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

приспособлены только реле РЭН-67 н РЭН-68 и регулятор уровня РУ-16, выпускаемые заводом «Севкавэлектроприбор», г. Нальчик.

Емкостные уровнемеры предназначены для работы с сыпучими, жидкими и неоднородными средами. Чувствительным элементом этих уровнемеров служит конденсатор, емкость которого изменяется при изменении уровня жидкости. Большинство приборов выполнены как сигнализаторы уровня и настраиваются на один или два предельных уровня. Все емкостные уровнемеры могут работать с агрессивными средами. Непрерывный дистанционный контроль обеспечивает элек­ тронный индикатор уровня ЭИУ-1В в пределах 0—5 м.

К о м п л е к т ы п р и б о р о в создаются на базе плотномеров и расходомеров как интегрирующие устройства (в гидромеханизации

Рис. 128. Комплект приборов:

маномстр плотномера; 13 — вакуумметр; 14 — счетчик грунта

называют грунтомерами). Первый прибор такого типа был разрабо­ тан институтом ЛФТИ. Основан на применении гамма-лучевого плотномера и электромагнитного расходомера. Принцип действия его такой же, как и у счетчика электроэнергии, перемножающего силу тока на напряжение.

Для земленосных снарядов Институтом гидродинамики АН УССР

ления (от 0 до 106Н /м2) на расширяющемся дроссельном устройстве. Для исключения влияния слоя отложения грунта на дне горизон­ тального трубопровода корпус расходомера монтируется на верти­ кальном или наклонном участке трубопровода.

Определение плотности ведется по измерениям гидросмеси, дви­ жущейся по наклонному трубопроводу. Принцип действия прибора основан на измерении при помощи дифманометра перепада давления, обусловленного весом твердых частиц, между двумя датчиками да­ вления. Перепад давления, вызванный наличием гидравлических

сопротивлений на измерительном участке наклонного трубопровода, компенсируется при помощи шарового датчика.

Для измерения давления в трубопроводе используется мем­ бранный дифманометр на перепад (0,6—1) 105 Н /м 2. Измерение ваку­ ума во всасывающем трубопроводе производится при помощи мем­ бранного дифманометра на перепад 10е Н /м2.

Для защиты импульсных трубок всех дифманометров от забив­ ки твердыми частицами применены датчики давления с эластичными резиновыми разделителями. Импульсные трубки изготавливаются из стальных трубок диаметром 12x3 или 10x2 мм. Для подключения вторичных приборов к дифманометрам используются кабели РПШЭ.

Счетчик грунта, разработанного земснарядом за любой про­ межуток времени (от 0 до 7500 м3/ч), состоит из электрического счетно-решающего устройства и сумматора электроимпульсного типа. Комплект приборов рассчитан для работы при температуре окру­ жающего воздуха от + 2 до 50° С. Для обеспечения нормальной эксплуатации приборов в зимних условиях гидросистемы заполняются незамерзающей жидкостью, представляющей собой смесь этилен­ гликоля со спиртом в соотношении, дающем плотность смеси 10 кН/м3.

К в с п о м о г а т е л ь н ы м п р и б о р а м относятся приборы для контроля температуры обмотки электродвигателя и подшипни­ ков агрегата. Для этой цели применяют реле типа ТР, работающее в цепях переменного и постоянного тока, и термометрические сигналпзаторы типа ТС — для двухступенчатого контроля с предупреди­ тельной сигнализацией и последующим отключением агрегата.

Институтом «Цветметавтоматика» разработана более надежная аппаратура типа АТВ для температурной защиты электродвигателей при помощи полупроводниковых термосопротивлений (термисторов). Действие аппаратуры основано на способности некоторых типов термосопротнвлений резко (в сотни раз) уменьшать свое сопротив­ ление при повышении температуры окружающей среды выше допу­ скаемого предела. Термосопротывление, заключенное в оболочку (термодатчик), вкладывается в обмотку электродвигателя или в подшипник. Реле срабатывает при резком уменьшении сопро­ тивления термистора.

При работе грунтовых насосов или земснарядов могут возни­ кать срывы вакуума, закупорки и т. п. Чтобы избежать потерь времени на установках, необходимо предусматривать струйные реле или реле заливки грунтового насоса, чтобы автоматически выклю­ чать или включать электродвигатель. Струйное реле для гидросмеси можно выполнить в виде обратного клапана. При этом должно быть предусмотрено гашение гидравлического удара.

§ 3. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

Регулирование режимов работы установок гидромеханизации яв­ ляется наиболее сложным и ответственным элементом автоматизации. Наличие существующих технических средств автоматики (датчиков,

аппаратуры управления и др.), а также технологические тре­ бования позволяют в настоящее время предусматривать регулиро­ вание режимов работы лишь в сочетании с оборудованием водоснаб­ жения и гидравлического транспорта, включая землесосные снаряды.

Вбольшинстве технологических схем гидромеханизации режим работы гидротранспортных установок является нестационарным вследствие больших возмущающих воздействий (изменения плот­ ности и притока гидросмеси, крупности перемещаемой породы и др.).

Всвязи с этим длительная эксплуатация таких установок в за­ данном экономически выгодном режиме без применения средств автоматического регулирования практически неосуществима.

Внастоящее время землесосные (углесосные) установки выпол­ няются, как правило, с электрическим приводом, причем насосы имеют непосредственное соединение с электродвигателями. Для обеспечения надежной работы транспортной системы при наиболее тяжелых условиях эксплуатации установочная мощность электро­ двигателей с постоянной скоростью вращения берется завышенной, иногда вдвое, по сравнению с потребной при благоприятных условиях работы.

Эффективным режимом является, как уже указывалось, режим

транспортирования со скоростью, близкой к критической при макси­ мальном насыщении гидросмеси и максимальном к. п. д. агрегата. Однако на гидрошахтах такой режим работы углесосов трудно дости­ жим вследствие изменения в широких пределах плотности гидро­ смеси в зависимости от условий разрабатываемого пласта, давления у монитора, организации работ в забое и т. д. Поэтому основной задачей автоматизации углесосных станций на гидрошахтах при существующей технологии является обеспечение их стабильной ра­ боты на заданном режиме в течение длительного промежутка времени при переменном притоке и плотности гидросмеси.

Для комплексов гидромеханизации на открытых работах и установок магистрального гидротранспорта задача обеспечения эко­ номичного режима может быть решена путем создания на головных станциях смесительных устройств, в которых осуществляется авто­ матическое регулирование степени насыщения гидросмеси путем из­ менения подачи твердого и воды из резервной емкости. Для конкрет­ ных условий технологии возможны и другие решения.

С т у п е н ч а т о е и л и п л а в н о е р е г у л и р о в а н и е режима работы гидротранспортной установки можно практически осуществлять путем изменения одного или нескольких параметров: числа оборотов и диаметра рабочего колеса, плотности гидросмеси, сопротивления сети и содержания воздуха в гидросмеси, а также количества гидросмеси в зумпфе. В том или ином виде на практике встречаются эти способы регулирования режима работы гидротранс­ портных установок.

Д р о с с е л и р о в а н и е с п о м о щ ь ю з а д в и ж к и на нагнетательном трубопроводе широко применяется в лабораторных условиях и реже на производстве. Последнее связано с высокими

потерями энергии, а самое главное *— с опасностью забивки трубо­ провода, так как существенное уменьшение расхода гидросмеси на­ ступает лишь при большом перекрытии трубопровода (равном б/ 8 его сечения); дросселирование может применяться лишь при транс­ портировании материала небольшой крупности (до 5—10 мм).

поднятии и опускании всаса, подводе или сбросе воды и догрузке твердого из резервной емкости, а также при впуске воды во всасы­ вающий трубопровод. Этот способ может быть рекомендован в случае значительного колебания плотности на входе в объект регулирования.

Р е г у л и р о в а н и е в в е д е н и е м в о з д у х а в о в с а ­

чительно снижается к. п. д. землесоса и возникает опасность срыва вакуума во всасывающем трубопроводе.

Р е г у л и р о в а н и е р е ж и м а п у т е м и з м е н е н и я ч и с л а о б о р о т о в р а б о ч е г о колеса можно обеспечить при применении гидравлических и электромагнитных муфт, электро­ привода по системе Г-Д и УРВ-Д, асинхронно-вентильного каскада и каскада асинхронный двигатель — машина постоянного тока, а также асинхронного двигателя с изменением напряжения тока, подводимого к статору, и его частоты, сопротивления в цепи ротора или с дросселями насыщения в цепи статора.

Наиболее экономичным способом является регулирование из­ менением числа оборотов рабочего колеса. По степени освоения

вданном случае целесообразно применять асинхронно-вентильный каскад и каскад асинхронный двигатель >— машина постоянного тока,

атакже гидравлические и электромагнитные муфты. Однако для установок с большой геодезической высотой нагнетания диапазон изменения числа оборотов рабочего колеса ограничен: по верхнему пределу — отсутствием кавитации, по нижнему — требованием устойчивости.

Для мощных трубопроводов (земснарядов) при сравнительно небольшой глубине регулирования (в пределах 20—25%, например,

всвязи с сезонностью) целесообразно применение двигателей с фа­

зовым ротором; для насосов со скоростью вращения 1500 об/мин, мощностью до 1000 кВт — машинно-вентильный каскад, а свыше 1000 кВт - - асинхронно-вентильный каскад или системы УП4-Д.

О с п о с о б а х п о д д е р ж а н и я з а д а н н ы х р е ж и ­ м о в работы установки. Для данной транспортной системы напор, развиваемый грунтовым насосом, зависит от трех основных величин: числа оборотов рабочего колеса, расхода и удельного веса гидросмеси (содержания твердых частиц). Поэтому легко прийти к выводу, что поддержания режима работы установки можно достигнуть при из­ менении вышеуказанных величин.

С точки зрения максимального использования землесосного аг­ регата наиболее экономично поддержание такого режима, когда

276

гидравлический транспорт осуществляется при постоянном расходе и при постоянном удельном весе гидросмеси. При работе на таком режиме целесообразно применять насосы с крутой характеристикой, так как в этом случае расход гидросмеси более стабилен, а напор резко и автоматически изменяется вслед за изменением сопротивле­ ния сети.

Решение о принятых способах регулирования или поддержа­ ния заданного режима принимается после экономического сравнения различных вариантов для каждого конкретного технологического комплекса гидромеханизации.

Рис. 129. Схема регулирования расхода гидросмеси с гидроприводом:

а и б — для одного и двух последовательно включенных насосов

Чтобы иметь достаточно полное представление о режимах работы установки, без чего невозможно осуществлять автоматическое управ­ ление, и для эффективного контроля и поддержания заданного режима, необходимы следующие основные приборы (датчики): ваку­ умметр, манометр, плотномер и расходомер.

Рассмотрим применяемые на практике схемы регулирования.

в зумпф землесосной установки (при постоянной или изменяющейся длине рабочего трубопровода) применяются схемы регулирования,- представленные на рис. 129.

В зумпф 1 грунтового насоса 2 поступает гидросмесь, расход которой изменяется во времени. Рабочее колесо насоса приводится во вращение от быстроходного короткозамкнутого электродвигателя 3 через гидравлическую муфту 4, которая служит для регулирования скорости (рис. 129, а). В зависимости от расхода питания 5 в зумпфе устанавливается определенный уровень гидросмеси, фиксируемый указателем 6.

Принцип действия указателя уровня основан на. движении пузырьков воздуха под небольшим давлением через трубку, погру­

277

женную в гидросмесь. Чем выше уровень гидросмеси в зумпфе, тем больше сопротивление для перемещения воздушных пузырьков, и наоборот. Эти изменения величины сопротивления воспринимаются специальным прибором 7 (для контроля уровня гидросмеси), который посылает соответствующий импульс на исполнительный механизм, изменяющий с помощью сервомотора S положение рычага регуля­ тора 9 скорости ведомого вала гидравлической муфты. Таким образом, скорость вращения рабочего колеса землесоса регулируется в зави­ симости от положения уровня гидросмеси в зумпфе.

При надлежащей отработке системы регулирования изменение режима работы установки происходит автоматически без постоянного

Более универсальным, хотя и не всегда экономичным, является регулируемый электрический привод. Так, в установках гидро­ транспорта, помимо гидравлических муфт для регулирования режима работы, применяют электродвигатели с фазовым ротором и автома­ тически действующим барабанным контроллером (рис. 130). Гидро­ смесь с изменяющимся расходом поступает в зумпф 1 землесоса 2. Рабочее колесо насоса приводится во вращение от электродвига­ теля 3 с фазовым ротором через барабанный контроллер 4.

В зависимости от расхода питания 5 в зумпфе устанавливается определенный уровень гидросмеси, фиксируемый определителем уровня 6, который через контрольный аппарат 7 посылает соответству­ ющий импульс на регулируемый барабанный контроллер.

Преимущество схемы рис. 129 по сравнению со схемой регулирования, представленной на рис. 130, состоит в более плавном непрерывном изменении скорости вращения рабочего колеса.

При использовании регулируемого электрического привода на землесосных установках с мощностью двигателя порядка 1000 кВт и более применяют специальные электродвигатели с несколькими {двумя и тремя) обмотками статора и контроллером для фазового ротора. При таких электродвигателях достигается несколько сту­ пеней регулирования с меньшими тепловыми потерями электроэнер­ гии при включении в фазовый ротор контроллера.

2 7 8