Устройство диспетчерского управления распределением воздуха в горных выработках метанообильных угольных шахт

 

СО)ОЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (П) 45 А1 (я() 4 E 21 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

®weal

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ! (21) 4060815/22-03 (22) 22.04.86 (46) 15.09.88.Бюл. У 34 (71) Донецкий политехнический институт (72) В.А.Святный, В.В.Лапко и В.Б.Новосельцев (53) 622.453 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Il 939781, кл. Е 21 F 1/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 769024, кл. 0 О1 F 11/00, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ВОЗДУХА В ГОРНЫХ

ВЫРАБОТКАХ МЕТАНООБИЛЬНЫХ УГОЛЬНЫХ

ЭАХТ (57) Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить качество проветривания угольных шахт за счет оптимизации распределения воздушных потоков, Для этого устр-во снабжено датчиками 3< -3 концентрации метана, программно-управляемым блоком (ПУБ) 4 и пультом 14 индикации технологической информации. К входам ПУБ 4 и пульта 14 подключены

- выходы датчиков 3,-3 „, датчиков 1, -I текущего значения расхода воздуха в горных выработках (ГВ) и датчиков 2,-2 „ конечных положений исполнительного органа вен тиляционной установки. Датчики

I -I> подключены также к входам п участковых регуляторов расхода воздуха (УРРВ).Выходы УРРВ и выход

ПУБ 4 подключены к входам пульта 14..

Каждый УРРВ дополнлтельно содержит узлы 16 и 17 формирования соответственно желаемого и текущего значений Ж скорости изменения расхода воздуха, переключатель 19 включения УРРВ,трехпоэиционный переключатель 21 ручного управления с нейтральным положением и переключатель 22 выбора режима управления. Каждый УРРВ также содержит, задатчик 15 требуемого расхода воэдуюФь

14 ха, суммирующие усилители 18, блоки

20 формирования управляющих сигналов и приводы 23 исполнительных органов подземных вентиляционных установок.

Устр-во позволяет автоматически рассчитывать необходимое кол-во воздуха в ГВ метанообменных угольных шахт с учетом вероятного характера азрога23745 зодннамических процессов. Закон изменения расхода воздуха обеспечивается путем ограничения скорости изменения расхода no gyxa при автоматизированном распределении воздуха в

ГВ под контролем и при участии горного диспетчера, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для централизованного контроля, обработки, регистрации информации об аэрогаэодинамических процессах в горных выработках, расчета необходимого количества воздуха для выемочным участков, диспетчерского управления проветриванием угольных

10 шахт в автоматическом и ручном режимах с применением управляющих вычислительных машин (YBM).

Целью изобретения является повышение качества проветривания за счет оптимизации распределения воздушных потоков, На фиг,l изображено устройство диспетчерского управления распределением воздуха в горных выработках метанообипьных угольных шахт; на фиг.2 алгоритм работы программно-управляемого блока.

В состав устройства входят датчики 1 -1п ущ о Ha eHH" vacxoga 25 воздуха в горных выработках, датчики

2,-2 „ конечных положений исполнительного органа вентиляционной установки, датчики 3> Зп .гекущих значений концентраций метана в горных .выработках, программно-управляемый блок 4, в состав которого входят устройство

5 связи с объектом, процессор 6, оперативное 7 и постоянное 8 запоминающие устройства, устройство 9 алфавитно-цифровой регистрации, накопитель

10.. на магнитной ленте, блок 11 ввода с перфоленты, пульт 12 операторапрограимиста, блок 13 алфавитно-цифровой печати, пульт 14 индикации технологической информации оператора- 40 технолога (горного диспетчера), иоднотипных регуляторов расхода воздуха в составе задатчика 15 требуемого значения расхода воздуха в выработке, узел 16 формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха в контролируемой выработке, узел 17 формирования текущего значения скорости изменения расхода воздуха, суммирующий усилитель 18 сравнения желаемого geArтвительного значений скорости изменения расхода воздуха, тумблер 19 включения регулятора, блок

20 автоматического формирования управляющих сигналов "Больше" или "Меньше", трехпозиционный переключатель

21 с нейтральным положением для формирования управляющих сигналов "Больше или Меньше" в режиме ручного управления, переключатель 22 для выбора режима автоматического или ручного управления, привод 23 исполнительного органа вентиляционной установки.

В каждом из и однотипных регуляторов выход задатчика 15 требуемого расхода воздуха в горной выработке соединен с первым выходом узла 16 формирования желаемого значения скорости изменения расхода воздуха, на второй вход которого подается сигнал с выхода соответствующего датчика l текущего значения дебита воздуха в горной выработке. С выхода датчика l значение расхода воздуха подается также на узел 17 формирования текущего значения скорости изменения расхода воздуха. Выходы узлов 16 и 17 соединены с входами суммирующего усилителя 18, выход которого через тумблер 19 включения регулятора связан с входом блока 20 автоматического формирования сигналов управления, 1423745

Сигналы управления "Больше" или

II II

Меньше с выхода этого блока или от трехг.озиционного переключателя 21 с нейтральным положением через перек5 лючатель 22 поступают на входы исполнительного органа вентиляционной установки и на пульт 14 индикации технологической информации операторатехнолога, на который поступает также информация с датчиков текущего расхода воздуха, датчика концевых положений исполнительного органа и датчиков текущей концентрации метана.

Кроме того, на пульт 14 поступает 15 информация из блока 4, которая формируется в результате обработки информации, поступающей в процессор 6 через устройство 5 связи с объектом с выходов датчиков 1, -1„ расхода 20 воздуха и датчиков 3, -3„ концентрации метана, Процессор 6 связан адресными, информационными и управляющими шинами с внешними блоками 7-13.

Устройство диспетчерского управ- 25 ления распределением воздуха в горных выработках работает следующим образом.

В исходном состоянии тумблеры

19, -19„ регуляторов разомкнуты, пе- Зр реключатели 22,-22 „ находятся в верхнем положении, соответствующем режиму автоматического управления на выходе блока 20 автоматического формирования сигналов "Больше" и

II ll

Меньше, управляющие сигналы отсутствуют и исполнительные органы вентиляционных установок обесточены.При подаче питания в устройство информация с выходов датчиков 1 †„ рас- 40 хода воздуха и датчиков 3 -3 конл центрации метана через устройство 5 связи с объектом пути их циклического опроса с периодом в 20 с поступает в процессор 6. Алгоритм работы 45 блока 4 реализован в виде программы, которая хранится в постоянном запоминающем устройстве 8. Данные о вентиляционной сети конкретной шахты .(например, количество датчиков расхо- 5р да воздуха и концентрации метана в

ШВС, предельно допустимые значения расхода воздуха в отдельных выработках ШВС) хранятся в накопителе на магнитной ленте. При обнаружении

55 процессором 6 ошибки в показаниях датчика (показания выходят эа пределы возможных значений для этого датчика в контролируемой выработке) производится повторный опрос датчика.

Если при этом процессор 6 повторно фиксирует ошибку в показаниях датчика, то на пульт 14 индикации выдается аварийный сигнал о неисправности соответствующего датчика или линии связи с ним. Если при анализе текущей информации с датчиков концентрации метана обнаруживается превышение концентрацией метана допустимого безопасного уровня (С >), на пульт 14 выдается аварийный сигнал об опасной концентрации с указанием условного номера выработки. При сбое блока 4 на пульт 14 выдается аварийный сигнал "Сбой увм". Каждое шестое иэ опрошенных значений расхода воздуха и концентрации метана используется путем текущего усреднения для определения средних значений концентрации метана (С) и расхода воздуха (Я) с начала текущих суток, а также для вычисления среднего квадратического отклонения () концентрации метана в каждой из контролируемых ветвей ШВС.

Требуемое среднесуточное значение расхода воздуха (Я") на каждом иэ добычных участков определяется в соответствии с формулой

Я» =. Я,(С ° + 36;)/C> где Ц., Ц. — соответственно требуе»

1 мое и фактическое значения среднесуточного расхода воздуха на

i-м участке;

С;, С вЂ” соответственно фактическое и допустимое значение концентрации метана;

Ь; — среднее квадратическое отклонение концентрации матана; — порядковый номер контролируемой выработки (участка).

Данные за последние семь суток составляют недельный информационный массив в оперативном запоминающем устройстве и используются для расчета среднего за неделю необходимого расхода воздуха на участках (Q„).

Накопленная в блоке 4 информация о расходах воздуха и концентрациях метана на отдельных участках в конце каждых суток (суточная сводка) или по запросу диспетчера (текущая сводка) выводится в виде некоторых таб!

423745 6 лиц на печать блоком 13 алфавитноцифровой регистрации. Пульт 12 оператора-программиста и блок 11 ввода с перфоленты используются для ввода исходных данных о ШВС.

По результатам расчета необходимого расхода воздуха горный диспетчер осуществляет изменение задания на распределения воздуха в горьых выработках шахты. Для этого задатчик 15 необходимого расхода воздуха соответствующего регулятора устанавливается в требуемое положение и на выходе узла 16 формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха формируется напряжение, прОпорциональное (Я"„, — q,): Т",, где Т + — минимально допустимое значение постояннои времени экспоненциального процесса изменения расхода воздуха, не приводящего к появлению нвсплеска концентрации метана. На входе суммирующего усилителя 18 это напряжение сравнивается с выходным напряжением узла 17, пропорциональным текущему значению скорости изменения расхода воздуха в соответствующей выработке

t (A, — (4; at) /,, где 7, — пос— о тоянная времени реального дифференцирующего звена 17, i = Т;/10 °

Напряжение, пропорциональное величине рассогласования

+ с выхода суммирующего усилителя 18 при замыкании тумблера 19 поступает на вход блока 20 автоматического формирования управляющих сигналов, который в зависимости от знака рассогласования выдает сигнал "Больше" (рассогласование положительно) или нМеньше (рассогласование отрицательно).

Если в данной ветви ШВС установлено необходимое значение количества воздуха и процесс управления соответствует равновесному состоянии, то сигналы на увеличение (" Больше" ) и на уменьшение (" Меньше" ) расхода воздуха становятся равными нулю, что свидетельствует об окончачии процесса отработки необходимого количества воздуха в данной выработке ° В случае, если исполнительный орган полностью открыт (на пульте 14 в этом случае индицируется состояние "Полностью открыт датчика конечного положения соответствующего исполнительного органа) и на пульт 14 в то же время выдается сигнал Больше", то диспет5

1О

55 чер тумблером 19 выключает регулятор в этой ветви ШВС и увеличение расхода воздуха в ней осуществляется регулятором более высокого уровня иерархии вплоть до регулятора производительности вентилятора главного проветривания, Если в регуляторе сформирован сигнал "Меньше" и в то же время исполнительный орган этого регулятора полностью закрыт (на пульте 14 при этом индицируется состояние "Полностью закрыт датчика конечного положения соответствующего исполнительного Ор гана), то тумблер 19 выключается и за счет ресурсов регуляторов более высокого уровня осуществляется уменьшение расхода воздуха в рассматриваемой ветви !!IBC.

Для контроля работоспособности приводов 23>-23„ исполнительных органов используется ручной режим управления (переключатель 22 переводится в нижнее положение), при котором сигналы "Больше" пли "Меньше", вызывающие открывание или закрывание исполнительных органов регуляторов,формируются изменением положений переключателей 21„ -21„, В составе предлагаемого устройства в качестве датчиков 1,-1„ ðàñõîäà воздуха могут быть использованы датчики ИСВ-1 аппаратуры централизованного телеизмерения расхода воздуха или датчики комплекса Воздух", в качестве датчиков 3,-3 „ концентрации метана — датчики А".1Т-Э аппаратуры централизованного телеизмерения и автоматического контроля содержания метана или датчики комплекса "Мет"н", в качестве исполнительного органа — регулятор расхода воздуха (РРВ) Антрацитовского судоремонтного завода, в качестве блока 4 — управляющая вычислительная машина М=6000, которыми в настоящее время оснашены вычислительные центры шахт, или любая другая УВМ с достаточным набором периферийных устройств и модулей связи с сбьектом, в качестве пульта 14 пульт КИА института автоматики

АН УССР (г.Киев), Узлы формирования желаемой 17 и текущей 16 скорости расхода воздуха, суммирующий усилитель 18 и блок 20 автоматического формирования управляющих сигналов могут быть реализованы с использованием

I интегральных схем операционных усилителей серии 140.

7 14237

Положительный эффект изобретения

I заключается в автоматизации расчета нес бходимого количества воздуха в горных выработках метанообильных

5 угольных шахт с учетом вероятностного характера аэрогазодинамических процессов, обеспечения безопасного (исключающего всплеск" концентрации метана) закона изменения расхода 10 воздуха путем ограничения скорости изменения расхода воздуха при автоматизированном распределении воздуха в горных выработках под контролем и при участии горного диспетчера, сни- 15 женин энергозатрат на проветривание и увеличение нагрузки на выемочные участки по газовому фактору за счет более рационального распределения воздуха по горным выработкам. 20

Формула изобретения

Устройство диспетчерского управления распределением воздуха в горных выработках метаноо6ильных угольных 25 шахт, содержащее датчики расхода воздуха, датчики конечных положений исполнительных органов, п однотипных участко ых регуляторов с эадатчиками требуемого расхода воздуха, суммирую- 30 шими усилителями, блоками формирования управляющих сигналов, приводами исполнительных органов подземных вентиляционных установок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппе- 35 ния качества проветривания эа счет оптимизации распределения воздушных потоков, в него введены датчики концентрации метана, программно-управляемый блок, пульт индикации техноло- 40 гической информации, причем датчики концентрации метана подключены к первым объединенным входам программноуправляемого блока и пультам индикации технологической информацин, к вторым объединенным входам которых и входам п участковых регуляторов подключены соответственно датчики расхода воздуха, к третьим входам пульта индикации технологической ин45 формации подключены датчики конечных положений исполнительных органов, выход программно-управляемого блока подключен к четвертому входу пульта индикации технологической информации, к пятым входам которого подключены выходы п участковых регуляторов, при этом каждый участковый регулятор содержит узел формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха, узел формирования текущего значения скорости изменения расхода воздуха, переключатель включения регулятора, трехпозиционный переключатель ручного управления с нейтральным положением и переключатель выбора режима управления, вход узла формирования текущего значения скорости изменения расхода воздуха объединен с первым входом узла формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха и является входом регулятора, к второму входу узла формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха подключен эадатчик требуемого расхода, выход узла формирования желаемой скорости изменения расхода воздуха подключен к первому входу суммирующего усилителя, к второму входу которого подключен выход узла формирования текущего значения скорости изменения расхода воздуха, выход суммирующего усилителя через переключатель включения регулятора подключен к входу блока формирования управляющих сигналов, выходы "Больше" и

"Меньше" которого соединены с входами "Автоматическое управление" переключателя выбора режима управления, входы "Ручное управление" которого соединены с выходами Больше" и

"Меньше" трехпоэиционного переключателя ручного управления с нейтральным положением, а выходы переключателя выбора режима управления соединены с приводом исполнительного органа подземной вентиляционной установки и являются выходами участкового регулятора.!

423745

Фиг l

Составитель Г.Нунупаров

Техред М.Дидык

Корректор А.Обручар

Редактор M.Êåëåìåø

Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

3axas 4620/38

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