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: 21
Скачиваний: 0
реле P g ,и производительность вентилятора начнет снижаться до тех пор, пока не разомкнется контакт К Ш2 одного из регуляторов рас хода. Описанная схема позволяет автоматически регулировать количе ство воздуха, подаваемого в шахту в зависимости от концентрации вредных примесей в воздухе, и устанавливать необходимую производи тельность вентилятора.
Вкачестве автоматических окон рекомендуется применять окна, разработанные Гипроуглегормашем (Караганда).
Вкачестве датчиков расхода воздуха могут служить дифманометры, тягомеры типа ДКФМ-Т с дополнительным реостатом, снабженные воздухомерными трубками.
Вкачестве датчиков концентрации предлагается датчик от комп лекта АМТ-2 или АМГ-3, выпускаемый заводом "Красный металлист" (г.Конотоп) с усовершенствованным пределом измерения от I до 2,5$.
Вкачестве датчиков концентрации окисей углерода (СО и С02 ) в пер спективных нефтяных шахтах можно будет использовать газоанализато ры типа ОА 2112 и ОА 2312, разработанные АН СССР. В системе авто матического регулирования проветривания участка нефтешахт следует учитывать ряд специфических особенностей:
участок нефтешахты как объект регулирования является особым линейным;
переходный процесс характеризуется знакопеременной скоростью изменения концентрации метана и компонентов нефтяного газа на вы ходе из уклона и буркамеры или участка;
вследствие особенностей объекта возмущающим и управляющим воздействием является расход воздуха в начальный момент времени
(10-20 мин), отклонение регулируемой величины |
имеет |
тот же |
знак, что и возмущение, переходный процесс весьма длительный. |
||
Автоматическое регулирование нефтешахтного воздуха на бурка- |
||
мерах или уклонах возможно осуществить следующей схемой |
Г51. |
|
Работа указанной блок-схемы системы автоматического регули |
||
рования участка нефтешахт (рис.19) состоит в |
следующем. Данные о |
|
фактической величине концентрации метана в исходящей струе, реги стрирующиеся метанометром с унифицированным выходом, поступают на вход устройства сравнения автоматического регулятора выбранного типа и сравниваются с заданным значением концентрации метана, регу лирования температуры и уровнем других компонентов нефтяного газа. Если рассогласование превышает допустимую величину, вырабатывается
- 60 -
Рис.19. Блок-схема автоматического регулирования участка нефтешахт
команда соответствующего знака, усиливается и подается на исполни тельный механизм, жестко связанный с регулирующим органом. Команда содержит знак регулирования и закон, по которому выполняет ся открытие или закрытие регулирующего органа, если таковой не от носится к линейным. Регулирующий орган воздействует на объект, уменьшая рассогласование регулируемой величины. Однако вследствие отмеченных особенностей выемочного участка как объекта регулиро вания в начальный момент происходит изменение концентрации метана одного знака с управляющим воздействием (например, увеличение с увеличением подачи воздухе). В этом случае увеличивается величине
рассогласования и требуется еще большее изненевие количества воздуха. Кроме того, выемочный участок по технологическим условиям
эксплуатации постоянно подвержен стационарным случайным возмущени ям (открывание вентиляционных дверей, движение составов электрово зов и т.д,). Так как автоматизируемому объекту свойственна опреде
- 61 -
ленная инерционность, то неизбежны рассогласования между требова ниями команд и фактической ситуацией на участке. Такая специфика требует введения дополнительного звена в систему автоматического регулирования, постоянно определяющего ситуацию по воздуху и кор ректировку выработанной команды управления.
Всвязи с применением термического воздействия паром на' пласт в нефтяных шахтах Ярегского месторождения в галереях, где расположены эксплуатационные скважины, температура и влажность
шахтного воздуха резко изменяются. В некоторых галереях, где темпера тура увеличивается выше 26°С, по правилам техники безопасности запре щается присутствие людей.
Для обеспечения нормальных условии работы персоналу в га лереях нефтешахт необходимо не допускать превышения температуры и влажности воздуха выше допустимых уровней. В противном случае не обходимо будет резко увеличить поток поступления свежего воздуха
всеть проветривания с целью уменьшения температуры и регулирова ния влажности воздуха в галереях. Это приводит к увеличению мощности главных вентиляторов и нарушению установленного расчетного режиме в сети проветривания по всей шахте.
Вданном случае применение местных вентиляторов, работающих
внэгнетательных или всасывающих режимах приводит к нарушению и осложнению проветривания по всей шахте. Кроме того, эти мероприятия экономически нецелесообразны.
Сцелью обеспечения нормальной работы в галереях, где применя ется термический метод воздействия на пласт, а также для уменьшения потери дорогостоящего агента паре и увеличения добычи нефти, автором предлагается блок-схема автоматизации режима работы скважин, работа
ющая по принципу зависимости от температуры жидкости на выяидвх скважин и от температуры и влажности содержания газа метана в шах тном воздухе (рис.20).
Схема работает следующим образом: если температура жидкости на выкиде скважины i выше 70°С, то двухпозиционный датчик темпе ратуры жидкости 8 подает сигнал на управляющее звено 4, которое, в свою очередь, через пневматический переключатель 3 подает сигнал не снятие питания мембранного исполнительного механизма 2 (запорного вентиля). Последний закрывает скважину. Через время (определяемое экспериментальным путем и по заключению геолога и мастера добычи) температура на выкиде скважины устанавливается (20, 30, 40 и т.д.)
- 62 -
в нижнеи пределе датчике, В этом случаи управляющее звено 4 разре шает открытие скввжины.
Таким образом* цикл повторяется.
Рис.20. Блок-схема автоматизации режима работы термических скважин
Установленные на исходящем потоке шахтного воздуха в гале реях датчики метана 6, температуры 5 и влажности 7 (при СН4 ниже ■2,-5%, температуры ниже 26°С и влажности ниже 85$) дают сигнал на вход галереи и диспетчерский пункт о том, что обслуживающий персонал может работать в гэлерее.
В случае превышения допустимых пределов подается сигнал, за прещающий работу»
Дэтчики при допустимых значениях контролируемых парамет ров разрешают одновременно управляющему звену 4 автоматики нор мально функционировать, а если контролируемые параметры (темпера тура и влажность) цревышают допустимые пределы, схема не допуска ет присутствия людей в галерее, и поэтому принимаются все необходи мые меры для закрытия группы скважин,в которых температуре жидкости превышает 40-50°С,или в случае, если где-нибудь просачивается пар.
После восстановления допустимых пределов этих параметров схе ма функционирует в нормальном режиме.
- 63 -
li случае увеличения объема метана свыше 2,5% необходимо уси лить вентиляцию с целью восстановления нормального режима до ука зании диспетчера.
Блок-схема в основном собирается на серийно выпускаемых эле ментах, широко применяемых в угольных шахтах и других рудниках.
Таким образом, при автоматическом управлении работами в эксг плуатационкых термических скважинах и в галереях нефтешахт доби ваются безопасных условий работы обслуживающего персонала.
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ Б НЕФТЯНЫХ ШАХТАХ
Предлагается для рассмотрения автоматическая станция управ ления работой насосных агрегатов, которая пригодна для любого типа насосов (электропогружного, центробежного, поршневого, винтового
идр.) и может управлять электродвигателем насосного агрегата мощностью 200 кВт [61.
Станция управления насосным агрегатом собирается в оболочке взрывобезопасного шахтного пускателя типа ПМВИ-1365.
Сборка схемы удовлетворяет требованиям, предъявляемым к шахтной аппаратуре, работающей в специфических условиях нефтяных
игазовых шахт.
Все элементы должны сохранять работоспособность при темпе ратуре 0+50°С и влажности воздуха до 95%.
Станция обеспечивает аварийное отключение электродвигателя насоса в следующих случаях:
при превышении допустимой температуры подшипников электро двигателя и корпуса насоса;
при превышении допустимой концентрации рудничного газа (ме тана) в насосной (свыше 1%);
при токах короткого замыкания и перегрузке сверх номиналь ных токов электродвигателя (на 15-30%);
при превышении или понижении давления в трубопроводе от ус тановленного предела;
при минимальной нагрузке (на 15-20%) ниже номинала.
Блок автоматизации насосного агрегата состоит из следующих основных узлов (рис.21): бесконтактные датчики нижнего и верхнего
- 64 -
уровня БСКО; датчик метана ДМТ-2; датчик температуры пневмоэлектрического тина ПРК-6; блок управлешш, помещенный в оболочке ПМВИ-1365; датчик давления или реле производительности; взрывобезопасный магнитный пускатель. На плате блока управления уста
навливаются следующие элементы: трансформатор |
380/127/36/24, |
|
выпрямительный мост - 4 диода Д7Б; |
реле |
постоянного тока |
РКН; реле промежуточное унифицированное типа МКУ-48; реле токовое индукционное РТ-85/2; реле максимального тока РТ-40/06; стабилиза тор напряжения переменного тока 127/65 В/849-32/ ; магнитоэлект рическое реле C202/I5.
Электрическая схема автоматического пускового устройства ра ботает следующим образом (см.рис.21 и 22).
При достижении жидкостью заранее установленного верхнего уровня на выходе датчика БСКО верхнего уровня появляется сигнал напряжением 24 В. Этот сигнал подается на исполнительное реле РКН-2. Последнее своими замыкающими контактами подает напряжение на катушку промежуточного реле РП2, а РП2 включает контакт Ю1, магнитного пускателя, который блокируется своим блок-контактом, в цепи которого находится замыкающий контакт (РП2). При этом вклю чается электродвигатель; откачка жидкости происходит до тех пор, пока жидкость не понизится до заранее определенного нижнего уров ня. При этом срабатывает датчик нижнего уровня БСКО и'подает сиг нал напряжением 24 В на исполнительное реле PKHI, которое своими размыкающими контактами включает катушку промежуточного реле РП1. РП1, срабатывая, разрывает цепь блокирования контактора КЛ, и дви гатель останавливается.
Следующий цикл повторится, как только жидкость достигнет БСКО верхнего уровня .При перегрузках и коротком ззмыкэнии срабатывает реле РТ (типа РТ-85/2),замыквя свои контакты в цепи РП1,и отключает электродвигатель насоса. Все контакты и обмотки реле РКН и РП включены в цепь постоянного тока напряжением 24 В и- питаются вы прямленным током с мостика, собранного на диодах Д7Б.
Датчик метана ДМГ-2 питается переменным током напряжением 65 В. При концентрации метана от 0,7-1% и выше сигнал от датчи ка (точки Зк, 4к) поступает на магнитоэлектрическое реле IM, ко торое посредством промежуточного реле РП1 разрывает цепь блоки ровки контактора.
- 66 -
веко
Контроль за превышением температуры наиболее ответственных частей насосной установки: обмотки электродвигателя (I точка), подшипников насоса (2 точки), корпуса насоса (I точка) и электро двигателя (2 точки) - осуществляется с помощью пневмоэлектрического реле ПРК-6 (рис .23).
Контроль температуры осуществляется с помощью манометричес- - кой системы, состоящей из термобаллона, капилляра и сильфона, за полненных газом.
Превышение допустимой температуры приводит к расширению га за в манометрической системе,и сильфон замыкает контакты микро выключателя, что приводит к срабатыванию реле и отключению . электродвигателя насоса.
Принцип работы датчика метана ДМТ-2 основан на измерении теп лового эффекта при сжигании метана на платино-палладиевых катали заторах.
Измерительный элемент (рис.24) представляет собой полую трубку из активной окиси алюминия 2, поверхность которой покрыта смешанным платино-палладиевым катализатором I (темного цвета). Сгорание метана на катализаторах начинается при температуре 400°С. Указанная температура создается нагревателем 4, представляющим собой нихромовую спираль, ^ставленную внутрь трубки из активной окиси алюминия.
Нагревательная спираль по торцам замазываетсяжаростойкой замазкой 5. Нагрев ее производится переменным током' величиной
1,3 А.
Метан, появившийся в исследуемой среде, сгорает на катализа торе, в результате чего на его поверхности выделяется тепло, ко личество которого пропорционально концентрации метана. Непосред ственно на покрытую катализатором поверхность активной окиси алюминия намотана платиновая нить 3 диаметром 0,05 мм, являющая ся термометром сопротивления измерительной схемы. Тепло, выделяю щееся при сгорании метана, увеличивает температуру платиновой нити, в результате чего ее сопротивление увеличивается пропорцио нально концентрации метана.
J3 датчике имеется также компенсационный элемент, геометри ческие размеры и электрические параметры которого аналогичны из мерительному. Компенсационный элемент отличается от измеритель ного только тем, что на нем отсутствует платино-палладиевый ка
тализатор, вследствие чего он имеет белый цвет. - 63 -
Электрическая схема датчика (см.рис.22) состоит из измеритель ного неуравновешенного моста постоянного тока, нагревательных эле ментов, измерительного прибора и источника питания. Двумя плеча ми мостовой схемы являются платиновые термометры сопротивления -
- а з .-