-P I — датчик давления воздуха на входе второй ступени;

-РЗ — датчик давления воздуха на выходе второй ступени;

-Р4 — датчик давления масла в системе смазки;

-Р5 — датчик давления воды в системе охлаждения цилинд­ ров.

Для охлаждения цилиндров и сжатого воздуха к компрессору по магистрали 5 подводится охлаждающая вода. Расход воды регулиру­ ется управляющим вентилем ВЗ, который в зависимости от величи­ ны сигнала датчика Т5 увеличивает или уменьшает этот расход.

Для смазки опор коленчатого вала и подшипников двигателя применяют принудительную систему смазки, масло в которой под давлением подается из магистрали 4.

15.2. Структура автоматического управления шахтных компрессорных установок

Система автоматического управления шахтных компрессор­ ных установок строится на основе микропроцессорных систем. Структура такой системы показана на рис. 74.

Основу этой системы составляет локальный контроллер, осна­ щенный портами дискретного и аналогового ввода, а также портами аналогового и дискретного вывода. К порту дискретного ввода кро­ ме кнопок управления подключены все дискретные датчики, изме­ ряющие предельный уровень температуры или давления соответст­ вующей среды. К порту аналогового ввода подключены датчики тех параметров, которые требуют соответствующей регулировки, например датчик давления в напорной магистрали. В соответствии с показаниями этих датчиков с порта аналогового вывода подаются сигналы на включение противопомпажных устройств. С порта дис­ кретного вывода подаются сигналы как на включение привода са­ мого компрессора, так и на реверсивное включение задвижек.

Система работает по следующему принципу. При запуске сис­ темы контроллер запускает привод системы смазки и одновременно открывает два вентиля — В1 и ВЗ. Двигатель компрессора запуска­ ется контроллером только тогда, когда вторая ступень сжатия ком­ прессора соединена с атмосферой и когда давление воды и масла в системе достигнут заданного уровня.

. Преобразователь

интерфейса R5-485

Промышленная сеть управления

Рис. 74. Струюура системы автоматического управления

шахтной компрессорной установки

После запуска двигателя компрессора с некоторой выдержкой времени закрывается вентиль В1 и вступает в работу противопомпажный регулятор через вентиль В2. В процессе работы компрессо­ ра происходит постоянный контроль всех параметров его техноло­ гического цикла. В случае превышения установленного уровня хо­ тя бы по одному из этих параметров контроллер дает команду на открытие вентиля В1 и на остановку как двигателя компрессора, так и всех обслуживающих его систем.

оси которых неподвижно закреплены к станине опрокидывающего устройства. Ось вращения опрокида расположена на уроне сцепных устройств шахтных вагонеток, что позволяет одной из них свободно переворачиваться в опрокде в нерасцепленном состоянии относи­ тельно всего состава.

Положение вагонетки в опрокиде регистрируется датчиком 13. Кроме того, верхнее и нижнее состояние поворотного круга опро­ кида регистрируется датчиками 7и 8. Опрокид устанавливается над шахтным бункером 4, уровень полезного ископаемого в котором регистрируется датчиком 11. При перевороте вагонетки ее содер­ жимое высыпается в этот бункер.

Схема работы опрокидывающей установки следующая. Со­ став вагонеток 7, груженых полезным ископаемым, транспортиру­ ется электровозом до этой установки. При этом электровоз, прохо­ дя через опрокид, устанавливает первую вагонетку на уровне сра­ батывания датчика положения 13. Затем машинист электровоза отцепляет груженый состав и выталкивает состав порожних ваго­ неток 6 за стрелку объездного пути. После этого электровоз по этому пути заезжает в «голову» порожнего состава и, зацепив его, увозит этот состав к месту загрузки. Маневровые работы электро­ воза с составом вагонеток в зоне опрокида выполняются с приме­ нением аппаратуры «НЕРПА», установленной на маневровых пу­ тях возле опрокида.

После освобождения маневровых путей от порожнего состава в работу вступают толкатели 2 и 3. Работа толкателя 2 автоматиче­ ски начинается по сигналу датчика Р, который отслеживает наличие груженых вагонеток в зоне действия этого толкателя. С помощью этого толкателя груженые вагонетки последовательно перемеща­ ются к опрокиду от срабатывания датчика 13, который регистриру­ ет необходимое положение груженой вагонетки в опорной раме оп­ рокида. При срабатывании этого датчика толкатель 2 останавлива­ ется, и система регистрирует вес груженой вагонетки датчиком веса

12.После этого включается привод поворотного круга опрокида

игруженая вагонетка начинает переворачиваться. Датчик 8 регист­ рирует полный переворот этой вагонетки, а датчик 7 подает сигнал о возврате опрокида в исходное положение, при котором его привод отключается. После возврата опрокида в исходное положение вновь замеряется вес уже пустой вагонетки и подается команда на вклю­

чение толкателя 2. Этот толкатель выталкивает из опрокида порож­ нюю вагонетку и закатывает туда очередную груженую вагонетку. Работа толкателя 2 происходит в таком цикле до тех пор, пока не сработает датчик 70, который регистрирует положение порож­ них вагонеток состава в зоне действия толкателя 3. В дальнейшем перемещение груженых вагонеток состава к опрокиду может вы­ полняться уже толкателем 3.

Структура системы автоматического управления работой шахтного опрокида представлена на рис. 76.

Рис. 76. Структура системы автоматического управления шахтным опрокидом

Основу структуры этой системы составляет локальный кон­ троллер, оснащенный портами дискретного ввода-вывода, а также модулем аналогового ввода. Контроллер через сеть по физическому протоколу RS-485 связан с компьютером диспетчера и с модулем аналогового ввода.

На верхнем уровне этой системы находится компьютер опера­ тора, связанный через информационную сеть по протоколу RS-485

сконтроллером нижнего уровня.

Кпорту дискретного ввода этого контроллера подключены все дискретные датчики опрокида, а также датчик, измеряющий верхний предельный уровень полезного ископаемого в шихтном бункере.

Приводы толкателей и самого опрокида управляются сигналами

спорта дискретного вывода этого контроллера.

Кпорту дискретного ввода контроллера подключены все дис­ кретные датчики опрокида, а также датчик, измеряющий верхний предельный уровень полезного ископаемого в шахтном бункере. Приводы толкателей и самого опрокида управляются сигналами

спорта дискретного вывода этого контроллера.

Кмодулю аналогового ввода подключены датчик веса вагонет­ ки и устройство сопряжения аналогового сигнала приемного полукомплекта аппаратуры «НЕРПА».

При проходе электровоза с груженым составом через опрокид срабатывает датчик 73, фиксирующий необходимое положение первой вагонетки в опрокиде. После этого аппаратура «НЕРПА» формирует сигнал номера пришедшего электровоза и через устрой­ ство сопряжения модуля аналогового ввода передает по сети дис­ петчеру эту информацию, которая необходима для учета грузопере­ возок каждого электровоза.

Управление автоматической работой опрокида тоже начинает­ ся по сигналу датчика 73. При этом считывается и по сети передает­ ся в компьютер сигнал с датчика веса груженой вагонетки, после че­ го с порта дискретного вывода подается сигнал на включение при­ вода опрокида, вагонетка начинает переворачиваться только в том случае, если шахтный бункер не переполнен. Датчик 8 сигнализи­ рует о полном перевороте вагонетки, при этом привод опрокида не выключается. Это выключение произойдет по сигналу датчика 7, который фиксирует возврат опрокида в исходное положение. При возврате опрокида в исходное положение модулем аналогового ввода формируется сигнал с датчика веса уже порожней вагонетки. Это позволяет точно определять вес полезного ископаемого, дос­ тавленного в бункер каждой вагонеткой.

На следующем этапе автоматической работы опрокида включа­ ется привод толкателя 2, который загоняет в опрокид очередную груженую вагонетку и выталкивает из него порожнюю вагонетку. Этот процесс выполняется до срабатывания датчика 73, по сигналу которого выключается привод толкателя 2 и включается на новом цикле привод опрокида. Работа толкателя 2 продолжается в этом цикле до тех пор, пока последняя груженая вагонетка не будет вы­

толкнута за зону его действия, сигнал об этом формирует датчик 9. При срабатывании этого датчика в работу вступает толкатель 5, ра­ ботающий аналогичным образом до тех пор, пока последняя порож­ няя вагонетка не будет вытолкнута за зону его действия, сигнал об этом формирует датчик 10.

17. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Современные нефтяные и газодобывающие предприятия пред­ ставляют собой сложные комплексы технологических объектов, рассредоточенных на больших площадях и в малопригодных для проживания регионах страны.

Отличительными особенностями этих промыслов являются:

1)непрерывность и однотипность технологического цикла;

2)связь всех технологических объектов месторождения через единый нефтяной пласт;

3)недостаток информации о процессах, происходящих в неф­ тяных пластах;

4)большая инерционность происходящих в нефтяном пласте процессов;

5)непостоянство пластового притока нефти или газа на место­ рождение;

6)уникальность условий залегания и состава полезного иско­ паемого на каждом месторождении нефти или газа.

Для добычи нефти и газа последовательно применяют следую­ щие технологические процессы:

1)бурение скважин для вскрытия продуктивного пласта;

2)транспортировку определенным способом нефти или газа до уровня земной поверхности (технологический процесс добычи);

3)первичную обработку (подготовку) добытого сырья;

4)транспортировку нефти или газа по магистральным трубо­ проводам к потребителям или на переработку.

18. АВТОМАТИЗАЦИЯ БУРЕНИЯ

НЕФТЯНЫХ ИЛИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Бурение скважин является трудоемким и капиталоемким, но необходимым процессом, без выполнения которого невозможна разведка и вскрытие нефтяных и газовых месторождений. Эффек­ тивность процесса бурения скважин во многом зависит от его авто­ матизации, успешное внедрение которой определяется использова­ нием современных средств автоматики.

Основная трудность автоматизации бурения нефтяных или га­ зовых скважин заключается в том, что информация о происходящих забойных процессах пока может быть получена только косвенным образом, с помощью поверхностной аппаратуры, измеряющей ре­ акцию узлов буровой установки на результат протекания этих про­ цессов. Точность замера результата забойных процессов с помо­ щью поверхностной аппаратуры не всегда достаточна для эффек­ тивного управления процессом бурения в автоматическом режиме.

Повысить точность этой аппаратуры можно путем использова­ ния сложных алгоритмов, учитывающих одновременно несколько косвенных параметров проявления забойного процесса. Однако это возможно при условии применения в управлении процессом буре­ ния современных вычислительных устройств, в том числе и микро­ процессорной техники.

Проходка нефтяных или газовых скважин может выполняться одним из двух возможных способов: роторным или турбинным.

Роторное бурение скважин (рис. 77) применяется на началь­ ном этапе их сооружения, когда они бурятся по относительно сла­ бым и геологически сложным породным горизонтам. При этом спо­ собе бурения вращение буровому долоту передается от механизма вращения буровой установки вращением буровой колонны.

Осевое усилие на долото создается частью веса буровой колон­ ны, которая подвешивается с помощью вертлюга и канатной поли-