РЕФЕРАТ ………………………………………………………………...….3
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………...….9
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ …………..……………………………………………10
1.1 Шахтная водоотливная установка как объект автоматического
управления………………………..……………………………………......10
1.2 Цель квалификационной работы и задачи исследований………….21
2 ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ШАХТНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ ……………………..………………….22
2.1 Способ автоматической защиты шахтной водоотливной
установки при нарушении гидравлических параметров насоса…………22
2.2 Способ автоматического контроля безнапорного
притока воды в водосборник водоотливной установки………………. 25
2.3 Способ автоматического контроля развития кавитации в
насосе водоотливной установки……………………………………………27
2.4 Способ автоматического управления водоотливной установкой как
потребителем – регулятором системы электроснабжения шахты………..31
2.5 Способ автоматического регулирования подачи водоотливной
установки……………………………………………………………………..34
2.6 Определение параметров дроссельного регулирования подачи водоотливной установки……………………………………………………………40
2.7 Исследования системы автоматического регулирования положения
запорного органа задвижки на нагнетательном трубопроводе
водоотливной установки…………………………………………………….53
3 ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ШАХТНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКОЙ…………………….. …60
3.1 Функциональные требования к системе автоматического управления
шахтной водоотливной установкой……………………………………….59
3.2 Критический анализ существующих систем автоматического
управления шахтными водоотливными установками…………………….61
3.3 Алгоритм автоматического управления шахтной водоотливной
установкой………………………………………………………………...….70
3.4 Схемотехнические решения системы автоматического управления
шахтной водоотливной установкой…………………………………..……76
3.5 Эксплуатационные требования к системе автоматического
управления шахтной водоотливной установкой……………………….…97
4 ОХРАНА ТРУДА………………………………………………………...... 99
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
АВТОМАТИЗАЦИИ ШАХТНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ
УСТАНОВКИ……………………………………………………………….105
ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………115
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК ………………………………………………………116
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Перечень замечаний нормоконтроллера по
квалификационной работе ………………………………………………….120
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Заявление………………………………………….……121
Одним из основных технологических процессов шахты является процесс водоотлива. В настоящее время на действующих шахтах Донецкой народной республики разрабатываются глубокие горизонты. Это приводит к существенному усложнению технологии водоотлива. Статистическими исследованиями функционирования водоотливных установок установлено наличие значительного количества отказов водоотливных установок. Так, вероятность безотказной работы водоотливной установки достаточно низкая и после 2000 часов эксплуатации составляет 0,15 для главных и 0,3 для участковых водоотливных установок, а после 3000 часов соответственно 0,03 и 0,08. Это связано с рядом причин, основными из которых является повышенный износ насосов и трубопроводной сети, работа насосов вне зоны промышленного использования и в аварийных режимах.
Одним из путей решения указанных проблем является автоматизация водоотливных установок. Использование системы автоматического управления сводит к минимуму участие человека в управлении и обеспечивает более эффективную работу водоотливных установок. Как показал опыт применения существующей аппаратуры автоматизации водоотливных установок, они не в полной мере отвечают всем современным требованиям к контролю и управлению шахтными водоотливными установками.
Применение современных методов научных исследований, программных продуктов и микропроцессорной техники позволит обосновать функциональные возможности и разработать новую, эффективную систему автоматического управления шахтной водоотливной установкой.
Поэтому разработка и исследование системы автоматического управления шахтной водоотливной установкой является актуальной темой магистерской диссертации.
В результате анализа шахтной водоотливной установки как объекта автоматического управления установлены необходимые параметры контроля, виды управления и защит при эксплуатации водоотливных установок. Сформулированы цель и задачи исследований.
Для практической разработки системы автоматического управления шахтной водоотливной установкой проведены теоретические исследования по определению ряда параметров контроля и настроечных параметров системы управления.
Так, работе предложены новые способы: способ автоматической защиты шахтной водоотливной установки при нарушении гидравлических параметров насоса; способ автоматического контроля притока воды в водосборник
водоотливной установки; способ автоматического контроля развития кавитации в насосе водоотливной установки; способ автоматического управления водоотливной установкой как потребителем – регулятором системы электроснабжения шахты; способ автоматического регулирования подачи водоотливной установки. Каждый способ имеет отличительные особенности от существующих способов и могут быть реализованы в подземных условиях шахт. Так, например, способ автоматического контроля развития кавитации в насосе водоотливной установки заключается в текущем контроле подачи насоса Qн и величины вакуумметрического давления pм во всасывающем трубопроводе насоса. Эти значения сравниваются с соответствующими значениями уставок: Qну и pму. При снижении текущей подачи и увеличении ве-личины вакуумметрического давления по сравнению со значениями их уставок формируется информация о развитии кавитации в насосе. Причем формирование информации о начале развития кавитации возможно при достижении воды в водосборнике определенного уровня воды hк, соответствующего расчетному значению кавитационного запаса применяемого насоса. Для измерения указанных параметров существуют надежные в эксплуатации датчики.
Также проведены на ЭВМ исследования системы автоматического регулирования положения запорного органа задвижки на нагнетательном трубопроводе водоотливной установки с целью определения типа регулятора задвижки, при котором переходной процесс гидравлических параметров во-доотливной установки при регулировании будет иметь наилучшие показатели качества. Принят регулятор типа ПИД-регулятор. Определены параметры дроссельного регулирования подачи водоотливной установки для исключения опасных гидроударов в системе «водоотливная установка – трубопроводная сеть».
Используя результаты теоретических исследований, сформулированы требования к системе автоматического управления шахтной водоотливной установкой, которые наряду с типовыми требованиями, предусмотренные нормативными документами, включают новые требования, например, регулирование подачи водоотливной установки, что позволит управлять водоотливной установкой как потребителем – регулятором в системе электроснабжения шахты.
Разработан соответствующий алгоритм автоматического управления.
Предложена двухуровневая схема управления шахтной водоотливной установкой. На верхнем уровне управления находится автоматизированное рабочее место диспетчера шахты на базе рабочей станции AWS-8248. На нижнем уровне управления находится система автоматического управления шахтной водоотливной установкой САУВ и система автоматического регулирования (САР) положения запорного органа задвижки, установленной на нагнетательном трубопроводе водоотливной установки, в составе ПИД-регулятора типа ТРМ12 и прибора ПКП1И
До уровня принципиальной электрической схемы в диссертации разработано система САУВ. Схема выполнена на базе микроконтроллера ATmega 16. Содержит специальные элементы для гальванической развязки внутренних и внешних цепей системы. Информация между устройствами верхнего и нижнего уровней передается с помощью интерфейса типа RS485.
Внедрение на шахте разработанной системы автоматизации экономически выгодно. Годовой экономический эффект составит 660972 руб.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
