ дающие команды в схемы управления насосными агрегатами, на­ строенные универсальными переключателями на прием этих сигналов. Запуск насосных агрегатов произойдет в описанном выше порядке.

Контроль подачи насосов осуществляется по скорости потока во всасывающем трубопроводе при помощи реле подачи РПН, в ка­ честве которого используется реле флажкового типа РПФА. Если

кконцу пуска насос не разовьет нормальную подачу или уменьшит

еепо какой-либо причине во время работы, разомкнется контакт реле подачи насоса РПН в цепи реле РГН, последнее выдаст команду на отключение двигателя главного насоса, на закрывание задвижки и на включение реле PB до размыкания контакта РВ-4. Контактом РВ-4 обесточится катушка реле защиты РЗ.

При перегреве подшипников насоса или главного двигателя кон­ тактами термореле 1РТ—4РТ также разрывается цепь реле Р З.

Контроль исправности задвижки осуществляется по времени работы ее привода. Время работы контролируется тепловыми реле времени Р Т З, нагревательные элементы которых включены парал­ лельно катушкам контакторов приводов задвижек. Если задвижка заклинилась и контактор не отключился до истечения вы­ держки РТЗ — размыкаются контакты РТЗ в цепи реле РЗ. Таким образом, при лю­ бой аварийной ситуации те­ ряет питание реле защиты РЗ и своими контактами отклю­ чит главный двигатель, вы­ даст сигнал об аварии, вклю­ чит резервный насосный агре­ гат. Резервным является тот насос (один или несколько), схема управления которым настроена универсальным пе­ реключателем для включения при аварийном уровне. При аварийном отключении на­ соса, настроенного для вклю­ чения при верхнем уровне воды через контакт его реле защиты РЗ и контакт РУВ, создается цепь питания ре­ ле-повторителей уровня РПУ тех схем управления, уни­ версальные переключатели

которых находятся в позиции А (рис. 116). После включения РПУ пуск резервного насосного агрегата осуществляется в обычном,, описанном выше, порядке.

Схемой УАВ предусматривается местная сигнализация об ава­ рийном отключении (лампа Л К , включаемая контактом РЗ) и теле­ сигнализация на пункт диспетчера о нормальном состоянии насос­ ных агрегатов, об аварийном отключении, об аварийном уровне воды

вводосборнике.

Воснову системы телесигнализации положен частотный прин­

цип уплотнения линий связи, который позволяет удалять сигналь­ ное табло на значительное расстояние и использовать в качестве линий связи одну пару занятых телефонных проводов.

Система телесигнализации (рис. 117) состоит из трех высоко­ частотных генераторов на 14, 20 и 26 кгц, установленных в общем

блоке управления, трех приемников высокочастотных сигналов (соответственно на частоты 14, 20 и 26 кгц), установленных в сиг­ нальном табло, исполнительных реле, сигнальных ламп и двух заградительных фильтров, не пропускающих высокочастотные сиг­ налы к телефонным аппаратам.

Принцип действия системы сигнализации заключается в следу­ ющем: при нормальном состоянии насосных агрегатов контакты

замкнуты, в линию непрерывно подается сигнал частотой 26 кгц, который выделяется резонансным контуром приемника 26 кгц и усиливается с помощью двух триодов. Реле 1Р возбуждено и вклю­ чает промежуточное реле ЗР. При аварийном состоянии любого насосного агрегата контакт реле защиты РЗ его схемы управления размыкается, выходной сигнал генератора 26 кгц в линию не вы­ дается, реле 1Р теряет питание, отключая реле ЗР, которое своими контактами включает красную лампу неисправности ЛН и звонок Зв. Звонок на время ликвидации аварии может быть выключен тумблером 2П.

При аварийном уровне воды в водосборнике контактом РУА подается питание генератору 14 кгц, в линию связи подается сигнал этой частоты, который выделяется в сигнальном блоке приемником 14 кгц. Возбуждается реле Р, которое включает красную сигнальную лампу аварийного уровня ЛА и через промежуточное реле 4P вклю­

чает звонок. Звонок может быть выключен диспетчером тумблером 1П . При работе насоса (одного или нескольких) контактом реле производительности РПН (контакты РПН всех насосов включаются параллельно) подается питание генератору 20 кгц, срабатывает реле 2Р, которое включит желтую лампу нормальной работы ЛР. Зеленая лампа ЛП сигнализирует о наличии питания в приемном блоке сигнализации.

Г л а в а VIII

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШАХТНЫХ ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВОК

§ 1. Основные положения

Исходными данными для проектирования шахтных водоотлив­ ных установок являются: схема вскрытия месторождения и околоствольного двора, глубина шахты, нормальный и максимальный суточные притоки, физико-химические свойства шахтных вод.

При проектировании водоотливной установки должны быть ре­ шены следующие вопросы: выбор схемы водоотлива, расчет трубо­ провода, выбор насосов, выбор приводных двигателей, пускоре­ гулирующей аппаратуры и аппаратуры автоматизации установки, определение размеров насосной камеры, водосборников и отстой­ ников, технико-экономические показатели работы водоотливной установки.

Водоотливную установку проектируют в следующем порядке:

1)обосновывают схему водоотлива, расположение насосной ка­ меры и водосборников;

2)определяют необходимую подачу насоса Q из условия от­ качки нормального суточного притока Qa u одним насосом не более

чем за 20 ч:

3) подбирают трубы для нагнетательного и всасывающего трубо­ проводов.

Задача о наивыгоднейшем диаметре трубопровода в общем виде решена акад. М. М. Федоровым. Проф. Г. М. Еланчик дает следу­ ющую формулу для определения оптимального внутреннего диа­ метра нагнетательного трубопровода:

По технико-экономическим соображениям скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе принимают с = 1,5—2,2 м/сек.

Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода определяется по формуле

эффициенты сопротивления.

Для водоотливных ставов коэффициент сопротивления по длине потока X зависит от относительной шероховатости, его можно опре­ делить по формуле

где d — внутренний диаметр трубы, м.

Коэффициенты местных потерь для трубопроводов диаметром 300—100 мм находятся в следующих пределах [5]:

Для типовой схемы трубопровода водоотливной установки сумма

5)строят характеристику трубопровода и определяют потреб­ ный напор насоса Н'\

6)в соответствии с потребными Q и # ' выбирают насос. Для насосов секционного типа определяют число ступеней z по формуле

(145)

где h — напор, развиваемый одной ступенью насоса при подаче Q.

Принимают насос с ближайшим большим числом ступеней z. Число насосных агрегатов выбирают в соответствии с ПБ [50];

7)строят характеристику многоступенчатого насоса в том же масштабе, который был принят при построении характеристики трубопровода, и определяют параметры действительного режима работы водоотливной установки;

8)проверяют выбранный насос на устойчивость работы и от­ сутствие кавитации;

9)выбирают электрооборудование насосов;

10) определяют число часов работы водоотливной установки в сутки при откачке нормального и повышенного притоков, а также среднегодовое число часов работы насоса в сутки;

11) определяют технико-экономические показатели работы во­

водоподъема при современном уровне техники шахтного водоот­ лива находится в пределах 4, 7—5,6 квт-ч/ткм;

б) среднегодовые расходы по водоотливной установке С равны сумме амортизационных отчислений Сг, стоимости электроэнергии

При проектировании водоотливных установок для откачки кис­ лотных вод выбирают специальное оборудование. В этом случае пред­ усматривают применение насосов, изготовленных из кислото­ упорных материалов (хромоникелевая сталь и др.).

Для защиты трубопровода широко распространена футеровка внутренней поверхности труб деревом или цементом. Перспек­ тивным является применение пластмассовых труб.

Внутренний диаметр футерованных труб определяется также по формуле (143), но при выборе труб по ГОСТу к полученному значению диаметра прибавляется удвоенная толщина футеровки. Толщина футеровки в зависимости от диаметра труб принимается 15—30 мм.