книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

или левый отстойники, где она дополнительно осветляется, и через переливные воронки направляется в резервуары тех­ нической воды.

Для промывки пульпопроводов и заполнения высоконапорной сети водой на строящихся гидрошахтах предусматривают низкона­ порные насосы большей производительности.

Всасывающие и напорные трубопроводы соединяют с высоко­ напорными насосами так, чтобы при ремонте любого насоса, за­ движки или узла можно было включить только один или два насоса. Насосная станция при этом должна обеспечивать необхо­ димые расход и напор воды.

Насосную станцию оборудуют приборами, показывающими уро­ вень воды в резервуарах. Измерительные приборы (манометры, вакуумметры, расходомеры) обычной конструкции на грязной воде работают плохо, поэтому часто для их установки необходимо при­ менять демпферы — предохранители.

Расстояние между насосными агрегатами в насосной станции должно быть достаточным для беспрепятственного доступа к на­ сосу и двигателю.

В зависимости от размеров агрегатов и трубопроводов проме­ жутки между агрегатами составляют 1—4 м; агрегаты распола­ гают на расстоянии не менее 1,25 м от стен зданий.

Должно быть предусмотрено место для разборки машин, крепления подъемного крана (или тали), монтажной площадки для осмотра и мелкого ремонта роторов электродвигателей и дру­ гих подсобных площадей.

Электрическое оборудование в малых и средних насосных стан­ циях обычно располагают в машинном зале.

На больших насосных станциях электрооборудование (высоко­ вольтные ящики и др.) устанавливают в особых помещениях, причем трансформаторы ввиду их огнеопасности размещают в от­ дельных помещениях.

Некоторые высоконапорные насосные станции размещают на берегу реки (например, гидроучасток шахты «Томусинская-1/2» в Кузбассе). Высоконапорные насосные станции, забирающие воду из рек и водохранилищ, в которых уровень воды подвержен значи­ тельным колебаниям, устраивают заглубленными.

Воду из рек на действующих насосных станциях гидрошахт забирают при помощи русловых водоприемников: две трубы укла­ дывают на более глубокое место и приподнимают над дном на 0,5—1 м (в зависимости от глубины реки и диаметра труб).

На берегу устанавливают береговые колодцы с задерживаю­ щими сетками (с отверстиями 4—6 мм), куда вода поступает по трубам самотеком.

В насосных станциях гидрошахт обратные клапаны, создающие добавочное сопротивление, во всасывающих трубопроводах не ста­ вят и насосы заполняют водой с помощью вакуум-насосов.

280

§ 5. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГИДРОШАХТ

Расчет сети водоснабжения осуществляют по известным фор­ мулам гидравлики. Необходимый напор насосов подсчитывают следующим образом.

С учетом физико-механических свойств угля или размываемой породы определяют давление, которое необходимо иметь перед на­ садкой гидромонитора, а затем потери напора в коленах, задвиж­ ках и т. п. Местные потери напора принимают в размере 5—10% общей суммы потерь. Кроме того, учитывают разницу в отметках между насосной станцией и гидромониторами.

и потерь по гидрошахте. Для приближенных расчетов можно при­ нимать <7 = 8 ч-10 м 3/ т , причем необходимо учитывать производи­ тельность и число одновременно работающих гидромониторов.

В соответствии с нормами технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик при проектиро­ вании гидрошахт и гидрорудников следует предусматривать замк­ нутую оборотную систему технического водоснабжения. Осветлен­ ная оборотная вода должна содержать не более 20 г/л твердых частиц.

На поверхности гидрошахт необходимо устраивать резервуары запаса технической воды, емкость которых должна обеспечивать без пополнения извне работу высоконапорных насосов во время прохождения пульпы от забоя до обогатительной фабрики и про­ мывку системы гидротранспорта.

Резервуары должны быть оборудованы устройством для их очистки от ила и состоять не менее чем из двух отделений.

Число агрегатов в резерве и ремонте определяют расчетом. При отсутствии данных для расчета надежности число резерв­

ных и находящихся агрегатов принимают по табл. 21.

281

Г л а в а X

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ГИДРОШАХТ

Электрооборудование и энергоснабжение гидрошахт отличаются рядом особенностей, что объясняется спецификой технологии под­ земной добычи угля гидравлическим способом:

значительное потребление мощности электрическими двигате­ лями гидрошахт (мощность электрических двигателей составляет 1—5 тыс. квт и более);

концентрация основных энергоемких токоприемников в одном месте;

почти полное отсутствие электроэнергии в очистных и подгото­ вительных забоях;

отсутствие больших разветвлений кабельных сетей в подземных выработках.

Применение высоконапорных насосов и углесосов, в качестве электропривода которых применяются мощные высоковольтные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, по­ вышает требования ко всему электрохозяйству гидрошахты.

Наиболее энергоемкими потребителями электроэнергии на гид­ рошахтах являются электродвигатели насосной и углесосной стан­ ций и электродвигатели главного вентилятора. Они должны обес­ печиваться резервными линиями передачи от питающей электриче­ ской системы, путем кольцевания подстанций гидрошахт или соо­ ружения двух линий электропередачи.

Электрическая энергия вырабатывается генераторами перемен­ ного тока на районных или местных электрических станциях, при помощи повысительных трансформаторов преобразуется на напря­ жение ПО и 220 кв и по воздушным линиям электропередач посту­ пает на районные понизительные подстанции, находящиеся как правило, на расстоянии 100—200 км и более от электростанций.

На районных подстанциях электроэнергия преобразуется на напряжение 35 кв и подается к подстанциям гидрошахт или гидро­ рудников, где, в свою очередь, преобразуется на напряжение 6 кв. Дальнейшая схема преобразования и распределения электроэнер­ гии зависит от особенностей и масштаба гидрошахты или гидро­ рудника. Электроэнергия напряжением 6 кв, поступающая на шины подстанции гидрошахты, используется для питания высоко­ вольтных токоприемников (высоконапорные насосы, магистраль-

283

ные перекачные углесосы, вентиляторные и подъемные установки, подземные углесосы гидроподъема, участковые перекачные угле­ сосы) .

Для питания низковольтных силовых и осветительных токопри­ емников предусматриваются понизительные трансформаторы на напряжение 0,4—0,23 кв.

В соответствии с утвержденными в 1965 г. «Нормами техноло­ гического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатитель­ ных фабрик» главная понизительная подстанция на угольных предприятиях проектируется в виде открытого распределительного устройства.

В закрытой части подстанции располагаются распределитель­ ный щит на напряжение 0,4—0,23 кв, реакторы и статические кон­ денсаторы.

На гидрошахтах используются передвижные подстанции, пере­ движные батареи статических конденсаторов и другие устройства, способствующие сокращению потерь, мощности в сетях и умень­ шению расхода цветных металлов.

Электроснабжение подземных участков шахт при глубине раз­ работки до 200—300 м предусматривается через скважины.

Для электроснабжения гидрошахт, как правило, сооружают не менее двух питающих линий электропередач.

Электрооборудование гидрошахт аналогично электрооборудо­ ванию шахт с обычной технологией добычи, поэтому в настоящей главе приведено краткое описание лишь редко встречающихся ти­ пов электромашин.

Углесосы оборудуют приводными асинхронными двигателями с фазовым ротором ФАМСО-1512-4, высоконапорные насосы — син­ хронными двигателями серии СМ мощностью 3000 квт.

Для запуска синхронных двигателей используют пусковые ав­ тотрансформаторы ПТМ в комплексе с дистанционными приводами ППР.

Электродвигатели ФАМСО-1512-4 (ФАМ — фазный асинхрон­ ный электродвигатель (мотор), С — специальный с усиленной изо­ ляцией; О — защищенный. За буквенным обозначением следует число, первые две цифры которого указывают величину наружного диаметра статорных листов, следующие две цифры обозначают длину сердечника (число пакетов), а цифра после тире — число полюсов электродвигателя).

Данные электродвигатели изготовляют в защищенном от брызг исполнении.

Электродвигатели серии СМ. К их числу относятся электродви­ гатели СМ-3500-2, СМ-6000-2 и СМ-12000-2 (СМ — синхронная машина (электродвигатель), цифра, стоящая за буквенным обоз­ начением после первого тире, обозначает мощность в киловаттах турбогенератора, на базе которого изготовляется этот электродви­ гатель, цифра, стоящая после второго тире, указывает число полю­ сов электродвигателя).

284

Г л а в а XI

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДОБЫЧИ

§1 . ФУНКЦИЯ и СТРУКТУРА

СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

Большинство процессов гидравлической добычи относительно просто и технологически совершенно.

Основные технологические операции — отбойка, транспортиро­ вание, обогащение, обезвоживание и другие, как правило, осуще­ ствляются простыми средствами при помощи недорогого оборудо­ вания.

Малооперационность гидравлического способа добычи имеет решающее значение, позволяя внедрять комплексную автоматиза­ цию производственных процессов.

В связи с широким внедрением гидродобычи автоматизация производственных процессов в угольной и горнорудной отраслях промышленности приобретает большое практическое значение. На многих современных шахтах достигнуты значительные успехи по внедрению устройств автоматики и контроля. Так, например, авто­ матизирована защита электроприводов, проводятся работы по за­ мене релейно-контактных схем управления электроприводами на бесконтактные, автоматизированы землесосные установки, перево­ дятся на программное управление гидромониторы и т. д.

Предположим, что требуется постоянно поддерживать заданный уровень воды в баке (рис. 123). Для того чтобы выполнить эту задачу без устройства автоматики, необходимо наблюдать за уров­ нем воды в баке, сравнивать существующий уровень с заданным и в случае несоответствия существующего уровня воды заданному (А—Б) управлять работой насоса, т. е. в простейшем случае вклю­ чить или отключить его.

Все эти операции должно выполнять и автоматическое устрой­ ство, структурная схема которого приведена на рис. 124. Как видно из рисунка, автоматическое устройство является замкнутой системой и включает в себя следующие органы: объект регулиро­ вания, датчик (измерительный орган), управляющий орган и ис­ полнительный механизм.

Основным звеном в указанной структурной схеме является датчик. Под датчиком в схемах автоматики подразумевают изме­

286

рительное устройство, преобразующее контролирумую (или регу­ лируемую) величину в величину другого вида, более удобного для воздействия на управляющий орган.

В системах автоматизации гидродобычи преимущественно ис­ пользуются датчики, преобразующие незлектрические контролируе­ мые величины (например, давление, уровень, расход, консистенция

идр.) в электрические.

Вх о д

Вы ход

кпот ребит елю

Датчики, у которых с изменением измеряемой величины изме­ няется электрическое сопротивление, индуктивность или емкость, называются п а р а м е т р и ч е с к и м и .

Если же при измерении неэлектрической величины датчик пре­ образует неэлектрическую энергию в электрическую, его называют

г е н е р а т о р н ы м .

§ 2. Э Л Е М Е Н Т Ы С Х Е М А В Т О М А Т И К И

Д а т ч и к и у р о в н я . Простейшим датчиком уровня является поплавковый (рис. 125, а). Поплавок / (полый металлический шар) жестко соединен с траверсой 2, на которой закреплены подвижные контакты 3. При понижении уровня воды траверса опускается, своими контактами замыкая цепь реле Р. Нормально открытыми контактами Р могут быть включены электродвигатель насоса и световая или звуковая сигнализация. Хотя подобные датчики кон­ структивно просты, они не могут обеспечить надежную работу, так как в процессе эксплуатации их контакты загрязняются.

Лучшими эксплуатационными свойствами обладает электрод­ ный датчик уровня. Одна из схем электродного датчика приведена на рис. 125,6. Электрод 1 служит для контроля нижнего, а элект­ род 2 — для контроля верхнего уровня воды. С помощью реле Р\ и Р2 управляют исполнительным устройством — электродвигателем насоса.

Как только уровень воды достигнет электрода, по цепи элект­ род-обмотка реле—источник тока—земля—жидкость—электрод

287

пройдет ток, достаточный для срабатывания реле. Контактами реле может быть включен исполнительный механизм или сигнализирую­ щее устройство.

Условия работы подобных датчиков облегчаются тем, что вода на гидрошахтах всегда насыщена частичками угля и поэтому об­ ладает проводящими свойствами.

Более перспективными следует считать емкостные датчики уровня, схема одного из которых’ показана на рис. 125, в. Основной частью схемы является высокочастотный ламповый генератор. Анодный контур лампы состоит из индуктивности L и емкости С.

Рис. 125. Схемы датчиков уровня

Емкостной датчик обычно представляет собой круглый электрод, покрытый электро- и антикоррозийным лаком, который погружа­ ется в контролируемую среду.

При достижении уровнем воды или пульпы поверхности датчика его емкость, а следовательно, и емкость анодного контура L— С изменяются, происходит срыв генерации, что приводит к увеличе­ нию анодного тока лампы и срабатыванию реле Р\, включенного в анодную цепь лампы. Контакты реле Рі замыкают цепь сигналь­ ной лампы Л и сигнализирующей об отклонении контролируемого уровня от заданного значения. При необходимости контакты реле могут управлять исполнительным устройством. Промышленность выпускает емкостные датчики (сигнализаторы) уровня ЭСУ-1, ЭСУ-57 и др.

Уровень пульпы можно контролировать искробезопасным реле сопротивления (ИКС-2), а также радиоактивным способом.

Д а т ч и к и д а в л е н и я . При автоматизации процессов гидро­ добычи для измерения давления в определенных точках транспорт­ ной системы используют типовые манометрические системы и при­ боры.

288