 |
Требования к автоматизации установок водоотлива
|
|
|
|
Общая характеристика автоматизированных установок
Водоотлива
Автоматизация водоотливных установок значительно повышает надежность работы насосных агрегатов, поэтому при нормальной работе всех автоматизированных стационарных рудничных водоотливных установок обычно обеспечивается изменение уровня воды в водосборнике в пределах имеющейся емкости таким образом, чтобы резервная емкость оставалась свободной. О повышении уровня воды сверх установленного верхнего уровня должно быть сообщено обслуживающему персоналу специальным сигналом, так как для предотвращения подтопления выработок необходимо вмешательство человека (ликвидация аварии, пуск дополнительных насосов и т. д.).
Выполнение этого основного условия надежности откачки в большой степени зависит от состояния водосборников. В тех случаях, когда водосборники являются и отстойниками, они заполняются илом, что приводит к их постепенному сокращению и, следовательно, предпосылке аварийного положения. В таких условиях нормальное функционирование установки невозможно, а это является причиной плохой работы ряда автоматизированных установок. Одно из требований, обеспечение необходимой вместимости водосборника путем своевременной очистки его от осевшего ила. Лучшие результаты дает разграничение функций водосборника и отстойника.
Необходимым условием надежной автоматизированной установки является устойчивая работанасосных агрегатов как в переходные (пуск и остановка), так и в установившийся периоды. Кроме того, должна быть обеспечена возможность быстрого переключения управления на ручное в случае неисправности аппаратуры автоматизации. Необходимо также и наличие контрольной сигнализации.
|
|
|
Специфика условий эксплуатации водоотливных установок (работа во влажной среде, коррозия деталей, находящихся в воде, и др.)требует регулярного осмотра установок ипериодичности работы действующих насосов, так как длительная стоянка насоса делает невозможным егопуск без участия человека. Поэтому при наличии нескольких установок, обеспечивающих необходимый резерв, они должны работать поочередно, а при наличии одной установки длительность стоянки насосов должна быть ограничена. Условия работы установок требуют также универсальной защиты электродвигателя.
Водоотливные установки делятся на три группы:
I -водоотливные установки с низковольтными электродвигателями, оборудованные одним действующим насосом (водоотливы зумпфа, шурфа, перекачные).
II - насосные установки с низковольтными электродвигателями, оборудованные двумя или тремя действующими агрегатами (главные, вспомогательные, участковые или перекачные водоотливы).
III - мощные насосные установки с двигателями высокого напряжения, оборудованные тремя и более агрегатами (главные или участковые водоотливы).
Автоматизация управления кроме повышения надежности работы водоотливных установок должна повысить их экономичность.
При ручном управлении, при маломощных водоотливных установках с низковольтными двигателями (Iи IIгруппы) свыше 60%затрат составляют расходы на заработную плату обслуживающего персонала. Поэтому основным условием повышения экономичности при автоматизации этих установок является обеспечение их работы без машинистов.
В себестоимости откачки воды мощными насосными установками (IIIгруппа) удельный вес заработной платы снижается и составляет примерно 20-30%.Однако при этом значительно возрастает доля затрат на электроэнергию и амортизацию оборудования. При автоматизации мощных водоотливных установок кроме работы машиниста необходимо предусматривать средства, которые обеспечивают работу насосов с оптимальным расходом электроэнергии и защищают агрегаты от ненормальных режимов, ускоряющих износ оборудования (кавитация, гидравлический удар, перегрузка двигателя и др.).
|
|
|
Требования к автоматизации установок водоотлива
С учетом приведенных выше положений и опыта эксплуатации действующих автоматизированных водоотливных установок установлены основные технические требования, которым должны удовлетворять автоматизированные водоотливные установки.
Для установок I группы:
· надежная работа насосного агрегата без обслуживающего персонала;
· автоматические пуск и остановка в зависимости от уровня воды в водосборнике;
· дистанционный контроль работы насоса и верхнего уровня воды в водосборнике;
· защита электродвигателя.
Аппаратура, предназначенная для газовых шахт, должна иметь взрывобезопасное иди искробезопасное исполнение.
Для установок II группы:
· нормальное функционирование водоотлива без постоянных дежурных машинистов;
· пуск и остановка насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике;
· автоматическое управление тремя насосами;
· поочередная работа насосов;
· автоматическое включение резервного насоса при неисправности работавшего;
· возможность применения различных способов заливки (баковыми аккумуляторами, с применением погружных насосов или погружных камер, из нагнетательного трубопровода, вспомогательным насосом, сифонного способа);
· дозирование заливки по времени;
· работа насосов без управляемых задвижек;
· быстрое переключение с автоматического управления на ручное.
Аппаратура автоматизации должна обеспечивать следующие виды защиты: гидравлическую (по расходу), защиту от перегрева подшипников, защиту двигателя и пусковой аппаратуры в соответствии с установленными нормами; рекомендуется применять пускатели со встроенной универсальной защитой.
Необходимо также предусматривать дистанционный контроль и сигнализацию об уровне воды в водосборнике (при аварийном уровне воды - звуковой сигнал, при неисправности насосов — световая и звуковая сигнализация), о наличии питания аппарата управления (световая и звуковая), о наличии питания сигнального табло (световая).
|
|
|
Для газовых шахт исполнение, аппаратуры, в том числе и сигнального табло - рудничное взрыво-искробезопасное.
Для установок IIIгруппы (дополнительно к требованиям, предъявляемым ко II группе установок):
· дистанционный пуск и остановка насосных агрегатов для обеспечения работы по часовому графику с целью выравнивания нагрузки на шинах подстанции;
· дистанционный пуск и остановка при положении уровня воды в пределах емкости водосборника;
· контроль за производительностью насоса (при снижении ее на 15—20% по сравнению соптимальной должен быть дан сигнал о неисправности насоса);
· в определенных условиях защита от гидравлических ударов.
3 Средства автоматического управления и контроля
водоотливных установок
К средствам автоматического управления и контроля водоотливных установокипотносят:ррелеруровня:опоплавковые,рэлектродные,рпневматические;ррелерпроиз-водительности мембранные, поршневые, флажковые; реле контроля заливки насосов по давлению::-поршневые и мембранные;
Температурныепреле:пбиметаллические,ополупроводниковые, термометрические, с легкоплавким сплавом и другие.
Для контроля уровня воды в водосборниках широко применяют электродные датчики сопротивления. Электродный датчик ЭД (рис.1) представляет собой стальной диск 3 со стаканом 5 и свинцовой обкладкой 4 для защиты диска от коррозии. На стакан навинчивается кабельный ввод 1. Контактирующим с водой элементом является диск. После подсоединения жилы кабеля к контактной шпильке 2 стакан заливается кабельной массой. Электродный датчик подвешивают на кабеле на уровне воды, при котором необходимо включение или отключение насоса.
Электродные датчики работают совместно с различными схемами устройств контроля уровня. Цепи контроля уровня должны быть искробезопасными. Исполнительные элементы схемы обеспечивают релейность характеристики, т. е. напряжение на обмотке исполнительного, реле изменяется скачкообразно в зависимости от величины сопротивления: электрод — жидкость — «земля». Наибольшей надежностью обладают схемы контроля уровня, построенные с использованием транзисторных и тиристорных усилителей, а также реле на герконах. Устройство контроля уровня с использованием транзисторного усилителя используется в аппаратуре УАВ и ВАВ.
|
|
|
Рис.1 – электродный датчик ЭД
Рис.2 – Реле производительности РПФ-1К
Для контроля производительности насосов в схемах автоматизации водоотливных установок применяют струйные реле флажкового типа
РПН и РПФВ-1К- Эти реле просты по конструкции и не требуют сложной наладки, на их работу в малой степени влияют загрязненные рудничные воды.
Реле производительности РПФВ-1К (рис. 2) состоит из корпуса 9 и платы 3. В верхней части корпуса имеются два отверстия: одно для ввода валика 2, второе, заглушённое пробкой 1, для ключа под специальную гайку 10, крепящую шток с резиновым флажком 7. Нижняя часть корпуса представляет собой плиту с двумя проушинами для поворотных валиков 5, с помощью которых шпильками 6, 8 реле укрепляется на трубопроводе. Крышка 4 закрывает рабочую камеру реле, в которой размещена контактная группа 13. При воздействии потока жидкости на флажок 7 поворачивается жестко связанный с ним валик 2 и рычаг 11, переключающий контактную группу 13. Изменяя предварительное натяжение пружины 12 с помощью винта 14, можно настроить реле на срабатывание при определенной скорости потока жидкости. При снижении скорости жидкости в трубопроводе флажок под действием пружины возвратится в исходное положение и, следовательно, замкнутся или разомкнутся электрические цепи. Демпфер 15 предназначен для замедления колебаний подвижной системы реле.
Для контроля заливки насосов используются реле давления РДВ (рис. 3). Чувствительным элементом реле давления является диафрагма 6. Реле имеет две ступени регулировки срабатывания по давлению. Выбор ступени осуществляется при введении в действие с помощью винта 4 малого поршня 7 или малого и большого 5 поршней вместе, что соответствует уменьшению или увеличению рабочей площади диафрагмы. Сила давления воды, воспринимаемая диафрагмой, передается через поршень на шток 9, который воздействует на микропереключатель 1. Предварительное натяжение пружины 10, необходимое для четкого срабатывания реле, регулируется штоком 9, в верхней части которого имеется участок шестигранного сечения. При регулировке шток ввинчивают в специальную гайку 8. Последняя фиксируется шпилькой 3. Зазор между штоком и микропереключателем устанавливается регулировочной гайкой 2.
|
|
|
Для контроля температуры подшипников в насосных установках обычно применяют термодатчики ТДЛ-2 (рис.4). Принцип действия датчиков основан на использовании сплава, температура плавления которого 70-72 °С. При перегреве подшипника сплав 5 в наконечнике датчика расплавляется и освобождает валик 4, который под действием пружины 3 поворачивается и переключает контактную систему 2. После каждого срабатывания датчика возврат его в исходное рабочее положение производится вручную рукояткой 1.
Программу работы автоматизированной водоотливной установки обычно задает моторное реле времени — моторный коммутатор. Реле (рис.5) состоит из синхронного двигателя 4 типа СД-2, зубчатой пары 2, 5 и до десяти контактных дисков 1, воздействующих на контактные группы 6. Диски, набранные на оси 3, при вращении производят переключения контактов.
Рис.3 – Реле контроля давления РДВ
Рис.4 – Термодатчик ТДЛ-2
Рис.5 – Моторное реле времени
|
|
|
