Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и наук Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова

(технический университет)

кафедра АПП

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой АПП

_____________проф. Р. М. Проскуряков

_____________2005 г.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Студенту: Шимпф Елене Николаевне уч. группа ЭР-99-1847

Тема: Автоматизация главной водоотливной установки в условиях рудника “Каула-Котсельваара” ОАО ГМК “Печенганикель”.

Исходные данные:

Технические, технологические, технико-экономические материалы комбината “Печенганикель” и рудника “Каула - Котсельваара”, материалы производственной практики, научно-технические отчеты кафедры АПП.

Тема специальной части: Система автоматического управления насосами главного водоотлива.

Требования к графической части проекта и пояснительной записке содержатся в Методических указаниях по проектированию.

Руководитель проекта: доцент __________________ Маларев В.И.

Дата выдачи задания: 20 декабря 2004 г.

Министерство образования и наук Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

Допускается к защите в ГАК

Зав.кафедрой АПП

_______________ проф. Р.М.Проскуряков

“_______” ______________________ 2005 г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ДП.99.1847.00

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Автоматизация главной водоотливной установки в условиях рудника “Каула-Котсельваара” ОАО ГМК “Печенганикель”.

Автор: студент гр. ЭР-99 /______________/ / Шимпф Е.Н.. /

Руководитель проекта: доцент / ______________/ / Маларев В. И./

Рецензент: профессор /______________/ / Сарвин А.А./

Консультанты:

каф. ЭА и ЭМ: профессор /______________/ /Козярук А. Е./

доцент /______________/ /Ганский В. П./

каф. БП и РГП: профессор /______________/ /Сметанин М. М./

Санкт-Петербург

2005 г.

Аннотация

В проекте рассматриваются вопросы автоматизации шахтной водоотливной установки. Анализ требований к аппаратуре автоматизации позволяет использовать в качестве устройства управления насосом микропроцессорный контроллер КР1816ВЕ48.

Предлагаемая система автоматизации на основе микро ЭВМ позволяет повысить надёжность работы водоотливной установки в целом, снизить затраты на содержание и её обслуживание, а также на электроэнергию.

Пояснительная записка представлена на 104 стр., содержит 26 таблицы и 14 иллюстраций. Графический материал представлен на 8 листах.

Abstract

Given graduation paper is the project which examines the automation of the pit's water-pumping installation.

The analysis of the requirement to the automation's equipment make it possible to use the microprocessor controller kp1816BE48 as a control unit of the water-pumping installation.

Suggested in the project automation system allows to raise reliability of the functioning the water-pumping installation as a whole, to reduce expenses on the maintenance and service on water-pumping installation, as well as on the electric power.

The project consists of 104 pages of text, 26 tables and 14 drawings. Graphical material is presented on 8 draught sheets.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Общие сведения о районе и месторождении

1.1.1 Географо-экономические сведения

1.2 Геологическое строение района и месторождения

1.2.1 Структура месторождения

1.2.2 Морфология рудных тел

1.2.3 Гидрогеологические условия и ожидаемые водопритоки

1.3 Горная часть

1.3.1 Существующее состояние горных работ

1.3.2 Горно-геологические условия отрабатываемого месторождения

1.3.3 Система разработки

1.3.4 Условия применения систем разработки

1.4 Водоотлив при проходческих работах

2. Стационарные установки

2.1 Водоотливные установки

2.2 Эксплуатационный расчёт водоотливной установки

2.3 Схема вентиляции

2.4 Подъёмные установки

3. Электроснабжение водоотливной установки

3.1 Расчёт электроснабжения участка водоотлива

3.2 Расчёт снабжения потребителей на 6 кВ

3.3 Расчёт потребителей низкого напряжения

4. Электропривод компрессора

4.1 Техническое задание

4.2 Общие сведения о компрессоре

4.3 Разработка алгоритма и силовой схемы электропривода

4.4 Выбор электродвигателя

4.5 Выбор закона управления

4.6 Математическая модель двигателя

5. Разработка систем автоматизации водоотливной установки

5.1 Общие сведения о водоотливе

5.2 Постановка задачи

5.3 Построение математической модели

5.4 Проведение экспериментов с моделью

5.5 Требования, предъявляемые к аппаратуре

5.6 Устройство микропроцессора

5.7 Аппаратура автоматизации водоотливной установки на микро-ЭВМ

5.8 Ориентировочный расчёт надёжности аппаратуры

5.9 Монтаж и наладка устройств

6. Экономическое обоснование

7. Безопасность жизнедеятельности

7.1 Анализ потенциальных опасностей

7.2 Анализ травматизма и профзаболеваний

7.3 Борьба с рудничной пылью

7.4 Электробезопасность

7.5 БЖД при чрезвычайных ситуациях

7.6 План ликвидации аварии

8. Охрана окружающей среды

8.1 Характеристика предприятия

8.2 Характеристика источников загрязнения окружающей среды

8.3 Охрана атмосферы

8.4 Охрана и рациональное использование водных ресурсов

8.5 Охрана и использование земельных ресурсов

8.6 Охрана и рациональное использование недр

8.7 Использование отходов

9. Заключение

10. Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Водоотливные установки горных предприятий, отрабатывающих обводненные участки, представляют собой сложный энергомеханический комплекс, автоматизация которого очень актуальна.

Основная задача автоматизации заключается в высвобождении обслуживающего персонала, обеспечении надежности и экономичного функционирования процесса водоотлива, что позволяет исключить затопление горных выработок и создать нормальные условия для ведения горных работ.

Учитывая многообразие типов водоотлива, разнообразие гидрогеологических и горнотехнических условий шахт и рудников, для автоматизации этого процесса используется, как правило, серийная аппаратура.

Для повышения эффективности этой аппаратуры целесообразно переводить её на современную элементную базу с применением средств вычислительной техники. Анализ требований, предъявляемых к аппаратуре автоматизации и специфики её работы в условиях шахты «Ленинградская», позволяет использовать для устройства управления насосами микропроцессорный контроллер.

Построенная на основе микро-ЭВМ система автоматизации может обеспечить бесперебойную откачку шахтных вод при минимальных затратах, а также производить преимущественное включение водоотливной установки в часы минимальной загрузки энергосистемы (ночь, раннее утро). В результате повышается надёжность водоотливной установки в целом, снижаются затраты на её содержание и обслуживание, а также расходы на электроэнергию.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ И МЕСТОРОЖДЕНИИ

1.1.1 ГЕОГРАФО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Месторождение медно-никелевых руд «Котсельваара» находится в Печенгском районе Мурманской области в 5 км к юго-востоку от районного центра - поселка Никель, с которым соединено шоссейной дорогой. В трех километрах к северу от месторождения проходит железная дорога Никель - Мурманск, расстояние по которой до Мурманска составляет 170 км.

Месторождение «Котсельваара» входит в Западный узел месторождений Печенгского рудного поля и является непосредственным продолжением находящегося к северу от него месторождения «Семилетка» Оба месторождения отрабатываются рудником подземных работ «Каула-Котсельваара-Семилетка», пять участков, которого ведут добычу руд месторождения «Котсельваара».

Источником водоснабжения рудника служат озера «Аллатаус-Ярви», «Безымянное», расположенные в соответственно в 1.0 км и 0.5 км к ЮВ от месторождения.

Месторождение приурочено к северо-западному склону Печенгских тундр с абсолютными отметками 320-470 м. Климат района морской, полярный с длительной зимой (7-8 месяцев), коротким прохладным летом, неустойчивой погодой. Среднегодовая температура 00С. Глубина промерзания почвы 2-2,5 м, вечная мерзлота отсутствует. В районе часты сильные ветра.

1.2 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА И МЕСТОРОЖДЕНИЯ

В геологическом строении района месторождения принимают участие среднепротерозойские образования Печенгской серии, слагающие дугообразно изогнутый в плане Печенгский синклинорий. Практический интерес в составе серии представляют туфогенно-осадочные отложения Ждановской подсвиты. Последние представлены переслаивающимися конгломератами, песчаниками, алевролитами, филлитами с прослоями туфов, и туффитов. Породы этой толщи называемой продуктивной, прорваны многочисленными пластовыми интрузиями перидотитов, реже пироксенитов и габбро. С интрузиями серпентинизированных перидотитов пространственно и генетически связано никелевое оруднение. Породы продуктивной толщи подстилаются и перекрываются толщами эффузивов - диабазами III и IV покровов соответственно.

Месторождение Западного рудного узла Печенгского поля, к которым, кроме «Котсельваара», относится месторождение «Каула» и «Семилетка», приурочены к ультрабазитовым массивам верхней части продуктивной толщи и погружаются вместе с ней под углами 30-60 под диабазы IV покрова в южном направлении.

Месторождение «Котсельваара» приурочено к крупному (южному) массиву ультрабазитов, имеющему длину более 2 км, среднюю мощность около 100 метров (максимальная мощность массива превышает 200 м) и прослеженному на глубину более, чем на 1000 метров.

Вмещающими массив породами со стороны висячего бока являются туфогенно-осадочные породы, представленные переслаивающимися пепловыми и гравийными туфами, туффитами, туфопесчаниками, алевролитами и филлитами, выше по разрезу перекрываемые диабазами порфиритами вулканогенной толщи. В лежачем боку массива находятся филлиты, алевролиты реже песчаники ритмично-слоистой осадочной толщи.

Массив и вмещающие его породы смяты в довольно широкую синклинальную складку, осложненную складчатостью более высоких порядков. На флангах месторождения синклинальная складка переходит в узкие, сильно сжатые антиклинальные складки, с которыми связаны пережимы мощностей никеленосного массива и рудного тела.

В лежачем боку массива ультрабазитов проходит межпластовая зона субширотного надвига - главное тектоническое нарушение, контролирующее медно-никелевое оруднение. Зона имеет юго-восточное падение под углами 30-50. Тектонические нарушения субмеридиального направления представлены крутопадающими сбросами и взбросами с амплитудами смещения от 39 до 70-100 м. С некоторыми из них связаны дорудные дайки диабазов. Наиболее крупные меридиальные нарушения расположены на западном и восточном флангах месторождения. Среди них встречены как дорудные, так пострудные трещины. С последними связаны разрывы сплошности и смещения отдельных частей рудных тел.

В висячем боку месторождения на контактах диабазов с филлитами широко развиты межпластовые зоны разрывных нарушений, мощность которых достигает 3-4 м.

Породы интрузивного комплекса разбиты сложной системой трещин различного направления.

К интрузивному массиву основных ультраосновных пород приурочены и генетически с ним связаны два рудных тела месторождения: Главное и Северное, а также рудные линзы, приуроченные к ответвлениям массива.

1.2.1 СТРУКТУРА МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Все породы, слагающие участок месторождения, падают на юг под углом 30?-35?. С глубиной отмечается выхолаживание до 10?-15? объясняются это тем, что вмещающие породы вместе с заключенными в них интрузиями гипербазитов собраны в крупную синклинальную складку, осложненную складками более высоких порядков и тектоническими нарушениями. Западное крыло складки имеет крутые углы падения 55? -60? к востоку. Восточное более пологое с углами падения пород 30? -35? к западу.

Размах крыльев складки достигает 1,5 км, а глубина максимального погружения по вертикали 500-550 м. С запада и с востока синклинальная складка ограничена антиклинальным подъемом пород. В местах перегибов слоев пород расколоты на ряд блоков, ограниченных тектоническими зонами. На месторождении прослежены две крупные тектонические зоны, которые ограничивают его с запада и с востока.

Крепость руд по шкале Протодьяконова колеблется от 8 до 14, в среднем 12, а пород - от 10 до 16 (10-12- около 10% объема, 13-15-примерно 85%, 16-18 -5%). Плотность руды составляет 2,9 т/м3, а пород - 2,8 т/м3. Влажность руды- 3,5%.

1.2.2 МОРФОЛОГИЯ РУДНИЧНЫХ ТЕЛ

Главное рудное тело месторождения залегает в серпентинизированных периодотитах лежачего бока массива ультрабазитов, Северное - приурочено к межпластовой тектонической зоне, проходящей в филлитах к северу от Главного рудного тела, в западной части месторождения. В центральной части месторождения Северное тело сливается с Главным, образуя единое рудное тело.

Главное рудное тело имеет пластообразную форму, переменные элементы залегания и характеризуется достаточно сложной морфологией, что определяется широким развитием складчатости высоких порядков и разрывной тектоники. Главное рудное тело сложено, в основном, рядовыми вкрапленными рудами в серпентинитах, с подчиненным количеством брекчиевидных, богатых вкрапленных и сплошных руд в лежачем боку рудного тела и прожилково-вкрапленного оруденения подстилающих филлитов. В плоскости Главного рудного тела оконтурено несколько крупных безрудных «окон».

Северное рудное тело связано не только генетически, но и пространственно с Главной межпластовой зоной смятия. Северное рудное тело имеет жилообразную форму и состоит из двух частей: западной и восточной. Максимальная длина по простиранию западной ветви составляет в необработанной части 600 м, восточной -320 м. Западная ветвь прослежена на глубину до горизонта -320 м, восточная до горизонта -40 м. Северное рудное тело сложено, преимущественно, богатыми брекчиевидными и массивными рудами. До 40% рудного тела составляют бедные оруденелые филлиты.

Мощность рудных тел непостоянная. Истинная мощность Главного рудного тела меняется от одного метра до нескольких десятков метров, Северного до 9 метров, в том числе мощность западной ветви Северного рудного тела - от 0.4 м до 9.0 м.

В целом наблюдается уменьшение средней истинной мощности на глубоких горизонтах рудных тел.

Таблица 1

Рудное тело	Длина по простиранию	Абс. Отметка распростране-ния, м.	Мощность истинная, м.	Направление и угол падения.
		От	До	От	До	сред.	От	До	сред.
Главное	2000	+270	-400	1	32	5	00	700	ЮВ 300
Северное	900	+170	-310	0,4	9	5	200	400	ЮВ 300

Таблица 2

Горизонт	Запасы т. т.	Содержание в %
		Никель	медь	кобальт
- 140м	Богатая	186,9	2,00	1,10	0,052
	Бедная	11,1	0,78	0,34	0,027
- 170м	Богатая	210	2,05	1,07	0,053
	Бедная	14,2	0,78	0,34	0,027

1.2.3 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ОЖИДАЕМЫЕ ВОДОПРИТОКИ

Подземные воды на месторождении встречены в моренных отложениях четвертичного возраста и коренных породах.

Водовмещающими породами в водоносном горизонте четвертичных отложений являются небольшие по мощности и ограниченные по площади линзы песков, водообильность которых весьма мала. Коэффициент фильтрации моренных отложений изменяется в пределах 0.05-1.3 м/сут. Роль данного водоносного горизонта в обводнении подземных горных выработок ничтожна.

Водоносный комплекс коренных пород представлен диабазами, перидотитами, пироксенитами, габбро, филлитами и др. и содержит трещинные воды. По характеру и степени обводнения в водоносном комплексе можно выделить две зоны: верхнюю и нижнюю.

Верхняя зона мощностью до 150м характеризуется относительно равномерным и более интенсивным, чем нижняя развитием трещиноватости, а, следовательно, и водоносности, хотя в пределах нее имеются все переходы от практически нетрещиноватых безводных участков до сильно трещиноватых водообильных. Коэффициент фильтрации пород этой зоны колеблется от 0.007 до 0.59 м/сут. Водообильность зависит от инфильтрации атмосферных осадков, увеличиваясь в периоды ливневых дождей и таяния снега.

В нижней зоне породы трещиноваты и водоносны, главным образом, в пределах тектонических нарушений и на контактах осадочных пород с основными и ультраосновными. Средняя водопроницаемость нижней зоны в 5-6 раз ниже, чем верхней.

Водоносный комплекс коренных пород является главным источником обводнения подземных горных выработок.

В настоящее время добычные работы ведутся на гор. -140м ("Котсельваара") и -10м ("Семилетка"). Суммарные водопритоки со всего шахтного поля составляют:

среднегодовой - ~350 м3/ч;

максимальный среднемесячный - ~ 900-1000 м3/ч;

максимальный среднесуточный - ~ 1200-1400 м3/ч.

Водопритоки формируются за счет подземных вод водоносного комплекса коренных пород и атмосферных осадков, проникающих с поверхности, в том числе через отработанные карьеры. Откачка воды с подштольневых горизонтов осуществляется главной насосной станцией горизонта -110м, оборудованной 5-ю насосами ЦНС 300-300. В настоящей работе предусматривается отработка месторождения до горизонта -200м, водопритоки к насосной станции горизонта не превысят 70 м3/ч (нормальный) и 150 м3/ч (максимальный).

Для очистки от взвесей, никеля, меди и сульфатов вся вода через накопитель емкостью 500 тыс. м3, предназначенный для накопления воды в период больших водопритоков и обеспечения равномерного поступления ее на очистку, подается на очистные сооружения.

1.3 ГОРНАЯ ЧАСТЬ

1.3.1 СУЩЕСТВУЮЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Месторождение «Котсельваара» отрабатывается согласно проектного задания 1967 года. Горные работы на западном фланге ведутся на гор . -10, 40, -70, -110, -140 (богатый блок).

Месторождение Котсельваара вскрыто продолжением штольни Капитальная (гор. 140 м), вертикальным вспомогательным стволом (ВВС), пройденным в центре месторождения для глубоких горизонтов с поверхности до гор. -110 м. На флангах месторождения пройдены западный и восточный вентиляционные восстающие (ЗВС) и (ВВВ).

Западный участок месторождения «Котсельваара» - «богатый блок» вскрыт с поверхности до гор. -110 м западным наклонным вспомогательным стволом (ЗВС), слепым наклонным эксплуатационным стволом (НЭШ) с горизонта штольни 140 м до гор. -110 м и вентиляционным восстающим № 2 с поверхности до гор. -110 м. Для реконструкции всей схемы проветривания горных работ на месторождении Котсельваара в центральной его части пройден центральный восстающий (ЦВВ), на поверхности, в устье ЦВВ построена главная вентиляционная установка № 4 (ВОД-ЗОМ). Вентиляционная установка № 4 нагнетает свежий воздух на все рабочие горизонты. Проветривание всех участков осуществляется по комбинированной схеме при совместной работе пяти вентиляторов. Это связано с большой разбросанностью добычных участков в пределах двухкилометрового шахтного поля и размещаются на одиннадцати горизонтах в пределах 300 м по вертикали.

1.3.2 ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Главной характеристикой является выполаживание рудных тел с уменьшением мощности оруденения пластов.

Средняя нормальная мощность Главного рудного тела 5,29м. Содержание никеля в руде колеблется от 0,62% до 0,83%, а меди от 0,31% до 0,48%.

Руды и вмещающие породы устойчивые, однако на контакте висячего блока встречаются слабоустойчивые серпентиниты.

Горно-геологические условия разработки глубоких горизонтов Северного рудного тела отличаются от горизонтов выше горизонта -110м. Отличия заключаются в резком уменьшении мощности оруденелой залежи. На верхних горизонтах средняя мощность по отрабатываемому участку превышала 8,5 метров, а на рассматриваемых горизонтах - 3,7 метра. Средний угол падения составляет 43.

Содержание никеля в запасах Северного рудного тела колеблется от 0,78% до 3,07%.

Руды и вмещающие породы устойчивы, крепость руды составляет 10-13, а породы: 1012 - 50%; 1315 - 45%; 1618 - 5% по шкале профессора Протодьяконова.

1.3.3 СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

В целях снижения разубоживания руды, оказывающего существенное влияние на эффективность горного производства, в проекте разработки незатронутых отработкой запасов месторождений "Котсельваара" и "Семилетка" принимаются системы с открытым выработанным пространством и поддержанием его в течение всего периода эксплуатации рудными целиками. При эксплуатации запасов применяются следующие системы разработки:

камерная с отбойкой руды из под этажных штреков;

камерно-столбовая с отбойкой руды скважинами;

камерно-столбовая с мелко шпуровой отбойкой;

камерно-столбовая с доставкой руды силой взрыва.

При составлении рабочих проектов на отработку очистных блоков рудных тел с невыдержанной мощностью и углом залегания могут применяться комбинации вышеперечисленных систем разработки с соблюдением условий применения, параметров и правил безопасности для каждой системы разработки.

1.3.4 УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Камерная система разработки с отбойкой руды из под этажных штреков применяется при:

выемочной мощности рудного тела не менее 3,0 м;

неустойчивых породах висячего бока. В зависимости от угла падения рудной залежи применяется два варианта системы разработки:

с одним общим горизонтом скреперования - при угле залегания более 45°;

с промежуточным горизонтом скреперования - при углах падения рудных тел 35° - 45°.

Камерно-столбовая система разработки с отбойкой руды скважинами применяется при:

выемочной мощности рудного тела не менее 3,0 м;

угле падения рудной залежи до 40°;

повышенном содержании полезных компонентов в руде.

Отличительными особенностями этой системы являются: открытое выработанное пространство, при котором управление горным давлением осуществляется оставлением междуэтажных и междукамерных столбчатых или ленточных целиков, отбойка руды в камерах производится веерами скважин малого диаметра, нахождение в камере людей ограничивается.

Камерно-столбовая система разработки с мелко шпуровой отбойкой применяется при:

выемочной мощности рудного тела не менее 0,8 м не более 3,0м;

угле падения рудной залежи до 45°;

устойчивости руд и вмещающих пород, обеспечивающих при при нятых размерах камер и целиков и срок отработки блоков сохранность выработанного пространства и безопасность работ.

Отличительная особенность этой системы разработки -управление горным давлением с поддержанием налегающих горных пород целиками, шпуровая отбойка и необходимость нахождения рабочих непосредственно в очистном пространстве.

Камерно-столбовая система разработки с доставкой руды силой взрыва применяется при:

выемочной мощности рудного тела не менее 3,0 м;

угле падения рудной залежи от 20 до 40°;

повышенном содержании полезных компонентов в руде.

Отличительной особенностью этой системы является скважинная отбойка руды слоями на свободное пространство над дучками и доставка руды к ним силой взрыва.

При переходе на отработку запасов с поддержанием выработанного пространства на участках затронутых отработкой, отдельные (исключительные) оставленные целики с высоким содержание руды могут быть отработаны системами подэтажного обрушения. Сущность системы заключается в отбойке руды веерами скважин из подэтажных выработок на отрезную щель, управление горным давлением является обрушением налегающих пород, а выпуск руды производится под обрушенными породами.

Допускается при составлении рабочего проекта на отработку конкретного очистного блока, в соответствии с горно-геологическими и горнотехническими условиями, применять в пределах одного очистного блока комбинации из вышеперечисленных систем разработки, как по простиранию рудного тела, так и по его падению, с соблюдением основных параметров и мер безопасности для каждой из применяемых систем.

Отработка оставшихся камерных запасов руды в зоне, ранее затронутой отработкой с обрушением, рекомендуется отрабатывать вышеперечисленными системами разработки с поддержанием выработанного пространства по локальным проектам с учетом конкретных горно-геологических условий.

В отдельных случаях, на отдельных участках, при углах падения залежи, превышающих 55° и мощностях рудных тел не более 3 м. как на месторождении "Котсельваара", так и "Семилетка" могут применяться системы с магазинированием руды.

1.4 ВОДООТЛИВ ПРИ ПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТАХ

Водоотлив при производстве проходческих работ осуществляется следующим образом:

При проходке опережающей вскрывающей выработки (ствола НЭШ) до выхода на очередной горизонт (-140м; -170м и т.д.) вода откачивается призабойными насосами. До горизонта -140м вода откачивается насосами типа Н-1М на горизонт -110м и далее самотеком вода поступает в насосную главного водоотлива у ствола ВВС. После выхода ствола на отметку горизонта -140м в сбойке монтируется временная перекачная насосная, которая принимает воду от призабойных насосов и выдает ее на горизонт -110м. Далее при углубке ствола на горизонт -170м перекачная насосная переносится на сбойку с очередным горизонтом. При углубке НЭШ до горизонта -215м перекачная насосная переносится на этот горизонт и остается там на весь период эксплуатации как зумпфовая ствола.

Водоотлив при эксплуатации горизонтов осуществляется за счет уклонов выработок, направленных в сторону вентиляционного восстающего №2 бис, который в свою очередь является водо-перепускным со всех рабочих горизонтов на горизонт -200м.

С горизонта -200м по западному наклонному стволу вода выдается на горизонт -110м и по канавке поступает в существующую насосную станцию главного водоотлива, расположенную в околоствольном дворе ствола ВВС.

2. СТАЦИОНАРНЫЕ УСТАНОВКИ

2.1 ВОДООТЛИВ РУДНИКА «КАУЛА - КОТСЕЛЬВААРА»

На руднике «КаулаКотсельваара» подземный водоотлив осуществлен насосными станциями главного водоотлива.

На горизонте 110м в околоствольном дворе вертикального вспомогательного ствола (ВВС) расположена насосная главного водоотлива №4. Являясь наиболее мощным потребителем электрической энергии, камера насосной вплотную примыкает к камере центральной распределительной подстанции №226. Для сбора воды используется два водосборника V = 600м3 Откаченная вода поднимается по магистральному трубопроводу на 250м, на горизонт 140м и далее, по трубопроводу, проложенному по главному откаточному штреку, отводится на поверхность.

На период паводка работа водоотлива организуется следующим образом:

Паводковые воды с горизонтов ниже 140м собираются в водосборники насосной главного водоотлива на горизонте 110м. Часть паводковых вод перехватывается насосной №5 на горизонте 10м и выдается в водосборники насосной главного водоотлива №2, расположенной на горизонте 140м, откуда по магистральному трубопроводу выдается в устье штольни, где находится дренажная канава. С горизонта 110м вода так же подается в водосборники насосной №2 и отводится на поверхность.

2.2 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

Исходные данные:

приток нормальный QH = 5000 м3/сут;

приток максимальный QMAX= 17000 м3/сут;

Геометрический напор НГ = 257 м;

Плотность шахтной воды = 1050 кг/м3.

Минимальная подача насоса:

м3/час;

Ориентировочный напор насоса:

H' = HГ/ТР = 270 м,

где ТР = 0,95 - КПД трубопровода.

Определение типа насоса.

На универсальную характеристику насоса наносим точку с координатами

Q = 250 м3/час; НГ = 270 м.

Эта точка соответствует рабочей зоне насосов ЦНС 300 300.

Параметры насоса: Q = 300 м3/час; НК = 60м; НК0 = 67 м (напор рабочего колеса при закрытой задвижке); = 0,72.

Число рабочих колес z = Н'/НК = 270/60 = 4,5. Выбираем насос с пятью рабочими колесами (z = 5).

Напор насоса при закрытой задвижке: Н0 = zНК0 = 335 м.

Проверка насоса на устойчивость работы: Н' = 0,95Н0 = 270 м < 335 м. Работа насоса устойчива.

Максимальная подача насоса: QМАХ = 17000/24 = 708 м3\час.

Число насосов: n = 708/300 = 2,3.

Во время максимального притока требуется три рабочих насоса, поэтому, согласно правил безопасности, в насосной камере устанавливается пять насосов три - в работе, один - в резерве, один - в ремонте.

Выбор и расчет трубопровода.

Диаметр става: м.

Выбираем dН = 250 мм, толщина стенки 4,5 мм.

Допустимая скорость воды Н = 1,5 2,2 м/сек.

Диаметр трубного коллектора внутри камеры dК = 250 мм.

Диаметр всасывающего трубопровода: м.

Допустимая скорость воды = 1,2 1,8 м/сек.

Для улучшений условий всасывания принимаем dВС = 300 мм.

Характеристика трубопровода определяется расчетной схемой, с учетом местных гидравлических сопротивлений.

Всасывающий трубопровод оборудован: приемной сеткой без клапана, имеющий гидравлическое сопротивление 1,0; два колена с закруглением 0,6*2; конфузор 1,25.

lВС = 6м; dВС = 300 мм.

Сумма гидравлических сопротивлений:

? оВС = 3,45.

аВС = АДЛ · l1 + АМ1 · ?оВС = (0,079066·6 + 0,78710·3,45)·10-6 = 3,189·10-6 ч2/м5.

Став оборудован трубопроводом диаметром dН = 250 мм и длиной 251м при следующих значениях гидравлических сопротивлений: конфузор 0,1; задвижка 0,5; обратный клапан 10,0; тройники равнопроходные 4,5; колено изогнутое под углом 900 0,4.

Суммарные удельные сопротивления:

?оН = 15,5

Сопротивление става с учетом на местные сопротивления:

аН = 1,1АДЛ · lН + АМ · ?оН = (1,1· 0,20780 · 251 + 1,6321 · 15,5)·10-6 = 82,627·10-6 ч2/м5

Суммарные сопротивления трубопровода: а = аВС + аН = 85,86 · 10-6 ч2/м5 .

Характеристика трубопровода определяется следующим уравнением:

НМ = НГ + аQ2 = 257 + 0,00008586 · Q2

Характеристику насоса и изменение его КПД можно построить, используя следующие зависимости:

Н = 66,9 + 0,04Q - 0,00022Q2;

з = 0,597·10-2Q - 0,146·10-4Q2 + 0,0096·10-6Q3 .

Таблица 3

Q	Q2	HМ	H
0	0	251	334,5	0
50	2500	251,21	341,75	0,2632
100	10000	251,86	343,5	0,4606
150	22500	252,93	339,75	0,5994
200	40000	254,43	330,5	0,6868
250	62500	256,37	315,75	0,73
300	90000	258,73	295,5	0,7362
350	122500	261,52	269,75	0,7126
400	160000	264,74	238,5	0,6664



рис. 2. 1. Характеристики трубопровода, насоса, КПД насоса.

Рассчитываем мощность электродвигателя привода насоса:

N=

Где k=1.15 - коэффициент запаса по мощности на случай пониженного напряжения в питающей сети;

Q = 300 м/час - фактическая производительность насоса;

H= 257м - напор в рабочей точке характеристики;

- плотность откачиваемой воды;

g = 9,8 - сила тяжести;

= 0,72 - коэффициент полезного действия насоса.

2.3 СХЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ

При совмещенной отработке глубоких горизонтов месторождений “Котсельваара” и “Семилетка” проветривание горных работ предусматривается по фланговой схеме, комбинированным способом.

В схеме вентиляции рудника задействованы четыре существующие вентиляторные установки:

- На месторождении “Семилетка” ГВУ № 7 (вентилятор ВОКД-2,4) в нагнетательном режиме;

- На месторождении “Котсельваара”:

- ГВУ № 4 (вентилятор ВОД-3 ОА) в нагнетательном режиме;

- ГВУ № 8 (вентилятор ВЦ-31,5) во всасывающем режиме;

- ГВУ № 9 (вентилятор ВЦ-31,5) во всасывающем режиме.

Вентиляторная ВОД-3 ОА (ГВУ № 4), расположена в устье центрального вентиляционного восстающего (ЦВВ). Вентиляторная ВЦ-31,5 (ГВУ № 8) расположена в устье западного вентиляционного восстающего (ЗВВ). Вентиляторная ВЦ-31,5 (ГВУ № 9), расположена в устье восточного вентиляционного восстающего (ВВВ).

Проветривание горных работ на руднике “Каула-Котсельваара” осуществляется по следующей схеме: на месторождение “Котсельваара” свежий воздух подается по центральному вентиляционному восстающему (ЦВВ) вентилятором ВОД-ЗОА ; отработанный воздух на восточном фланге выдается по восточному вентиляционному восстающему (ВВВ) вентилятором ВЦ-31,5; на западном фланге отработанный воздух выдается по западному вентиляционному восстающему (ЗВВ) вентилятором ВЦ-31,5; на месторождение “Семилетка” свежий воздух подается по вспомогательному наклонному стволу до горизонта +120 м и долее на рабочие горизонты по восстающему №146; отработанный воздух с месторождения “Семилетка” выдается по восточному вентиляционному восстающему (ВВВ) месторождения “отсельваара” вентилятором ВЦ-31,5; штольня “Капитальная” проветривается за счет депрессии вентилятора ВЦ-И,5(ГВУ № 8). Для исключения обмерзания вентиляционного канала ГВУ №1 в районе устья штольни “Капитальная”, калориферная ГВУ №1 остается в работе. Вентилятор вышеуказанной установки (ВУПД-1,8)- консервируется.

В проекте выполнен расчет необходимого количества воздуха для совместной отработки запасов месторождения “Котсельваара” до гори - №та -110 м (рядовые руды), до гор. -200 м (богатый блок) и месторождения “Семилетка” до гор. -100 м. Потребное количество воздуха на проветривание рудника определено для производительности 600 тыс. тонн руды в год.

Необходимое количество воздуха на проветривание горных работ определено позабойно по следующим факторам: по людям; по выносу пыли (минимальной скорости движения воздуха); по ВВ.

Следует отметить, что предлагаемая схема вентиляции от существующих вентиляторных установок позволяет осуществлять перераспределение подачи воздуха в широких пределах с одного участка на другой при изменении объемов выемки запасов по участкам месторождений.

2.4 ПОДЪЕМНЫЕ УСТАНОВКИ

Все подъемные установки, предусмотренные к использованию, действующие и длительное время находятся в эксплуатации. Технические характеристики существующих подъемов обеспечивают проектную производительность.

В период отработки глубоких горизонтов (ниже гор.-11 Ом) основным выходом на вышележащие горизонты является наклонная клетевая подъемная установка ЗНС. При сохранении обеих вагонеток ВЛН1-10 необходимый запас прочности каната обеспечивается заменой существующего каната 0 23.5 мм на 0 29 мм (с заменой футеровки барабана подъемной машины). Существующий диаметр каната обеспечивает необходимый запас прочности только при работе с одной вагонеткой. При этом в два раза увеличивается время спуска смены (18 человек с гор.+140м на гор.-200м будут опускаться 24 минуты). Двухслойная навивка каната на барабан в любом случае обеспечивается только при подъеме людей до штольневого гор.+140м.

Для подъема на руднике оборудовано два наклонных ствола: одно-скиповой, пройденный с поверхности (отм.+380 м) до горизонта +150 м (горизонт штольни “Капитальная”) под углом 290 и слепым вспомогательным стволом, пройденным с горизонта +300 м (горизонт штольни “Семилетка”) до горизонта +150 м под углом 290.

Скиповой ствол оборудуется одно-концевой (скип емкостью 3,2 м3) подъемной установкой для выдачи породы на поверхность в бункер скипового терриконика. скиповой породный ствол подъем обслуживает горизонты: +340 м, +300 м, +260 м, +230 м, +200 м, +170 м и +150 м.

Слепой вспомогательный ствол оборудуется одноконцевой подъемной установкой для спуска с горизонта +300 м (горизонт штольни “Семилетка”) на рабочие горизонты людей в людских вагонетках типа ВЛ-15, аудитора также для подъема-спуска оборудования, материалов и пр. на специальной платформе, которая прицепляется позади людских вагонеток. В случае спуска по стволу тяжелого груза весом до 10 т вагонетки отцепляются на специальной разминовке ниже гор.+150 м. Подъемная установка слепого вспомогательного ствола обслуживает горизонты +300 м, +260 м, +230 м, +200 м, +170 м и +150 м.

Основные грузопотоки:

- люди - 200 человек в смену

- крепежный лес - 10,0 м3 в сутки

- ВМ - 2000 кг в сутки

- сталь буровая - 500 кг в сутки

- оборудование и прочие материалы - 5 подъемов.

Загрузка скипа производится с помощью люкового затвора с пневмоприводом. На каждом горизонте скипового загрузочного устройства установлен породоулавливающий узел для улавливания мелкой просыпи во время загрузки скипа. Породная просыпь через породоулавливающий узел перепускается на нижележащие горизонты и через бункер с люковым затвором грузится в вагонетки, откуда откатывается в бункер скипового загрузочного устройства.

Скиповые установки оборудуются средствами сигнализации.

3. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ВОДООТЛИВНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УЧАСТКА ВОДООТЛИВА

Исходные данные:

Таблица 4

Электрооборудование водоотливной установки

Установка	Uн, кВ	Рн, кВт	Iп/Iн	Iн,А	Сosцн	зн	длинна кабеля, м
Насос ЦНС - 300 - 300 №1	6	500	6,5	57	0,9	0,94	41
Насос ЦНС - 300 - 300 №2							54
насос ЦНС - 300 -300 №3							62
насос ЦНС - 300 -300 №4							70
насос ЦНС - 300 -300 №5							78
Заливочный насос ЗПН - 40 - 15	0,38	15	7	28	0,88	88,5	60
привод задвижки ПЗ - 1 №1		2,2	6	5	0,83	80	42
привод задвижки ПЗ - 1 №2							55
привод задвижки ПЗ - 1 №3							63
привод задвижки ПЗ - 1 №4							71
привод задвижки ПЗ - 1 №5							79

Базисное напряжение на стороне высокого напряжения (Uб): 6,3кВ.

Базисное напряжение на стороне низкого напряжения (Uб): 0,4кВ.

Таблица 5

Длины остальных кабелей

номер кабеля	6	7
длинна кабеля, м	15	20

Решение:

Найдем номинальный ток

Заливочного насоса:

;

задвижки

;

Полученные данные внесем в табл.4.

3.2 РАСЧЕТ СНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА 6кВ

Подстанция главного водоотлива оборудуется комплексным распределительным устройством КРУРН- 6. Питание осуществляется по разным фидерам (по 2 фидера кабелем 3 x 150), длинной 3,7 км от подстанции на основной промплощадке. От РУ выходят два кабеля (3 x 150) на ЦПП нижней приёмной площадки горизонта -110 м.

Поскольку питание каждого насоса осуществляется по отдельному фидеру, за расчётную мощность принимаем мощность двигателя насоса.

Руст = 5*500 = 2500 кВт, Рр = 500 кВт.

Определяем расчётный ток в кабелях. По паспорту номинальный ток двигателя насоса I = 57 А.

Выбираем кабель для питания насосов из условия Iкаб ? I.

Выбираем кабель СБ с жилами сечением 25мм2 и определяем допустимый ток кабеля Iдоп = 90А.

Принимаем кабель СБ (3Ч25 + 1Ч10), его удельное сопротивление R= 0,846 Ом/км, Х= 0,091 Ом/км.

Сопротивление всего кабеля вычисляется по формулам R1 = R10l1; X1 = X10l1, результаты расчёта кабелей 1 - 5 приведены в табл.6.

Таблица 6

№ кабеля	1	2	3	4	5
R, Ом	0,035	0,046	0,052	0,059	0,066
Х, Ом	0,0037	0,0049	0,0056	0,0063	0,0071

Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение кабеля проверяется по термической стойкости, из условия Iп ? Iкз(3) , где Iп - предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле, при защитной аппаратуре КРУРН- 6 I= 8,12 кА, I (3) - ток трёхфазного к.з. в начале проверяемого кабеля, кА.

,

т.е. условие выполняется. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле

,

где I1 - ток высоковольтного кабеля, А; jэк - экономическая плотность тока, А/мм2. По экономической плотности тока сечение удовлетворяет заданным условиям.

Найдем ток трехфазного к.з. в точке соединения кабеля с двигателем насоса. Для этого определим сопротивления цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 6 кВ, приведены в таблице 6.

Ток трехфазного к.з находится по формуле:

I,

X,

I A.

результаты расчёта сведены в табл.7.

Таблица 7

№ кабеля	1	2	3	4	5
I3кз кА	4,03	4,02	4,01	4,01	4

Для определения величины напряжения в номинальном режиме необходимо определить потерю напряжения в высоковольтном кабеле по формуле:

,

напряжение на зажимах двигателей насосов

.

Результаты расчётов сведены в табл. 8.

Таблица 8

№ кабеля	1	2	3	4	5
U, В	0,133	0,231	0,301	0,385	0,480
U, В	5999,86	5999,76	5999,69	5999,61	5999,52

3.3 РАСЧЕТ СЕТИ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Расчетная мощность:

,

где - коэффициент спроса;

- установленная мощность; - мощность наиболее мощного двигателя.

Отсюда:

Расчетная мощность трансформатора:

где - средневзвешенный коэффициент мощности.

Поскольку

то cos

Отсюда .

Выберем участковую трансформаторную подстанцию типа ТСВ-63 в соответствии с условием (здесь Sт - номинальная мощность трансформатора), имеющую следующие паспортные данные: Sт.н.=63 кВА, Uв.н.= 6 кВ, Uн.н.=0,69/0,4 кВ, Iв.н.=5,7 А, Iн.н.=49/86 А, uk=3,5%, Ix,x=3,5%, Px,x=630 Вт, Рк=800 Вт.

Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к обмотке низкого напряжения трансформатора, Rт=0,0202 Ом, Хт=0,0518 Ом.

Определим сечение и сопротивление высоковольтного кабеля длиной l6=15 м. Расчетный ток этого кабеля принимаем равным номинальному току первичной обмотки ТСВ-63: I1=5,7 А. при сечении SВН=25 мм2 , Iдоп=90А. Принимаем кабель СБ(3, его удельное сопротивление R1-5=0,846 Ом/км, X1-5=0,091 Ом/км.

Сопротивление всего кабеля вычисляется по формулам:

R6=R60l6=0,8460,015.=0,01269 Ом; X6=X60l6=0,091.0,015=0,001365 Ом.

Окончательно принимаем высоковольтный кабель ЭВТ (310).

Примем в качестве защитного аппарата используется ячейка КРУРН - 6.

Коммутационный аппарат для трансформатора и насосов ВЭВ-6-16/315-ХЛ 5.

UВ, I=315 А, I=10000 A.

Проверка кабеля на термическую стойкость:

q=7=20 мм.

Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле:

,

где I1 - ток высоковольтного кабеля, А; jэк - экономическая плотность тока, А/мм2. По экономической плотности тока сечение удовлетворяет заданным условиям.

Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной I=20 м.

I А.

Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I; при S, I=58 А. Принимаем кабель СБ, его удельное сопротивление R=3,5 Ом/км, X=0,09 Ом/км. Сопротивление магистрального кабеля R=0,07 Ом, X=0,0018 Ом.

Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 7. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 6 - 6 кВ, приведенные к базисному напряжению

Сопротивление трансформатора: Хб.т=0,0202Ом; Rб.т=0,0518 Ом.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 7 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению

Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению

Хб =Хб8+ ХбТ+ Хб9 =0,0002+0,0202+0,000007=0,02 Ом;

Ток трехфазного к.з. в конце линии 9:

.

Величину напряжения в конце кабеля 7 примем равное номинальному напряжению вторичной обмотки трансформатора (400В) поскольку, в связи с малой длинной кабельных линий, выбранные кабель имеют большой запас по потери напряжения.

Выберем защитно-коммутационный аппарат в конце кабеля 7 в соответствии с условием:

где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);

Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.

Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =33 А,

Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 9 - 2830А.

Принимаем к установке в кабеля №7 магнитный пускатель ПВИ-63, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=63 А, Iо.аmax=1500 А.

Величина, т.е. условие выбора аппарата соблюдено.

Выберем кабель, определим ток к.з. и выберем коммутационную аппаратуру линии - 8.

Расчетный ток в кабеле 8 длиной l8 = 60 м (рис.2) равен номинальному току двигателя насоса (Iн =28А).

Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I2 Iдоп; при Sк..м.= 4мм2, Iдоп = 45 А.

Принимаем кабель СБ (3х4), его удельное R80=5,25 Ом/км, X70=0,095 Ом/км.

Сопротивление магистрального кабеля R7=5,25.0,06=0,315 Ом, X7=0,095.0,06=0,0057 Ом.

Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 8. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.

Индуктивное и активное сопротивления кабельных линий 6, 7 и трансформатора уже найдены.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 8 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению

Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению

Хб =Хб6+ ХбТ+ Хб7 + Хб8=0,0002+0,0202+0,000007+0,0000023=0,020023 Ом;

Ток трехфазного к.з. в конце линии 7:

.

Выберем защитно-коммутационный аппарат в начале кабеля 8 в соответствии с условием:

где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);

Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.

Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =28 А,

Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 7 - 2799А.

Принимаем к установке в начале кабеля №8 магнитный пускатель ПВИ-32, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=32 А, Iо.аmax=1100 А. Величина,

т.е. условие выбора аппарата соблюдено.

Выберем кабель, определим ток к.з. и выберем коммутационную аппаратуру линии - 13.

Расчетный ток в кабеле 13 длиной l8 = 79 м (рис.2) равен номинальному току двигателя задвижки (Iн =2,2А).

Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия I2 Iдоп; при Sк..м.= 4мм2, Iдоп = 45 А.

Принимаем кабель CБ (3х4), его удельное R8-0=5,25 Ом/км, X70=0,095 Ом/км.

Сопротивление магистрального кабеля R7=5,25.0,079=0,415 Ом, X7=0,095.0,079=0,0075 Ом.

Определим ток трехфазного к.з. в конце кабеля 15. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенные к базисному напряжению Uб=6300 В.

Индуктивное и активное сопротивления кабельных линий 6, 7 и трансформатора уже найдены.

Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии 13 - 0,4 кВ, приведенные к базисному напряжению

Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению

Хб =Хб6+ ХбТ+ Хб7 + Хб17=0,0002+0,0202+0,000007+0,00019=0,02024 Ом;

Ток трехфазного к.з. в конце линии 7:

.

Выберем защитно-коммутационный аппарат в начале кабеля 13 в оответствии с условием:

где Uн.а, Iн.а, Iо.а - соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные);

Uн, Iраб, - cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.

Номинальное напряжение Uн=400 В, номинальный ток Iн =2,2 А,

Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии 7 - 2694А.

Принимаем к установке в начале кабеля №8 магнитный пускатель ПВИ-25, имеющий Uн.а= 380 В, Iн.а=25 А, Iо.аmax=1500 А. Величина,

т.е. условие выбора аппарата соблюдено.

Для линий 9 - 12 принимаем сечение кабеля и коммутационную аппаратуру такими же как и для линии 13, поскольку эти линии имеют туже нагрузку при меньшей длине кабеля.



Рис.3.1 . Схема электроснабжения участка водоотлива

4. ЭЛЕКТРОПРИВОД КОМПРЕССОРА

месторождение водоотливной электроснабжение двигатель

4.1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ЭЛЕКТРОПРИВОД ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА ТИПА:BS 51/8,5 БАР

1. Назначение и область применения:

Электропривод винтового компрессора типа: BS 51/7,5 БАР предназначен для приведения в движение и регулирования частоты вращения рабочего органа компрессора.

2. Технические характеристики:

Максимальное рабочее избыточное давление 7,5 бар

Эффективная подача при максимальном рабочем избыточном давлении 5 м3/мин

Масса 880 кг

Компрессорный двигатель:

Номинальная мощность 30 кВт

Номинальная частота вращения 1460 об/мин Род защиты двигателя IP 44

Максимальная частота коммутации в час 15

Максимальный момент Мм 2Мном

Момент пусковой Мп 1,6Мном

Напряжение сети 380 В

Частота 50 Гц

Диапазон регулирования 3:1

Перерегулирование по скорости не должно превышать 5%

Статическая точность 2%

3. Требования по автоматизации:

Виды защит:

– от тока недопустимой перегрузки 1,5 Iном в течение 2 минут и короткого замыкания: (4 5) Iном

– от замыкания на землю

– от недопустимого отклонения напряжения питания сети: (-10% +20%) Uном

– от недопустимого перегрева силовых элементов схемы

– от неисправностей и сбоев системы управления

– от недопустимого отклонения технологического параметра (давление): + 10%

Электропривод должен иметь световую сигнализацию:

– о наличии напряжений питания;

– обобщенную о срабатывании защит;

– о работе двигателя

Вид и род сигнала - сухой контакт и стандартный сигнал 5В.

Посты управления:

Пост управления находится непосредственно на компрессорной установке.

4. Требования по надежности:

Коэффициент готовности 0,99

Вероятность безотказной работы за время t = 72 ч. 0,96

Гарантийный срок эксплуатации 17 520ч

Средний непрерывный срок эксплуатации 18ч

Среднее время между капитальными ремонтами 61 320ч

Минимальное время восстановления 30мин

5. Условия эксплуатации:

Рабочая температура электропривода (+1 - +35)0С

Относительная влажность 100% при t = +350С

Механические перегрузки: устанавливается при внешних источниках, создающих вибрацию не выше 35 Гц и максимальным ускорением 5 м/с2. Ударные нагрузки отсутствуют.

Вид защиты IP54

Климатическое исполнение У

6. Гарантии изготовителя:

Гарантийный срок службы 2 года

Срок хранения 6 лет

Назначенный срок службы 20 лет

Непрерывный срок эксплуатации 15 - 20 часов

Минимальное время между капитальными ремонтами 5 - 10 лет

4.2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПРЕССОРЕ

Компрессор [8].

Блок винтового компрессора производства фирмы KAESER с признанным во всем мире профилем SIGMA-Profil, позволяющим экономно расходовать энергию, одноступенчатое исполнение с системой охлаждения на основе рабочей среды.

Контур рабочей среды и воздуха.

Фильтрующие маты применяются для предварительной фильтрации воздуха на входе и для охлаждающего воздуха. Фильтры на входе предназначены для многократного использования. Пневматический впускной клапан и клапан для сброса воздуха. Комбинированная емкость для хранения рабочей среды и отделенных примесей с 3-х ступенчатой системой очистки, обеспечивающей минимальное остаточное содержание рабочей среды. Предохранительный клапан. Обратный клапан для обеспечения минимального уровня давления. Термоклапан для регулирования температуры рабочей среды и микрофильтр со сменным патроном. Все соединительные линии выполнены в виде жестких трубных соединений и снабжены эластичными муфтами.

Системы охлаждения.

Комбинированный холодильник из алюминия включает в себя холодильник рабочей среды и дополнительный холодильник для сжатого воздуха. Вентилятор охлаждающего воздуха служит более интенсивному охлаждению. Температура сжатого воздуха на выходе выше температуры окружающего воздуха примерно на 6-7°С.

Вся установка.

Компактная конструкция установки со звукоизоляцией, с металлическими виброэлементами, на жесткой опорной раме. Для размещения установки не требуется возведения фундамента. Установка характеризуется крайне низким объемом работ по техобслуживанию. Доступ ко всем важным узлам установки обеспечивается благодаря наличию откидных створок. Блок компрессора и электродвигатель оснащены дополнительной виброизоляцией. Установка предназначена для размещения снаружи под навесом.

Специальное оборудование.

Система плавного регулирования потока воздуха (регулирование частичной нагрузки и регулирование по частоте). Система дополнительной звукоизоляции. Система обогрева в режиме остановленного компрессора. Система рекуперации тепла.

4.3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И СИЛОВОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Алгоритм работы заключается в следующем:

При нажатии на кнопку Пуск замыкаются контакты КМ1 и КО (появляются сигналы р1 и Y), запускается двигатель. При срабатывании одной из защит, подаётся сигнал на размыкание контактов КО и через некоторое время t срабатывает реле времени КТ, размыкаются контакты КТ, размыкаются контакты КМ1 и двигатель отключается. При нажатии на кнопку Стоп подаётся сигнал на размыкание контактов КМ1 и двигатель также отключается.

Циклограмма работы системы управления для пуска и останова двигателя компрессора выглядит следующим образом (рис.4.1):

Рис 4.1 Циклограмма работы системы управления

х1 - сигнал от кнопки Пуск SB2;

х2 - сигнал от теплового реле КК1;

х3 - сигнал от теплового реле КК2;