Оптимизация обеспечения системы сжатым воздухом ГДУПР №1 рудника «Каракутан» Выпускная квалификационная научная работа (стр. 7 )

Рис. 16. Схема оптимизации

Таблица 7.

Условные обозначения в схеме оптимизации:

ЭКМ 1,2,3	Электрический контактный манометр
ОК 1,2,3	Обратный клапан
ЗВ 1,2	Запорный вентиль
КЭС	Клапан электромагнитный соленоидный
Д 1,2	Диод
К 1,2	Контакт
КМП	Катушка магнитного пускателя
В-25, 40	Воздухосборники
М	Двигатель

Итак, предположим, что в НТС были проведены взрывные работы. Естественно, по технике безопасности должно пройти, как минимум три часа, перед тем, как шахта проветрится и можно будет продолжить работу. В этом случае ЗВ 1 необходимо закрыть.

Как только в воздухосборнике В-25 наберется воздух номинального давления, равного производительности компрессора, т. е. P = 7 кгс/см2 = 6,86  бар = 0,88 Мпа, контакт электроконтактного манометра ЭКМ 3 замкнет верхний предел (0,88 Мпа). При этом сигнал получит катушка клапана электромагнитного соленоидного КЭС и перекроет линию сжатого воздуха. Таким образом, воздух будет герметично запрессован в воздухосборнике

В-25, а обратный клапан ОК 3 не позволит ему уходит обратно на магистральную линию и утекать через неплотности, если они имеются в трубопроводе, длина которого, напомним, равна 600 метрам.

Компрессор продолжит нагнетать воздух в воздухосборник В-40(1). Как только здесь также наберется необходимый его объем и давление, ЭКМ 1 подаст сигнал в щит управление для отключения электропривода компрессора.

Теперь рассмотрим снабжение сжатым воздухом штольню №53. Принцип здесь такой же, как и в предыдущем случае. Разница лишь в том, что нет дополнительного воздухосборника. В нем нет надобности, так как компрессорная станция расположена рядом со штольней.

Итак, представим, что по какой-то причине в штольне не применяют пневмоэнергию (массовый взрыв либо ведется монтаж рельсовых путей и пневматическая погрузочная машина не используется, а перфораторами уже проделаны шпуры и готовы для закладки взрывчатки и т. п.).  В этом случае по достижению номинального давления, катушка ЭКМ 2 также замкнет верхний предел и подаст сигнал на отключение привода компрессора.

Стоит отметить особенность схемы: 6ВВ-32/7 отключается лишь в том случае, когда оба воздухосборника В-40 заполнены. Это обеспечивается благодаря контактам К1 и К2, соединенным по логической схеме «И». Если хотя бы в одном ответвлении есть питание (это означает, что один из ЭКМов не достиг верхнего предела), компрессор работает. Это не обходимо для независимого снабжения сжатым воздухом каждой из шахт. Для предотвращения обратного протекания тока (когда в одной линии есть питание, а в другой – нет), установлены диоды. При полном отсутствии питания, катушка магнитного пускателя КМП электродвигателя компрессора перестает создавать вокруг себя магнитное поле, что повлечет за собой отключение силового контакта магнитного пускателя и электропривод компрессора остановится.

Для предотвращения перетекания сжатого воздуха из одного В-40 в другой, при заполнении одного из них, а также обратного возвращения в полость компрессора, предусмотрен обратные клапаны ОК1 и ОК2.

Запуск компрессора происходит по той же схеме, но в обратном направлении. Рассмотрим это на примере НТС. Запорный вентиль ЗВ-2 открыли, используется перфоратор YT-29. Потребление воздуха перфоратором значительно меньше (q = 3,9 м3/мин, p = 4,9 бар), чем запас в В-25. Пройдет несколько минут, прежде чем стрелка ЭКМ 3 опуститься до нижнего предела и подаст сигнал на КЭС, чтобы тот открыл вентиль В-40 и пустил воздух в магистраль для сообщения с В-25. Также пройдет определенное время, прежде чем подобный сигнал на щит управления подаст ЭКМ 1. Таким образом, компрессор будет все это время не включен, что значительно увеличит срок его эксплуатации.

Еще одно преимущество разрабатываемой схемы в том, что магистраль, работающая для НТС не зависит от магистрали, предназначенной для Шт.№53, что позволяет проводить ремонтные работы на этой линии, не отключая всю систему.

Система дееспособна и в тех случаях, когда запорный вентиль открыт, но потребители сжатого воздуха не используются.

3.3. Выбор приборов и оборудований, необходимых для оптимизации

3.3.1. Клапан электромагнитный соленоидный

Для схемы оптимизации наиболее подходящим является клапан V303, который предназначен для дистанционного перекрытия потока рабочей среды (воздух, вода гликоль при T от -10 до +90 °С) на трубопроводах больших диаметров (50-150 мм). Управление электроклапаном V303 осуществляется подачей напряжения на катушку. Так как в большей степени по трубопроводу будет протекать сжатый воздух, рекомендовано применить клапан в исполнении «нормально-открыт». Т. е., когда по катушке будет протекать ток, клапан будет открыт.

Материал основных деталей: чугун, NBR;

Напряжение: ~AC 220B 50/60Гц;

Защита: IP65;

Номинальный режим включения: ED (ПВ) 100%;

Рабочее давление: 0,3-10 бар (рабочее давление 6ВВ-32/7 – 6,86 бар).

Таким образом, можно выбрать клапан электромагнитный фланцевый V303 – DN 80, где последняя цифра – диаметр трубопровода, т. е. 80мм. Так как на промежутке между компрессорной станцией и НТС проложен трубопровод с диаметром 75мм., для установки V303 – DN 80, необходимо провести сварочный работы.

В качестве блока управления контактами клапана V303 – DN 80 можно применить автономную систему дистанционного управления приводом запорной арматуры на базе автономных комплексов телеметрии «Актел».

3.3.2. Электроконтактный манометр

Электроконтактные манометры или так называемые манометры с электрической сигнализацией (рис. 17) предназначены для автоматической подачи сигнала, а в некоторых случаях для автоматического регулирования давления или блокировки.

По принципу действия этот прибор аналогичен техническим манометрам с пружиной с той лишь разницей, что к нему добавлены специальные электрические контакты, обычно монтируемые на двух специальных стрелках, помещенных под стеклом прибора, и при помощи головки, выведенной на наружную сторону стекла, поворачиваемой вручную специальным ключом. Они могут быть установлены на любые деления шкалы.

Рабочая стрелка при помощи штифта ведет за собой рычажок с контактом, который, соприкасаясь с неподвижным контактом, замыкает электрическую цепь сигнального или регулирующего устройства.

Рис. 17. Электроконтактный манометр

Во избежание замыканий на корпус штифт рабочей стрелки тщательно изолирован. Кроме того, для предохранения корпуса при возможном замыкании, он имеет особый зажим (клемму) заземления. Все зажимы для проводов от контактного устройства и заземления подведены к коробке зажимов, прикрепленной к корпусу прибора с правой стороны. Таким образом, при переходе стрелки прибора за наибольшее или наименьшее значение давления соответствующий контакт остается замкнутым.

Рис 18. Электрическая схема включения ЭКМ

Принцип работы ЭКМ рассмотрим на примере его работы напару с клапаном электромагнитным V303-DN80 (рис. 18). Если давление среды в измеряемом пространстве (воздухосборнике В-25) уменьшится и достигнет наименьшего значения шкалы, на которое установлен контакт 1 (наименьшее рабочее давление потребителей сжатого воздуха в НТС – турбонасоса Н2 = 0,45 Мпа = 4,5 бар), стрелка 2 замкнет цепь для включения соленоида клапана 3 и воздух начнет поступать из В-40 в В-25. Если же давление увеличится до номинального (рабочее давление компрессорной установки 6ВВ-32/7 = 7 кгс/см2 = 6,8 бар), то  стрелка 2 контактом 4 замкнет цепь 5. Катушка соленоида перестанет получать питание и клапан под действием пружины перекроет проход в трубопроводе.

Для схемы можно применить манометр электроконтактный ДА2005ф – с диапазоном показаний давлений 0…0,9 Мпа (0…9 бар), материал корпуса – стальной, циферблат – алюминиевый сплав, окрашенный в белый цвет, стекло – органическое. Напряжение коммутации – 220 В, сила тока – не более 0,5 А.

3.3.3. Воздухосборник

Воздушный ресивер является важной частью пневматической системы предприятия для снабжения сжатым воздухом технологического оборудования и инструментов. Воздухосборник или ресивер воздушный в первую очередь предназначен для аккумулирования и хранения излишков сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором или группой компрессоров. Кроме того, воздушный ресивер обеспечивает сглаживание пульсации подачи сжатого воздуха от компрессора или неравномерность потребления сжатого воздуха потребителями в течение рабочей смены, обеспечивает оптимальный режим работы винтового компрессора, уменьшает количество перезапусков, а также в ресивере происходит первичное охлаждение сжатого воздуха и сбор конденсата.

Неправильно подобранный воздухосборник может привести к поломкам в пневмосистеме, повышенным нагрузкам на оборудование или вызвать аварийное отключение компрессора из-за частой смены режимов нагрузки-разгрузки.

При параллельном расположении воздухосборников пропускная способность пневматической системы выше и равна сумме пропускных способностей всех ресиверов в сети. Кроме того, в случае необходимости, можно отсоединять один или несколько ресиверов от магистрали. Например, для осмотра или проведения регламентных работ.

При последовательной установке воздухосборников пропускная способность сети снижается и равна минимальной пропускной способности одного из ресиверов. Но при этом каждый отдельный ресивер играет роль некоего мини-сепаратора, в котором воздух охлаждается и выделяется конденсат. При таком способе воздушные ресиверы проще разместить вдоль всей пневмомагистрали в удобных местах и даже закольцевать систему, что создаст наилучшие условия поддержания нужного давления в сети и обеспечит стабильную работу пневматического оборудования.