9.2. Автоматизация компрессорных агрегатов и станций

Современные рудничные компрессоры в качестве привода имеют синхронные двигатели, скорость которых не регулируется.

Автоматическая система компрессорного агрегата с нерегули­руемым электроприводом может быть представлена схемой, пока­занной на рис. 9.2. Система содержит: датчики Д давления сжато­го воздуха и теплотехнических параметров контроля агрегата (тем­пературы, давления, расхода, уровня, положения задвижек, кла­панов, заслонок и др.); электропривод компрессора ЭП (синхрон­ный двигатель с возбудителем и пусковым устройством); исполнительный механизм ИМ,управляющий положением органа регули­рования (клапанов, дроссельной заслонки) производительности Q_к компрессора; вспомогательные технологические механизмы ВМ (разгрузочный клапан, маслонасосы, задвижка водяного охлажде­ния, вентили продувки); аппаратуру управления и регулирования АУР, осуществляющую автоматическое управлениекомпрессорным агрегатом; пульт оператора (диспетчера) ПО с органами задания и контроля режимов работы агрегата.

Коллектор нагнетания сжатого воздуха

Рис. 9.2. Функциональная схема автоматической системы компрес­сорного агрегата с нерегулируе­мым электроприводом.

Аппаратура   автоматики, поставляемая комплектно с комп­рессором, обеспечивает:

автоматическое программное управление пуском и остановом компрессорного агрегата (вклю­чение и отключение в заданной последовательности    вспомога­тельных механизмов и двигателя компрессора);

автоматический контроль ре­жимов работы агрегата;

автоматическое регулирование производительности компрессора для поддержания заданного дав­ления сжатого воздуха в коллек­торе компрессорной станции;

автоматическую защиту электропривода компрессора (от асин­хронного режима работы синхронного двигателя, короткого замы­кания, перегрузки и др.), а также защиту, приводящую к отключе­нию компрессора при верхнем пределе давления сжатого воздуха в ступенях сжатия, превышении температуры масла в системе смазки, прекращении потока охлаждающей воды и других наруше­ниях нормального режима работы агрегата;

сигнализацию на пульте оператора — световую о нормальной работе агрегата, световую и звуковую об аварийном отключении компрессорного агрегата.

Отклонение контролируемых параметров от заданных значений указывает на ненормальные или нерациональные режимы работы систем агрегата, а в ряде случаев может привести к аварии.

Критическим параметром безопасной работы компрессорного агрегата является температура воздуха. Перегрев воздуха особен­но опасен для поршневых компрессоров, в которых смесь масла с воздухом при перегреве способна детонировать. Для контроля температуры применяют контактные термометры, термометры сопро­тивления, терморезисторы, манометрические термометры, термопа­ры и др.

К числу важнейших параметров, характеризующих работу комп­рессора, относится производительность, контроль расхода воздуха и сравнение его с расходом электрической энергии позволяет оце­нить эффективность работы отдельных компрессоров и системы пневмоснабжения в целом. Расход воздуха Q_р определяется обычно путем измерения перепада давления на дроссельном устройстве (сопло, диафрагма), установленном на трубопроводе, в соответст­вии с уравнением:

,

где k – расчетный коэффициент; Dр = р₁ – р₂ – перепад давления на дроссельном устройстве, измеряемый дифференциальным мано­метром.

Для контроля производительности компрессоров преимущест­венное распространение получили дифманометры и дифтягомеры ДМ, ДТ2 мембранные с дифференциальными трансформаторами, работающие с автоматическими вторичными приборами, например с приборами КСД-3.

В настоящее время наиболее перспективны для контроля расхо­да воздуха в пневмосети и компрессорной станции мембранные электрические дифманометры ДМЭ.

Для автоматизации шахтных компрессорных станций, оборудо­ванных турбо- и поршневыми компрессорами, разработана унифи­цированная аппаратура автоматизации УКАС, основная задача которой — повысить эффективность работы автоматизированных компрессорных станций, производства и использования пневмоэнергии в результате:

применения регулируемого привода для управления режимом работы турбокомпрессоров изменением их угловой скорости;

автоматического регулирования  (стабилизации) давления в коллекторе компрессорной станции;

расширения объема информации, передаваемой диспетчеру, и. обеспечения тем самым возможности работы компрессорной стан­ции без постоянного присутствия обслуживающего персонала;

построения аппаратуры по блочно-модульному принципу с ис­пользованием герконовых реле и бесконтактных элементов, а в перспективе интегральных микросхем.

В состав аппаратуры УКАС входят:

щит управления турбокомпрессорным агрегатом УКАС-А (один на агрегат);

щит управления   поршневым   компрессорным   агрегатом УКАС-ПА (один на агрегат);

пульт оператора (один на агрегат);

щит управления компрессорной станцией УКАС-С (один на станцию из восьми агрегатов);

тиристорное ТЕ-8 или бесщёточное БВУ возбудительное уст­ройство (одно на агрегат);

первичные приборы теплотехнического контроля, устанавливае­мые на компрессорном агрегате.

Регулирование режима работы компрессорной станции (обес­печение равенства производства и расхода сжатого воздуха) с целью поддержания заданного давления при параллельной работе не­скольких компрессоров достигается как автоматическим поочеред­ным регулированием производительности отдельных компрессоров, так и изменением числа одновременно работающих компрессоров (включением и отключением приводов).

Функциональная схема системы автоматического управления компрессорной станцией приведена на рис. 9.3. Блок БКАопреде­ляет последовательность автоматического включения, регулирова­ния и останова агрегатов станции в соответствии с выбранными на пульте оператора номерами головного (включаемого первым), ра­бочих и резервных агрегатов.

Блок РД состоит из двух регуляторов давления РПИБ — рабо­чего и резервного, включаемого при неисправности работающего. Регулятор давления обеспечивает регулирование режима работы всех компрессоров станции для поддержания заданного давления сжатого воздуха в ее коллекторе. При отклонении давления возду­ха р в пневмосети от заданного значения рз выше допустимого по сигналу регулятора РД блок ЗРП задает АУР программу индиви­дуального управленияочередным компрессорным агрегатом. Аппа­ратура АУР обеспечивает управление, технологические защиты и регулирование производительности агрегата.

Рис. 9.3. САУ компрессорной станции на базе аппаратуры УКАС:

БКА — блок задания команд и адресов про­граммы; ЗРП — задатчик-распределитель прог­раммы работы станции; КА1—КА8—компрессор­ные агрегаты; АУР1—АУР8 — аппаратура уп­равления и регулирования агрегатов; Д1—Д8 — датчики теплотехнических параметров агрегатов;

Д — датчик давления сжатого воздуха в пневмосети; РД — регулятор давления; КС — кол­лектор станции.

Промышленные контроллеры

• программируемые логические контроллеры (ПЛК),

• распределенные управляющие системы (distributed control systems DCS)

• контроллеры на базе РС- технологий (PC-based).

ПЛК представляют собой устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления в РВ в соответствии с заданной программой. От небольших до мощных и высокоскоростных систем ПЛК обеспечивают самых требовательных заказчиков исчерпывающими возможностями и гибкостью при реализации современных сетевых решений в распределенных системах управления и контроля. По техническим возможностям, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК делятся на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие. Первоначально они предназначались для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.

Принципиальное отличие ПЛК от релейных схем заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам элементов жесткой логики. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности.