Технология подземных горных работ на шахте

 

2.  Характеристики аппаратов защиты и управления.

Потребитель	Аппарат защиты		Фактические данные				Паспортные  данные						Iк.з, А
			Iн, А	Рн, кВт		Iп, А	Iн, А		Рmax, кВт	Iу, А
ТСВП
1000/6 -1.2	А 3732						400			1800		7400
РП1-1.14	АВ 320
	До 2	317					320			1400		6925
СУВ-1140
2ГШ68Б	ПВ-250	220		320	632		250	340		800		4285
СУ-ОКП	ПВ-250	137		220	822		250	340		1000		3273
СП-63	ПВ-250	70		110	450		250	340		500		2890
"Узенк"	ПВ-63	23,7		37	130		63	80		250		3224
СНТ-32-1	ПВ-63	35,5+		55	230		63	80		350		4185
		9		13	60
НУМС-200-Е	ПВ-63	18		30	129		63	80		250		4185
ЛП	ПВ-63	11		17	77		63	80		250		2344
1ЛГКН	ПВ-63	11		17	77		63	80		250		2130

Определяем  общую установочную мощность

Pуст = å Рн = 160*2+110*2+55*2+55*2013*2+30+37+17+17 = 887, кВт

Определяем  полную расчетную мощность

Sр = (kсå Р уст) / сosj _{cр взв} , где

kс = 0.4+0.6*(Pmax / Pуст) = 0.4+0.6*(320/887) = 0.62

Pmax – мощность наиболее мощного потребителя

сosj _{cр взв} = å (Pi сosj) / Pуст = 0.85

Sр = (0.62*887) / 0.85 = 647, кВ*А

Sр = Sр + Sап + Sао = 647+4+4 = 655, кВ*А

Принимаем к  установке передвижную трансформаторную подстанцию

ТСВП –1000/6 – 1.2

 

                         6.1.3. Расчет кабельной сети.

  Определяем сечение фидерного кабеля по току нагрева.

Iр.н = Sp / (Ö 3 Uн) = 655 / (Ö 3 *1.14) = 332, А

Выбираем два кабеля ГРШЭ – 1140 – 3*70, (I доп = 180, А) *2

Определяем  сечение кабеля высоковольтного  на высокой стороне

Iр.в = (Uн*Iр.н) / Uв = (1.14*332)/6 = 63, А

Выбираем ЭВТ  – 6000 – 3*25, I доп = 81, А

Для потребителей электроэнергии очистного забоя  выбираем кабели по длительному допустимому току.

2ГШ68Б           –            ГРШЭ – 1140  3*70          Iдоп = 250, А

СУ-ОКП          -             ГРШЭ –1140  3*35             Iдоп = 165, А

СП – 63            -             ГРШЭ 1140    3*25            Iдоп = 135, А       

 

1АГКН, 1ЛПЕ,

насосные станции,                     ГРШЭ – 1140  3*16          Iдоп = 105, А

насос орошения

 

6.1.4. Расчет кабельной сети участка по падению напряжения.

Производится  с целью проверки кабельной сети по падению напряжения до наиболее мощного и удаленного потребителя 2ГШ68Б.

ΔU тр = (ΔUтр % /100) / Uтр.т

ΔUтр % = β (Uка cos φ_ср + Uкр sin φ_ср)

Uка = 100 (Pк/ Sн) = 100 (10500/1000000) = 1.05 % , где

Pк – потери к.з  Вт при cos φ = 1

Uкр = √Uк² – Uка² = √ 4.5² – 1.05² = 4.3 %

β – коэф . загрузки трансформатора

β = Sр / Sн = 655/1000 = 0.655

ΔUтр % = 0.655(1.05*0.85 + 4.3*0.52) = 2

ΔU тр = (2/100) *1140 = 23, В

После определения  падения напряжения в трансформаторе определяем падение напряжения в  фидерном кабеле.

ΔU_ф = √3 (Iр / 2) L (r cos f + x sin f) = √3 (332/2)*0.01(0.26*0.85+0.08*0.52) = 0.755, В

Определяем  падение напряжения в ГРШЭ

ΔU гршэ = √3 I L (r cos f + x sin f) = √3*220*0.230 (0.281*0.82 + 0.077*0.56) = 24, В

Определяем  суммарные потери от трансформатора до зажимов двигателя.

∑ ∆U = ΔU гршэ + ∆Uф + ∆ Uтр = 24+0.76+23 = 48, В

U = Uxx - ∑ ∆U = 1200 - ∑ ∆U = 1200 – 48 = 1152, В

U min g = 0.95*Uн = 0,95*1140 = 1083, В

Cледовательно по падению напряжения в номинальном режиме сеть удовлетворяет.

 

6.1.5. Расчет кабельной сети по падению напряжения в пусковом режиме комбайнового двигателя.

Фактическое напряжение на зажимах комбайна при пуске.

U дв. п.ф. = Uрп / (1+√3 (n*Iдв.п.н.)/Uн (∑Rн*cos φ + ∑Xн* sin φ)

Допустимый  уровень напряжения на зажимах при пуске

Uдоп ≥ 0.8Uн = 0.8*1140 = 912, В

Uрп = Uн –ΔUтр – ΔUф = 1140-0.7*23 = 1116, В

n = 1 – число двигателей запускаемых одновременно

Iдв.н = 632, А

∑R = Rт + Rф + Rгршэ = 0.147, Ом

∑X = Xт + Xф + Xгршэи = 0.1 , Ом

Uдв. пуск = 1116 / (1+√3 (632/1140) (0.147*0.44+0.1*0.9)) = 971, В

Пусковой соsƒ = 0.44, sinƒ = 0.9

По падению  напряжения при пуске кабельная  сеть удовлетворяет условиям.

 

6.1.6 Расчет токов  короткого замыкания и выбор  низковольтной аппаратуры.

 В точке  К₁

I_к1 = (U_б*10³) / (√ 3*Z)

∑X = Xтр +Xгршэ = 0.08+0.078*(0.02/2) = 0.083, Ом

∑r = r_тр + r _гршэ = 0.017 + 0.26*(0.02/2) = 0.027 , Ом

Z = √r² + x² = 0.087, Ом

Iк₁⁽³⁾ = (1200*10³) / (√ 3*87) = 7900, А

Iк₁⁽²⁾ = Iк₁⁽³⁾ / 1.15 = 6925, А

I₀ ≥ 1.2 Iк₁⁽³⁾ = 1.2*7900 = 9408 , А

Iу = 1.25*632 + ∑ Iном. Раб

Iу = 1.25*632 + 425 = 1215, А

Принимаем АВ – 320 ДО2 со следующими параметрами :

I₀ = 10000, A

Iу = 1400, A

Uн = 1140, В

Iн = 320, А

Проверка на отключающую способность

Iк⁽²⁾ / Iу = 6925 / 1400 = 4.46 > 1.5

Для выбора пускового  аппарата производим расчет тока к.з  в точке К₂

Iк₂⁽²⁾ = Uб / 2Z

∑X = Xтр +Xгршэ + Xгршэ гш = 0.08+0.078 (0.02/2) + 0.08*0.2 = 0.1, Ом

∑r = r_тр + r _{гршэ +} r _{гршэ гш} = 0.017 + 0.26(0.02/2) + 0.4*0.2 = 0.11, Ом  

Z = √ Σ r² + Σ x² = √ 0.1² + 0.11² = 0.14 , Ом

Iк₂⁽²⁾ = 1200/(2*0.14) = 4285 , А

I_y = 1.25*In = 1.25*632 = 790 , A

Принимаем к  установке ПВ 250 в составе СУВ 1140

Iн = 250, А

Uн = 1140, В

I_y = 800, A

Проверяем отключающую  способность по двухфазному к.з.

Iк⁽²⁾ / I_y = 4285/180 > 1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7    АВТОМАТИЗАЦИЯ.

Комплексная механизация  и автоматизация технологических  процессов, автоматизированные системы  управления на базе вычислительных машин  являются важной составляющей дальнейшего  развития горнодобывающей промышленности. На предприятиях горнодобывающей промышленности осуществляется программа совершенствования горных машин и комплексов в направлении оснащения их автоматическими устройствами и средствами вычислительной техники.

На шахте "Заполярная" частично или полностью автоматизированы следующие процессы: подъем клетевой и скиповой, главный водоотлив, вентиляторные установки, конвейерные установки, вентиляция тупиковых выработок, контроль содержания газа метана в рудничной атмосфере, табельный учет, калориферные установки, дегазационная установка и другие. Хуже всего автоматизированы процессы выемки угля, контроля работы добычных комплексов, проходческих комбайнов.

В связи с  этим для повышения экономичной  работы проходческих комбайнов и  исключения частых поломок предлагается регулятор с импульсной защитой ПРИЗ-М (пропорционально интегральный регулятор с импульсной защитой). ПРИЗ–М обеспечивает: автоматический выбор номинальной, для данной работы, нагрузки приводного электродвигателя и ее стабилизацию; отключение при технологических нагрузках.

В настоящее время получили серийное производство более надежные и точные аппараты автоматического контроля и управления. В связи с этим устаревшая или менее надежная аппаратура выгоднее более новой и совершенной.

 

 

В таблице предлагается перечень рекомендуемой аппаратуры.

Автоматизация процесса	Установленная аппаратура	Рекомендуемая аппаратура
Управление  конвейерным транспортом	АУК - 10 ТМ	АУК - 1М
Главный водоотлив	ВАВ	КАВ
Автоматизация подачи воздуха в
тупиковые выработки	АОЗТ	АПТВ
Контроль содержания метана	"Метан"	"Метан"
Управление  вентиляторами главного
проветривания	УКАВ – 2	УКАВ - 2М
Клетевой подъем	АЗК – 1	АЗК - 1
Скиповой подъем	АЗК – 1	"Скип"
Контроль работы очистных работ	АУЗМ	САУК - М
Погрузка угля в ж/д вагоны	ИКС – 2	КПА
Калориферная установка	АКУ – 63	АКУ - 3
Шахтная котельная	"Кристалл"	"Кристалл"

 

7.1 Средства автоматизации  управления подъемными машинами.

Подъемная система - одна из наиболее сложных и ответственных  установок. Управление подъемными установками  различают: автоматическое, полуавтоматическое, дистанционное, дистанционно - автоматическое и ручное.

Автоматическое  управление осуществляется при автоматической подаче пускового импульса по разрешающим  сигналам от аппаратов, контролирующих процессы разгрузки и загрузки подъемных сосудов. При полуавтоматическом управлении машинист растормаживает машину и дает пусковой импульс на замедление и торможение.

Системы управления и автоматизации должны обеспечивать: остановку подземных машин в  промежуточных точках ствола (режим  работы "отбой"), если по условиям эксплуатации их нельзя остановить в крайних положениях; полное использования электропривода ПМ для формирования диаграммы скорости, близкой к оптимальной; выбору слабины каната до начала движения; скорость движения сосуда не более 0,6 м/с, если ПУ оборудована загрузочным устройством, открывающимся под действием веса опускающегося скипа; минимальный путь дотягивания подъемных сосудов в зависимости от конструкции загрузочно - разгрузочного устройства и самих сосудов; точность остановки сосудов в конечных положениях (для сосудов скиповых стволов отклонение от номинального положения не должно превышать +300 мм с учетом разброса точки срабатывания выключателя стопорения для качающихся площадок - +/- 100 мм); cнижение скорости перед стопорением до 0,3 - 0,4 м/с; производительность ПУ не ниже максимальной часовой.

Сравнительная сложность или простота автоматизации  управления подъемным двигателем определяется соответствием механических характеристик  привода условиям работы подъемных  установок, т.е нагрузочным диаграммам подъемных систем.

Проще эта задача решается при применении двигателя  постоянного тока, поскольку в  этом случае привод обладает менее  жесткими характеристиками. Мягкие характеристики асинхронного двигателя (искусственные характеристики) усложняют автоматическое управление, т.к изменение скорости зависит в этом случае как от предела изменения нагрузки, так и от сопротивления резисторов в цепи ротора.

Система автоматизации  должна обеспечивать бесперебойную  работу всего комплекса скипового подъема, а автоматическое управление - выполнение заданной тахограммы и точную остановку подъемного сосуда с заданной точностью.

К средствам  автоматизации управления подъемными машинами относятся путевые программные  аппараты. На подъемных установках применяют аппараты программирования и контроля с приводом от вала подъемной машины типа ППК; АЗК-1; "Горизонт".