RU2566546C1 - System for control over air processing at underground mining plant - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: claimed system comprises the main ventilation plant, air feed bore, pit head with head exchangers of air heater plant (AHP) arranged there around. Air feed bore is connected via air heater channel with standby pit AHP equipped with shutoff stave and air blowers. Air intake openings of AHP and standby pit AHP are provided with controlled shutters. Pit head is equipped with skip openings. Note here that temperature transducers are arranged behind every AHP. Air heater channel and air feed bore shaft station are provided with temperature and pressure transducers, or with density meters and flow rate meters connected with microcontroller unit to output control signals to AHP and standby pit AHP heat efficiency variations.

EFFECT: high-efficiency system in summer and winter.

6 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано как высокоэффективная автоматизированная система регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающая как в теплое, так и в холодное время года.The invention relates to the mining industry and can be used as a highly efficient automated system for regulating air preparation at an underground mining enterprise, operating both in the warm and in the cold season.

Известна система подачи воздуха в воздухоподающий ствол, осуществляемая нагнетательной вентиляторной установкой с осевыми вентиляторами (RU 93883, опубл. 10.05.2010). Система включает последовательно соединенный в горизонтальной плоскости тройник выходного канала с поворотной лядой, два входных отверстия которого соединены с соответствующими диффузорами рабочего и резервного осевых вентиляторов, а также тройник выходного канала с поворотной лядой и калориферную установку.A known system for supplying air to the air supply barrel, carried out by a blower fan unit with axial fans (RU 93883, publ. 10.05.2010). The system includes an outlet channel tee connected in series with the horizontal axis with a rotary ball, two inlet openings of which are connected to the corresponding diffusers of the working and backup axial fans, as well as an outlet channel tee with a rotary ball, and an air heater.

Однако включение в работу резервного вентилятора предусмотрено только в случае выхода из строя основного вентилятора, при этом для нагрева воздуха используется одна и та же калориферная установка, т.е. не существует резерва на случай выхода из строя теплообменников.However, the inclusion of a backup fan is provided only in case of failure of the main fan, and the same air heater is used to heat the air, i.e. there is no reserve in case of failure of the heat exchangers.

Система применима только для нагнетательного способа проветривания, когда не предусмотрен вариант работы в теплое время года, т.е. воздух будет проходить через калориферную установку круглогодично, и при его движении будет создаваться дополнительное аэродинамическое сопротивление.The system is applicable only for the discharge method of ventilation, when the option of working in the warm season is not provided, i.e. air will pass through the air-conditioning unit year-round, and during its movement additional aerodynamic drag will be created.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является система воздухоподготовки, предусматривающая нагрев воздуха в шахтной калориферной установке, размещенной в стене надшахтного здания (RU 141759, опубл. 10.06.2014). Подогрев осуществляется при подаче воздуха в калориферную установку, расположенную по периметру надшахтного здания в один ряд, за счет депрессии, создаваемой главной вентиляторной установкой.Closest to the claimed technical essence is the air conditioning system, which provides for the heating of air in a mine air heater installed in the wall of the mine building (RU 141759, publ. 10.06.2014). Heating is carried out when air is supplied to the air heater, located along the perimeter of the mine building in one row, due to the depression created by the main fan installation.

Однако для теплого времени года, когда не требуется подогрев воздуха калориферной установкой, известной системой не предусмотрен путь движения воздуха. Подача его через теплообменники либо технологические проемы будет создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление движению воздуха, снижая эффективность работы.However, for the warm season, when air heating is not required by the air heater, the known system does not provide a path for air movement. Its supply through heat exchangers or technological openings will create additional aerodynamic resistance to air movement, reducing work efficiency.

Система не предусматривает резервное оборудование на случай выхода из строя калориферной установки и не автоматизирована, что не позволяет ей бесперебойно функционировать как в холодное, так и в теплое время года. Кроме того, известная система предназначена для использования на этапе строительства, т.е. когда в шахте (руднике) калориферный канал еще не пройден. На действующих в настоящее время подземных горнодобывающих предприятиях калориферный канал присутствует.The system does not provide backup equipment in case of failure of the air heater and is not automated, which does not allow it to function smoothly in both cold and warm seasons. In addition, the known system is intended for use at the construction stage, i.e. when the calorifer channel has not yet been passed in the mine (mine). At the current underground mining enterprises, the air duct is present.

Технический результат заключается в создании высокоэффективной автоматизированной системы регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающей в холодное и теплое время года за счет обеспечения надежной работы системы воздухоподготовки с использованием резервной шахтной калориферной установки.The technical result consists in the creation of a highly efficient automated air conditioning regulation system at an underground mining enterprise operating in the cold and warm season by ensuring reliable operation of the air conditioning system using a backup mine air heater.

Сущность изобретения заключается в том, что в системе регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, включающей главную вентиляторную установку (ГВУ), воздухоподающий ствол, надшахтное здание, по периметру которого расположены теплообменники калориферной установки (КУ), воздухоподающий ствол через калориферный канал связан с резервной шахтной калориферной установкой (ШКУ), которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами. Воздухозаборные окна КУ и резервной ШКУ снабжены управляемыми шторками, а надшахтное здание выполнено со скиповыми окнами. При этом за каждым теплообменником КУ размещены датчики температуры, а в калориферном канале и в околоствольном дворе воздухоподающего ствола установлены датчики температуры, давления, либо плотномеры и датчики расхода, которые связаны с микроконтроллерным блоком, выполненным с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности КУ и резервной ШКУ.The essence of the invention lies in the fact that in the air conditioning control system at an underground mining enterprise, which includes a main fan unit (HLD), an air supply barrel, an overhead shaft building, along the perimeter of which are heat exchangers of a air heater (KU), the air supply barrel is connected to a reserve shaft through a calorifer channel air heater (ShKU), which is equipped with a blocking fret and pressure fans. The air intake windows of the KU and the backup SHKU are equipped with controlled shutters, and the mine building is made with skip windows. At the same time, temperature sensors are placed behind each KU heat exchanger, and temperature, pressure, or densitometers and flow sensors are installed in the air duct and in the near-barrel courtyard of the air supply barrel, which are connected to a microcontroller unit capable of supplying control signals to mechanisms for changing the KU heat output and backup ШКУ.

Заявленная система обеспечивает повышение надежности проведения воздухоподготовки в холодное время года за счет применения резервной ШКУ при выходе из строя основной КУ и осуществление подачи воздуха в воздухоподающие стволы в теплое время года, т.е. при отключенной ШКУ, с минимальными затратами на преодоление аэродинамического сопротивления движению воздуха.The claimed system provides an increase in the reliability of air preparation in the cold season due to the use of a backup SHKU in case of failure of the main KU and the implementation of air supply to the air supply trunks in the warm season, i.e. when the ShKU is off, with minimal cost to overcome aerodynamic resistance to air movement.

Установка резервной ШКУ, которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами, а также снабжение воздухозаборных окон КУ и ШКУ управляемыми шторками позволяет контролировать с помощью датчиков параметры воздуха работоспособность системы и управлять теплопроводностью КУ и ШКУ при любых условиях.Installing a backup SHKU, which is equipped with a blocking fret and pressure fans, as well as supplying KU and ShKU air intake windows with controlled shutters, allows the air to monitor the system’s performance and control the thermal conductivity of KU and ShKU under any conditions.

Микропроцессорный блок, выполненный с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности КУ и резервной ШКУ и анализирующий информацию, поступающую с датчиков, позволяет осуществлять контроль и задавать режим работы КУ и резервной ШКУ, что обеспечивает высокоэффективное автоматизированное управление всей системы воздухоподготовки.The microprocessor unit, configured to supply control signals to the mechanisms for changing the heat output of the KU and the backup SHKU and analyzing information from the sensors, allows you to control and set the operating mode of the KU and the backup SHKU, which provides highly efficient automated control of the entire air preparation system.

Сущность изобретения поясняется фигурами.The invention is illustrated by figures.

На фиг. 1 схематично представлена заявляемая система.In FIG. 1 schematically presents the inventive system.

На фиг. 2 показано расположение датчиков, контролирующих параметры воздуха, на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.In FIG. 2 shows the location of sensors monitoring air parameters; FIG. 3 is a view A in FIG. 2.

На фиг. 4 показан разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 4 shows a section bB in FIG. one.

Фиг. 5 - вид В на фиг. 4. FIG. 5 is a view B in FIG. four.

Фиг. 6 представляет собой схему управления работой КУ и резервной ШКУ.FIG. 6 is a control diagram of the operation of the KU and the backup SHKU.

1 - калориферная установка (КУ);1 - air heater (KU);

2 - надшахтное здание;2 - mine building;

3 - главная вентиляторная установка (ГВУ);3 - main fan installation (HLG);

4 - вентиляционный ствол;4 - a ventilation trunk;

5 - воздухоподающий ствол;5 - air supply barrel;

6 - скиповые окна;6 - skip windows;

7 - теплообменник КУ 1;7 - heat exchanger KU 1;

8 - датчик температуры, расположенный в надшахтном здании;8 - temperature sensor located in the mine building;

9 - воздухозаборное окно;9 - air intake window;

10 - шторка окна 9;10 - window blind 9;

11 - резервная ШКУ;11 - backup ShKU;

12 - теплообменник резервной ШКУ 11, может быть выполнен как водяной, газовый или электрический;12 - backup heat exchanger ShKU 11, can be performed as water, gas or electric;

13 - воздухозаборное окно;13 - air intake window;

14 - шторка окна 13;14 - window blind 13;

15 - калориферный канал;15 - air heater channel;

16 - нагнетательный вентилятор;16 - discharge fan;

17 - перекрывающая ляда;17 - overlapping lyada;

18, 19 - датчик температуры, давления, либо плотномер;18, 19 - temperature, pressure sensor, or densitometer;

20 - датчик расхода;20 - flow sensor;

21, 22 - датчик температуры, давления, либо плотномер;21, 22 - temperature, pressure sensor, or densitometer;

23 - датчик расхода;23 - flow sensor;

24 - околоствольный двор;24 - near-barrel yard;

25 - микроконтроллерный блок.25 - microcontroller unit.

Заявляемая система работает следующим образом.The inventive system operates as follows.

В холодное время года наружный воздух за счет общешахтной депрессии, создаваемой ГВУ 3, засасывается в КУ 1, расположенную по периметру надшахтного здания 2 в один ряд. Проходя через КУ 1, воздух нагревается до температуры не ниже +2°C (Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Вып.33 / ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». М.: 2003) и поступает в воздухоподающий ствол 5. В воздухоподающий ствол 5 поступает также холодный наружный воздух через скиповые окна 6. За счет того, что КУ 1 расположена по периметру надшахтного здания 2, обеспечивается равномерный прогрев воздуха, поступающего в воздухоподающий ствол 5. На выходе из КУ 1 за каждым теплообменником 7 расположен соответствующий ему датчик температуры 8, который контролирует работоспособность теплообменника 7 КУ 1.In the cold season, the outside air due to the mine depression created by the HLD 3 is sucked into the KU 1, located along the perimeter of the mine building 2 in one row. Passing through KU 1, the air is heated to a temperature of at least + 2 ° C (Unified safety rules for the development of ore, non-metallic and placer mineral deposits by underground method (ПБ 03-553-03). Series 03. Issue 33 / GUP “NTTs” on safety in industry of the Gosgortekhnadzor of Russia. ”M .: 2003) and enters the air supply barrel 5. Cold air also enters the air supply shaft 5 through skip windows 6. Due to the fact that KU 1 is located around the perimeter of the mine building 2, it ensures uniform warming the air entering about in the air supply barrel 5. At the outlet of KU 1, behind each heat exchanger 7 there is a corresponding temperature sensor 8, which monitors the operability of the heat exchanger 7 KU 1.

В случае выхода из строя хотя бы одного теплообменника 7 датчики 8 фиксируют изменение температуры воздуха, передают сигнал на МКБ 25, система автоматизации закрывает шторки 10 в воздухозаборных окнах 9, находящихся на входе в теплообменники 7. Одновременно по сигналу с МКБ 25 механизм регулирования теплопроводности ШКУ 11 (не показан) открывает шторки 14 в воздухозаборном окне 13 резервной ШКУ 11, включает теплообменники 12 и нагнетательные вентиляторы 16. Расход воздуха, подсасываемого через надшахтное здание 2, определяется как разность расхода воздуха, поступающего в околоствольный двор 24 и в калориферный канал 15.In the event of failure of at least one heat exchanger 7, the sensors 8 record the change in air temperature, transmit a signal to MKB 25, the automation system closes the shutters 10 in the air intake windows 9 located at the entrance to the heat exchangers 7. At the same time, according to the signal from MKB 25, the control mechanism of thermal conductivity of ШКУ 11 (not shown) opens the shutters 14 in the air intake window 13 of the backup SHKU 11, includes heat exchangers 12 and pressure fans 16. The flow rate of air drawn in through the mine building 2 is determined as the difference in flow rate air entering the borehole 24 and into the air duct 15.

Воздух в резервную ШКУ 11 поступает через воздухозаборное окно 13, шторки 14 которого во время штатного режима работы ШКУ 1 находятся в закрытом положении. Далее воздух поступает в калориферный канал 15. Для подачи воздуха в теплообменники 12 включаются нагнетательные вентиляторы 16. Перекрывающая ляда 17 не дает холодному воздуху попадать через калориферный канал 15 напрямую в воздухоподающий ствол 5.Air in the backup SHKU 11 enters through the air intake window 13, the curtains 14 of which during normal operation of the SHKU 1 are in the closed position. Further, air enters the air duct 15. For supplying air to the heat exchangers 12, the blowing fans 16 are turned on. The blocking lyad 17 prevents the cold air from flowing directly through the air duct 15 into the air supply barrel 5.

Информация с датчиков 8, 18, 21, 19, 22 и 20, 23 поступает на вход МКБ 25, который после их обработки определяет, какая из установок (основная или резервная) должна осуществлять воздухоподготовку и выдает управляющие сигналы на механизмы изменения теплопроизводительности КУ 1 и ШКУ 11.Information from the sensors 8, 18, 21, 19, 22 and 20, 23 is fed to the input of the ICD 25, which after processing determines which of the units (primary or backup) should carry out air preparation and provides control signals to the mechanisms for changing the heat output of KU 1 and SHKU 11.

При отсутствии необходимости в воздухоподготовке наружный воздух подается через калориферный канал 15. При этом перекрывающая ляда 17 открывается, а шторки 14 воздухозаборного окна 13, располагающиеся в ШКУ 11, находятся в открытом положении. Шторки 10 воздухозаборных окон 9, располагающиеся в надшахтном здании 2, находятся в закрытом положении.If there is no need for air conditioning, outside air is supplied through the air-duct channel 15. At the same time, the overlapping lyad 17 is opened, and the curtains 14 of the air intake window 13 located in the locker 11 are in the open position. The shutters 10 of the intake windows 9, located in the mine building 2, are in the closed position.

Claims (1)

Система регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, включающая главную вентиляторную установку, воздухоподающий ствол, надшахтное здание, по периметру которого расположены теплообменники калориферной установки,
отличающаяся тем, что воздухоподающий ствол через калориферный канал связан с резервной шахтной калориферной установкой, которая снабжена перекрывающей ладой и нагнетательными вентиляторами, воздухозаборные окна калориферной установки и резервной шахтной калориферной установки снабжены управляемыми шторками, а надшахтное здание выполнено со скиповыми окнами, при этом за каждым теплообменником надшахтного здания размещены датчики температуры, а в калориферном канале и в околоствольном дворе воздухоподающего ствола установлены датчики температуры, давления, либо плотномеры и датчики расхода, которые связаны с микроконтроллерным блоком, выполненным с возможностью подачи управляющих сигналов на механизмы изменения теплопроизводительности калориферной установки и резервной шахтной калориферной установки. An air conditioning control system at an underground mining enterprise, including a main fan unit, an air supply barrel, a mine building, along the perimeter of which are heat exchangers of the air heater,
characterized in that the air supply shaft is connected through a calorifer channel to a reserve mine air heater, which is equipped with an overlapping fret and pressure fans, the air intake windows of the air heater and reserve mine air heater are equipped with controlled shutters, and the shaft building is made with skip windows, with each heat exchanger temperature sensors are located on the shaft building, and yes snips temperature, pressure or flow sensors, and densitometers, which are associated with the microcontroller unit configured to supply control signals to the mechanisms of change of air heater heat output reserve shaft installation and air heater plant.

Images