Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.4. Электропривод вентилятора, автоматизация и электроснабжение вентиляторной установки главного проветривания шахты
Электропривод вентилятора главного проветривания
Электропривод вентиляторного агрегата главного проветривания включает вентилятор и электродвигатель.
Вентиляторную установку оборудуют двумя вентиляторными агрегатами.
Расчет мощности и выбор типа электродвигателя вентилятора.
Номинальная мощность на валу электродвигателя вентилятора определяется для наиболее трудного периода проветривания, соответствующего максимальной депрессии шахтной вентиляционной сети по формуле, кВт;
, (2.4)
где kз – коэффициент запаса мощности электродвигателя, равный 1,1–1,2; Qмах, Рмах, ηмах – производительность, статическое давление и к.п.д. вентилятора соответствующие максимальной депрессии сети (см. рис. 2.2, данные параметры определяются по точке 4); ηпр – к.п.д. приводного электродвигателя.
Выбор электродвигателя вентилятора на весь срок службы рудника, шахты производится из условия, если [6, 7]:
- Nн ≤ 200 кВт, то обычно принимают низковольтные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии АО как наиболее простые и надежные в эксплуатации;
- Nн ≥ 200 кВт, то обычно принимают высоковольтные синхронные двигатели серий СДВ, СД, СДС и СДН.
В случае, если принят синхронный электродвигатель, то устанавливается электродвигатель с максимальной мощностью на весь срок службы рудника, шахты.
По каталогу принимаем ближайший больший по мощности электродвигатель с учетом частоты вращения вентилятора.
В качестве привода рудничных вентиляторов главного проветривания получили применение трехфазные электродвигатели переменного тока. Обычно при большой мощности на валу вентилятора применяют синхронные двигатели серий СДН, СД и другие, выпускаемые на напряжение 6 кВ, а при малой мощности – асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серий А, АК, A3, АП. Асинхронные двигатели с фазным ротором серий АК и другие применяют только в тех случаях, когда по условиям пуска применение синхронных и асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором оказывается невозможным, так как наличие реостата в цепи ротора существенно усложняет управление электроприводом.
Мощность электродвигателя должна быть на 10-15 % больше максимальной расчетной мощности на валу вентилятора на случай возможных перегрузок.
В рудничных вентиляторных установках главного проветривания применяют обычно прямой пуск электродвигателей от полного напряжения. При наличии в установке синхронных двигателей получили распространение схемы управления с наглухо подключенным возбуждением.
Автоматизация работы вентиляторной установки
Современные вентиляторные установки главного проветривания оборудованы обычно аппаратурой дистанционного управления и контроля, которая позволяет повысить надежность работы вентиляторных установок, улучшить условия их эксплуатации, сэкономить значительные средства вследствие высвобождения большого числа машинистов. Управление такими установками и контроль за их работой осуществляется из диспетчерского пункта шахты.
Все проектируемые вентиляторные установки главного проветривания следует оборудовать аппаратурой дистанционного управления и контроля типа УКАВ-М (унифицированный комплект атоматизации вентиляторов).
Аппаратура УКАВ-М обеспечивает возможность автоматизированного управления шахтными вентиляторами главного проветривания при соблюдении всех нормативов безопасности и соответствии всем современным эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автоматизации системы проветривания. Она предназначена для автоматизации вентиляторных установок, оборудованных одним или двумя реверсивными или нереверсивными осевыми вентиляторами, либо центробежными вентиляторами одностороннего или двухстороннего всасывания, поэтому в данном проекте принимается аппаратура УКАВ-М.
Пусковая и защитная аппаратура, обеспечивающая дистанционный пуск и остановку приводных двигателей, защиту от токов короткого замыкания и перегрузки, нулевую, минимальную и другие защиты, выбирается в зависимости от типа и мощности электродвигателей, принятого способа их пуска и напряжения.
Аппаратура УАШВ обеспечивает дистанционное управление и контроль работы шахтных реверсивных и нереверсивных вентиляторов с низковольтным электроприводом. Промышленностью изготовляется две модификации аппаратуры УАШВ: УАШВ-1 – для управления вентиляторной установкой при расстоянии от нее до диспетчерского пункта до 10 км и УАШВ-2, применяемой при расстоянии до диспетчерского пункта до 2 км.
Аппаратура УАШВ-1 позволяет управлять вентиляторной установкой с пульта диспетчера по четырехпроводной (включая резервную пару проводов) линии связи, а УАШВ-2 по 28-проводной.
В комплект аппаратуры УАШВ-1 входят: аппарат приема команд АПВК, аппарат приема сигналов АПСВ, два аппарата управления вентилятором АВГ и аппарат управления вспомогательными приводами АУВП. В комплект УАШВ-2 входят: два аппарата АВГ, аппарат АУВП и аппарат воспроизведения сигналов АВС. В комплекты обеих модификаций входят по два комплекта аппаратуры контроля температуры АКТ-2.
При низковольтных асинхронных электродвигателях обычно применяются контакторы серий КГ или КТЭ и автоматические воздушные выключатели серий А3100 или А15. При высоковольтных электродвигателях применяют комплексные распределительные устройства (КРУ), представляющие собой шкаф или ячейку, внутри которых размещены все необходимые элементы коммутационной и защитной аппаратуры (для включения и выключения высоковольтных двигателей в КРУ устанавливаются высоковольтные, вакуумные выключатели типа ВВР-10 или др.) Высоковольтные вакуумные выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью частоты 50 Гц с номинальным напряжением от 6 до 10 кВ. Вакуумные выключатели устанавливается в шкафах комплектных распределительных устройств (ячейках КРУ и камерах КСО), а также используются для замены маломасляных и электромагнитных выключателей. Как правило, КРУ размещают в главной поверхностной подстанции (ГПП), а при значительном удалении вентиляторной установки от ГПП – в здании установки.
Электроснабжение вентиляторной установки
Передача электроэнергии от ГПП к вентиляторной установке осуществляется обычно по бронированным кабелям марки ААБ (при укладке в траншеях) или ААБГ (при укладке в кабельных каналах). При значительном удалении вентиляторной установки от ГПП передача электроэнергии осуществляется по воздушным линиям.
Для обеспечения надежности и бесперебойной работы вентиляторной установки главного проветривания при проектировании электроснабжения рудника, шахты необходимо предусмотреть резервное питание вентиляторной установки (второй фидер).
Расход электроэнергии на проветривание шахты
Среднегодовой расход электроэнергии на проветривание рудника, шахты ориентировочно определяется по формуле, кВт·ч:
, (2.5)
где Qср, Рср, ηср – средние значения производительности, статического давления и к.п.д. вентилятора за срок его службы до списания (принимаются по графику аэродинамических характеристик вентилятора, совмещенному с характеристиками вентиляционных сетей, см. рис. 2.2); ηдв – к.п.д. двигателя, ηдв = 0,94 – 0,95; ηп – к.п.д. передачи; ηсети – к.п.д. электрической сети, ηсети = 0,95 – 0,98; ηр – к.п.д. регулирования,
ηр = 0,8 – 0,9; tсут – время работы в сутки, tсут = 24 ч; Nдн – количество рабочих дней в году, Nдн = 365.
Удельный расход электроэнергии на тонну добычи на проветривание рудника, шахты
. (2.6)
Удельный расход воздуха на тонну добычи, т возд/сут:
, (2.7)
где М – масса воздуха, подаваемого вентилятором, т/год; ρвозд – плотность воздуха, ρвозд =1,2 кг/м3.