13. АВТОМАТИЗАЦИЯ

ШАХТНОГО ВОДООТЛИВА

Шахтные водоотливные установки предназначены для откачки на дневную поверхность воды, которая просачивается в шахтные вы­ работки из вышележащих естественных водонесущих породных пла­ стов. Подземные шахтные выработки проходятся с небольшим укло­ ном вверх от ствола с таким расчетом, чтобы шахтные воды по спе­ циальным штрековым канавам стекали бы к стволу. В нижней части шахтного ствола помещается водосборник, емкость которого выби­ рается из расчета максимального суточного водопритока при самых неблагоприятных условиях по обводненности шахты.

Шахтные водоотливные установки должны откачать этот водоприток за три часа своей непрерывной работы в ночное время, когда тариф на электроэнергию минимален.

В состав этой установки, кроме насосов рабочей группы, долж­ ны быть включены резервные насосы, вступающие в работу при от­ казе одного из насосов рабочей группы.

13.1. Требования к системам автоматизации шахтного водоотлива

Аппаратура автоматизации шахтного водоотлива должна обес­ печивать:

1.Автоматическую контролируемую заливку насосов перед за­ пуском их в работу.

2.Автоматическое включение в работу очередного насоса при достижении верхнего уровня воды в водосборнике и непрерывную его работу до тех пор, пока уровень воды в водосборнике не снизит­ ся до нижней отметки.

3.Автоматический контроль за работающим насосом и аварий­ ное его отключение, в случае если он не достиг заданной произво-

дительности или при возникновении отказа в его работе (перегрев подшипников, короткое замыкание в приводе и т. д.).

4. Автоматическое включение в работу резервного насоса при отказе в работе основного насоса или при недостаточной его произ­ водительности (когда уровень воды в водосборнике растет и дости­ гает повышенной или аварийной отметки).

5.Подачу звуковой и световой сигнализации на пульт диспет­ чера и машинное отделение о состоянии работы установки, аварий­ ном уровне воды и отказах в работе насосов.

6.Дистанционное включение насосной установки с пульта дис­ петчера и перевод его на ручное управление из машинного зала.

7.Блокировку от повторного включения отказавшего насоса

спульта диспетчера.

8.Автоматическое управление работой задвижек на трубопро­

водах.

13.2. Схема установки датчиков в автоматической системе шахтного водоотлива

Для автоматического управления системой шахтного водоот­ лива он оборудуется многочисленными датчиками. Структурная схема водоотливной установки и расположения в ней датчиков по­ казана на рис. 69.

Шахтная водоотливная установка структурно состоит из много­ ступенчатого центробежного насоса I с приводом от электродвигате­ ля V. Насосная установка всегда расположена выше максимального уровня воды в водосборнике II, в котором помещается всасывающее устройство III вместе с заливочным насосом IV. С помощью этого на­ соса обеспечивается первоначальная заливка рабочего насоса и соз­ дается первоначальное давление в напорной магистрали. Напорный трубопровод этой установки соединен с насосом через задвижку VI, оснащенную электроприводом VII.

Для обеспечения автоматического режима работы шахтной во­ доотливной установки она оснащается следующими типами датчи­ ков:

-1 — датчики температуры подшипников;

-2 — датчик температуры обмотки двигателя;

-3 — датчик давления воды;

-4 — датчик положения задвижки «закрыто»;

-J — датчик положения задвижки «открыто»;

-6 — датчик производительности насоса;

-7 — датчик нижнего уровня воды (ДНУ);

-8 — датчик верхнего уровня воды (ДВУ);

-9 — датчик повышенного уровня воды (ДПУ);

-10 — датчик аварийного уровня воды (ДАУ).

Для автоматизации шахтного водоотлива используется серий­ ная аппаратура аналогового типа. На шахтах чаще всего использу­ ется аппаратура следующих типов: ВАВ, УАВ и АВН-1М. Эти ап­ паратные средства шахтного водоотлива изготовляются различны­ ми производителями, но имеют примерно одинаковое устройство и принцип работы. Принцип работы аппаратуры шахтного водоот­ лива рассмотрим на примере аппаратуры типа УАВ.

13.3. Структура и принцип работы аппаратуры УАВ

Аппаратура УАВ имеет модульную структуру и служит для ав­ томатического управления насосами шахтной водоотливной уста­ новки. В этой установке есть как минимум модули основного и ре­ зервного насосов. Кроме того, эта аппаратура может комплекто­ ваться модулями насосов повышенного и аварийного уровней. Структура аппаратуры УАВ показана на рис. 70.

Рис. 70. Структурная схема аппаратуры УАВ

Каждый из модулей этой аппаратуры запускается соответст­ вующим датчиком уровня воды в водосборнике. Так, датчик верх­ него уровня ДВУ включает модуль основного насоса через пуско­ вое реле верхнего уровня РУВ, которое, в свою очередь, включает реле повторения уровня РГГУ. Таким образом происходит запуск этого и аналогичных модулей этой аппаратуры.

Реле Р1ТУ включает пускатель заливочного насоса IV и одно­ временно реле времени РВ. Заливочный насос работает до тех пор, пока давление воды в рабочей полости главного насоса, регистри­ руемого датчиком 3, не достигнет заданного уровня или пока не сработает через заданный промежуток реле времени на его от­ ключение. После срабатывания датчика давления 3 реле главного насоса РГН включает двигатель V этого насоса, после чего некото­ рое время оба насоса работают одновременно. Через заданный про­ межуток времени реле времени подаст сигал на отключение зали­ вочного насоса, а привод главного насоса останется в работе. После срабатывания датчика давления 3 система выходит на заданный ре­ жим и реле главного насоса РГН включает привод задвижки VII на ее открытие, который работает до полного ее открытия. Выключе­ ние этого привода происходит по сигналу датчика положения за­ движки 5 «задвижка открыта». После отключения привода задвиж­ ки работает только привод главного насоса.

Работа насоса в этом режиме происходит до тех пор, пока не сработает датчик нижнего уровня ДНУ воды в водосборнике или не сработают датчики, регистрирующие аварийный режим работы насосной установки (датчики 7,2, 3, б).

При срабатывании этого датчика нижнего уровня ДНУ включа­ ется реле РНУ, которое включает привод задвижки на закрытие и одновременно запускает реле времени РВ. После того как срабо­ тает датчик 4 «задвижка закрыта», реле времени через заданное вре­ мя отключает реле РГН и привод главного насоса останавливается.

При работе главного насоса производится контроль температу­ ры подшипников и двигателя насоса, а также контролируется тем­ пература рабочей обмотки приводного двигателя и производитель­ ность насоса. В случае регистрации превышения заданного уровня одним из этих датчиков срабатывает реле защиты РЗ, которое про­ изводит отключение главного насоса в той же последовательности.

14. АВТОМАТИЗАЦИЯ

ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТЫ

Основной задачей системы проветривания шахтных выработок является подача к их забойной части такого количества воздуха, ко­ торое бы обеспечило комфортные условия труда рабочего персонала и безопасные условия работы технологического оборудования при естественном проявлении газодинамических процессов при выемке полезного ископаемого из разрабатываемых пластов.

При решении задач автоматизации проветривания шахты необ­ ходимо преодолеть противодействие следующих факторов:

-непостоянство параметров вентиляционной системы шахты

иизменчивость технологических параметров процесса до­ бычи;

-сложность проявления газодинамического процесса и про­ цесса пылевыделения в подземных выработках при разра­ ботке пластов;

-сложность замера качества рудничной атмосферы. Технология работы вентилятора при проветривании шахтных

выработок показана на рис. 71. Обычно вентиляторы главного про­ ветривания шахты устанавливаются в специальном вентиляционном стволе, расположенном на периферии шахтного поля. Рабочее на­ правление воздуха при проветривании шахтных выработок осущест­ вляется от главного ствола к вентиляционному. Однако в аварийных случаях приходится реверсировать направление воздушной струи.

Для изменения направления воздушной струи используют спе­ циальные пристволовые каналы, по которым воздух из шахты вса­ сывается вентилятором и выбрасывается в атмосферу или при ре­ версировании струи всасывается вентилятором из атмосферы и на­ правляется в шахту. Направление потока воздуха по этим каналам осуществляется с помощью специальных перекидных клапанов

Рис. 71. Схема установки датчиков в автоматизированной системе проветривания шахты: 1 — датчик расхода воздуха; 2 — датчик депрессии; 3 — датчик температуры подшипников вентилятора и двигателя; 4 — датчик положения направляющего ап­ парата; 5 — датчик положения тормоза; 6 — датчик температуры статорной обмотки двигателя; 7 — датчик давления масла в системе смазки подшипников; 8 — датчик

расхода масла в системе смазки подшипников

(ляд), которые перекидываются отдельными приводами. Величина производительности вентилятора регулируется положением лопа­ ток направляющего аппарата. Подшипники вентилятора и его при­ водного двигателя смазываются принудительно давлением масла, нагнетаемого в опоры масленым насосом. Для быстрой остановки вентилятора при реверсе струи переключением ляд используют управляемую тормозную систему, которая быстро останавливает ротор вентилятора, обладающего значительной маховой массой.

Шахтная вентиляторная установка всегда комплектуется как минимум двумя вентиляторами, один из которых всегда в работе, а другой остается в резерве.