Система управления вентиляционной установкой

 

Изобретение может быть использовано в системах автоматического проветривания шахт и рудников и позволяет повысить эффективность управления путем автоматического учета организационных и технологических показателей режима проветривания . Система содержит главный электродвигатель 1, станцию 2 возбуждения с приводом 3 возбудителя 4, электронагревакто Acyr/j тели 5 и 6 масла и направляющего и спрямляющего аппаратов, станцию 7 автоматизации , блоки 9 и 10 контроля температуры и давления масла и положения направляющего аппарата, станцию контрольно-измерительных приборов, блоки 12 и 13датчиков температуры подшипников и контроля давления и расхода воздуха, блок 14управления и формирования технологических ограничений и блок 15 электровключающих часов. Регулирование нагрузки вентиляционной установки в периоды максиму.ма мощности электроэнергетической системы осуществляется уменьшением депрессии и подачи вентилятора воздействием на привод рабочих лопаток, направляющего и спрямляющего аппаратов до определенного момента. Возможны кратковременные отключения двигателя вентилятора в пределах определенных условий. При это.м можно форсировать снижение нагрузки вентиляционной установки в интервале, определенном требова- , § сл киями энергонадзора, путем отключения I . iaBHoro двигателя вентилятора. 3 ил. со 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 1318725

А1 (Sl) 4 F 04 D 27 00

13 „" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ хтс лезу

Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4008753/25-06 (22) 16.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Свердловский горный институт им. В. В. Вахрушева (72) Г. С. Хронусов, Н. В. Ручьев и А. Т. Марков (53) 621.635 (088.8) (56) Картавый Н. Г.,Топорков А. А. Шахт ные стационарные установки. — М.: Недра, 1978, с. 80 — 84.

Авторское свидетельство СССР № 1195258, кл. F 04 D 27/00, 1985. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКОЙ (57) Изобретение может быть использовано в системах автоматического проветривания шахт и рудников и позволяет повысить эффективность управления путем автоматического учета организационных и технологических показателей режима проветривания. Система содержит главный электродвигатель 1, станцию 2 возбуждения с приводом 3 возбудителя 4, электронагреватели 5 и 6 масла и направляющего и спрямляющего аппаратов, станцию 7 автоматизации, блоки 9 и 10 контроля температуры и давления масла и положения направляющего аппарата, станцию контрольно-измерительных приборов, блоки 12 и

13 датчиков температуры подшипников и контроля давления и расхода воздуха, блок

14 управления и формирования технологических ограничений и блок 15 электровключающих часов. Регулирование нагрузки вентиляционной установки в периоды максимума мощности электроэнергетической системы осуществляется уменьшением депрессии и подачи вентилятора воздействием на привод рабочих лопаток, направляющего и спрямляющего аппаратов до определенного момента. Возможны кратковременные отключения двигателя вентилятора в пределах определенных условий.

При этом можно форсировать снижение нагрузки вентиляционной установки в интервале, определенном требованиями энергонадзора, путем отключения главного двигателя вентилятора. 3 нл.

1318725

Изобретение относится к средствам автоматизации вентиляторных установок и может быть использовано в системах автоматического проветривания шахт и рудников.

Цель изобретения — — повышение эффективности управления путем автоматического учета организационных и технологических показателей режима проветривания.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы управления; на фиг. 2 -- алгоритм подготовки к пуску вентиляторного агрегата; на фиг. 3 †. алгоритм работы блока управления и формирования технологических ограничений.

Система управления вентиляционной установкой, имеющей главный электродвигатель 1, станцию 2 возбуждения с приводом

3 возбудителя и возбудителем 4, электронагреватели масла 5 и направляющего и спрямляющего аппаратов 6, содержащая станцию 7 автоматизации с подключенными к ее входам пультом 8 управления, блоком 9 контроля температуры и давления масла, блоком 10 контроля положения направляющего аппарата, к выходам которой подключены электронагреватель масла, электронагреватель 6 направляющего и спрямляюшего аппаратов, станция 2 возбуждения и станция 11 контрольно-измерительных приборов (КИП), связанная с главным электродвигателем 1, с подключенными к ее входам блоком !2 датчиков температуры подшипников и блоком 13 контроля давления и расхода воздуха. Система также содержит блок 14 управления и формирования технологических ограничений и блок 15 электровключающих часов, подключенный к первому входу блока 14 управления и формирования технологических ограничений, к второму входу последнего подключен блок 13 контроля давления и расхода воздуха, а его выходы связаны со станцией 7 автоматизации.

Блок 14 управления и формирования технологических ограничений связан информационными линиями с АСУТЛ предприятия.

Пульт 8 управления предназначен для управления вентиляторной установкой. Станция 7 автоматизации предназначена для формирования в автоматическом режиме управляющих воздействий на соответствующие рабочие органы вентиляторной установки.

Блок 3 контроля температуры и давления масла контролирует указанные параметры масла в маслосистеме вентилятора.

Блок 10 контроля положения направляющего аппарата предназначен для контроля положения HBIlpaB.IIIIîùåãñ аппарата вентилятора. Электрона реватель 5 масла служит для нагрева до заданной температу. ры масла, используемого при работе вентилятора. Эпектронагревагель 6 направляю щего и спрямляюшегс аппаратов предназначен д.ч, обогрева аппаратов с це.чью предсх-.,:,."íèÿ от обледенения. Станция 11

КИП выполняет функции контроля параметров воздушной среды. Станция 2 возбуждения служит для управления возбудителем 4 главного электродвигателя 1. Блок !2 датчиков температуры подшипников контролирует температуру подшипников вентилятора установки. Блок 13 контроля давления и выхода воздуха предназначен для сбора информации о давлении и расходе воздуха, подаваемого вентилятором. Привод

3 возбудителя предназначен для вращения якоря возбудителя 4. Возбудитель 4 предназначен для создания магнитного поля главного электродвигателя 1 вентилятора установки. Главный электродвигатель 1 вентилятора служит для вращения рабочего колеса вентилятора вентиляционной установки.

Блок 14 управления и формирования технологических параметров предназначен для контроля электропотребления, расчета параметров воздушной среды в зависимости от режима воздухопотребления, расчета уставок для регулирования и формирования управляющих воздействий и может быть выполнен на базе одноплатной встраиваемой микро-ЭВМ «Электроника МС 2702».

Блок 15 электровключающих часов служит для контроля прохождения часов максимума энергосистемы. В качестве его может быть использован электронный таймер

«Электроника Г9.02».

Система работает следующим образом.

С пульта 8 управления подается сигнал на включение вентиляционной установки в работу. При выполнении требований правил технической эксплуатации (наличие масла в системе смазки установки, заданного уровня напряжения в электрической сети, удовлетворительного состояния изоляции всех элементов системы электроснабжения установки, фиксированного регламентированного положения лопаток рабочего колеса вентилятора, ляд, шиберов и других вентиляционных устройств и т.п.) станция 7 автоматизации производит пуск главного электродвигателя вентилятора и включение в работу станции l l КИП. Специальными датчиками измерения температуры

Cl С> подшипников (1.;) и обмоток (to.») двигателя, депрессии (Н.>) и подачи (Я )вентиляторной установки ВУ блока 12 датчиков температуры подшипников и блока 13 контроля давления и расхода воздуха осуществляется контроль режима работы вентилягорной установки. Измерите I IIas информация с этих блоков сравнивается с соответствующими заданными значениями этих величин и»ри необходимости производится автоматическое регулирование величин Н > и Q» воздействием на привод направляющего и спрямляющего аппаратов, устройства поворота рабочих лопаток и регулирования скорости вращения ротора главного электродвигателя 1 вентилятора.

1318725 1 екущие значения измерительной информации о депрессии Н., (t) и подаче

Щ1) вентиляторной установки поступают в блок 14 управления и формирования технологических ограничений, в котором с заданной периодичностью АТ> по специальной команде производится оперативный прогноз этих величин на момент контроля (t.) и на конец промежутка времени AT,.

Длительность промежутков времени ЛТ определяется требованием энергонадзора (или других отранизаций) и действующими правилами пользования электроэнергией и равно 0,5 ч, так как энергонадзор ограничивает промышленные предприятия по значению потребляемой из сети активной мощности, усредненной на получасовых интервалах времени в течение утреннего и вечернего периодов максимума нагрузки. Моменты контроля текущих значений депрессии и подачи вентиляторной установки можно определить с различной периодичностью. л л

Построение прогнозов Нву и Q.> на моменты t- и на конец промежутка времени

ATq может осуществляться по различным моделям.

В блок 14 управления и формирования технологических ограничений заводится также информация о технологических потребностях горного предприятия (например, забоев шахты) в воздухе (®) и депрессии воздушного потока (Н.) на контролируемом промежутке времени ЛТ, а также значение P (ATa). Эта информация может поступать от специальных устройств ее определения при наличии и нормальном функционировании подсистемы «Проветривание»

АСУТП шахты или с пульта горно-технологического диспетчера предприятия в моменты времени 1»;, сбеспечивающие ее обработку и использование в темпе процесса регулирования величин Н.у и Q-y.

От специальных датчиков (например, счетчик типа Ф 441 с телеметрическим выходом) в блок 14 непрерывно поступает измерительная информация о текущих значениях активной мощности Р.у (t), потребляемой вентиляционной установкой из сети, которая накапливается в виде временных рядов и используется для вычисления уставок по регулированию нагрузки установки в моменты времени 1« по формуле л

ЛРву (Ь1) =ЛРву (ATg) — Рву (ATe) (1 ) где ЛР.> (Ь ) — уставка по регулированию мощности вентиляционной установки в момент времени Ь, л кВт;

ЛР.> (ATr) — прогнозное значение изменения мощности вентиляционной установки на конец промежутка времени ЛТ, P."> (AT ) — плановое значение мощности вертиляционной установки на конец промежутка времени ЛТ > вычисленное с учетом ограничения нагрузки, вводимого энергонадзором на периоды утреннего (вечернего) максимума мощности электроэнергетической системы, кВт.

Рву(ЛТе) =Рву (ti i) +APs> (ATe) (2) 10 где Рв> (Ь ) — значение мощности, потребляемой из сети BY, в момент времени Ьв, кВт;

ЛР.> (AT ) — прогнозное значение изменения величины на конец интервала времени AT>, кВт.

Прогнозные значения ЛРь (ЛТ ) могут быть вычислены по различным программам.

Далее вычисляют уставку по регулиро20 ванию подучи вентиляционной установки

AQ.> (ti ) =Q.> (ЛТ ) — Q. (ЛТ ), (3) где Q--(AT<) — прогнозное значение подачи вентиляционной установки на конец интервала ATf, которое муле можно вычислить по фор л

0,:IÛ)= — у ) Нв> (ЛТ ) где у1> — КПД ВУ; Н.> (ЛТ1) — прогнозное зна30 чение депрессии вентиляционной установки на конец интервала времени ЛТ .

35 л л

Hs» (AQ) = H > (t ai) + ЛНъу (ЛТр), (5) где Нв (Ь ) — значение депрессии вентиляционной установки, измеренной в момент времени 11;

40 ЛЙ-(ЛТ,) — прогнозное значение измерения депрессии вентиляционной установки на конец интервала ЛТс.

Формулу (4) получают на основе из45 вестной из теории вентиляторных установок формулы для расчета мощности, потребляемой установкой из сети.

Поскольку энергонадзор, согласно действующим правилам использования электроэнергией, ограничивает мощность, усредненную на получасовом интервале времени, то целесообразно предусматривать в качестве регулируюгцих воздействий и кратковременные отключения привода вентилятора на периоды времени ЛТ,вычисляемые из условия успешного самозапуска вентилятора. Само55 запуск вентилятора есть процесс его разгона до рабочей скорости после кратковременных отключений, не приводящих к полной остановке вентилятора. При само1318725 запуске вентилятор доразгоняется с какой-то промежуточной скоростью до установившегося ее значения. Технически это обеспечивается типовыми средствами управления приводом вентиляторной установки и не приводит к аварийным ситуациям. При этом необходимо выполнять условие

Atс .(М„в, (6) где At" — длительность инерции вентиляторной струи в горных выработках при Нву=Нп, Qay=gn.

Как правило, Ь tU+ д Т .

Уставка Agcy (t>i) поступает на станцию 7 автоматизации и реализуется в автоматическом режиме управляющими воздействиями этого блока.

Периоды регулирования нагрузки вентиляционной установки формируются блоком

l5 электровключающих часов в соответствии с требованиями энергонадзора (или других организаций) по контролю режима электропотребления предприятия.

Регулирование подачи и нагрузки производится до тех пор, пока выполняются условия

Я„(ь Te ) >Я„(ь Т, ); (7)

Рву (Л. )е) ) Рву (ЛТ ) (8)

Запрещающий регулирование нагрузки сигнал формируется в блоке 14 управления и формирования технологических ограничений.

После реализации условия вентиляционная установка продолжает работать со значениями достигнутых величин Н,» и Q„ до окончания интервала времени ЛТ . С началом следующего контролируемого промежутка времени аТ< > работа системы по регу.пированию нагрузки повторяется. 35

По сигналу блока 15 электровключающих часов в момент времени 1> на основе измерительной информации текущих значений (1в> (1), Нву(1), Рву(() (фиг. 3) вычисляются прогнозы Psy (AT ), Н.,(ЛТ,),Я.> (ЛТ,) и уставки APsy (Ь1); Qsy (AT).

При этом реализуют одновременно управляющее воздействие на органы регулирования подачи вентиляционной установки, пока выполняется требование (7), управляющее воздействие на коммутационную аппара- „ туру главного электродвигателя 1 вентилятора, пока выполняется требование (8) .

Самозапуск вентиляционной установки целесообразно осуществлять непрерывно, начиная с момента времени t> и кончая моментом времени формирования условия р0

Рву(1) (Р > (ЛТе ). Р)

При этом, имеется в виду что Р.> (t) это усредненное за получасовой интервал времени значение мощности, потребляемой из сети. Вычисляют P,y(t) по принципу

«скользящей средней». Длительность самозапуска Atc вычисляк>т из условия (6), где tys определяют вычислениями в момент времени Ь на интервал времени ЛТ, или измерениями до начала регулирования нагрузки вентиляционной установки. При отсутствии исходных для расчета данных можно ориентировочно принять At х3 мин, считая, что доразгон двигателя происходит за

3 — 5 с, и самозапуск можно осуществлять с частотой, например, 5 мин 6 раз или 18—

20 мин двигате.пь отключен от сети в течение

Лте= 30 мин.

Прекращают регулирование подачи при нарушении условия (7), нагрузки при на рушении условия (8). Если условие (7) нарушено, а (9) еще не выполняется, то продолжают сбрасывать нагрузку за счет самозапуска вентиляционной установки, пока не сформируется следующий момент контроля 1>> или не закончится интервал времени ЛТе.

Таким образом, регулирование нагрузки вентиляционной установки в периоды максимума мощности электроэнергетической системы с помощью данной системы осуществляется посредством уменьшения депрессии и подачи вентилятора воздействием на привод рабочих лопаток, направляющего и спрямляющего аппарата до тех пор, пока выполняется условие (7), а также кратковременными отключениями двигателя вентилятора в пределах условия (6), при этом предусматривается возможность форсировать снижения нагрузки вентиляционной установки на интервале времени ЛТ< путем отключения главного двигателя вентилятора.

Формула изобретения

Система управления вентиляционной установкой, имеющей главный электродвигатель, станцию возбу ждения с приводом возбудителя и возбудителем, электронагреватель масла и электронагреватель направляющего и спрямляющего аппаратов, содер>кащая станцию авоматизации с подключенными к ее входам пультом управления, блоком контроля температуры и давления масла, блоком контроля положения направляющего аппарата, к выходам которой подключены электронагреватель масла, электронагреватель направляющего и спрямляющего аппаратов, станция возбуждения и станция контрольно-измерительных приборов, связанная с главным электродвигателем, с подключенными к ее входам блоком датчиков температуры подшипников и блоком контроля давления и расхода воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности управления путем автоматического учета организационных и технологических показателей режима проветривания она дополнительно содержит блок управления и формирования технологических ограничений и блок электровключающих чаl3l8725 сов, подключенный к первому входу блока управления и формирования технологических ограничений, к второму входу последнего подключен блок контроля давления и расхода воздуха, а его выходы связаны со станцией автоматизации.

1318725

Составитель В. Колясников

Редактор Н. Гунько Техред И. Верес Корректор М. /1емчик

Заказ 2490/28 Тираж 574 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета С(:СР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4