книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

сечения, значительно превышающую сечение всасывающего отвер­ стия. Полный к. п. д. вентилятора Экка равен 0,9. Недостатком его является сравнительно небольшой коэффициент давления

{h = 0,28), ограничивающий его широкое применение в горной промышленности.

Центробежные вентиляторы других типов также строятся как с дуговыми, так и с профилированными умеренно загнутыми назад лопастями, с колесами одностороннего и двустороннего всасыва­ ния и с осевыми направляющими аппаратами для регулирования.

Для шахт с высокими депрессиями (500 тсГ/ле2) разрабатываются новые схемы комбинированных вентиляторов, в которых колесо осевого вентилятора является первой ступенью, а центробежного — второй ступенью вентилятора.

Для удешевления установок с центробежными вентиляторами ведутся работы по упрощению их схем. Представляет интерес схема установки (Англия), изображенная на рис. 171. Она состоит из двух вентиляторов одностороннего всасывания, заглубленных в землю. В месте разветвления подводящего канала установлены створчатые переключающие двери, состоящие из нескольких вер­ тикальных створок шириной 1,2—1,5 м. Для реверсирования воз­ душной струи служат две всасывающие ляды в индивидуальных участках подводящего канала и сдвоенные ляды диффузоров. При работе на всасывание ляды подводящих каналов закрыты, а ляды диффузоров опущены, разобщая диффузоры один от другого. При переходе на нагнетание открываются одна ляда всасывающего канала и обе ляды диффузоров, которые перекрывают их. Воздух поступает в рабочий вентилятор через ляду подводящего канала и нагнетается через кожух резервного вентилятора в подводящий канал и ствол.

Для уменьшения поверхностных протечек воздуха за рубежом (Бельгия) встречаются подземные вентиляторные установки главного проветривания.

Регулирование рабочего режима осевых вентиляторов осуще­ ствляется плавным одновременным изменением угла установки лопастей рабочего колеса, лопаток направляющего аппарата, бес­ ступенчатым изменением скорости вращения с помощью гидромуфт или регулируемых приводов.

В Англии считается перспективным применение для регулирова­ ния скорости вращения электромагнитных муфт.

Находит применение также ступенчатое регулирование с по­ мощью зубчатых редукторов и клиноременной передачи в сочетании с регулированием осевым направляющим аппаратом, поворотом закрылков профилированных лопастей колеса и др.

Г л а в а VIII

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ РУДНИЧНЫХ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК

§1. Привод вентиляторов

Вкачестве привода вентиляторов главного проветривания при мощностях до 100 кет рекомендуется устанавливать асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. При мощностях от 100 до 350 кет применяют синхронные двигатели низкого напряже­ ния при мощностях свыше 350 кет — синхронные двигатели высо­ кого напряжения. В связи с тем, что потребность в синхронных двигателях в прошлом полностью не удовлетворялась, на действу­ ющих вентиляторных установках встречаются асинхронные двига­ тели с короткозамкнутым ротором мощностью до 500 кет. Значи­ тельное применение находят также асинхронные двигатели с фазовым ротором с целью ограничения ускорений при пуске, а также умень­ шения пусковых токов.

Двигатели низкого напряжения пускают магнитными пускате­ лями типа ПМ защищенного исполнения. Включение двигателей высокого напряжения синхронных и асинхронных производится распредустройствами высокого напряжения типов РВНЛ-6, ВЯП-6 или КРУ-10. Применяется обычно прямое включение в сеть двигате­ лей высокого напряжения. В тех же случаях, когда мощность системы электроснабжения не позволяет осуществлять прямое включение, используется реакторный способ пуска. Распредели­ тельные устройства КРУ-10 снабжены дистанционно-управляемыми приводами: соленоидным ПС-10 или моторно-пружинным ППМ-10. Для распредустройств РВНО-6 или ВЯП-6, имеющих ручной привод, необходима его замена моторным приводом ПМР, соленоидным ПС-10 либо универсальным моторно-пружинным грузовым приводом УПГП.

Асинхронные двигатели с фазовым ротором имеют значительное распространение на вентиляторных установках. Автоматизация таких установок значительно усложняется аппаратами управления роторными цепями приводного двигателя. Так как при ручном управлении для пуска двигателя применяются масляные реостаты, при автоматизации пристраивают к реостату моторный привод. Однако эксплуатация масляных реостатов с моторным приводом показала недостаточную надежность последних, в связи с чем более рациональными для управления цепями ротора являются роторные магнитные станции с тремя-четырьмя ступенями.

В качестве привода вспомогательных устройств вентиляторной установки — насосов системы смазки, лебедок ляд и шиберов — применяются асинхронные короткозамкнутые двигатели, управля­

емые магнитными пускателями защищенного исполнения или кон­ такторами, укомплектованными в магнитные станции.

В связи с проблемой экономичного регулирования подачи вентиляторов в широком диапазоне обсуждается возможность при­ менения регулируемых систем привода: Г—Д, УPB—Д, вентильно­ машинных или вентильных каскадов. Определенных рекомендаций, однако, в настоящее время по этому вопросу не имеется.

§ 2. Основные задачи автоматизации вентиляторных установок

Оптимальное решение задачи проветривания шахт возможно только при комплексной автоматизации системы проветривания, которая кроме автоматизации вентиляторных установок должна обеспечить автоматическое регулирование проветривания отдель­ ных выработок шахты.

Работы по автоматизации вентиляторных установок шахт и руд­ ников ведутся уже десятки лет, и в настоящее время результаты этих работ находятся в стадии широкого промышленного внедрения. Накопленный опыт проектирования и эксплуатации вентиляторных установок позволил определить основные требования к их системам автоматического управления. Так как главные вентиляторы отно­ сятся к установкам с длительным режимом работы с весьма редкими пусками и остановками, нет необходимости осуществлять полную их автоматизацию. Считается целесообразным переводить вентиля­ торные установки на дистанционное управление и обеспечивать автоматический контроль за режимами их работы и защиту. Отсюда вытекает следующий объем автоматизации вентиляторных установок главного проветривания:

1)выбор рабочего вентилятора с пульта управления;

2)дистанционный пуск и остановка вентилятора;

3)автоматическая перестановка ляд и шиберов в положение, обеспечивающее нормальную работу выбранного вентилятора;

4)дистанционное управление шиберами и лядами при реверси­ ровании струи воздуха;

5)выдача звукового сигнала на пульт диспетчера при аварийном отключении вентилятора;

6)автоматический контроль за температурой подшипников вен­ тилятора и двигателя с передачей на пульт управления предупреди­ тельного звукового сигнала при перегреве с указанием номера перегретого подшипника;

7) автоматизация маслонасосов на вентиляторных установках

спроточной системой маслосмазки;

8)автоматическое непрерывное измерение депрессии и подачи вентилятора с регистрацией контролируемых величин и выдачей предупредительного сигнала на пульт управления при отклонении этих величин за установленные пределы;

9) автоматическая защита приводных двигателей от коротких замыканий и несимметричных режимов работы.

В настоящее время разработаны технические средства, позволя­ ющие осуществлять системы управления главными вентиляторными установками в соответствии с указанными выше требованиями.

§ 3. Аппаратура контроля за давлением и подачей

Для автоматического контроля за давлением и подачей вентиля­ торных установок в горной промышленности используются три типа дифференциальных манометров: мембранные, кольцевые весы

Разность давлений воспринимается двумя мембранными коробками 1 и 2 (рис. 172). Перемещение центра мембраны передается плунжеру

система выдает на пульт управления предупредительный сигнал. Дифференциальный манометр типа «кольцевые весы» (рис. 173)

состоит из тонкостенного полого кольца 7, которое может повора­ чиваться вокруг своей оси на призматической опоре. В верхней части кольца имеется перегородка 2, к нижней части кольца подве­ шивается груз 3, создающий противодействующий момент. По обе стороны перегородки 2 имеются штуцеры, которые соединяются гибкими трубками с объемами, разность давлений в которых изме­ ряется. Кольцо наполовину заполняется жидкостью (трансформа­ торным маслом, водой или ртутью — в зависимости от пределов измеряемого перепада давлений).

При появлении разности давлений в контролируемых точках жидкость в кольце будет перемещаться в сторону меньшего давле-

ння. При этом центр тяжести подвижной системы смещается, возни­ кающий момент вращения поворачивает кольцо на угол, синус которого пропорционален разности давлений. С помощью профили­

устроен по принципу сообщающихся сосудов (рис. 174). В одном из сосудов помещается поплавок 2, который рычажной системой связан с указательной стрелкой и плунжером индуктивного датчика 2. В качестве рабочей жидкости используется минеральное масло или ртуть. Разность давлений в сообща­ ющихся сосудах вызывает переме­ щение поплавка, отклонение указа­ тельной стрелки и смещение плун­ жера индуктивного датчика. Сигнал с датчика поступает на вход вто­ ричного измерительного прибора, имеющего записывающий механизм

дуктивной телеметрической системы, которая обеспечивает передачу результатов измерений с точностью 2,5%.

На вентиляторной установке монтируется один комплект изме­ рительных приборов — депрессиометр (тягонапоромер) и расходо­ мер. Для подключения расходомера к измерительному элементу (сужающемуся соплу или трубке скоростного напора) работающего

вентилятора предусматривается установка переключающего вентиля с соленоидным приводом. Питание соленоидов осуществляется через блок-контакты пусковых устройств двигателей вентиляторов, что обеспечивает автоматическую перестановку вентиля в требуемое положение.

§ 4. Аппаратура контроля за нагревом подшипников

Автоматический контроль за температурой подшипников произ­ водится с помощью различных температурных реле и датчиков: дилатометрических реле, реле с легкоплавкими сплавами, термо­ манометрических сигнализаторов и др.

Ввиду малой надежности схем автоматического контроля за температурой с применением температурных реле из-за наличия большого количества контактов в последних системах автоматиза­ ции вентиляторов применяются комплектные аппараты контроля за температурой, в качестве чувствительных элементов которых используются проводниковые термометры сопротивления. В качестве примера рассмотрим аппарат контроля за температурой типа КТ-2, который поставляется в наборе аппаратуры автоматизации главных вентиляторов. Аппарат КТ-2 (рис. 175) обеспечивает непрерывный контроль за температурой в восьми точках, нормальную и аварий­ ную сигнализацию на пульт управления, поиск и указание номера перегретого подшипника. Он состоит из восьми медных термометров сопротивления, измерительного блока и сигнального табло. Термо­ метры устанавливаются в соответствующие сверления в корпусах контролируемых подшипников, измерительный блок — в машинном здании вентилятора, сигнальное табло — на пульте управления.

Измерительная часть устройства представляет собой мостовую схему, состоящую из девяти двухплечевых групп, соединенных параллельно. Одна из этих групп, состоящая из сопротивлений R 10, R n и i?9, является общей, а остальные восемь обособлены. Сопро­ тивление R a предназначено для установки температуры срабатыва­ ния и снабжено шкалой в °С.

Катушка сигнального реле PC (типа РП-7) одним концом вклю­ чена к средней точке общей двухплечевой группы, а другим концом через германиевые диоды B X— B Q к средним точкам других двух­ плечевых групп схемы. Назначение диодов — исключить возмож­ ность появления уравнительных токов между двухплечевыми груп­ пами с термометрами сопротивления, благодаря чему разность потенциалов на выходной диагонали моста определяется самым перегретым термометром. Если температура подшипников^меныпе температуры уставки, то на выходной диагонали появляется разность потенциалов, направленная встречно диодам В г—В6, и реле PC током не обтекается. При перегреве какого-либо подшипника сопротивление соответствующего термометра возрастает, на выход-

Возврат схемы в исходное положение осуществляется после устране­ ния причины перегрева кнопкой КН. Аппарат КТ-2 имеет рудничное нормальное исполнение и неискробезопасные цепи термометров, в связи с чем не может применяться на вентиляторных установках шахт, опасных по газу или пыли.

Аппарат КТТ-1 по назначению, устройству и принципу действия аналогичен аппарату КТ-2. Отличается он лишь тем, что в нем в качестве чувствительных элементов применены полупроводнико­ вые термометры сопротивления (термисторы), обеспечивающие искробезопасность цепей схемы.

§ 5. Защита двигателей вентиляторов

Встроенные в пусковые устройства двигателей вентиляторов максимальные и нулевые реле не обеспечивают защиту двигателя от всех возникающих при эксплуатации аварийных состояний. Указанная защита не реагирует, например, на обрыв одной фазы, междувитковые замыкания в фазных обмотках, проседание ротора в результате износа подшипников, обрыв части стержней обмотки ротора асинхронных короткозамкнутых двигателей и т. д. Так как при автоматизации вентиляторной установки в машинном здании не предусматривается постоянное присутствие обслуживающего персонала, возникает необходимость применения более совершенных ■средств защиты двигателя.

В типовых проектах автоматизации вентиляторов предусматри­ вается применение так называемой универсальной фильтровой защиты, которая осуществляется аппаратом АЗЭД-1. Сущность этой защиты заключается в следующем: при нормальном состоянии двигателя векторная диаграмма фазных токов обмотки статора представляет собой симметричную трехлучевую звезду (токи прямой последовательности). При появлении указанных выше нарушений симметрия токов нарушается, появляются токи обратной последо­ вательности, которые выделяются с помощью активно-емкостного фильтра. Сигнал на выходе фильтра в виде напряжения исполь­ зуется для подачи команды на отключение двигателя.

Аппарат АЗЭД-1 (рис. 176) состоит из двух трансформаторов тока I T T и 2ТТ, двухполюсного переключателя фаз ПФ, активно­ емкостного фильтра R x—Сх—i?2, автотрансформатора А Т , выпрями­

образом, чтобы вектор падения напряжения на них отставал от вектора тока I А на угол 60°, а сопротивление R 2 выбирается такой

величины, чтобы при равенстве фазных токов I А = 1в — / с выполнялось равенство Uс = UА. Тогда при нормальном состоянии

РИ-Т, получая питание в течение времени заряда конденсатора С, обеспечивает выдержку времени РИ при срабатывании, что исклю­ чает действие защиты при кратковременной несимметрии фазных токов по случайным причинам.

Так как трансформаторы тока I T T и 2ТТ выполняются с раз­ личной степенью насыщения, защита срабатывает также и при •симметричных (трехфазных) коротких замыканиях.

§6. Схемы автоматизации вентиляторных установок

Внастоящее время на шахтах и рудниках находится в эксплуата­ ции значительное число автоматизированных вентиляторных уста­ новок. Средства и схемы управления, отражая процесс развития автоматизации, отличаются большим разнообразием. В качестве примера, иллюстрирующего основные принципы автоматизации вентиляторных установок, рассмотрим систему УКВГ.

Система УКВГ (схема управления и контроля вентиляторов главных) предназначена для дистанционного управления двумя вентиляторами главного проветривания и автоматического контроля режимов их работы. В комплект аппаратуры входят: станция управления, пульт управления, тягонапоромер и расходомер поплав­ кового типа со вторичными приборами, аппарат контроля за темпе­ ратурой КТ-2 или КТТ-1, приводы к распредустройствам высокого напряжения. Связь между станцией и пультом управления требует прокладки шести линий связи.

Схема и аппаратура УКВГ обеспечивают выполнение задач, указанных в § 2 настоящей главы.

Пульт управления располагается в кабинете диспетчера шахты или у рабочего места дежурного поверхностной электропод­ станции.

Принципиальная схема автоматизации двухвентиляторной уста­ новки с приводными асинхронными короткозамкнутыми двигателями высокого напряжения с использованием аппаратуры УКВГ пред­ ставлена поблочно на рис. 177, 178, 179 и 180.

Система УКВГ позволяет осуществлять дистанционное (с пульта диспетчера) и местное (кнопками, расположенными в здании венти­ ляторной установки) управление. Перевод из одного режима управления в другой осуществляется ключом ОДУ (ключ отключе­ ния дистанционного управления), установленным на станции управ­ ления. При выборе дистанционного режима управления ключ ОДУ ставится в положение Д. Выбор номера вентилятора осуществляется переключателем ПВ пульта управления.

Вентилятор пускают кнопкой П пульта управления (рис. 177). При включении кнопки П получает питание реле выбора 1РВ или 2РВ (рис. 178), которое включает магнитный пускатель 1П (или 2П) моторного привода ПМР распредустройства. Главный двигатель