17

Особенности стационарных машин как мехатронных объектов

1. Шахтные водоотливные установки как объекты автоматизации и требования к их автоматизации

Шахтные водоотливные установки выполняют весьма от­ветственную задачу — предотвращают заполнение горных выработок подземными водами, что предъявляет очень высокие требования к надежности этих установок. Если по какой-либо причине шахта вре­менно останавливается, то отключаются все установки, и только водоотлив продолжает работать, чтобы не допустить затопления шах­ты. Кроме того, водоотлив — одна из самых энергоемких установок шахты, а на глубоких шахтах с большим притоком воды он стано­вится самым энергоемким, и поэтому здесь важна экономия электро­энергии.

Шахтные водоотливные установки оборудуются только центро­бежными насосами и делятся на главные, предназначенные для от­качки на поверхность всего шахтного притока воды, и местные (участ­ковые, зумпфовые), предназначенные для перекачки воды внутри шахты с отдельных участков в общешахтный водосборник.

Главные водоотливные установки в соответствии с требованиями правил безопасности оборудуются не менее чем тремя насосными агрегатами, а по стволу прокладываются два нагнетательных трубо­провода. Каждый насос и нагнетательный трубопровод включаются в работу поочередно, каждый из них рассчитан на откачку нормального суточного притока, и только при повышенном притоке (весной, осенью) предусматривается одновременное включение двух насосов и трубопроводов. Количество насосных агрегатов и нагнетательных трубопроводов местных водоотливных установок не регламентируется и определяется исходя из конкретных условий. Водоотливная уста­новка работает по жесткой программе, определяющей последователь­ность выполняемых операций.

Программа начинается с контроля уровня воды в водосборнике. Когда вода достигает верхнего уровня, тогда заливается насос, после чего включается в сеть его приводной двигатель. Когда давление в нагнетательном патрубке приблизится к номинальному, открывается задвижка нагнетательного трубопровода. Если пуск проходит нор­мально, то насос принимает нагрузку, в нагнетательном трубопрово­де устанавливается номинальное давление, насос работает с полной производительностью. Во время работы насоса контролируется уро­вень воды в водосборнике, температура подшипников и обмоток электродвигателя. При достижении водой нижнего уровня закры­вается задвижка в нагнетательном трубопроводе, и приводной дви­гатель отключается от сети. Насосный агрегат останавливается.

Если после включения приводного электродвигателя в сеть на­сос не развивает номинального давления, то задвижка закрывается и электродвигатель отключается от сети, после чего производится за­пуск второго насосного агрегата.

Когда после нормального запуска первого насоса вода в водо­сборнике продолжает подниматься и достигает аварийного уровня, это значит, что приток воды в шахту превысил нормальный, и запус­кается второй насос на второй нагнетательный трубопровод.

Если у работающего насоса перегреваются подшипники или при­водной электродвигатель, то насосный агрегат отключается и запус­кается резервный.

При ручном управлении за полным завершением операций следит машинист водоотливной установки, при автоматическом — выполне­ние этой функции возлагается на специальную аппаратуру контроля.

Таким образом, система автоматического управления дополняется системой автоматического контроля и защиты.