книги из ГПНТБ / Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие

машинист по аналогии с другими участками устанавливает эффек­ тивный режим работы в данных условиях, передвигая контакты на манометре и вакуумметре. Подъем и опускание всаса в этом случае осуществляется по импульсам от датчиков (впервые осуществлено на земснарядах по предложению П. П. Дьякова).

§4. АППАРАТУРА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

Всистемах автоматизации (и телемеханизации) гидромехани­ зированных комплексов в общем случае контролю и регулирова­

нию подлежат следующие основные параметры: расход гидросмеси, напор, плотность гидросмеси, вакуумметрическая высота всасыва­ ния насосов, износ трубопроводов, утечки гидросмеси из труб, зазоры между бронедисками и корпусом, износ деталей насосов, утечки через сальниковые уплотнения, температура подшипников, износ запорно-регулирующей арматуры.

Экономичная работа автоматизированных установок в значи­ тельной степени зависит от правильного выбора места установки контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры. Так как режим работы гидромеханизированных комплексов определяется

восновном режимом работы насосных агрегатов, то наиболее ответ­ ственными местами расположения контрольно-измерительной аппа­ ратуры являются головные и перекачные насосные станции водоснаб­ жения и гидротранспорта.

Втехнологических схемах магистрального гидротранспорта дру­ гим важным узлом являются смесительные и аккумулирующие устройства, в которых ведется образование смеси заданных пара­ метров. Применение телемеханической системы управления и пра­ вильное расположение контролируемых приборов должно обеспечи­ вать такой режим работы, при котором ликвидировалась бы возмож­ ность закупорок труб.

Количество, продолжительность, периодичность и пределы из­ мерений контролируемых и регулируемых параметров определяются

взависимости от требований технологии. Например, для земле­

сосной установки схема размещения аппаратуры приведена на рис. 133. Для насосных станций водоснабжения или шахтного гидро­ транспорта эти схемы несколько видоизменяются.

Приведем краткие сведения об аппаратуре автоматизации (сред­ ствах контроля и автоматики), выпускаемой промышленностью

ипредставляющей интерес для установок гидромеханизации. Основ­ ные типы датчиков, пригодных для применения при работе их в со­ четании с разделительными устройствами, искробезопасными це­ пями или при дистанционной передаче сигналов в условиях шахт

идругих предприятий, следующие: мост типа ЭДМС-26 с термосопро­ тивлениями (для подшипников), мановакуумметр ЭКМ и реле дав­ ления РДС, электромагнитные расходомеры (или расходомеры на базе трубы Вентури), уровнемеры поплавкового типа РП-65, реле заливки РЗН, радиометрические плотномеры и т. п.

281

Комплект аппаратуры типа АСУ-2м для автоматизации насос­ ных станций изготовляют на заводе «Электроаппарат» (г. Проко­ пьевск). Он включает: аппарат управления насосами для гидросмеси АУУ-1м (питание 127В, 50Гц и 24 В, исполнение PH), аппарат уп­ равления задвижкой и насосом АЗУ (питание 127В, 50Гц и 24В, исполнение PH), приводы моторные для распределительных уст­ ройств ПМР-2 и задвижек ПМЗ-1, а также аппаратуру контроля

исигнализации; комплект рассчитан на 100%-ный резерв насосов. Для широкого внедрения автоматики на трубопроводном транс­

порте необходима отработка отдельных автономных систем автомати­ зации в различных условиях эксплуатации.

Рпс. 133. Схема расположения аппаратуры на груптонасосной станцпп:

1 — насос; 2 — обратный клапан; з — манометр; ■<— вакуумметр; о — датчик; 6 — электровентнль; 7 — эжектор; S — труба; 0 — задвижка с приводом; 10 - - блок управления; 11 — плотномер; 12 — лебедка; 13 н 14 — датчики уровня

При использовании имеющихся технических средств автоматики на первом этапе ее освоения целесообразны следующие принципы построения схем автоматизации.

Основными приборами-датчиками, поддерживающими нормаль­ ный и наивыгоднейший режим землесосных установок, должны быть вакуумметр, манометр, расходомер и плотномер. Вакуумметр, устанавливаемый на максимально допустимый вакуум, предотвра­ щает срыв вакуума; манометр, устанавливаемый на максимальное давление, предотвращает закупорку трубопровода; расходомер с установленным минимально допустимым значением расхода пред­ назначается для предотвращения заиления и закупорки.

В случае надобности от каждого из трех приборов подается команда на уменьшение плотности гидросмеси вплоть до промывки.

2 8 2

только произойдет отклонение плотности гидросмеси от определен­ ного значения.

Под регулируемым объектом понимается специальное смеси­ тельное устройство, сгуститель и др., изменяющие плотность вса­ сываемой грунтовым насосом гидросмеси.

Первичный импульс для включения установки в работу подается на реле уровня (поплавковым или электродным), устанавливаемым на определенную величину уровня гидросмеси в зумпфе. При дости­ жении уровня гидросмеси низшей границы реле подает импульс на промывку трубопровода.

Если грунтовый насос не залит водой, то установка не вклю­ чается. Предусматривается защита от перегрузки и коротких замыканий, температурная защита подшипников, а также защита землесоса и трубопровода от гидравлического удара.

двигателя, включения и отключения подачи напорной воды к бронедискам (для охлаждения подшипников и промывки трубопровода после остановки). Предусматривается также остановка агрегата при выходе его из нормального режима и автоматическое включение резервного насоса.

Схемы автоматизации, применяемые на углесосных установках, разработаны для технологических схем, которые включают два агрегата, каждый из которых в свою очередь состоит из двух после­ довательно работающих насосов типа 12У-6 (или других). Включе­ ние агрегатов производится при получении двух сигналов: наличие притока гидросмеси в зумпф (регистрируется индикатором нижнего уровня) и положение верхнего уровня гидросмеси (регистрируется нижним реле уровня). Импульсом на остановку является положение нижнего уровня гидросмеси в зумпфе. Заливка насосов осуществля­ ется струйными насосами, к которым подводится вода от водовода насосной станции.

Длительный режим работы насосов при переменном притоке гидросмеси обеспечивается регулятором, позволяющим добавлять в трубопровод воду из напорного водовода; по новым разработкам на шахтах режим работы поддерживается за счет использования аккумулируемого в бункере угля крупных классов и применением устройств УВ (см. ранее). В случае повышенного притока гидросмеси часть его может переливаться в аварийную емкость, откуда по мере накопления откачивается.

Работа установки происходит при неподвижных всасывающих трубопроводах. Гидравлическая защита углесосов выполнена ис­ пользованием дифференциальных манометров, подключенных к кол­ лекторам всасывающих трубопроводов. При ручном управлении для

283

контроля за режимом работы углесосов предусмотрены манометры и вакуумметры. Контроль за промывкой бронедисков или уплот­ нений осуществляется специальными реле расхода.

При снятии напряжения с двигателей углесосов во время их работы гидросмесь из напорного трубопровода сбрасывается в зумпф автосбросом. Для контроля за поступлением гидросмеси по трубо­ проводу служит индикатор.

На рис. 134 изображена схема автоматизации насосной станции. Для гидротранспорта в рассматриваемой схеме предусматривается подача гидросмеси по лоткам через грохот в зумпф. Крупные куски, не прошедшие через грохот, направляются в дробилку и после из­ мельчения также поступают в зумпф. При появлении гидросмеси в аккумулирующем лотке перед грохотом и при достижении задан­ ного уровня в зумпфе производится запуск насоса. Он осуществляется автоматически и включает следующие операции: 1) заливку насосов

спомощью гидроэлеватора; 2) подачу напорной воды для защиты

иохлаждения подшипников; 3) включения электродвигателя. Остановка насосов производится при достижении минимального

уровня в зумпфе. После остановки производится промывка трубо­ проводов водой из напорного водоотлива. В случае аварийной оста­ новки рабочих агрегатов производится автоматическое включение резерва. Дистанционное управление предусматривается для задви­ жек на водоводе и насосах. На отдельных шахтах (№ 3 «Ново-Гро- довка» в Донбассе и др.) в системе управления гидротранспортной установки применяют автоматически действующее устройство на всасывающих трубах типа У В-1. Наличие УВ-1, например на угле­ носном агрегате, позволяет получить полезную емкость зумпфа до 300 м3. За счет этого обеспечивается длительная работа агрегатов при неравномерном притоке гидросмеси к зумпфу (коэффициент неравномерности до 0,35), а с учетом совмещения зумпфа с водосбор­ ником — в течение смены.

По схеме заливка насосных агрегатов может производиться ком­ бинированным способом: гидроэлеватором с аккумулирующей ем­ костью на всасывающем - трубопроводе. Данный способ заливки обеспечивает нормальную нагрузку агрегата при пуске, требует небольшого количества высоконапорной воды (около 1—3 м3 на одну заливку), а также дает возможность в случае срыва вакуума во всасы­ вающей линии восстановить нормальную работу агрегата без его отключения.

При наличии регулируемого привода по данной схеме возможно регулирование режима работы с использованием датчиков плотно­ мера и расходомера.

Кроме нулевой защиты, предусматривается гидравлическая за­ щита насосов и тепловая защита подшипников. Гидравлическая за­ щита осуществляется датчиками реле производительности; тепловая защита — датчиками на легкоплавком сплаве с нормальными за­ мкнутыми контактами. Все датчики одного агрегата включаются по­ следовательно в цепь соответствующего реле защиты, которое таким

284

образом контролирует не только производительность агрегата и тем­ пературу подшипников, но и целостность цепей защиты. Дистан­ ционный контроль за работой автоматизированной насосной станции предусматривается с одного или двух мест (по сигнальиому табло у диспетчера). Табло являются простейшими и передают минимально необходимое количество сигналов.

Для определения на месте вида неисправности предусматриваются соответствующие элементы в конструкциях датчиков и аппаратов. Перевод схемы с автоматического управления на ручное и обратно осуществляется поворотом ручки универсального переключения. Схема рассчитана для насосных станций с резервом оборудования

1 0 0 % .

На рис. 135 показана схема автоматизированного гидротранспорта с применением питателей (загрузочных аппаратов). Автоматизация работы узла питателей, согласно предлагаемой схеме, состоит в сле­ дующем. При подаче угля (породы) с гидроучастков запускаются электродвигатели дозировочного и основного ленточного конвей­ еров. При достижении среднего уровня в промежуточном бункере начинается дозировка, которая регулируется путем изменения сте­ пени открывания шибера. Весовое количество дозируемого материала измеряется на дозировочном конвейере и регулируется по задан­ ной величине или по плотности гидросмеси, выходящей из пита­ теля.

Вода в камеры питателя подается в постоянном количестве при работе установки гидротранспорта. Часть воды, вытесняемой из питателей, поступает в сборник, откуда она закачивается поршневым насосом в напорный трубопровод. Для этого варианта установки контролируются следующие показатели:

1)уровень воды в промежуточном бункере с помощью электрон­ ного измерителя уровня;

2)уровень угля (породы) в камерах питателя и вытесненной воды в сборнике; в этих случаях контролируются предельные зна­ чения уровня с помощью электронных сигнализаторов уровня; возможно также применение датчиков сопротивления ИКС-2;

3)величина дозировки в питатель контролируется с помощью специального весового устройства, выполненного в виде ленточного конвейера с синхронным электроприводом.

В установках с загрузочными устройствами система автомати­

ческого управления строится на базе гидравлической или пневма­ тической клапанно-регулирующей и распределительной аппаратуры. Например, автоматическая система управления питателем типа АЗВ оснащена кулачковым распределителем с приводом от гидромотора, регулирование скорости вращения которого обеспечивает изменение продолжительности цикла работы аппарата в заданных пределах. Срабатывание уравнителя давления обеспечивается блокировочным устройством, состоящим из золотника и концевых гидравлических выключателей, смонтированных на гидравлических цилиндрах за­ творов. Система автоматизации рабочего процесса обеспечивает

.286

Приборы Приборы у диспетчера местные

Рис. 135. Принципиальная схема автоматизации устаиовкп гидротранспорта с питателями:

./ — манометр; 2 — расходомер; 3 — плотномер; 4 — уровнемер; 5 — прибор производительности; в — привод шибера; 7 — привод конвейера; 8 — привод задвижки и для воды; о — перекидное устройство; 10 — уровнемер; и — поршневой насос

программное выполнение всех операций рабочего цикла и защиту установки от гидроударов.

Построение схем автоматизации для двух технологических ком­ плексов гидромеханизации ведется аналогично схемам рис. 134 и 135 по разработкам института Гипроуглеавтоматизация.

Применительно к р а б о т е з е м л е с о с н ы х с н а р я д о в схемы автоматизации применяют как для выполнения отдельных операции, так и для автоматического управления при выполнении полного цикла (в развитие отмеченной ранее схемы автоматизации П. П. Дьякова). Для иллюстрации отдельных возможных решений

Рис. 136. Гидромеханическая схема автоматизированной системы включения земснаряда:

1 — вспомогательный насос; 2 — заливочный бак; з — всасывающая труба, 4 — обратный клапан; 5 — клапан-переключатель, 6 — воздушный клапан; 7 — эжектор

на рис. 136 приведена гидромеханическая схема для системы автома­ тизированного включения крупных грунтовых насосов (разработка Минтрансстроя).

По этой схеме производится заливка корпуса (используется вспомогательный насос и система клапанов). После достижения ра­ бочей точки на характеристике насоса резиновая мембрана клапана переключателя перемещается вверх. Закрывается правый клапан и открывается левый. Тем самым отключается эжектор и воздушный клапан от нагнетательной линии. Вспомогательный насос произво­ дит подачу воды для охлаждения подшипников и к сальникам грунтового насоса. После остановки насоса клапан-переключатель возвращается в исходное положение.

Система автоматического управления работой земснаряда, по­ строенная на изложенных выше принципах, осуществлена на

288

установках типа 12А-4 (предприятия Мннтранстроя), на которых достигается Qs — 150 м3/ч (при D — 400 мм) песчано-гравийной горной массы.

Земснаряд оборудован фрезерным рыхлителем и шагающим свайным ходом. Система автоматизации предусматривает автомати­ ческое управление следующими технологическими операциями: пуск земснаряда, всасывание и транспортирование породы на карту на­ мыва; управление рабочими перемещениями земснаряда в пределах заданных границ забоя и глубины разработки, технологическая (или аварийная) остановка земснаряда.

В процессе запуска контролируется работа всех механизмов и время заливки. В процессе папильонирования поддерживается натяжение троса сматывающей лебедки, контролируется нахождение свай на грунте. При длительном опускании рамы всаса при натя­ нутых тросах папильонажных лебедок осуществляется размотка одного из тросов. Контролируются загрузки электродвигателей па­ пильонажных лебедок и разрыхлителей.

Разработка породы ведется воронкообразными заходками. Огра­ ничивающими факторами на всасывание породы являются кавита­ ция во всасе и заиление. На всасе установлен электроконтактный вакуумметр, в напорной части — электроконтактный манометр с за­ щитным устройством. С помощью перемещаемых контактов устана­ вливаются рабочие зоны вакуума и давления. Максимальный контакт вакуумметра устанавливается на значение вакуума, соответству­ ющего началу кавитации, максимальный контакт манометра — на значение давления, близкого к началу заиления.

Для определения условий всасывания в схему автоматического управления введены контакты токовых реле электродвигателя земле­ соса тремя установками на различные значения тока. Различные

и соответственно вырабатывается одна из следующих команд: «всас опустить», «всас поднять», «прекратить опускание всаса», «прекра­ тить подъем всаса».

Кроме того, в блок управления рамоподъемной лебедкой вво­ дятся следующие блокировки: запрет подъема и опускания рамы в крайние полояюния; запрет опускания рамы ниже глубины, задан­ ной на глубиномере; запрет включения электродвигателя рамоподъемной лебедки на опускание при ослабленном тросе лебедки; запрет подъема рамы выше минимальной глубины (1,5—2 м) при включенном электродвигателе землесоса.

При достижении заданной глубины разработки включается блок автоматического папильонирования и в случае поступления сигнала «всас опустить», осуществляется папильонирование вправо или влево до тех пор, пока указанный сигнал не исчезнет. При переста­ новке свай папильонирование автоматически прекращается.

В у с т а н о в к а х м а г и с т р а л ь н о г о г и д р а в л и ­ ч е с к о г о т р а н с п о р т а (особенно на большие расстояния)

система автоматизации должна обеспечивать: длительную нормаль­ ную работу агрегатов головной и переданных станций транспортного комплекса при условии поддержания заданного режима транспор­ тирования при тех или иных возмущающих воздействиях на входе в систему; автоматизированный пуск агрегатов головной и перекачных станций; автоматическую остановку агрегатов головной и переданных станций комплекса; перед остановкой необходима промывка гидротранспортной системы, окончание которой должно фиксироваться по плотности гидросмеси на конце трубопровода; дистанционный контроль состояния агрегатов и трубопроводов, блокировку и технологическую защиту агрегатов и аппаратуры, а также ввод резерва.

Задачи и возможности автоматического управления магистраль­ ными установками в значительной степени определяются технологиче­ скими схемами. Последние могут быть различными в зависимости от того, осуществляется ли технологический транспорт в пределах пред­ приятия или предполагается внешний транспорт к потребителю на большие расстояния. С этой точки зрения следует различать техноло­ гические схемы внешнего транспорта на небольшие расстояния и схемы магистрального транспорта, которые осуществляют межрайон­ ную грузовую связь и характеризуются наличием больших емко­ стей — гпдроаккумуляторов — на входе в систему. Для схем транс­ портирования с несколькими перекачными станциями последова­ тельная перекачка ведется по схеме насос — трубопровод — насос.

В системе магистрального гидротранспортироваиия тонкодиспер­ сных смесей можно выделить следующие основные звенья техноло­ гической цепи: приемные устройства (ряд емкостей); отделение приготовления гидросмеси определенной плотности, представляющее собой комплекс устройств для классификации твердого, сгущения шлама и осветления воды, дробления крупных классов, дозирова­ ния, смешения потоков твердого и жидкого компонентов; транспорт­ ная магистраль, в состав которой входят магистральные насосы головной и перекачных станций, трубопровод; приемное устрой­ ство у потребителя.

Обязательной составной частью системы управления гидро­ транспортным комплексом на большие расстояния является диспет­ черская служба; последняя должна обеспечивать согласованную работу всех звеньев комплекса. В ведении диспетчерской службы должен находиться контроль процесса приготовления гидросмеси и ее транспорта на всем протяжении магистральной системы, а также учет количества поступающего материала. Организация и структура диспетчерской службы комплекса определяются технологической схемой процесса приготовления гидросмеси, ее транспорта, протя­

290