Система регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии
Владельцы патента RU 2566546:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системе регулирования воздухоподготовки на поземном горном предприятии. Технический результат заключается в создании высокоэффективной автоматизированной системы регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающей в холодное и теплое время года за счет обеспечения надежной работы системы воздухоподготовки с использованием резервной шахтной калориферной установки. Система включает главную вентиляторную установку (ГВУ), воздухоподающий ствол, надшахтное здание, по периметру которого расположены теплообменники калориферной установки (КУ). Воздухоподающий ствол через калориферный канал связан с резервной шахтной калориферной установкой (ШКУ), которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами. Воздухозаборные окна КУ и резервной ШКУ снабжены управляемыми шторками. Надшахтное здание выполнено со скиповыми окнами. При этом за каждым теплообменником КУ размещены датчики температуры. В калориферном канале и в околоствольном дворе воздухоподающего ствола установлены датчики температуры, давления, либо плотномеры и датчики расхода, которые связаны с микроконтроллерным блоком, выполненным с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности КУ и резервной ШКУ. 6 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано как высокоэффективная автоматизированная система регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающая как в теплое, так и в холодное время года.
Известна система подачи воздуха в воздухоподающий ствол, осуществляемая нагнетательной вентиляторной установкой с осевыми вентиляторами (RU 93883, опубл. 10.05.2010). Система включает последовательно соединенный в горизонтальной плоскости тройник выходного канала с поворотной лядой, два входных отверстия которого соединены с соответствующими диффузорами рабочего и резервного осевых вентиляторов, а также тройник выходного канала с поворотной лядой и калориферную установку.
Однако включение в работу резервного вентилятора предусмотрено только в случае выхода из строя основного вентилятора, при этом для нагрева воздуха используется одна и та же калориферная установка, т.е. не существует резерва на случай выхода из строя теплообменников.
Система применима только для нагнетательного способа проветривания, когда не предусмотрен вариант работы в теплое время года, т.е. воздух будет проходить через калориферную установку круглогодично, и при его движении будет создаваться дополнительное аэродинамическое сопротивление.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является система воздухоподготовки, предусматривающая нагрев воздуха в шахтной калориферной установке, размещенной в стене надшахтного здания (RU 141759, опубл. 10.06.2014). Подогрев осуществляется при подаче воздуха в калориферную установку, расположенную по периметру надшахтного здания в один ряд, за счет депрессии, создаваемой главной вентиляторной установкой.
Однако для теплого времени года, когда не требуется подогрев воздуха калориферной установкой, известной системой не предусмотрен путь движения воздуха. Подача его через теплообменники либо технологические проемы будет создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление движению воздуха, снижая эффективность работы.
Система не предусматривает резервное оборудование на случай выхода из строя калориферной установки и не автоматизирована, что не позволяет ей бесперебойно функционировать как в холодное, так и в теплое время года. Кроме того, известная система предназначена для использования на этапе строительства, т.е. когда в шахте (руднике) калориферный канал еще не пройден. На действующих в настоящее время подземных горнодобывающих предприятиях калориферный канал присутствует.
Технический результат заключается в создании высокоэффективной автоматизированной системы регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающей в холодное и теплое время года за счет обеспечения надежной работы системы воздухоподготовки с использованием резервной шахтной калориферной установки.
Сущность изобретения заключается в том, что в системе регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, включающей главную вентиляторную установку (ГВУ), воздухоподающий ствол, надшахтное здание, по периметру которого расположены теплообменники калориферной установки (КУ), воздухоподающий ствол через калориферный канал связан с резервной шахтной калориферной установкой (ШКУ), которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами. Воздухозаборные окна КУ и резервной ШКУ снабжены управляемыми шторками, а надшахтное здание выполнено со скиповыми окнами. При этом за каждым теплообменником КУ размещены датчики температуры, а в калориферном канале и в околоствольном дворе воздухоподающего ствола установлены датчики температуры, давления, либо плотномеры и датчики расхода, которые связаны с микроконтроллерным блоком, выполненным с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности КУ и резервной ШКУ.
Заявленная система обеспечивает повышение надежности проведения воздухоподготовки в холодное время года за счет применения резервной ШКУ при выходе из строя основной КУ и осуществление подачи воздуха в воздухоподающие стволы в теплое время года, т.е. при отключенной ШКУ, с минимальными затратами на преодоление аэродинамического сопротивления движению воздуха.
Установка резервной ШКУ, которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами, а также снабжение воздухозаборных окон КУ и ШКУ управляемыми шторками позволяет контролировать с помощью датчиков параметры воздуха работоспособность системы и управлять теплопроводностью КУ и ШКУ при любых условиях.
Микропроцессорный блок, выполненный с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности КУ и резервной ШКУ и анализирующий информацию, поступающую с датчиков, позволяет осуществлять контроль и задавать режим работы КУ и резервной ШКУ, что обеспечивает высокоэффективное автоматизированное управление всей системы воздухоподготовки.
Сущность изобретения поясняется фигурами.
На фиг. 1 схематично представлена заявляемая система.
На фиг. 2 показано расположение датчиков, контролирующих параметры воздуха, на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.
На фиг. 4 показан разрез Б-Б на фиг. 1.
Фиг. 5 - вид В на фиг. 4.
Фиг. 6 представляет собой схему управления работой КУ и резервной ШКУ.
1 - калориферная установка (КУ);
2 - надшахтное здание;
3 - главная вентиляторная установка (ГВУ);
4 - вентиляционный ствол;
5 - воздухоподающий ствол;
6 - скиповые окна;
7 - теплообменник КУ 1;
8 - датчик температуры, расположенный в надшахтном здании;
9 - воздухозаборное окно;
10 - шторка окна 9;
11 - резервная ШКУ;
12 - теплообменник резервной ШКУ 11, может быть выполнен как водяной, газовый или электрический;
13 - воздухозаборное окно;
14 - шторка окна 13;
15 - калориферный канал;
16 - нагнетательный вентилятор;
17 - перекрывающая ляда;
18, 19 - датчик температуры, давления, либо плотномер;
20 - датчик расхода;
21, 22 - датчик температуры, давления, либо плотномер;
23 - датчик расхода;
24 - околоствольный двор;
25 - микроконтроллерный блок.
Заявляемая система работает следующим образом.
В холодное время года наружный воздух за счет общешахтной депрессии, создаваемой ГВУ 3, засасывается в КУ 1, расположенную по периметру надшахтного здания 2 в один ряд. Проходя через КУ 1, воздух нагревается до температуры не ниже +2°C (Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Вып.33 / ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». М.: 2003) и поступает в воздухоподающий ствол 5. В воздухоподающий ствол 5 поступает также холодный наружный воздух через скиповые окна 6. За счет того, что КУ 1 расположена по периметру надшахтного здания 2, обеспечивается равномерный прогрев воздуха, поступающего в воздухоподающий ствол 5. На выходе из КУ 1 за каждым теплообменником 7 расположен соответствующий ему датчик температуры 8, который контролирует работоспособность теплообменника 7 КУ 1.
В случае выхода из строя хотя бы одного теплообменника 7 датчики 8 фиксируют изменение температуры воздуха, передают сигнал на МКБ 25, система автоматизации закрывает шторки 10 в воздухозаборных окнах 9, находящихся на входе в теплообменники 7. Одновременно по сигналу с МКБ 25 механизм регулирования теплопроводности ШКУ 11 (не показан) открывает шторки 14 в воздухозаборном окне 13 резервной ШКУ 11, включает теплообменники 12 и нагнетательные вентиляторы 16. Расход воздуха, подсасываемого через надшахтное здание 2, определяется как разность расхода воздуха, поступающего в околоствольный двор 24 и в калориферный канал 15.
Воздух в резервную ШКУ 11 поступает через воздухозаборное окно 13, шторки 14 которого во время штатного режима работы ШКУ 1 находятся в закрытом положении. Далее воздух поступает в калориферный канал 15. Для подачи воздуха в теплообменники 12 включаются нагнетательные вентиляторы 16. Перекрывающая ляда 17 не дает холодному воздуху попадать через калориферный канал 15 напрямую в воздухоподающий ствол 5.
Информация с датчиков 8, 18, 21, 19, 22 и 20, 23 поступает на вход МКБ 25, который после их обработки определяет, какая из установок (основная или резервная) должна осуществлять воздухоподготовку и выдает управляющие сигналы на механизмы изменения теплопроизводительности КУ 1 и ШКУ 11.
При отсутствии необходимости в воздухоподготовке наружный воздух подается через калориферный канал 15. При этом перекрывающая ляда 17 открывается, а шторки 14 воздухозаборного окна 13, располагающиеся в ШКУ 11, находятся в открытом положении. Шторки 10 воздухозаборных окон 9, располагающиеся в надшахтном здании 2, находятся в закрытом положении.
Система регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, включающая главную вентиляторную установку, воздухоподающий ствол, надшахтное здание, по периметру которого расположены теплообменники калориферной установки,
отличающаяся тем, что воздухоподающий ствол через калориферный канал связан с резервной шахтной калориферной установкой, которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами, воздухозаборные окна калориферной установки и резервной шахтной калориферной установки снабжены управляемыми шторками, а надшахтное здание выполнено со скиповыми окнами, при этом за каждым теплообменником надшахтного здания размещены датчики температуры, а в калориферном канале и в околоствольном дворе воздухоподающего ствола установлены датчики температуры, давления, либо плотномеры и датчики расхода, которые связаны с микроконтроллерным блоком, выполненным с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности калориферной установки и резервной шахтной калориферной установки.
