Устройство для управления шахтной водоотливной установкой Советский патент 1983 года по МПК E02D19/00 

1 . 1 Изобретение относится к автоматизации технологических процессов угол ных шахт и может быть использовано для организации автоматизированного управления главными водоотливными установками Известна система оплаты за пользование электроэнергией на предприятиях, при которой производится оплата не только за установленную мощность и количество потребленной электроэнергии, но и за участие в потреблении электроэнергии в период максимума потребления энергосистемы уоплата единицы установленной мощности, которая включается в часы мак симума потребления энергосистему). На угольных шахтах имеется целый ряд потребителей электроэнергии, временное отключение которых не оказывает существенного влияния на ход производственного процесса на шахте, за счет исключения случаев работы данны потребителей в часы максимума потреб ления энергосистемы можно существенно 25 снизить затраты на энергоснабжение шахты. К данным потребителям электроэнергии относятся: цех зарядки аккумуляторных батарей, компрессорная, подъемные установки вспомогательных стволов, установки главного водоотлива и т.д. Однако некоторые из перечисленных потребителей выполняют функ ции жизнеобеспечения шахты и их отключение без соблюдения определенных условий может привести к аварии, в частности это относится к установкам главного водоотлива. При этом объем водосборника главного водоотлива рассчитан на трехчасовой приток воды без ее откачки. Для шахт установлены часы максимума потребления энергосистемы два раза в сутки (в течение 3 ч каждый), т.е. существующие водосборники в принципе могут обеспечить полный сбор стоков воды шахты в часы максимума потребления энергосистемы и, таким«образом, исключить работу установок главного водоотлива в это время. оПри этом можно существенно снизить затраты на энергоснабжение шахТы в результате исключения Мощностей установок главного водоотлива из мощностей, заявляемых для оплаты за учас тие в максимуме потребления энергосистемы. Так, на угольной шахте может быть от 1 до 3 и более (по количеству разрабатываемых горизонтов) водоотлив18ных установок, на каждый из которых имеется, как правило, три насосных агрегата мощностью до 120-150 кВт каждый. Их исключение из работы в часы максимума потребления энергосистемы может явиться крупным резервом для снижения затрат на энергоснабжение угольных шахт. Известно информационно-измерительное устройство учета и контроля энергии, включающее датчики, аппаратуру телемеханики, линию связи и информационно-вычислительное устройство. Данное устройство позволяет производить управление энергопотреблением в часы максимума потребления электроэнергии, причем -это управление сводится к отключению так называемых регуляторов энергопотребления при превышении установленного уровня энергопотребления в часы максимума энергопотребления ij . Недостатком данного устройства является его низкая надежность, обусловленная наличием аппаратуры телемеханики, предназначенной для передачи информации из подземных горных выработок, где расположены потребители электроэнергии, к пункту управления с программируемым устройством вычислительной машиной, которая круглосуточно производит сбор и обработку информации о потреблении электроэнергии по шахте в целом и по отдельным крупным энергопотребителям. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления шахтной водоотливной установкой, содержащее детчики нижнего, верхнего, повышенного и аварийного уровней, которые подключены к одним собтветствующим входам блока управления, два выхода которого подключены к пускателям главного и заливочного насосов, блок питания, соединенный с блоком управления, и блок сигнализации. Устройство позволяет производить в автоматическом режиме контроль и управление водоотливной установкой без передачи команд управления с поверхности, что повышает надежность работы 2 . Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, так как оно не исключает работу водоотлива максимума энергопотребления. То есть в данном случае насосный агрегат 31 включается в работу при достижении уровнем воды в водосборнике верхнего ypoBHiR, и это включение может произойти и в часы максимума потреблени энергосистемы, что делает необходимы заявление мощности данных установок в потреблении в период максимума потребления энергосистемы, т.е. при этом повышаются затраты на электроэнергию. Цель изобретения - повышение точности управления и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем что устройство для управления шахтной водоотливной установкой, содержащее датчики нижнего, верхнего, повышенного и аварийного уровней которые подключены к одним соответствующим входам блока управления, два выхода которого подключены к пускателя главного и заливочного насосов, блок питания, соединенный с блоком управления, и блок сигнализации, снабжено таймером, датчиками промежуточного уровня и по их числу ключами, при- . чем датчики промежуточного уровня по ключены к одним из входов соответствующих ключей, выходы которых соединены с другими соответствующими входами блока управления, другие входы ключей подключены к соответствующим выходам таймера, третий выход блока управления соединен с блоком сигнали зации, а датчики промежуточного,уров ня расположены между датчиками нижне го и верхнего уровней. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства для управления шахтных водоотливных установок; на фиг. 2 - диаграмма сигналов на выход таймера, датчика промежуточного уров ня и ключей в часы максимума потребления энергосистемы. Устройство содержит датчики нижнего 1, верхнего 2, повышенного 3 и аварийного t уровней, блок 5 управ ления насосом, блок 6 питания, пускатели 7 и 8, главный 9 и заливочный 10 насосы, блок 11 сигнализации в по мещении диспетчера, таймер 12, ключи и датчики 17-20 промежуточного уровня. Блок управления предста ляет, собой стандартный блок. Работа устройства осуществляется следующим образом. На таймере 12 устанавливается вре мя включения в работу (Т) датчиков промежуточного уровня, предназначен84ных для работы в часы, предшествующие наступлению периода максимума потребления энергосистемы. Это время определяется из выражения Н.Н. отк. макс мин отк.макс где Q - объем водосборника, м , q - производительность главного, насоса, м/мин; н,м время начала максимума потребления энергосистемы, мин; 01 к макс ВР откачки водосборнику, Время откачкч водосборника, как правило, в течение суток меняется незначительно, поэтому достаточно точно определяется для конкретных условий экспериментально с учетом притока воды в процессе откачки водосборника. Возможно определение его и по сигналам, поступающим от датчиков промежуточного уровня по скорости заполнения водосборника, и если эта величина отличается от экспериментально установленной больше, чем величина допустимой ошибки, то возможна корре ктировка времени включения в работу . таймера с тем, чтобы к моменту начала периода максимума потребления энергосистемы водосборник был заполнен до нижнего уровня. В период, предшествующий времени включения в работу датчиков промежуточного уровня, определяемого по указанной зависимости, работа установки осуществляется следующим образом. При. достижении уровнем воды в водосборнике верхнего уровня сигнал от датчика 2 верхнего уровня поступает на вход блока 5 управления насосом, в котором вырабатывается сигнал на включение через пускатели 7 и 8 главного 9 и заливочного 10 насосов. Одновременно на блоке 11 сигнализации в помещении диспетчера отображается сигнал о заполнении водосборника до верхнего уровня. Заливочный насос 10 предназначен для запуска главного насоса 9 и после его включения отключается. После достижения уровнем воды в водосборнике нижнего уровня сигнал от датчика 1 нижнего уровня поступает на вход блока 5 управления насосом, где вырабатывается сигнал на отключение главного насоса 9. Ha блоке 11 сигнализации в помещении диспетчера отображается сигнал о том, что уровень воды в водосборнике соответствует своему нижнему уровню. Датчики промежуточного уровня подключены к входу блока 5 управления через ключи, управляемые с помощью таймера 12. Датчики промежуточного уровня установлены в водосборнике меж ду датчиками нижнего 1 и верхнего 2 уровней. Количество датчиков промежуточного уровня определяется точностью работы водоотливной установки и выбирается в соответствии с конкретными условиями, т.ё,- объемом водосборника, продолжительностью периода максимума потребления энергосистемы и т.д. Таймер 12 имеет количество выходов, пропорциональное количеству датчиков про межуточного уровня. На каждом из выходов таймера 12 последовательно в течение времени Т, определяемого из выражения TOT к. макс Тв.п, количество датчиков промежуточного уровня; время заполнения водосборника от верхнего уровня до повышенного уровня, присутствует сигнал, разрешающий прохождение сигнала от датчика промежуточного уровня через соответствующий ключ 1 на вход блока 5 управления насосом. Рассмотр.им работу установки при наступлении времени Т включения датчиков промежуточного уровня. Если в момент наступления времени Т уровень воды в водосборнике достиг верхнего уровня, сигналот датчика 2 верхнего уровня, так же, как и в случае, описанном выше, поступит на вход блока 5 управления насосом, главный насос 9 включится и отключится после достижения нижнего уровня воды в водосборнике. Как было указано-, емкость водосборника достаточна для сбора воды в течение периода максимума потребления энергосистемы без дополнительного включения главного насоса 9« Если уро вень воды в водосборнике не дост-иг к моменту времени Т верхнего уровня. то через промежуток .времени Т (т.е. в момент времени Т-Т) на первом выхо де таймера 12, подключенного к цепи управления ключа 13 появится сигнал. открывающий его. Если за последующий период времени Тр уровень воды в водосборнике не достигнет уровня, соответствующего включению датМика 1 промежуточного уровня, главный насос 9 Ие включится. В последующий период времени Тп (Т-2Тг,)сигнал присутствует на втором выходе таймера 12, подключенного к цепи управления ключа И. При этом, если уровень воды в водосборнике не достиг уровня включения датчика 18, главный насос 9 также не включится. Если, например, в период времени, когда открыт ключ 1, уровень воды в водосборнике достигнет уровня включения датчика 18 промежуточного уровня, сигнал от этого датчика через открытый ключ 1 поступает на вход блока 5 управления, где вырабатывается команда на включение заливочного 10 и главного 9 насосов, Одновременно сигнал от датчика 18 промежуточного уровня поступает через блок 5 управления насосом на сигнальное табло 11 в помещении диспетчера 11, сигнализируя об уровне воды в водосборнике. Главный насос 9 при этом после достижения уровнем воды в водосборнике своего нижнего значения (сработает датчик 1 нижнего уровня) отключится, так же как и в случае, описанном выше. При этом момент достижения нижнего уровня воды в водосборнике соответствует моменту наступления периода максимума потребления энергосистемы. Работа таймера 12 осуществляется независимо от работы главного насоса 9, после включения которого сигналы от датчиков 19-20 промежуточного уровня поступают через последовательно открывающиеся ключи 15-16 и блок 5 управления насосом на блок сигнализаций в помещении диспетчера, си гнализируя об уровне воды в -водосборнике. I Наличие датчиков 17-20 промежуточного уровня установленных между датчиками нижнего 1 и верхнего 2 уровней, позволяет выбрать оптимальный режим управления насосным агрегатом 9, имеющим, как правило, большие пусковые токи., Предлагаемое устройство позволит производить однократное включение насосного агрегата и при этом к моменту начала периода максимума потребления энергосистемы уровень воды в водосборнике будет на нижнем уровне.

7lOjSiie8

На шахте может быть до десяти иемое устройство позволит снизить ееболее насосных агрегатов для откачкиличину заявляемой мощности в период

воды, мощность которых составляетмаксимума потребления энергосистемы

.120-150 кВт. Таким образом ,предлага-на1200-1500 кВт и более.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАХТНОЙ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее датчики нижнего, верхнего, повышенного и аварийного уровней, которые подключены к одним соответствующим входам блока управления, два выхода которого подключены к пускателям главного и заливочного насосов, блок питания, соединенный с блоком управления и блок сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления и снижения энергозатрат, оно снабжено таймером, датчиками промежуточного уровня и по их числу ключами, причем датчики промежуточного уровня подключены к одним из входов соответствующих ключей, выходы которых соединены с другими соответствующими входами бло- i ка управления, другие входы ключей (Л подключены к соответствующим выходам таймера, третий выход блока управления соединен с блоком сигнализации, а датчики промежуточного уровня расположены между датчиками нижнего и верхнего уровней, DO 00 4 эо

doffocSopHUM

/f

СрцгЛ

ТТ-ТпТ Гг7T-ffTn r./ t cpus.Z