Система управления вентиляционной установкой Советский патент 1987 года по МПК F04D27/00 

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 I, 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 спрямляюш,е- го аппаратов, станция 2 возбуждения и станция 1 контрольно-измерительных приборов (КИП), связанная с главным электродвигателем 1, с подключенными к ее вхо- ,дам блоком 12 датчиков температуры подшипников и блоком 13 контроля давления и расхода воздуха. Система также содержит блок 14 управления и формирования технологических ограничений и блок 15 электро- включающих 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 направляющего аппарата вентилятора. Электронагреватель 5 масла служит для нагрева до заданной температуры масла, используемого при работе вентилятора. Электронагреватель 6 направляю цего и .пяюш, аппаратоЕ предназначен для обогрева аппаратов с целью предох Х;1;ения от обледенения. Станция 11 КИП выполняет функции контроля параметров воздущной среды. Станция 2 возбуждения служит для управления возбудителем 4 главного электродвигателя 1. Блок 12 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 рабо5 чего колеса вентилятора вентиляционной установки.

Блок 14 управления и формирования технологических параметров предназначен для контроля электропотребления, расчета параметров воздущной среды в зависимости

0 от режима воздухопотребления, расчета уставок для регулирования и формирования управляющих воздействий и может быть выполнен на базе одноплатной встраиваемой микро-ЭВМ «Электроника МС 2702.

5 Блок 15 электровключающих часов служит для контроля прохождения часов максимума энергосистемы. В качестве его может быть использован электронный таймер «Электроника Г9.02.

0 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 уров5 ня 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 н т.п.) станция 7 автоматизации производит пуск главного электродвигателя 1 вентилятора и включение в работу станции 11 КИП. Специальными датчиками измерения температуры

5 подшипников () и обмоток (1ад) двигателя, депрессии (Нву) и подачи (Рв5г)вентиля- торной установки ВУ блока 12 датчиков температуры подшипников и блока 13 контроля давления и расхода воздуха осущест- вл яется контроль режима работы вентиля0 торной установки. Измерительная информация с этих блоков сравнивается с соответствуюн1ими заданными значениями этих величин и при необходимости производится автоматическое регулирование ве;1и- чин Нву и QBV воздействием на привод на5 правляющего и спрямляющего аппаратов, устройства поворота рабочих лопаток и регулирования скорости вращения ротора главного электродвигателя 1 вентилятора.

Текущие значения измерительной информации о депрессии Нву(1) и подаче Qq(t) вентиляторной установки поступают в блок 14 упр авления и формирования технологических ограничений, в котором с заданной периодичностью ДТ, по специальной команде производится оперативный прогноз этих величин на момент контроля (tKi) и на конец промежутка времени ATj.

Длительность промежутков времени АТ 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.

лА

Построение прогнозов Ньу и QBV на моменты tKi и на конец промежутка времени ЛТ( 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 (Qn) и депрессии воз- дущного потока (На) на контролируемом промежутке времени ATt, а также значение li(ATt). 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 обеспечивающие ее обработку и использование в темпе процесса регулирования величин Нву и Qay.

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

АРвТ (1м)АРву (АТг) -Рву (АТе), (1)

гдeAPвy(tki)-уставка по регулированию мощности вентиляционной установки в момент времени tki,

/чкВт;

АРву(АТг) - прогнозное значение изменения мощности вентиляционной установки на конец промежутка времени ATj;

(АТ,)

плановое значение мощности вертиляционной установки на конец промежутка времени ATjj вычисленное с учетом ограничения нагрузки, вводимого энергонадзором на периоды утреннего (вечернего) максимума мощности электроэнергетической системы, кВт.

10

Рву(АТе)Рву(1к|)+АРву(АТе), (2)

где PBy(tki) -значение мощности, потребляемой из сети ВУ, в момент времени tkt, кВт;

5 АРву(АТ) -прогнозное значение изменения величины на конец интервала времени ATt, кВт. Прогнозные значения АРву(АТе) могут быть вычислены по различным программам. Далее вычисляют уставку по регулиро- 0 ванию подачи вентиляционной установки AQBix()QHy(AT)-Qn(ATe), (3) где рву(АТ{) - прогнозное значение подачи вентиляционной установки на конец интервала Alt, которое можно вычислить по формуле

(АТе)-г|у Нву(АТг)

5

д„у(АТв)

(4)

где Tjy-КПД ВУ; HBy(ATt) - прогнозное зна- 0чение депрессии вентиляционной установки на конец интервала времени АТ.

Йву(А 1) HBy(tki) -f АНьу(АТ), (5)

гдeHвy(tki) -значение депрессии вентиляционной установки, измерен- лной в момент времени tki;

0 АНву(АТ(- прогнозное значение измерения депрессии вентиляционной установки на конец интервала АТ(.

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

Поскольку энергонадзор, согласно действующим правилам использования электроэнергией, ограничивает мощность, усреднен- Q ную на получасовом интервале времени, то целесообразно предусматривать в качестве регулирующих воздействий и кратковременные отключения привода вентилятора на периоды времени АТ,вычисляемые из условия успешного самозапуска вентилятора. Само- 5 запуск вентилятора есть процесс его разгона до рабочей скорости после кратковременных отключений, не приводящих к полной остановке вентилятора. При самозапуске 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

Ate Л1,ш,(6)

где А1ив - длительность инерции вентиляторной струи в горных выработках при .

Как правило, и tue - Д Те .

Уставка AQBy(tki) поступает на станцию 7 автоматизации и реализуется в автоматическом режиме управляющими воздействиями этого блока.

Периоды регулирования нагрузки вентиляционной установки формируются блоком 15 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

Q.V (йТ«)д„(лТе );(7)

РвуХДЪ) Рву(АТ)(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 Нет и Qe/ до окончания интервала времени ATj. С началом следующего контролируемого промежутка времени лТ i работа системы по регулированию нагрузки повторяется.

По сигналу блока 15 электровключающих часов в момент времени tki на основе измерительной информации текущих значений QBy(t), Нву(1),Рву(1) (фиг. 3) вычисляются прогнозы Рву (AT ), Нву(АТ) ,QBy(ATe) и уставки APry (tki); QBy(ATi.

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

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

Рву(1ХРГ(АТе).

При этом, имеется в виду что Рву(1) это усредненное за получасовой интервал времени значение мощности, потребляемой из сети. Вычисляют Piy(t) по принципу «скользящей средней. Длительность самозапуска Ate вычисляют из условия (6), где tys определяют вычислениями в момент

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

времени tki на интервал времени АТ или измерениями до начала регулирования нагрузки вентиляционной установки. При отсутствии исходных для расчета данных мож- но ориентировочно принять 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 двигатель отключен от сети в течение АТт. 30 мин.

Прекращают регулирование подачи при нарущении условия (7), нагрузки при на- рущении условия (8). Если условие (7) на- рущено, а (9) еще не выполняется, то продолжают сбрасывать нагрузку за счет самозапуска вентиляционной установки, пока не сформируется следующий момент контроля tki или }ie закончится интервал времени ATt.

Таким образом, регулирование нагрузки вентиляционной установки в периоды максимума мощности электроэнергетической системы с помощ,ью 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 ус- тановки на интервале времени ATt путем отключения главного двигателя вентилятора.

Формула изобретения

Система управления вентиляционной установкой, имеющей главный электродвигатель, станцию возбуждения с приводом возбудителя и возбудителем, электронагреватель масла и электронагреватель направляющего и спрямляющего аппаратов, содержащая 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 часов, 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.

BKAH)vfjfr b на станции и пульте управления йдтоматические бымючатели

4

Выбрать вид управления. Включить АВР и рабочий мас- Мнасос

Нет

Выбрать Вид м- рмления приЪода- ми Авд,ра5ачие и. резервные вводы питания, режим работы лу

8

Установить 6 HeoSxoduMoe состояние направляющий и спрямляющий аппараты и ляды

10

Осуществить пуск ВЯ с nijM- та управленил

Фиг. 2

ГНАЧМО

I ввод7

lttn(aTf},Qnlfffi)1

1Рп(ЩАТе,1 fxi. J

Прогноз ЛЙву(Ге},

uaBv(ari)

I

Вычисление иставок AH&(tK,), ,}, Авк (tKi)

X

Рормиро8а- Hue цпраВ- лающих Воздействии

Фиг.З

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 электро- включающих часов. Регулирование нагрузки вентиляционной установки в периоды мак- симу.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