Тема: Автоматизация процесса конвейерного транспорта

Рекомендуемая литература:

1. НПАОП 10.0-1.01-10. Правила безпеки у вугільних шахтах. Наказ Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду №62 від 23.03.2010. -150с.

2. Информационный сборник нормативных документов по безопасной эксплуатации ленточных конвейеров в угольных шахтах: Информационное издание/ Ю.Ф. Бутт, В.Б.Грядущий, В.Е.Зданевич, А.Н. Коваль, А.Л. Фурман, Е.М. Чаплюк, В.М. Щука// Под общ. ред. проф. Б.А.Грядущего. – Изд. 3-е перераб. и доп. – Донецк, НИИГМ им. М.М. Федорова, 2007. – 63с.

3. Справочник по автоматизации шахтного конвейерного транспорта / Стадник Н.И., Ильюшенко В.Г., Егоров С.И. и др. - К.: Техника, 1992. - 438с.

4. Подземные механизированные бункера/ Р.В. Мерцалов, Г.И. Солод, П.М. Трухин и др. – М.: Недра, 1985г. – 224с.

5. Справочник по шахтному транспорту / Э.Я. Базер, А.С. Богомолов, В.П. Гудалов и др.: Под ред. Г.Я. Пейсаховича и П.П. Ремизова. – М.: Недра, 1977. – 624 с

.

Процесс конвейерного транспорта как объект управленя

Процесс конвейерного транспорта шахты – это технологический процесс перемещения горной массы, материалов, а в некоторых случаях и людей с помощью конвейеров по горным выработкам. Преимущества конвейерного транспорта: высокая производительность, обусловленная непрерывностью процесса транспортирования; надежность (коэффициент готовности достигает для ленточных конвейеров 0,999, для пластинчатых – 0,987); технологическая приспособленность к работе с системой автоматизированного управления и вследствие этого низкая трудоемкость обслуживания (1-4 чел./смену в сутки на один конвейер); способность транспортирования груза как по горизонтальным, так и по наклонным горным выработкам; простота и удобство сопряжения с оборудованием очистных и подготовительных забоев.

На шахтах для конвейерного транспорта в основном применяются ленточные конвейера (ленточный конвейер — транспортирующее устройство непрерывного действия с объединённым грузонесущим и тяговым органом в виде замкнутой гибкой ленты. Лента приводится в движение силой трения между ней и приводным барабаном; опирается по всей длине на стационарные роликоопоры).

На погрузочных пунктах применяются скребковые конвейер, в качестве например, перегружателей. Также скребковые конвейера используются в добычных забоях и входят в состав механизированных комплексов.

Для перемещения груза на большие расстояния используются конвейерные линии, состоящие из двух и более конвейеров.

Для примера на рисунке 1 приведен фрагмент схемы конвейерного транспорта шахты.

Рисунок 1 - Фрагмент схемы конвейерного транспорта шахты

Особенности подземного конвейерного транспорта шахты как объекта управления следующие.

1. Современные подземные конвейерные линии характеризуются значительной протяженностью (десятки километров) и разветвленность транспортных магистралей, из­меняющих со временем свои параметры: длину, топологию и т.п. В условиях шахт конвейерная линия может быть не разветвленной и разветленной. Под неразветвленной конвейерной линией понимают однопоточную линию, в которой груз на каждый конвейер поступает только с одного предыдущего конвейера, а под разветвленной - многопоточную линию, состоящую из ответвлений и сборной части. Для разветвленных конвейерных линий требуется согласование режимов работы основных – магистральных конвейеров с участковыми.

Характерная особеность - многозвен­ность конвейерного транспорта, которая определяется большой протяженностью, а также наличием горизонтальных и наклонных выработок, сопрягаемых между собой. Это приводит к необходимости в некоторых случаях иметь каскады последовательно установ­ленных ленточных конвейеров, число которых может со­ставлять до 10 и более. Ленточные конвейеры могут быть проложены по горизонтальным выработкам, уклонным и бремсберговым. Иногда в многозвенных транспорт­ных цепях применяют различные виды транспорта, напри­мер, локомотивный транспорт по горизонтальной и конвейерный по наклонной выработкам. Требуется согласование режимов работы различных видов транспорта.

2. Ленточные конвейеры могут быть оборудованы одним приводным электродвигателем или нескольками мощными электродвигателями. Например, конвейер 1Л80 оборудован одним асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором типа ВАО2-280L10 мощностью 45 кВт, а магистральный конвейер 2ЛУ120В оборудован двумя асинхронным электродвигателем с фазным ротором типа АК312 49-6 мощностью 250 кВт каждый и т.д. Суммарная мощность электродвигателей участковых конвейеров составляет 300-500 кВт, а магистральных – несколько тысяч киловатт, поэтому подземная транспортная система современной угольной шахты наравне с подъёмными, водоотливными и вентиляторными установками является основным потребителем электроэнергии. Доля энергопотребления конвейерного транспорта шахты составляет порядка 20% общешахтного потребления электроэнергии. Требуется обеспечение работы конвейерных установок в энергосберегающих режимах.

3. Высо­кая неравномерность грузопотоков, поступающих на транс­портные установки, так как конвейерная линия по своему технологическому назначению является транспортным объек­том, обслуживающим очистной забой. Технологические паузы в работе выемочных комбайнов, в том числе при аварийной остановке лавы, и периодическое изменение их скорости перемещения вдоль линии очистного забоя являются причиной неравномерности или отсутствия грузопотоков, которые также отражаются на загрузке конвейера. При этом характерна значительная недогрузка магистральных конвейеров; продолжительная работа в режиме холостого хода. Это отрицательно сказывается на техни­ко-экономических показателях использования средств транс­порта, т.к. они большую часть времени своей работы имеют существенную (в 2...4 раза) недозагрузку, приводят к повышению удельных расходов электроэнергии.

В настоящее время на угольных предприятиях для повышение эффективности конвейерного транспорта применяются угольные аккумулирующие бункеры и предлагается регулирование скорости движения конвейерной ленты с использованием частотно-регулируемого привода (ЧРП). В современных ленточных конвейерах применяют нерегулируемый асинхронный электропривод.

Однако целесообразность использования ЧРП имеет ряд спорных моментов. Во-первых, диапазон регулирования частоты в установившемся режиме для таких механизмов, особенно в наклонных выработках, ограничен, чтобы говорить о существенном изменении производительности. Увеличению скорости движения ленты будет препятствовать характеристика транспортируемого груза, который будет просто падать с конвейера. При уменьшении частоты вращения необходимо обеспечить рабочий момент на валу двигателя, к тому же использовать высокопроизводительный конвейер для транспортирования малого объема груза просто нецелесообразно. Во-вторых, длительная работа преобразователя в режиме пониженных частот приведет к необходимости дополнительного принудительного охлаждения как двигателя, так и самого преобразователя.

С точки зрения повышения энергоэффективности конвейерного транспорта целесообразнее регулировать не производительность конвейера, а поступающий на него грузопоток, приближая его к номинальному значению. Наиболее эффективным мероприятием для предотвращения режима холостого хода и сокращения времени работы конвейеров путем обеспечения их полной загрузкиявляется применение усредняющих и аккумулирующих бункеров, объем и производительность разгрузки которых будут выравнивать и определять грузопоток на забункерной конвейерной линии. К примеру, по самым скромным подсчетам, исключение холостого хода и полная загрузка (через бункер) одного мощного магистрального конвейера позволит снизить суточное электропотребление до 1 МВт·ч при транспортировании того же объема горной массы, что существенно отразится на значении удельного расхода электроэнергии. К тому же, применение аккумулирующих бункеров позволит на время их заполнения остановить магистральные конвейеры большой мощности и перенести время их работы на периоды с меньшей оплатой за электроэнергию (например, на "ночной провал") при расчете по дифференцированному по зонам суток тарифу.

5. Пуск конвейерной линии должен осуществляется в направлении, обратному грузопотоку, причем каждый следующий конвейер должен включаться после установления нормальной рабочей скорости движения тягового органа предыдущего конвейера. При пуске приложенное пусковое усилия вызывает возникновение упругой волны на участке ленты, связанной с приводным барабаном. Эта упругая волна распространяется вдоль ленты, причем скорость ее распространения зависит от многих факторов, в том числе и от изменения силы трения и ускорение. Принимая во внимание эти особенности при пусковом режиме необходимо обеспечить: плавный пуск (для обеспечения безударного выбора люфтов в зубчатых передачах в начальный период трогания, предотвращение пробуксовки ленты на приводном барабане) и обеспечение минимальной продолжительности процесса пуска (с целью сокращения пусковых потерь в электроприводе с короткозамкнутым электродвигателем).

6. В рабочем режиме транспортирования горной массы по конвейерной линии возможны следующие основные аварийные ситуации:

- завал горной массы в местах перегрузки из конвейера на конвейер;

- сход ленты из роликов конвейера;

- скорость ленты может снижаться, что ниже 25% от номинальной не допустимо;

- пробуксовка ленты относительно приводного барабана;

- недопустимый перегрев приводных барабанов;

- прослаблення натяжения ленты;

- может возникнуть отклонение технологического режима работы ленточного конвейера от паспортного в части использования его по производительности через неравномерность по величине и дискретности во времени грузопотока. При этом время работы на холостом ходе может достигать 20...40 % времени работы конвейера.

- возможна работа электропривода с переменной нагрузкой, изменения которой довольно тяжело предвидеть через случайный характер грузопотока.