Файл: Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие.pdf

Г л а в а X

АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВОК ПРИ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

Автоматизация обеспечивает значительное повышение эффектив­ ности технологических процессов гидромеханизации и снижение эксплуатационных расходов. При автоматическом управлении задан­ ного режима на установках не допускается перерасход энергии, улучшаются условия эксплуатации оборудования, а трудоемкость работ (обычно самая низкая по сравнению с другими способами механизации) может быть уменьшена до минимума.

Практика показывает, что автоматизация и телемеханизация (включая дистанционное управление) позволяет сократить числен­ ность обслуживающего персонала на 20—25% и снизить тем самым эксплуатационные расходы примерно на 10%. Увеличение срока службы оборудования при автоматизации системы достигает 15— 20%, что дает возможность дополнительно снизить себестоимость работ.

Так, на установках гидравлического транспорта получаемая экономия от оптимизации режимов работы транспортной системы за счет ведения процесса перекачки в наивыгоднейшем режиме составляет около 5—10% всех эксплуатационных затрат. Автомати­ зация магистральных трубопроводов сводит к минимуму вероятность ошибочных действий обслуживающего персонала, сокращает время обнаружения и локализации аварий. Экономия, получаемая от повышения надежности работы транспортной системы, согласно опыту составляет еще 5% от эксплуатационных затрат.

Таким образом, ориентировочно при применении автоматизации, например, на гидротранспорте, следует ожидать не менее 15—20% снижения себестоимости транспортирования с быстрыми сроками окупаемости дополнительных капитальных затрат на автоматиза­ цию. На землесосных снарядах внедрение автоматизации (снаряды с автобагермейстером) повышает производительность по твердому на 15—20% и надежность работы комплексов оборудования.

При автоматизации установок для гидравлической разработки и транспорта исходят из определенной последовательности внедре­ ния систем автоматики, тщательно рассчитывая экономический

261

эффект. Можно выделить следующие этапы автоматизация: авто­ матизация отдельных операций в технологических схемах, дистан­ ционный контроль (и управление) и создание телеуправляемых систем с применением средств вычислительной техники.

П е р в ы й э т а п характеризуется внедрением местных систем автоматики, осуществляющих с помощью электрических, гидравли­ ческих или пневматических устройств пуск, остановку и регулиро­ вание рабочих агрегатов, а также автоматизацию вспомогательных процессов. В настоящее время на действующих установках гидро­ механизации осваиваются местные системы автоматики.

в действии устройств автоматики. В этом случае первостепенное значение имеет надежная система связи, обеспечивающая передачу сигналов и данных о режимах работы насосных станций к пункту дистанционного управления и команд управления. Объем автоматизацпл отдельных агрегатов предусматривается таким, чтобы нажатие одной главной пусковой кнопки вызывало последовательное выпол­ нение операций, необходимых для включения (и выключения) всей технологической цепи. Такая система является объектом изучения и частично внедрена на отдельных земснарядах и системах гидро­ транспорта.

Переход к т р е т ь е м у э т а п у — созданию телеуправляемых систем с применением электронных вычислительных машин (ЭВМ) возможен только при высокой надежности технологического обо­ рудования, высокой степени отработанности местных систем авто­ матики и средств связи. В этом случае создается замкнутая через вычислительное устройство автоматическая система управления, поддерживающая заданный режим работы (например, гидротранспорт­ ного комплекса).

§1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

КСХЕМАМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Втехнологических схемах гидромеханизации основными агрега­

тами являются насосы для воды и гидросмеси, гидромониторы

изагрузочные устройства.

Взависимости от технологических схем на предприятиях раз­ личают: насосные станции водоснабжения, участковые насосные

установки, обеспечивающие подачу гидросмеси от отдельных уча­ стков или аппаратов к центральной станции, насосы главного гидро­ подъема (возможно несколько последовательных ступеней) или магистрального транспорта — для подачи гидросмеси на поверх­ ность или к потребителю ■— и перекачные насосы — для подачи гидросмеси в пределах системы.

Так как каждая насосная установка представляет собой закон­ ченный технологический узел в едином комплексе, автоматизация ее может рассматриваться отдельно, с учетом необходимых связей

262

с остальными элементами комплекса. Поэтому схема автоматизации должна предусматривать: автоматический контроль основных пара­ метров, определяющих режим работы насосов, и автоматическое управление.

При ручном управлении работа насосов контролируется визу­ ально (по амперметру на двигателе или по показаниям манометров и ваккумметров). Кроме того, машинист насосной станции должен периодически следить за зазорами рабочего класса насоса с уплот­ нительными элементами и регулировать уплотнения сальникового узла; контролируется также работа подшипников.

Рабочий режим любого насоса характеризуется несколькими параметрами: давлением в нагнетательном трубопроводе, разреже­ нием (или давлением) на всасывающем патрубке, количеством пода­ ваемой гидросмеси и ее плотностью. Ввиду конструктивных осо­ бенностей насосов требуется вести контроль за их заливкой перед пуском, температурой подшипников, подачей воды на их охлажде­ ние и защитой от абразивного действия твердых частиц.

При работе насосного агрегата не от приемника (воды или гидро­ смеси), а с одновременной разработкой забоя появляются дополни­ тельные технологические требования к управлению комплексом оборудования. Так, если значения вакуума при работе землесосного снаряда с полной нагрузкой начинают увеличиваться, а затем резко падают (при этом землеснаряд слегка вибрирует), то во избежание срыва подачи необходимо приподнять рыхлитель. Когда работа грунтового насоса установится, рыхлитель со всасом вновь опускают, наблюдая за изменением вакуума на всасывающем трубопроводе. При эксплуатации установки надводная часть забоя часто обвали­ вается; для подводного забоя характерно интенсивное выделение пузырьков воздуха и пены на поверхности воды.

При разработке связных пород со значительным содержанием кусковой фракции вместо фрезы применяют цепные рыхлители (за границей); цепь с закрепленными на ней зубьями охватывает всасывающий наконечник сверху и снизу так, что крупные куски отбрасываются. Наконечник устраняет поступление воды через зазор между обводным кольцом рыхлителя и торцом рамы земснаряда и, следовательно, ликвидирует гидравлические потери на эти сопро­ тивления.

По изменению давления в трубах судят о режиме работы нагне­ тательного трубопровода (об отложении в нем частиц, частичной или полной закупорке). Б свою очередь, нагрузка электродвигателя определяется по изменениям силы тока.

Рабочие режимы гидравлических (гидромониторных) установок можно контролировать также по показаниям манометра на подво­ дящем патрубке монитора. Схемы автоматизации должны обеспе­ чивать осуществление дистанционного управления работой (на уда­ лении от забоя) по заданной программе движения ствола. Изменение параметров струй (диаметра насадок при врубе и др.) на данном этапе автоматизации не подлежит.

263

На п е р в о м э т а п е внедрения система автоматизации должна включать операции: заливку насоса, пуск и остановку электродвигателя, включения и отключения подачи напорной воды к бронедискам для охлаждения подшипников, для промывки рабочего трубопровода после остановки насоса. Автоматическое управление должно также предусматривать остановку агрегата при выходе его из нормального режима и автоматическое включение резервного насоса.

Таким образом, автоматизация работы насосов сводится только к автоматизации управления приводом и запорной арматурой, с переходом к системам по поддержанию заданного режима работы. При разработке схем автоматизации, помимо общих отмеченных выше требований для разных установок, должны учитываться дополнительные требования конкретных горнотехнических условий.

§ 2. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Для автоматизации технологических комплексов гидромехани­ зации применяют соответствующие средства автоматизации: контроль­ но-измерительные приборы и аппаратуру — датчики, вторичные при­ боры, исполнительные механизмы.

Как уже было показано, в общем случае подлежат контролю следующие основные параметры: вакуум во всасывающих и давление в напорных линиях трубопроводов, расход и плотность гидросмеси (а при использовании загрузочных устройств — расход воды и коли­ чество поступающей породы), уровень гидросмеси в зумпфах и нали­ чие слоя отложения.

Отечественной промышленностью выпускается большое коли­ чество контрольно-измерительных приборов, отдельные из них пригодны для работы, а часть приборов после конструктивных изменений или применения дополнительных устройств может быть использована при автоматизации установок гидромеханизации.

Прп применении серийно выпускаемых, а также при модерниза­ ции существующих приборов необходимо учитывать условия работы установок. Так, в системах водоснабжения и при гидротранспорте измеряемые среды имеют следующую характеристику: техническая вода в отдельных случаях может содержать до 50 г/л твердых частиц, быть агрессивной или электропроводной средой, иметь колебание температуры от 0 до 30° С, давление воды в трубопроводе может достигать 15-107 Н /м 2, расход до 10 000 м3/ч, а диаметр труб до 1 м.

Гидросмесь представляет собой многокомпонентную электропро­ водную, иногда агрессивную среду, состоящую из смеси воды, твердых частиц породы или полезного ископаемого, пузырьков воздуха. Часто в гидросмеси находится щепа, попадаются метал­ лические и другие предметы. Плотность гидросмеси может изменяться

взависимости от крупности твердых частиц и условий эксплуатации

вшироких пределах: Т : Ж от 1 : 1 до 1 : 25; давление в трубопро­

264

Все приборы, в первую очередь, должны удовлетворять основ­ ным требованиям, предъявляемым к приборам, работающим на данном предприятии (экспедиции, шахте и др.), а именно: требова­ ниям «Правил безопасности». Приборы должны выпускаться в зави­ симости от условий работы в исполнении PH, РП, РВ и РВИ; надежно

ной сети предприятия при колебании напряжения в пределах 80^- 105%.

Приборы, устанавливаемые на трубопроводах и насосах, должны быть нечувствительными к механическим вибрациям и электри­

Для визуального отсчета давления заводами выпускаются мано­ метры МП, МТИ, МО и др. различных типоразмеров. Эти манометры

Простейший пружинный вакуумметр типа ЭКВ может быть выполнен с электрическими пе2зедвижными контактами. Предназна­ чен прибор для контроля и поддержания вакуума в заданных . пре­ делах (рис. 121). Контактная стрелка вакуумметра 1 , соединенная с одним из контактов клеммовой коробки 2, при колебании в зави­

цепь. Отсчеты давления производятся с помощью шкалы 5, Прибор прост в изготовлении и обращении. Установлено, что при хорошем уходе он может длительное время надежно работать на гидросмеси.

Простейший пружинный манометр, например типа ЭКМ, также может, быть выполнен с электрическими контактами. Устанавли­

265

вается он на нагнетательном трубопроводе и предназначен для контроля и поддержания избыточного давления в заданных пре­ делах. Электрическая схема манометра выполняется аналогично подобной схеме вакуумметра (см. рис. 121). Испытаниями устано­

ные устройства (рис. 122 и 123). Защитное устройство выполнено

условий.

Быковский экспериментальный завод выпускает приборы контроля давления ПД-4, контроля вакуума и расходомеры по схеме рис. 122 для работы на гидросмеси в рудничном взрывобезопасном исполнении с разделительными устройствами. Разделительное устройство уста­ навливается на трубопроводе, а измерительный прибор — на неко­ тором расстоянии от установки, чтобы избежать влияния вибрации со шкалой для визуального контроля. Прибор ПД-4 имеет электри­

266