I. Обзор функции бесперебойной переключения главных вентиляторов

Система бесперебойной переключения главных вентиляторов угольной шахты разработана для устранения недостатков, присущих большинству вентиляционных установок, используемых на шахтах в настоящее время; данная система обеспечивает запуск резервного вентилятора до остановки работающего вентилятора, то есть переходит в режим «горячего резервирования перед переключением», повышая отказоустойчивость процесса переключения. Если резервный вентилятор запускается нормально, то после достижения им стабильной работы осуществляется переключение вентиляционной сети; если резервный вентилятор не запускается нормально, его можно остановить, поскольку работающий вентилятор не остановлен, поэтому это не повлияет на вентиляцию выработок, и будет достаточно времени для поиска причины. Кроме того, запуск резервного вентилятора заблаговременно позволяет, с точки зрения влияния на вентиляционную систему, преобразовать остановку или слабый поток воздуха, характерные для режима «переключения с остановкой», в разумные колебания воздушного потока в выработках в течение короткого времени переключения вентиляционной сети, что позволяет реализовать «бесперебойное переключение главных вентиляторов». Предотвращаются перерывы в вентиляции выработок, вызываемые переключением с остановкой.

Данная система обладает функциями автоматического бесперебойного переключения главных вентиляторов шахты, «однокнопочной» эксплуатации и автоматического распознавания неисправностей работающего вентилятора и автоматического переключения. Система обнаружения и управления, логическое управление скоростью, открытие или закрытие герметичных новых воздушных заслонок позволяют быстро переключать вентиляторы, сокращая влияние на вентиляционную систему от традиционного «отключения системы» до «колебаний воздушного потока» в процессе переключения, сокращая время переключения в случае неисправности.

II. Описание функций

(1) «Однокнопочное» переключение:

Используется режим горячего резервирования двух машин, оптимизируется система управления, обеспечивается переключение двух вентиляторов без остановки вентиляции выработок, достигается «однокнопочное» переключение.

(2) Автоматическое переключение при неисправности:

При возникновении неисправности и остановки, в зависимости от сообщения о неисправности, машинист выполняет необходимые действия, имеется функция автоматического переключения при неисправности.

(3) Совершенные функции мониторинга (реализация онлайн-мониторинга):

● Онлайн-мониторинг состояния работы электродвигателя вентилятора и состояния открытия/закрытия воздушных заслонок;

● Онлайн-мониторинг и отображение статического давления на входе вентилятора, расхода воздуха, скорости воздуха, температуры на входе, КПД вентилятора;

● Мониторинг и анализ параметров электроэнергии вентилятора: напряжение, ток (ток промышленной частоты и частотно-регулируемый ток), частота преобразователя частоты, мощность, коэффициент мощности;

● Онлайн-мониторинг температуры подшипников и статора электродвигателя вентилятора, а также функция сигнализации о превышении допустимых значений;

● Мониторинг, отображение и анализ информации о состоянии вибрации вентилятора;

● Отображение измеренных и обработанных параметров работы вентилятора в виде кривых в реальном времени;

● Отображение измеренных и обработанных параметров работы вентилятора в виде исторических кривых, а также возможность запроса исторических данных за любой момент времени;

● Запрос и отображение в виде отчетов исторических данных работы вентилятора, измеренных и обработанных онлайн, возможность вывода данных мониторинга за 2 года работы вентилятора;

● Предупреждение о превышении допустимых значений измеренных и обработанных параметров работы вентилятора в различных форматах:

● Параметры на главном экране мониторинга отображаются красным цветом;

● Предупреждение миганием сигнальной лампы;

● Звуковое предупреждение.

● Реализация беспилотного режима.

(4) Автоматизированное тестирование производительности:

Регулировка расхода и давления воздуха с помощью системы управления, автоматический сбор данных, автоматизированное тестирование производительности.

● Управление открытием, закрытием и остановкой воздушных заслонок вентилятора, регулировка воздушных заслонок до любого угла (от 0 до 90 градусов), фиксация вентилятора на определенном уровне разрежения;

● В соответствии с требованиями к испытаниям производительности вентилятора и диапазоном разрежения вентилятора система может автоматически регулировать воздушные заслонки для получения разрежения в каждой точке измерения;

● Регистрация параметров работы в точках измерения (расход воздуха, разрежение, мощность, ток, вибрация, КПД), формирование отчетов и построение кривых производительности вентилятора.

(5) Диагностика неисправностей:

Создание экспертной системы, которая при возникновении ненормального состояния работы вентилятора может правильно определить его и выдать сигнал тревоги и заключение автоматической диагностики.

● Диагностика неисправностей температуры подшипников и статора электродвигателя;

● Диагностика неисправностей горизонтальной и вертикальной вибрации вентилятора;

● Диагностика неисправностей резкого увеличения и уменьшения расхода воздуха вентилятора;

● Диагностика превышения допустимой концентрации метана на входе вентилятора.

(6) Функция удаленной связи:

Поддержка удаленного мониторинга с помощью сторонних удаленных устройств (преобразователей частоты или других управляющих устройств). Поддержка различных коммуникационных протоколов, таких как MODBus RTU, MODBus TCP, FTP, WEB, OPC SERVER и т.д., наличие различных коммуникационных решений позволяет легко передавать данные мониторинга в существующие интегрированные автоматизированные системы угольных шахт для интеграции шахтной информационной системы.

III. Пояснение работы воздушных заслонок бесперебойного переключения

Система выполнения бесперебойного переключения состоит из нескольких функциональных воздушных заслонок и исполнительных механизмов, также называемых: воздушными заслонками короткого замыкания и вертикальными регулирующими воздушными заслонками, которые установлены в вентиляционных выработках шахты. Для удобства технического обслуживания перед вертикальными регулирующими воздушными заслонками, ближе к стволу шахты, можно установить еще одни постоянно открытые резервные воздушные заслонки (в зависимости от конкретных условий).

В зависимости от особенностей запуска вентилятора, величина пускового тока и его продолжительность зависят от сопротивления воздушного потока. Как показано на рисунке, в исходную вентиляционную систему добавлены горизонтальные регулируемые воздушные заслонки короткого замыкания, которые позволяют снизить сопротивление при запуске вентилятора в режиме «переключения с остановкой», снизить сопротивление воздушного потока при запуске вентилятора и повысить вероятность успешного запуска электродвигателя вентилятора.

Для дальнейшего преодоления неопределенности возможности нормального запуска резервного вентилятора в традиционном режиме «переключения с остановкой», в проекте бесперебойного переключения используется горячее резервирование вентиляторов угольной шахты. При условии непрерывной работы основного вентилятора запускается резервный вентилятор, после нормального запуска обеспечивается надежное горячее резервирование; в случае возникновения проблем, приводящих к невозможности запуска, можно приостановить операцию переключения и сначала устранить неисправность, поскольку фактический процесс переключения еще не начался, это не повлияет на нормальную работу исходной вентиляционной сети. Таким образом, переход от холодного резервирования к горячему резервированию еще больше повышает вероятность успешного переключения.

Описание рабочего процесса:

● 1-й вентилятор работает нормально, откройте горизонтальный затвор короткого замыкания № 2, включите резервный вентилятор № 2. (В это время вентилятор находится в режиме холостого хода, под холостым ходом подразумевается, что воздушный поток поступает через окно горизонтального затвора короткого замыкания и выходит через выходное отверстие, обеспечивая предварительный прогрев в режиме ожидания). После проверки (самодиагностики системы управления) нормальной работы резервного вентилятора № 2 откройте горизонтальный затвор короткого замыкания № 1 и одновременно закройте вертикальный затвор сети № 1, переведя работающий вентилятор № 1 в режим холостого хода.

● Откройте вертикальный затвор сети № 2 рядом с работающим резервным вентилятором № 2 и одновременно закройте горизонтальный затвор короткого замыкания № 2, переведя его в режим нормальной работы с подземной вентиляционной сетью.

● После проверки нормальной работы резервного вентилятора в сети остановите работающий вентилятор и завершите переключение