Содержание темы
Цель автоматизации процесса водоотлива. Основные требования к устройствам автоматизации насосных установок водоотлива. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации насосных установок водоотлива.
Методические указания
1. Цель автоматизации процесса водоотлива
Технологический процесс водоотлива - откачивания воды с горных выработок на поверхность шахты характеризуется следующими режимами работы насосной установки водоотлива:
– пуск;
– рабочий режим;
– остановка.
Режим пуска начинается при достижении водой в водосборнике верхнего допустимого уровня. При этом необходимо подготовить водоотливную установку к работе. Для этого надо перед включением насосного агрегата необходимо осуществить заливку всасывающего трубопровода и насоса водой. Окончание процесса заливки насоса необходимо контролировать. После заливки включается насосный агрегат на закрытую задвижку на напорном трубопроводе, которая открывается после набора насосом номинальных оборотов. Если пуск проходит нормально, то насос создает требуемое давление воды в нагнетательном трубопроводе, развивает необходимую подачу и режим пуска завершается.
В рабочем режиме контролируется процесс откачивания воды. При этом необходимо контролировать: уровень воды в водосборнике; подачу насоса; расход электроэнергии приводным электродвигателем. Если процесс откачивания идет нормально, то уровень воды постепенно снижается до нижнего уровня. При его достижении необходимо отключить насосный агрегат и закрыть задвижку на нагнетательном трубопроводе.
В случае, когда уровень воды повышается и достигает аварийного уровня, то это означает, что приток воды к водосборнику превысил нормальный и подачи одного насоса недостаточно. Тогда необходимо включить параллельно в работу резервный насосный агрегат.
Аварийная ситуация характеризуется наличием отклонений от нормального режима работы водоотливной установки. К аварийной ситуации могут привести ряд обстоятельств: перегрев подшипников насоса или приводного электродвигателя, снижение производительности насоса, порыв трубопровода, достижение водой аварийного уровня в водосборнике. В этом случае насосный агрегат должен отключиться и к работе подключиться резервный насос.
Аварийная ситуация может возникнуть и в процессе пуска. Если после включения приводного электродвигателя насос не развивает номинального давления и подачи, то задвижка закрывается и электродвигатель отключается от сети, после чего проводится пуск второго насосного агрегата.
Также одной из особенностей функционирования водоотливной установки - непостоянство ее рабочих параметров (подачи, напора) в процессе эксплуатации. Объясняется это сложными условиями эксплуатации, особенно перекачиванием кислых и загрязненных вод. Несмотря на то, что в водосборнике, где скорость движения воды небольшая, предполагается осветление воды от твердых взвешенных частиц, но на практике почти 40% твердой суспензии удаляется насосами, которая приводит к их интенсивному износу. Ресурс машинного времени насосов составляет в среднем 500...700 часов, а в соответствии с паспортными данными на чистой воде они могут работать до 6000 часов. В процессе эксплуатации постепенно снижается и пропускная способность трубопровода. В результате совместного влияния этих факторов изменяются рабочие параметры насоса: подача, напор и коэффициент полезного действия, что в свою очередь приводит к перерасходу электроэнергии на водоотливе.
Главная водоотливная установка является крупным электропотребителем (мощность приводного электродвигателя может достигать 1600кВт), что требует наличия контроля за расходом электроэнергии приводным электродвигателем насоса.
Цель автоматизации процесса водоотлива – повышение эффективности и надежности перекачивания воды насосными установками.
2. Основные требования к аппаратуре автоматизации насосных установок водоотлива
Аппаратура автоматизации насосной установки водоотлива должна обеспечивать:
– автоматическое управление насосами по уровню воды в водосборнике;
– автоматическую заливку насосов;
– автоматическое включение параллельно работающему насосу резервного при достижении аварийного уровня воды в водосборнике;
– автоматическую замену насоса, отключенного из-за неисправности, резервным насосом;
– запрет работы насоса на время максимума нагрузки на энергосистему;
– учет времени работы насосов;
– работу насоса с управляемыми задвижками;
– следующие виды защит: от кавитации; от перегрева подшипников; гидравлическую защиту по расходу воды; заклинивания задвижки; невозможность повторного пуска неисправного насосного агрегата без вмешательства обслуживающего персонала;
– подачу звуковой и световой сигнализации о параметрах насосного агрегата (об уровне воды, расходе электроэнергии, работе насосов, неисправности установки, времени начала и окончания максимумов энергопотребления) и режимах работы насоса.
3. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации насосных установок водоотлива
В настоящее время на Украине для автоматизации насосных установок водоотлива выпускается аппаратура ВАВ.1М. Ранее выпускалась, но еще находится в эксплуатации аппаратура АВН.1М, УАВ и ВАВ [1,4,5]. Основное отличие этих средств состоит в элементной базе и аппаратура ВАВ.1М обеспечивает более широкую индикацию о режимах работы насосной установки и корректирует работу насосных установок в период максимума нагрузки на энергосистему.
Необходимо ознакомиться с функциями, составом и принципом действия аппаратуры ВАВ.1М.
Назначение. Аппаратура взрывобезопасная ВАВ-1М предназначена для автоматического управления водоотливными установками шахт, оборудованных насосными агрегатами с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями.
Область применения. Аппаратура ВАВ-1М применятся для автоматизации водоотливных установок в условиях угольных шахт опасных по газу и пыли, а такие внезапным выбросам угля, породы и газа.
Функции.
- автоматическое управление насосами по уровню воды в водосборнике;
- автоматическое, дистанционное и местное управление работой насосов;
- автоматическую заливку насоса и изменение времени заливки;
- автоматическую замену насоса, отключенного из-за неисправности резервным насосом;
- цикличность работы насоса;
- последовательность запуска и остановки насоса при параллельной работе;
- запрет пуска неисправного насоса;
- запрет пуска насоса на время максимума энергопотребления;
- учет времени работы насосов;
- отображение сигналов диспетчеруоб уровне воды, работе насосов, неисправности установки, времени начала и окончания максимумов энергопотребления, подача звуковой сигнализации;
- работу насоса с управляемыми задвижками и без них;
- следующие виды защит:
а) защиту от перегрева подшипников;
б) гидравлическую защиту по расходу воды;
в) заклинивания задвижки;
г) невозможность повторного пуска неисправного насосного агрегата без вмешательства обслуживающего персонала;
- виды сигнализации:
а) о питании аппаратуры – световая;
б) о работе насосов – световая;
в) о продолжительности времени работы насосов (только на СТВ) – цифровая визуальная;
г) о неисправности насосных агрегатов – световая;
д) об уровне воды в водосборнике.
Состав. Комплект аппаратуры ВАВ-1М для автоматизации трех насосных установок включает в свой состав (см. рисунок 10): блок управления насосами БУН-1М – 1 шт., табло сигнальное водоотлива СТВ-1М – 1 шт., термодатчик ТДЛ-1М – 12 шт., реле производительности насоса РПН-1М – 3 шт., насос заливочный погружной НЗП – 1 шт.; реле давления РДВ-1М – 3 шт., датчик электродный ЭД-1М – 8 шт., насос заливочный погружной НЗП – 1 шт., привод задвижки ПЗ-1М – 3-6 шт.,
пускатель привода ПРА - 6 шт, блок питания БП-5/12 – 1 шт.
Датчики уровня, производительности, давления, аппарат БУН-1М устанавливаются в шахте в водоотливной камере, табло сигнальное водоотлива CTB-1M устанавливается на поверхности шахты в помещении диспетчерского пункта.
Принцип действия. Принцип действия аппаратуры состоит в автоматическом управлении водоотливными установками шахт в зависимости от сигналов, поступающих от датчиков. При заполнении водосборника вода, поднимаясь, контактирует с поверхностью датчика верхнего уровня ВУ и блок БУН-1М формирует сигнал включения заливочного насоса НЗП. После включения насоса он должен создать в основном насосе давление, необходимое для его запуска. Величина давления контролируется датчиком давления РДВ-1М.
 |
При наличии сигналов включения насоса и наличия давления на выходе, появляется сигнал на включение задвижки на открытие и сигнал на включение высоковольтной ячейки ВВЯ №1, которая включает двигатель главного насоса.
В течение 10 секунд, согласно программе, производятся контроль включения ячейки. Если она в пределах этого времени не включится, то насос выходит на аварию по неисправности высоковольтной ячейки.
После запуска насоса, в течение 90-120 секунд контролируется его производительность. Если в течение этого времени насос не набрал нужной производительности, (не срабатывает датчик РПН-1М) он выходит на аварию по производительности.
Когда насос откачает воду из водосборника до уровня ниже нижнего уровня НУ, то сигнал поступает в БУН.1М, который формирует сигнал на закрытие задвижки. Задвижка закрывается и за 1,5-2 оборота до полного закрытия контактом своего концевого выключателя разрывает цепь управления высоковольтной ячейки ВВЯ№1 двигателя главного насоса и он отключается.
Схема автоматического управления возвращается в исходное состояние.
При повторном повышении уровня воды в водосборнике цикл повторяется
В случае, если в подшипниках насоса создается температура выше допустимой (+70°С), срабатывает датчик ТДЛ-1М инасос выходит на аварию но температуре.
При выходе любого насоса на аварию вместе него по сигналу «авария» включается последующий по очередности включения насос.
Вопросы для самопроверки.
1. Сформулируйте цель автоматизации процесса водоотлива и приведите основные требования к устройствам автоматизации насосных установок водоотлива.
2. Как осуществляется контроль уровня воды в водосборнике насосной станции водоотлива.
3. Перечислите известные средства автоматизации насосных установок водоотлива.
4. Назначение и область применения аппаратуры ВАВ.1М.
5. Функции аппаратуры ВАВ.1М.
6. Состав и принцип действия аппаратуры ВАВ.1М.
7. Где расположено табло сигнальное водоотлива CTB-1M аппаратуры ВАВ.1М и его назначение.
8. Какие виды сигнализации имеются в аппаратуре ВАВ.1М.
9. В каком случае насос выходит на аварию
Тема 6.