Разработка вентиляторной установки ВОД-21М для проветривания шахты

Описание

В проекте выполнена разработка главной вентиляторной установки типа ВОД-21М для проветривания шахты.

 Приведена характеристика предприятия. На шахте применена центральная система вентиляции с всасывающим способом проветривания. Поступление свежего воздуха выполняется по вспомогательному каналу. Выдача исходящей струи производится по людскому каналу. Проветривание подземных выработок выполняется по центральной схеме пылевсасывающим способом.

В дипломной работе разработан электропривод и автоматика главной вентиляторной установки типа ВОД-21М. В составе вентиляторной установки содержатся два осевых двухступенчатых вентилятора типа ВОД-21М. Установка пристроена к людскому стволу.

 Описаны режимы работы вентиляторных установок главного проветривания. Рассмотрено общее устройство, способы регулирования установок, характеристики.

Определена цель проектирования – разработка автоматического регулирования вентиляторов главного проветривания.

Выполнена разработка электропривода вентиляторной установки главного проветривания. Рассмотрено современное состояние электропривода.  Посредством электропривода вентиляторных установок главного проветривания обеспечивается непрерывная длительная работа вентилятора, пуск установки с большим моментом инерции и автоматизация управления. Описано устройство регулируемого электропривода переменного тока.

В регулируемых электроприводах переменного тока применены три системы автоматического регулирования: алгоритмы векторного  и прямого управления, реализация заданной статической зависимости между действующим значением питающего электродвигатель напряжения и частотой. Блок-схема скалярного управления. При управлении с разомкнутым контуром регулирование частоты вращения электродвигателя выполняется за счет изменения частоты выходного напряжения таким образом, при котором определение реальной частоты вращения вала осуществляется выходной частотой преобразователя и моментом нагрузки. В состав блок-схемы САР прямого управления моментом включен регулятор скорости, устройство задания и ограничения момента, задания потока статора и частоты переключения. Посредством блок-схемы САР с векторным управлением выполняется регулирование частоты вращения или момента двигателя, а также обоих параметров по очереди. Блок-схема выполнена из пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, блока определения постоянной времени ротора, преобразователя координат, сетевого выпрямителя, автономного инвертора напряжения, блока-формирователя сигнала, канала регулирования потокосцепления и регулирования момента. В проекте предложено применение алгоритма векторного управления.

Приведено описание синхронного регулируемого электропривода основного вентилятора с векторным управлением и регулированием продольной и поперечной составляющих тока статора. Величина тока принята постоянной. Подключение статора синхронного двигателя выполнено на выход преобразователя частоты с непосредственной связью НПЧ, который собран на трех источниках тока. Их управление осуществляет посредством специального вычислительного блока, который называется преобразователем координат. На его вход выполняется подача напряжения, которые преобразуются в сигналы задания фазных токов статора. С помощью другого вычислительного блока преобразуются фазные токи статора двигателя, измеряемые датчиками тока, в фиктивные величины, обрабатываемые регуляторами продольной и поперечной составляющих тока статора.

 Разработано электроснабжение вентиляторной установки главного проветривания. В составе вентиляторной установки содержатся два самостоятельных агрегата. Один агрегат – рабочий, другой – резервный. Их питание выполняется напряжение 6 кВ. Вспомогательное оборудование представлено маслостанциями для смазки подшипников, приводами направляющих аппаратов, лебедками для открывания и закрывания воздухо-направляющих ляд. Расположение двигателей вентилятора выполнено в здании.

Выполнен расчет и выбор оборудования электроснабжения. В ходе расчета освещения машинного зала вентиляторной установки, выполненного методом светового потока, определены значения: высота подвеса 6,2 м, индекс помещения 1,45, общий световой поток 18144 лм, количество светильников 12. Принят осветительный трансформатор ТСШ- 4/0.7. К прокладке выбран кабель с сечением рабочей жилы 4 мм², марки КРПСН 3х4. Подключение осветительного трансформатора к силовой сети выполнено посредством автоматического выключателя типа АП50-3МТ.

Приведен расчет кабельной сети низкого напряжения.

Питание вспомогательного оборудования вентиляторной установки выполняется от трансформатора собственных нужд, который установлен на главной понизительной станции. Определена суммарная установленная мощность, равная 34,4 кВт.

Произведен расчет сечения кабелей по токовой нагрузке. Выполнена проверка кабельной сети по допустимой потере напряжения в рабочем и пусковом режиме.

При расчете токов короткого замыкания в кабельной сети низкого напряжения рассчитаны значения:

Аналогичный расчет произведен для точек 4-6.

1. Сделан выбор пускозащитной аппаратуры и уставок защиты.
2. Определены токи уставок и коэффициенты чувствительности: максимальной токовой защиты вводного автоматического выключателя 160 А и 5,2, группового автоматического выключателя 100 А и 5,4.
3. Выполнен расчет кабельной сети высокого напряжения.
4. В качестве высоковольтных ячеек принят КРУ внутренней установки типа КСО-285.

 Разработана автоматизация вентиляторной установки главного проветривания.

В проекте принят унифицированный пакет аппаратуры УКАВ-М. Он включает в состав два одинаковых набора электрооборудования вентиляторов и набора электрооборудования вспомогательных приводов - общего для обоих вентиляторов. Конструктивно комплект представлен набором шкафов закрытого исполнения и пультом дистанционного управления. Шкафы имеют вертикальную конструкцию двустороннего обслуживания. Пультом управления является тол оператора с расположенными на нем кнопками управления, переключателями и сигнальными лампами.

Описана эксплуатация и техническое обслуживание вентиляторной установки главного проветривания.

Составлена организационно-экономическая часть с расчетом технико-экономической эффективности в базовом и новом вариантах. Определено значение чистого дисконтированного дохода, равного 62804893 рублей при ставке дисконта 0,12. Показатель индекса доходности равен 4,1, годовой экономический эффект составляет 17793500 руб, срок окупаемости – 0,174 г.

Разработаны мероприятия по безопасности жизнедеятельности.

 В дипломной работе разработана главная автоматизированная вентиляторная установка типа ВОД-21М с регулируемым электроприводом, предназначенная для проветривания шахт.