Состав и свойства систем автоматизации вентиляторных установок

1. Состав и свойства систем автоматизации вентиляторных установок

Жамелов Д.Е

2.

План
1. Общие сведения
2. Электропривод воздуходувных машин
3. Управление вентиляторным
оборудованием
4. Основные положения по автоматизации
управления проветриванием шахт и рудников
5. Основные требования к аппаратуре
автоматизации управления ВГП

3.

Общие сведения
Вентилятор – это воздуходувная машина,
предназначенная для подачи воздуха или
другого газа под давлением с целью
организации воздухообмена. Мощные
вентиляторы, как правило, имеют большой
момент инерции, что затрудняет их пуск. В
некоторых случаях требуется применение
электрического торможения для быстрой
остановки рабочего колеса.

4.

Вентиляторы в отличие от
других нагнетателей всегда
работают на сеть без
противодавления, вследствие
чего зависимость момента
статического сопротивления на
валу приводного двигателя от
частоты вращения носит
квадратичный характер, а
подводимая к вентилятору
мощность (без учета потерь на
трение в подшипниках)
пропорциональна скорости в
кубе.

5.

Вентиляторы разделяют на две основных группы:
центробежные и осевые.
центробежный
осевой

6.

Характеристики центробежных вентиляторов
аналогичны характеристикам центробежных насосов.

7.

Другой, широко распространенной
воздуходувной машиной является
компрессор, предназначенный для
сжатия и подачи воздуха или
какого-либо газа под давлением не
ниже 0,2 МПа. Компрессоры
являются наиболее мощными
нагнетателями. Мощность
компрессоров достигает 18 000 кВт
и выше. Отличие характеристик
компрессоров от других
центробежных машин заключается
в том, что при изменении частоты
вращения изменяется наклон их
выходных характеристик. Это
объясняется тем, что при более
высоких частотах вращения
повышаются степень сжатия газов
и их плотность.

8.

Наиболее типичные области применения компрессоров:
генерирование пневматической энергии (энергетические
компрессоры), транспортировка газа по магистральным
газопроводам, компрессирование воздуха для получения
кислорода методом разделения, подача воздуха и кислорода в
доменную печь, холодильная техника. Все компрессоры
являются быстроходными. Частота вращения рабочего колеса
составляет от 3000 до 20000 мин-1, поэтому для компрессоров
применяются, как правило, быстроходные электродвигатели с
номинальной частотой вращения 3000 мин-1. В тех случаях,
когда требуется большая частота вращения колеса, между
двигателем и компрессором устанавливается повышающий редуктор или применяется высокооборотный электродвигатель.

9.

Компрессоры и вентиляторы, как правило,
работают в режимах длительной нагрузки,
вследствие чего их электроприводы должны
быть рассчитаны на длительную работу с
большой наработкой часов за год.
Компрессоры, как правило, работают на сеть
с сопротивлением, что определяет
существенную зависимость момента
сопротивления на валу от частоты вращения.

10.

Пуск компрессоров производится обычно при разгруженной
машине соединением полости нагнетания с атмосферой или с
полостью всасывания, вследствие чего максимальный момент при
пуске не превышает 0,4 от номинального.

11.

Характерной для вентиляторов и
компрессоров является зависимость
статического момента сопротивления от
частоты вращения Мс = f(n) в
соответствии с видом характеристики
пневмосети, на которую работает
нагнетатель.

12. Электроприводы воздуходувных машин

Разнообразие условий применения
воздуходувных машин, их конструкций,
режимов эксплуатации определяет
возможность и экономическую
целесообразность использования
различных систем электропривода.

13.

Для привода вентиляторов и компрессоров применяются
нерегулируемые электроприводы. Несмотря на очевидные тенденции к
более широкому использованию регулируемых электроприводов
нагнетателей, особенно при мощности свыше 500 кВт, нерегулируемый
привод остается основным в тех случаях, когда режим работы
нагнетателя по технологическим условиям постоянен или мощность его
невелика и регулирование его производительности без больших потерь
энергии может быть осуществлено воздействием на нагнетатель либо
на его сеть.

14.

В качестве приводов нагнетателей применяют также асинхронные
каскады. Достоинство этих приводов применительно к нагнетателям
определяется тем, что технико-экономические показатели каскадов
зависят от глубины регулирования, поскольку преобразованию в этих
приводах подвергается не полная энергия, потребляемая приводом, а
лишь часть ее, пропорциональная диапазону регулирования.
Нагнетатели в большинстве случаев нуждаются в неглубоком
регулировании, поэтому каскадные схемы асинхронного привода для
приводов средней и большой мощности рациональны для
регулирования частоты вращения нагнетателей.

15. Основные положения по автоматизации управления проветриванием шахт и рудников

Задача автоматизации управления
проветриванием шахт и рудников сводится к
подаче в шахту (рудник) такого количества
воздуха и установлению такого его
распределения по выработкам, при котором
обеспечивается заданная
производительность очистных и
подготовительных работ при соблюдении
требований правил безопасности и
санитарно-гигиенических норм при
оптимальном режиме работы вентиляторных
установок.

16.

В общем случае решение этой
задачи возможно на базе создания
единой централизованной системы
управления проветриванием шахты с
использованием управляющей
вычислительной машины. В настоящее
время комплексная задача управления
проветриванием шахты решается
поэтапно и пообъектно.

17.

Выделяются следующие основные объекты и исследуемые проблемы:
1. Вентиляторы главного проветривания (ВГП). Задачи и методы их
автоматизации, регулирование производительности и депрессии
(разницы давлений воздуха входящего и исходящего потоков
вентилятора). Исследование статических и динамических свойств
вентиляторов как звена САР, пути повышения надежности и
безопасности их работы.
2. Горный участок. Его статистические и динамические
характеристики как объект регулирования концентрации метана на
исходящей струе.
3. Участковые контролирующие и регулирующие устройства. Их
конструкции, статические и динамические характеристики как звена
САР, режимы работы.
4. Локальные системы проветривания. Их связь с системой
автоматизации проветривания шахты. Регулирование вентиляторов
местного проветривания.

18.

Аппаратура автоматизации управления ВГП должна удовлетворять следующим
основным требованиям.
1.Обеспечивать надежную работу без постоянного присутствия
обслуживающего персонала.
2. Предусматривать возможность трех видов управления:
дистанционно-автоматизированного, выполняемого диспетчером или оператором с
пульта управления, который должен находиться на поверхности шахты в
диспетчерском пункте;
дистанционно-автоматизированного из машинного зала, аналогичного управлению от
диспетчера;
местного индивидуального, деблокированного с места установки механизмов (для
проведения ремонтно-наладочных работ).
3. Переход с одного вида управления на другой не должен вызвать
остановки работающего вентиляторного агрегата.
4. Допускать реверсирование воздушной струи и переход с одного
вентилятора на другой при закрытом направляющем аппарате без
остановки вентиляторного агрегата (если это разрешается по технологии
работы вентилятора, например, для центробежных вентиляторов).
5. Обеспечивать аварийное отключение вентилятора при:
коротких замыканиях и нарушениях изоляции по отношению к «земле» в силовых цепях;
исчезновении более чем на 10 с напряжения на станциях управления;
неисправности в системе охлаждения приводных двигателей (при принудительном их
охлаждении);
перегреве подшипников электродвигателей и вентиляторов;
несостоявшемся или затянувшемся пуске;

19.

6. Обеспечивать подачу светового и звукового предупредительных сигналов при
неисправностях, которые не вызывают необходимости аварийного отключения
работающего вентилятора.
7. 7. Обеспечивать возможность аварийной остановки вентилятора обслуживающим
персоналом из машинного зала при любом виде управления.
8. Обеспечивать блокировки, запрещающие:
одновременную работу двух вентиляторов на шахтную сеть, если не используется их
параллельная работа, а также реверсирование воздушного потока без остановки
вентилятора (кроме случая, изложенного в п. 4;
повторное или самопроизвольное включение привода вентилятора после
оперативного или аварийного отключения без последующей команды на пуск и до
устранения причин, вызвавших аварийное отключение;
одновременное применение различных видов управления агрегатом;
включение электродвигателей лебедок ляд и шиберов (перекрытий, заслонок,
задвижек) при работающем вентиляторе, кроме случая, изложенного в п. 4;
9. Обеспечивать контроль:
Депрессии и производительности вентилятора самопишущими приборами и
устройствами, сигнализирующими на пульт управления об отклонении этих
параметров от заданных значений;
температуры подшипников электродвигателя и вентилятора;
10. Обеспечивать сигнализацию, отражающую:
в машинном здании (световую или блинкерную):
аварийное отключение вентилятора с расшифровкой причины отключения;
работу в нормальном или реверсивном режиме;