УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2010 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно к управлению режимами их работы, в частности, при автоматическом управлении вентиляторными агрегатами шахт и тоннельной вентиляции метрополитенов.

Известно устройство управления режимом работы вентиляторной установки (патент №2064587, кл. E21F 1/00, 1996), содержащее программно управляемый блок согласования давлений, выполненный в виде цифрового регулятора, к первому входу которого подключен блок задания давления, а также установленные на выходе вентилятора датчик давления, датчик положения лопаток и частоты вращения рабочего колеса, выходы которых соединены с входами блока согласования давлений. Кроме того, устройство содержит блок питания, совмещенный с блоком плавного пуска и блоком торможения, а также блок питания электромагнитной муфты, соединяющей валы электродвигателя и вентилятора.

Недостатком данного устройства является функциональная сложность, низкая надежность управления режимом работы вентиляторной установки, а также его высокая стоимость вследствие наличия ряда сложных блоков и их избыточных связей.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство управления режимом работы вентиляторной установки (патент №2146331, кл. E21F 1/00, 2000), содержащее программируемый блок управления, блок задания параметров, исполнительные механизмы поворота лопаток рабочего колеса, элементов шибера с датчиками их положения, при этом выходы датчиков соединены с соответствующими входами программируемого блока управления, связанного также с пультом управления и модулем плавного пуска электродвигателя вентилятора.

Недостатком данного устройства является невозможность его применения при использовании для привода вентилятора с синхронным электродвигателем, а также невозможность его использования при управлении параллельно работающими вентиляторными агрегатами и в режиме дистанционного управления от диспетчера или ЭВМ верхнего уровня.

Целью изобретения является управление установкой, содержащей несколько вентиляторных агрегатов, для привода которых используются асинхронные или синхронные электродвигатели.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления содержит автономные подсистемы управления отдельными вентиляторными агрегатами (СУВ), микропроцессорные контроллеры которых снабжены блоками переключения режимов «ведущий-ведомый», модулями ввода-вывода и микропроцессорным модулем, а электроприводы вентиляторов запитаны через модуль ввода-вывода, и комбинированный блок БПП/БРВ, который используется как блок плавного пуска (БПП) с фазовым управлением в случае применения асинхронного электродвигателя или как блок регулирования тока возбуждения в случае использования синхронного электродвигателя вентилятора. При этом микропроцессорные контроллеры автономных систем управления вентиляторными агрегатами снабжены индивидуальными пультами управления, соединены между собой через модули ввода-вывода, а также с микропроцессорным контроллером МКВУ (ЭВМ) верхнего уровня. При этом автономные системы управления вентиляторными агрегатами СУВ₁, СУВ₂, СУВ_n содержат блоки управления исполнительными механизмами поворота лопаток рабочего колеса, привода тормоза, открывания шиберного аппарата вентилятора и приводов технологического оборудования вентиляторной установки, а вентиляторы снабжены датчиками давления вентилятора, положения шибера и лопаток рабочего колеса вентилятора, тормоза ротора, температуры и вибрации подшипников, тока возбуждения или напряжения питания электродвигателя вентилятора, а также состояния элементов технологического оборудования вентиляторной установки.

На чертеже фиг.1 представлена блок-схема устройства управления вентиляторной установкой, которая включает автономные системы управления вентиляторами СУВ₁, СУВ₂, содержащие микропроцессорные контроллеры МК₁, МК₂ управления вентиляторами, вентиляторы В₁, В₂ и электродвигатели ЭД₁, ЭД₂, комбинированные блоки БПП/БРВ плавного пуска и регулирования возбуждения синхронного электродвигателя вентилятора, а также микропроцессорный контроллер (ЭВМ) верхнего уровня МКВУ и блок задания режимов.

Микропроцессорные контроллеры MK₁ и МК₂ подсистем управления CУB₁ и СУВ₂ содержат модуль ввода-вывода 2, микропроцессорный модуль 1, блок 4 переключения режимов «ведущий-ведомый», а СУВ₁ и СУВ₂ снабжены индивидуальными пультами управления 5 и блоком 3 управления исполнительными механизмами вентилятора и установки. Подсистемы СУВ₁ и СУВ₂ также содержат исполнительные механизмы 6 поворота лопаток рабочего колеса вентилятора, управления тормозом ротора 7, управлением шибером вентилятора 8 и управления технологическим оборудованием установки 9, входы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 3 управления исполнительными механизмами вентиляторного агрегата. Вентиляторные агрегаты снабжены также датчиками: 10 - состояния технологического оборудования, 11 - фактического давления вентилятора, 12 - положения лопаток рабочего колеса, 13 - положения шиберного аппарата, 14 и 15 - температуры и вибрации подшипников ротора вентилятора, 16 - положения тормоза ротора и 17 - датчиком напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя, выходы которых соединены соответственно с 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 входами модуля ввода-вывода 2.

Система управления также содержит блок 18 задания режимов давления вентиляторной установки, на вход которого подаются исходные данные для определения требуемого (заданного) давления, например N_Л (число людей в шахте), Т_А(t) (температура атмосферного воздуха) и т.п. Функции блока 18 могут выполняться программно микропроцессорным контроллером МК «ведущей» СУВ.

Управление режимом работы вентиляторной установки осуществляется в следующей последовательности.

На микропроцессорных контроллерах MK₁, МК₂ и т.п. обслуживающим персоналом посредством блоков 4 устанавливается режим «ведущей-ведомый», при этом в качестве «ведущего» на установке, состоящей из нескольких подсистем СУВ, может выступать только один контроллер. После поступления на установку команды «пуск» от диспетчера или контроллера (ЭВМ) верхнего уровня МКВУ первым запускается в работу вентиляторный агрегат, режим контроллера которого определен как «ведущий».

После запуска вентиляторной установки ее блок 18 задания параметров работы вырабатывает значение заданного давления вентиляторной установки Р₃(t), при этом, если вентилятор не работает и фактическое давление Р_Ф(t) равно нулю - микропроцессорный контроллер MK₁ через модуль «ввода-вывода» 2 выдает сигнал на блок БПП₁/(БРВ₁) и посредством блока БПП путем плавного увеличения напряжения U запускает в работу электродвигатель первого вентилятора В₁. После включения вентилятора В₁, если его фактическое давление Р_ф(t) окажется меньше Р₃(t), цифровой регулятор, реализованный на базе микропроцессорного контроллера, через блок исполнительных механизмов 3 выдает сигнал на исполнительный механизм 6 для увеличения угла установки лопаток рабочего колеса вентилятора. При равенстве заданного Р₃(t) и фактического Р_ф(t) давлений вентиляторной установки поворот лопаток рабочего колеса прекращается. В процессе работы, если фактическое давление вентиляторной установки оказывается меньше заданного, то «ведущий» микропроцессорный контроллер запускает в работу параллельно установленный «ведомый» вентиляторный агрегат, и, затем, синхронно увеличиваются углы установки лопаток их рабочих колес до положения, при котором Р_Ф(t)=P₃(t).

В случае использования в качестве привода вентилятора синхронного электродвигателя блок БПП/БРВ управляет током J возбуждения его ротора в функции положения лопаток рабочего колеса вентилятора, например, как это регламентировано в описании к патенту №2129688 по заявке №96121324 от 28.01.98.

В случае необходимости реверсирования режима вентиляторной установки, когда блок 18 задания режимов выдает задание в виде отрицательного давления, т.е. - Р₃(t), микропроцессорные контроллеры MK₁ и МК₂ подсистем СУВ₁ и СУВ₂ посредством блоков их исполнительных механизмов 3 разворачивают лопатки рабочих колес до углов установки, равных 135°, что приводит к реверсированию режимов вентиляторной установки, т.е. -Р_Ф(t)=-Р₃(t).

При необходимости выключения вентиляторной установки, когда P₃(t)=0, сначала выключается «ведомый» вентиляторный агрегат, после чего закрывается его шиберующий аппарат, а затем выключается «ведущий» агрегат, закрывается его шиберующий аппарат и включаются их стоячие тормоза.

Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно к устройствам управления режимами их работы. Содержит автономную подсистему управления отдельным вентиляторным агрегатом. Подсистема включает блок задания режимов, блок плавного пуска электродвигателя, блок управления, выходы которого соединены с входами исполнительных механизмов поворота лопаток рабочего колеса и шибера вентилятора, датчики положения лопаток рабочего колеса, положения шибера и датчик напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя. Устройство снабжено дополнительными автономными подсистемами управления отдельными вентиляторными агрегатами. Каждая подсистема содержит исполнительный механизм управления тормозом, вход которого соединен с выходом блока управления, датчики давления и тормоза, и микропроцессорный контроллер, включающий блок переключения режимов «ведущий-ведомый», модуль ввода-вывода и микропроцессорный модуль. Выходы датчиков положения лопаток рабочего колеса, положения шибера, напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя, давления и тормоза соединены с соответствующими входами модуля ввода-вывода. Блок плавного пуска электродвигателя каждой автономной подсистемы выполнен в виде комбинированного блока плавного пуска-регулирования возбуждения (БПП/БРВ). Последний используют как блок плавного пуска с фазовым управлением при применении асинхронного электродвигателя и как блок регулирования тока возбуждения при применении синхронного электродвигателя вентилятора. Микропроцессорный контроллер через модуль ввода-вывода и БПП/БРВ соединен с электродвигателем вентилятора. Повышает надежность управления установками, содержащими несколько вентиляторных агрегатов с асинхронными или синхронными электродвигателями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство управления режимом работы вентиляторной установки, содержащее автономную подсистему управления отдельным вентиляторным агрегатом, включающую блок задания режимов, блок плавного пуска электродвигателя, блок управления, выходы которого соединены с входами исполнительных механизмов поворота лопаток рабочего колеса и шибера вентилятора, датчики положения лопаток рабочего колеса, положения шибера и датчик напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными автономными подсистемами управления отдельными вентиляторными агрегатами, причем каждая автономная подсистема управления отдельным вентиляторным агрегатом содержит исполнительный механизм управления тормозом, вход которого соединен с выходом блока управления, датчики давления и тормоза, и микропроцессорный контроллер, включающий блок переключения режимов «ведущий-ведомый», модуль ввода-вывода и микропроцессорный модуль, причем выходы датчиков положения лопаток рабочего колеса, положения шибера, напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя, давления и тормоза соединены с соответствующими входами модуля ввода-вывода, а блок плавного пуска электродвигателя каждой автономной подсистемы управления отдельным вентиляторным агрегатом выполнен в виде комбинированного блока плавного пуска-регулирования возбуждения (БПП/БРВ), который используется как блок плавного пуска с фазовым управлением в случае применения асинхронного электродвигателя, и как блок регулирования тока возбуждения в случае применения синхронного электродвигателя вентилятора, при этом микропроцессорный контроллер через модуль ввода-вывода и БПП/БРВ соединен с электродвигателем вентилятора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено микропроцессорным контроллером верхнего уровня, а каждая автономная подсистема управления отдельным вентилятором снабжена индивидуальным пультом управления, причем микропроцессорные контроллеры автономных подсистем управления отдельными вентиляторами соединены между собой через модули ввода-вывода, а также с микропроцессорным контроллером верхнего уровня.