Материал: Автоматизация водоотливных установок

Автоматизация водоотливных установок

Содержание

Введение

. Технологический процесс водоотлива как объект автоматизации

. Требования к автоматизации водоотлива

. Способы заливки насосов при автоматизации водоотлива

. Средства технологического контроля и управления автоматизированных водоотливов

. Система мониторинга и управления водоотливом

. Назначение, маркировка и состав аппаратуры автоматизации водоотлива ААВ

. Техническая характеристика аппаратуры автоматизации водоотлива ААВ

. Функции выполняет аппаратура автоматизации водоотлива

. Работа функциональной схемы аппаратуры автоматизации водоотлива ААВ

. ПБ при обслуживании и эксплуатации водоотливных установок

Вывод

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время практически все механизмы на производстве автоматизированы, том числе и в шахтах. Важнейшим объектом в шахте являются водоотливные установки.

Водоотливные установки должны обеспечить надежную откачку воды из подземных выработок при возможно меньших эксплуатационных расходах.

Автоматизированная водоотливная установка должна функционировать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Схемой автоматизации предусмотрено два вида управления - автоматическое и ручное. Схема обеспечивает автоматическое включение насосных агрегатов при достижении водой установленного верхнего, повышенного или аварийного уровня. Отключение насосных агрегатов осуществляется автоматически после откачки воды до заданного нижнего уровня.

Автоматизированная водоотливная установка снабжена блокировками, предотвращающими: пуск агрегата при незалитом насосе, включение моторного привода задвижки до пуска насосного агрегата; останов агрегата до момента полного закрытия задвижки; включение агрегата при отсутствии воды в водосборнике, а также повторное включение отключившегося насоса до устранения причины, вызвавшие его аварийное отключение.

Схемой автоматизации водоотливной установки должны быть предусмотрены следующие виды защит, вызывающие аварийный останов: при снижении или потере производительности; при перегреве подшипников; при исчезновении напряжения или короткого замыкания в цепях управления. Производительность каждого насосного агрегата, температура подшипников, а также положение задвижек на подводящем трубопроводе должны контролироваться непрерывно.

1. Технологический процесс водоотлива как объект автоматизации

Технологическая схема автоматизированной главной насосной установки водоотлива приведена на рис. 1.

Рис. 1 Технологическая схема автоматизированной насосной установки водоотлива

На рисунке обозначено:

.        НЗП - погружной заливочный насос;

.        ЭД - электродные датчики уровня воды в водосборнике;

.        ТДЛ - датчики температуры подшипников;

.        РПН - реле подачи;

.        РДВ - реле давления для контроля заливки водой насоса перед пуском;

.        ПЗ - привод задвижки;

.        ППЗ - пускатель привода задвижки;

.        ПВИ -пускатель привода заливочного насоса;

.        КРУВ - высоковольтная ячейка привода насосу;

.        БЖ - блок питания.

Рабочий режим насоса графически определяется точкой (см.точка 1 на рис. 2) на пересечения рабочих характеристик насоса и трубопроводной сети.

Рис. 2 Робочие режими насосной установки водоотлива.

водоотлив автоматизация управление мониторинг

Технологический процесс откачивания воды на поверхность шахты характеризуется такими режимами работы главной 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;

.        коэффициент полезного действия водоотливной установки.

Если процесс откачивания идет нормально, то уровень воды постепенно снижается до нижнего уровня. При его достижении надо затворить и отключить насосный агрегат и закрыть задвижку на нагнететельном 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, коефициента полезного действия) 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 коефициент полезного действия, что в свою очередь приводит к перерасходу электроэнергии на водоотливе.

Главная водоотливная установка является крупным электропотребителем (мощность приводного электродвигателя может достигать 1600квт). Поэтому для управления электроснабжением шахты нужен контроль за расходом электроэнергии приводным электродвигателем насоса.

Возможен кавитационный режим работы насосов.

В соответствии с выше изложенным аппаратура автоматизации насосной станции водоотлива должна обеспечивать:

1.       автоматическое управление насосами по уровню воды в водосборнике;

2.       автоматическую заливку насосов;

3.       автоматическое включение параллельно работающему насосу резервного при достижении аварийного уровня воды в водосборнике;

.        автоматическую замену насоса, отключенного из-за неисправности, резервным насосом;

.        запрет пуска насоса на время максимума энергопотребления;

.        учет времени работы насосов;

7.       работу насоса с управляемыми задвижками и без них;

1)      от кавитации;

2)      от перегрева подшипников;

3)      гидравлическую защиту по расходу воды;

4)      заклинивания задвижки;

5)      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.

. Требования к автоматизации водоотлива

Требования, предъявляемые к автоматизации водоотливных установок, определяются их назначением и мощностью. В соответствии с технологией угледобычи предусмотрено применение вспомогательных (зумпфовых, проходческих, перекатных), участковых и главных водоотливов. При этом первые оборудуют одним-двумя насосами с подачей, не превышающей 50 м3/ч, с низковольтным асинхронным двигателем. Участковые установки комплектуют двумя-тремя агрегатами с насосами подачей 100 - 150 м3/ч и низковольтным асинхронными двигателями мощностью до 120 кВт. Главные водоотливы оборудуют тремя и более агрегатами с насосами подачей, как правило превышающей 150 м3/ч, и высоковольтными электродвигателями.

Аппаратура и схемы автоматизации вспомогательных устать вок должны обеспечивать:

1.       автоматическое и ручное (местное) управления;

.        автоматическую заливку насоса (насосов) перед пуском;

.        автоматический пуск и останов насоса (насосов) в зависимости от уровня воды в водосборнике;

.        автоматическую поочередную работу насосных агрегатов;

.        гидравлическую защиту от резкого снижения или потери подачи работающего насоса;

.        тепловую (от перегрева подшипников) и электрические (нулевая, максимальная) защиты;

.        сигнализацию о состоянии установки и аварийном уровне воды в водосборнике.

Аппаратура и схемы автоматизации участковых и главных водоотливов, в дополнение к перечисленному, должны обеспечивать:

1.       дистанционное управление от диспетчера;

.        дозировку заливки по времени;

.        возможность включения нескольких агрегатов на параллельную работу;

.        автоматическое включение резервных насосных агрегатов при выходе из строя работающих;

.        автоматическое отключение насоса, включенного диспетчером при достижении водой нижнего уровня, а также возможность дистанционного отключения при уровне воды ниже верхнего;

.        автоматическое управление задвижками на нагнетательном ставе труб;

.        блокировки, исключающие пуск незалитого насоса, включение электропривода задвижки до пуска главного насоса и останов его при открытой задвижке, дистанционный пуск насоса при отсутствии верхнего уровня воды в водосборнике, повторный пуск отключившегося агрегата до устранения причин останова;

.        сигнализацию на диспетчерский пункт о наличии питания в цепях управления и работе насосных агрегатов (световую), об аварийном отключении любого агрегата, аварийном уровне воды в водосборнике, неисправностях сигнальных цепей (световую и звуковую) и в камеру водоотлива - о наличии питания в цепях управления и аварийном отключении насоса.

. Способы заливки насосов при автоматизации водоотлива

В горной промышленности в основном применяют центробежные насоси, нуждающиеся в заливке перед пуском. Безотказная и четкая работа автоматизированных насосных установок в значительной степени зависит от правильного выбора способа заливки насосов.

В зависимости от гидрогеологических условий и типа насосов заливка осуществляется одним из следующих способов:

.        размещением насосов ниже уровня воды в водосборнике (с отрицательной высотой всасывания);

.        вспомогательными погружными или непогружными насосами, сифонным способом;

.        из баковых аккумуляторов;

.        из напорного трубопровода.

Баковые аккумуляторы используют для заливки центробежных насосов перекачного водоотлива и для заливки насосов малой и средней производительности участкового и главного водоотливов. Баковый аккумулятор БАВ применяется для насосов с максимальной высотой всасывания 5 м, причем максимальная емкость подводящего трубопровода не должна превышать 80 л.

На рис. 3 показана схема заливки насоса с помощью бакового аккумулятора. При пуске насоса иода из бакового аккумулятора, смешиваясь с помощью находящегося в нем дросселя с воздухом из подводящего трубопровода 4, поступает в насос 2. Благодаря разрежению, возникающему в бакс, вода из водосборника 3 заполняет подводящий трубопровод. При остановке насоса баковый аккумулятор остается заполненным водой.

Рис. 3 Заливка насоса с помощью бакового аккумулятора.

Заливают насос из напорного трубопровода с помощью трубки (рис. 4), соединяющей напорный и подводящий трубопроводы. На трубке установлен управляемый вентиль 2, который предназначен для дистан- цинного открывания или перекрывания трубки. В схемах автоматизации водоотливных установок вентиль используется для заливки насосов при давлении н напорном трубопроводе до 3 МПа и как пусковое устройство для удаления водовоздушной смеси при заливке насосов баковыми аккумуляторами. Способ заливки из напорных трубопроводов из-за малой надежности широкого распространения не получил.

Рис. 4 Схема заливки насоса из напорного трубопровода.

Распространена заливка насосов главных водоотливных установок с помощью погружных насосов, размещаемых непосредственно в водосборнике. Применяемый в настоящее время центробежный заливочный насос ИЗП с вертикальным приводным валом и одним рабочим колесом обеспечивает одновременную заливку трех насосов главного водоотлива. В условиях разработки рудных и угольных месторождений на больших глубинах применяют бустер-насосные агрегаты, подающие воду в главный насос. В качестве бустер-насоса используют подкачивающий одноступенчатый вертикальный насос ВП-340 с подачей 340 м3/ч и давлением 0,23 МПа.

. Средства технологического контроля и управления автоматизированых водоотливов

К средствам автоматического управления и контроля водоотливных установок относят:

1.       реле уровня - поплавковые, электродные, пневматические;

.        реле производительности - мембранные, поршневые, флажковые;

.        реле контроля заливки насосов по давлению - поршневые и мембранные;

.        температурные реле - биметаллические, полупроводниковые, термометрические, с легкоплавким сплавом и другие.

Для контроля уровня воды в водосборниках широко применяют электродные датчики сопротивления. Электродный датчик ЭД (рис. 5 ) 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.