Файл: Кулиев, И. Ш. Автоматизация комплекса технологических процессов добычи нефти в нефтяных шахтах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 28
Скачиваний: 0
просачивается в шахтную атмосферу. Воздушная струя, выходящая из скважины, расширяется,и движение замедляется. При этой струя захва тывает определенное количество воздуха из тоннеля и смешивается с ним. В результате создается зона смешанного воздуха на определен ном расстоянии от конца скважины, за которой движение воздуха становится почти незаметным. Это условие влияет на улучшение шахтного воздуха. Подсчет количества воздуха по суточной добыче в перспективных шахтах должен производиться на основании установ ленного количества свежего воздуха, необходимого на I т добывае мой из шахты нефти.
Подсчет количества воздуха по добыче нефти является более правильным*по сравнению с подсчетом по числу одновременно работаю щих в шахте горнорабочих, так как количество выделяющихся газов на нефтешахте растет с увеличением добычи нефти.
Минимальная скорость движения воздуха по выработке в соот ветствии ПБ должна быть
Y = | ^ 0,15 м/с,
где £ - сечение выборки.
Содержание углекислоты или метана в общей струе шахты не должно быть свыше 0,75?.
Ярегские нефтешахты по уровню газоопасности относятся к шах там категории 1а.
Для определения количества поступанцего воздуха в шахты не обходимо измерять среднюю скорость воздушной струи и знать сече ние выработки. Для замера скорости движения струи воздуха исполь зуются анемометры. Замер производится в течение определенного времени (не менее 100 с), замеряемого секундомером.
Замеры воздуха производятся в установленные сроки и регистри
руются в вахтенном журнале. Для оперативного руководства за
состоянием проветривания нефтешахт требуется систематический контроль.
Для систематического контроля общешахтной депрессии по "Пра вилам технической эксплуатации угольных шахт" требуется, чтобы вентиляторы для шахт в особо опасных по газу условиях для измере ния депрессии воздуха имели самопишущие депрессиометры. Измерение
- 52 -
общешахтной депрессии позволяет судить о колебаниях коли чества поступающего в шахту воздуха.
Для определения вентиляционного сопротивления, т.е. для ус тановления распределения общешахтной депрессии по вентиляционным струям, поступающего во все выработки, необходимо иметь депрессионные съемки в разных точках. Абсолютное давление в разных точ ках нефтешахты определяется с помощью приборов-анероидов или ба рографов.
В качестве первичных датчиков депрессии и скорости воздушно го потока можно использовать проточные трубки. Принцип работы проточных трубок основан на измерении параметров основного потока газа по параметрам, связанных с ним вторичных потоков чистого воздуха, протекающих через трубки из атмосферы.
Если соединить проточной трубкой канал главного вентилятора с атмосферой, то воздух под воздействием существующей в канале
депрессии устремится по трубке внутрь вентиляционного канала. Ско рость истечения воздуха через трубку определяется величиной пере пада давления на ее концах, т.е. величиной депрессии. Между изме ряемой депрессией и депрессией в проточной трубке существует пря мая пропорциональная зависимость
|
|
ро ~ Pi = «1 (ро - p ’i b |
где |
ро " |
атмосферное давление; |
|
статическое давление вентиляционного потока в канале; |
|
|
р 1 - |
|
|
коэффициент пропорциональности, который можно опреде |
|
|
к1 “ |
|
|
лить экспериментальным путем; |
|
|
|
|
|
Р Г |
статическое давление воздушного потока в проточной |
|
трубке. |
|
|
|
Для измерения производительности вентилятора можно в имеющем ся сужении канала определять перепад статического давления с по мощью проточных трубок (рис.16) и определять перепад между стати ческими давлениями в них. Эти перепады пропорциональны и, следо вательно
Pi - Р2 = к2 (Р 1 “ Р 2)'
- 53 -
где - статическое давление вентиляционного потока в большем сечении канала;
? 2 - статическое давление вентиляционного потока в меньшем сечении канала;
К2 - коэффициент пропорциональности, который можно определять экспериментальным путем;
Рt - статическое давление воздушного потока в проточной труб ке большего сечения канала;
Р2 - статическое давление воздушного потока в проточной труб ке меньшего сечения канала.
I I
Рис.16. Схема проточных трубок для определения перепада ста тического давления
Только С внедрением автоматических непрерывно действующих датчиков контроля параметров и компонентов рудничной атмосферы, обладающих надежными действиями, низким порогом чувствительности, малой инерционностью показаний и их использование в системах авто матического регулирования можно обеспечить безопасность и нормаль ное проветривание шахт.
Система автоматического регулирования проветривания нефтяных шахт (САРПНШ) должна содержать разветвленную сеть непрерывно дей ствующих датчиков, осуществляющих постоянный контроль за главными параметрами и компонентами вентиляционной струи и воздействующих на органы регулирования.
В системе (САРПНШ) в буркамерах, уклонах и других точках не обходимо установить датчики метана, температуры, скорости воздуха, воздействующих на автоматические устройства, управляющие как глав ными обцешахтными вентиляторами, так и вентиляторами частичного проветривания. с.
Общешахтная система должна состоять из ряда центральных и участковых узлов•управления, обеспечивающих нормальный аварийный режим проветривания, что может быть достигнуто способом жесткого управления разомкнутой или замкнутой системой регулирования путем введения обратной связи по регулируемым параметрам.
САРПНШ должна обеспечивать непрерывный контроль за парамет рами вентиляционной струи в местах вероятного выделения и скопле ния метана: автоматическое отключение и блокировку питания элек трического оборудования в технологической цепи при отклонении контролируемых величин от допустимых значений, местную и централь ную предупредительную сигнализацию; автоматическое регулирование работы вентиляционных установок; передачу непрерывной информации о состоянии проветривания по системам телеконтроля, диспетчери зации.
Применение такой системы позволяет повысить безопасность ве дения горных работ и расширить область применения электрической энергии в газовых шахтах, а также расширить возможность применения электрооборудования в исполнении PH. Надежная работа САРПНШ позво лит поставить вопрос о повышении норн содержания метана, что приве дет к сокращению количества воздуха, подаваемого в пшхту, и умень шению общешахтной депрессии.
Существующие средства и способы подачи воздуха и регулирова ние вентиляционных струй на нефтяных не газовых шахтах, шахтах 1А и II категории по метану, обеспечивают нормальные вентиляционные
и газовые режимы. Следовательно, проектирование САРПНШ для этих шахт нецелесообразно, она должна применяться лишь на шахтах II ка тегории и сверхнатегорных по метану. При определении возможности применения автоматизации проветривания шахт должна учитываться сложность существующих систем цроветривания, характеризующихся наличием многочисленных диагональных ветвей, что очень затрудняет непрерывное регулирование равномерности метановыделения на уча стках.
Так, например, для передачи команд, поступающих лишь.при из мерении двух-трех параметров вентиляционной сети и замере содер жания одного-двух компонентов в вентиляционной струе, на шахте, имеющей двадцать участков, потребуется несколько десятков каналов связи. САРПНШ должны обеспечить замер расхода воздуха, депрессии, концентрации метана в любых режимах работы.
- 55 -
Днепропетровский горный институт разработал следуицуго аппа ратуру автоматического контроля: реле измерения скорости потока воздуха в пределах 0vI6 м/сек; термоанемометр с температурной компенсацией при перепаде 0f50°C для скоростей 0-Н0 м/сек; уль тразвуковой и струнный анемометры для скоростей 0401 м/сек; ма нометрические депресснометры с точностью измерения io,05 мм рт.ст., в частности МБ-I (серийно освоен заводом "Гицрометприбор", Моск ва); фотоэлектрическое реле контроля скорости воздуха; регулято ры скорости воздуха на участке.
Освоенная заводом "Красный металлист" шахтная аппаратура ав томатического контроля метана соответствует требованиям САРПНШ,и ее рекомендуется использовать как чувствительный и высокоизобре тательный, простой и надежный элемент по метану.
Одним из важнейших вопросов при контроле параметров руднич ной атмосферы и регулировании нефтешахтной вентиляции является определение наиболее целесообразных мест установки датчиков с учетом результатов исследований аэрогазодинамических процессов на участках шахты.
Завод "Красный металлист" выпускает установку АВ-Ш-1 и АЕГП-1А автоматического регулирования производительности вентиля торов. Однако функции, выполняемые этими установками, недоста точны для САРПНШ. Требуется разработка вентиляционных устройств и автоматических средств дистанционного измерения режима их работы (дверей, клапанов, устройств включения и выключения подземных вентиляторов, устройств регулирования производительности вентиля торов главного проветривания и т.д.).
Донецким филиалом института Гидроутлеавтоматизация разра ботана система непрерывного телеизмерения депрессии главной вен тиляционной установки, которая может быть использована в САРПНШ.
Для уменьшения количества подаваемого воздуха до рационально го предела необходимо автоматизировать распределение воздуха по уклонам, по взрывным камерам и по шахте в целом.
Свежий воздух по уклонам и буровым камерам возможно распре делить путем установки регулятора расхода в ветвях с независимым расходом или путем установки в этих ветвях вентиляторов местного проветривания.
Способ регулирования количества воздуха вспомогательными вентиляторами имеет следующие недостатки:
- 56 -
при остановке вентилятора участок быстро загазовывается; при неплотной перемычке или трещиноватых породах возможна
циркуляция воздуха, т.е, вентилятор будет засасывать воздух со стороны проветриваемого участка, что также приведет к его загазовыванию;
в случае пожара или взрыва вентиляторы обычно разрушаются
ина участке восстановить проветривание становится невозможным; отсутствие маломощных вентиляторов с глубоким регулировани
ем производительности, которые могли быть использованы на уча стках.
С учетом этих недостатков применение вспомогательных венти ляторов в нефтяных шахтах нежелательно. Только в исключительных случаях возможно применять во взрывных и буровых камерах местные вентиляторы типа ВМП-3 или ВМП-4 (питание этих вентиляторов осу ществляется сжатым воздухом давлением 3-5 кгс/см2).
В связи с этим целесообразно использование автома тического регулирования, осуществляемого вентиляционными окнамижалюзи. При наиболее экономичном способе распределения воздуха один из регуляторов полностью открыт, а остальные прикрыты. Для такого регулирования распределения воздуха между камерами пред лагается схема автоматизации, представленная на рис.17.
В зависимости от условий применения этой схемы переходный процесс может продолжаться от нескольких минут до несколько де сятков минут. В системе применены электрические датчики темпера туры и концентрации метана, которые через выпрямители ВЗ и В4 па раллельно включены на вход электронного потенциометра. Благодаря такому включению потенциометром управляет датчик, измеряющий наи большую концентрацию вредных компонентов (метана и других нефтя ных газов) и температуры в рудничной атмосфере (при термическом воздействии на пласт). Вал потенциометра соединен с ползунком реостата, который устанавливает необходимую величину расхода воз духа.
Реостат соединен параллельно с реостатом датчика расхода воздуха, установленного в уклоне, камере или на участке шахт. В диагональ моста, образованную ползунками реостатов KI и В2, че рез выпрямители BI и В2 включены реле PI и Р2, управляющие элек тродвигателем автоматизированного окна. При полном открывании окна срабатывают концевые выключатели: сначала разрывается контакт
- 57 -
КИ1, затеи замыкается контакт Кш£ и после этого - контакт Кш^ г который разрывает цепь катушки реле Р2, в результате чего даль нейшее открывание окпа становится невозможным и тем самым ус траняется возможности поломки устройства. Контакт КШ2 размыка ется при полном закрывании окна. Автоматический регулятор расхо да воздуха в выработке работает следующим образом. В зависимости от концентрации вредных примесей в воздухе и повышения темпера туры от установленного предела потенциометром с помощью реостата устанавливают требуемую величину расхода воздуха в камере. Если действительный расход воздуха в камере не равен необходимому, то мост, образованный реостатами, будет разбалансирован и сработает реле PI (если воздуха подается слишком много) или Р2 (если возду ха подается слишком мало). При этом замыкаются контакты KI или
К2 соответствующего реле, и электродвигатель начинает перемещать регулятор расхода воздуха до тех пор, пока не установится необхо димая величина расхода. В этот момент мост придет в равновесие и реле PI (или Р2) отключит двигатель окна.
Автоматическое регулирование производительности главного вентилятора,установленного на дневной поверхности, ыохно осу ществить схемой на рис.18. Здесь применены автоматические регуля торы АР расхода воздуха (в буровых камерах, уклонах или участках шахт). Контакты К Ш1 и К ш 2 автоматизированных окон замыкают цепи катушек реле Р и Р£ , включающих электродвигатель регулято ра вентилятора. В схеме предусмотрены также концевые выключате ли, которые размыкаются при крайних положениях регулятора произ водительности вентилятора. Схема работает следующим образом. Если в камере один из регуляторов расхода воздуха полностью открыт и при этом в камеру подается меньше воздуха, чем требуется, то за
мыкается контакт К mg этого |
регулятора, который включает ре |
ле Pg, и вентилятор увеличивает |
производительность. При этом |
остальные регуляторы несколько прикроются. Вентилятор увеличиваем производительность до тех пор, пока не начнет закрываться регуля тор в той камере,где не хватвло воздуха. В этот момент размыкает ся контакт К ш , и регулирование производительности вентилятора прекращается.
Если вентилятор будет подавать в рудник избыточное количест во воздуха, то все регуляторы в камерах несколько прикроются, замкнутся контакты Кщ регуляторов, благодаря чему включится
58 -
Сет ь <~*i
Рис.17. Принципиальная электрическая схема автоматического регу лирования распределения воздуха в буровых и взрывных
'камерах
Рис.18. Схема автоматического регулирования распределения воздуха с вентиляционными окнами