Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Обоснование эффективных режимов оперативного автоматического управления вентиляцией газовых шахт

Диссертация: Обоснование эффективных режимов оперативного автоматического управления вентиляцией газовых шахт
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Автор выражает особую благодарность проф., докт. техн. наук Л. А. Пучкову за консультации и большую методическую помощь в течение всего периода выполнения диссертационной работы, а также признательность сотрудникам лаборатории газовой защиты ИГД имени А. А. Скочинского и кафедры Автоматизированных систем управления Московского горного института за помощь в выполнении экспериментальных работ… Читать ещё >

Содержание

  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Актуальность автоматического управления воздухораопределением на выемочном участке
    • 1. 2. Состояние вопроса автоматизации и управления проветриванием. Обзор математических моделей участков и алгоритмого управления
    • 1. 3. Анализ существующих методов и средств непрерывного контроля концентрации метана
    • 1. 4. Постановка задачи исследования
  • Выводы
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА.*
    • 2. 1. Факторы, влияющие на инерционность датчиков
    • 2. 2. Анализ динамических характеристик датчиков
    • 2. 3. Экспериментальное исследование динамических характеристик серийно выпускаемых датчиков концентрации метана
    • 2. 4. Моделирование динамических характеристик датчика ДМТ-3 на ЭВМ
  • Выводы
  • 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИЕЙ С УЧЕТОМ ИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
    • 3. 1. Подход к моделированию
    • 3. 2. Выбор адекватной аналитической модели описания аэрогазодинамики выемочного участка
    • 3. 3. Оценка диапазонов изменения инерционности средств контроля при моделировании
    • 3. 4. Разработка алгоритма моделирования процесса управления расходом воздуха
  • Выводы
  • 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНЕРЦИОННОСТИ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ МЕТАНА НА ПРОЦЕСС УПРАВЛЕНИЯ АЭРОГАЗОДИНАМИКОЙ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА. ПО
    • 4. 1. Методика исследования. ПО
    • 4. 2. Анализ результатов моделирования
    • 4. 3. Установление зависимости приращения расхода воздуха от интервала регулирования и инерционности средств контроля
    • 4. 4. Обоснование эффективных режимов регулирования расходами воздуха
    • 4. 5. Экономическая эффективность использования рекомендаций по изменению инерционности датчиков концентрации метана
  • Выводы

Обоснование эффективных режимов оперативного автоматического управления вентиляцией газовых шахт (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В отчетном докладе ЦК ЬКП перед ХП съездом партии был поставлен вопрос о решительном курсе интенсификации народного хозяйства, которая базируется на ускоренном внедрении современных достижений научно-технического прогресса.

Внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов обеспечивает постоянное повышение производительности труда, эффективности и качества производства, что особенно важно .для угольной промышленности, развитие которой определяет успешную работу важнейших отраслей народного хозяйства.

Совершенствование технологии: выемки угля, применение мощных высокопроизводительных машин и механизмов обуславливает значительное повышение темпов ведения горных работ и, следовательно, увеличение поступления в рудничную атмосферу различных вредных примесей: пыли, метана, газообразных продуктов взрывных работ и т. д. В связи с этим одним из основных факторов, определяющих безопасность и комфортность условий труда подземных рабочих в угольной промышленности, является проветривание шахт.

На настоящем этапе существуют три качественно различных подхода к решению задачи повышения эффективности проветривания. Первый предусматривает регулирование расхода воздуха шахтной вентиляционной сети с целью установления требуемого вентиляционного режима на выемочных участках с помощью системы управления проветриванием .

Второй подход ориентирован на безлюдную выемку полезного ископаемого в условиях инертной среды при значительной концентрации метана в шахтной атмосфере.

Третий рассчитан на нейтрализацию СН^ биохимическими и физико-химическими методами.

На основе выполненных исследований аэрогазодинамических процессов в шахтных вентиляционных сетях, разработанных методов, алгоритмов, технических средств централизованного контроля параметров рудничной атмосферы и регулирования расхода воздуха осуществляется поэтапное внедрение систем управления проветриванием шахт.

Имеющиеся к настоящему времени алгоритмы отличаются подходом исследователей к математическому описанию выемочных участков как объектов управления вентиляцией и характеризуются различной оперативностью изменения расходов воздуха. С другой стороны, вопрос влияния технических характеристик средств контроля концентрации метана на работу алгоритма оперативного управления вентиляцией является неизученным.

В связи с этим задача по обоснованию режима оперативного управления вентиляцией, обеспечивающего своевременную ликвидацию загазований технологического характера и позволяющего наряду со снижением средних расходов воздуха обеспечить рациональное их использование на выемочных участках, является актуальной и имеет большое социальное и экономическое значение.

Целью настоящей работы является обоснование эффективных режимов оперативного управления вентиляцией выемочных участков газовых шахт в зависимости от динамических характеристик средств контроля концентрации метана.

Идея работы заключается в учете инерционности датчика концентрации метана при обосновании режима управления вентиляцией, являющегося эффективным в плане нормализации атмосферы по метану и рационального использования подаваемого на выемочные участки воздуха.

Научные положения, разработанные лично диссертантом, и новизна:

— установлена инерционность датчиков концентрации метана, работащих в режиме оперативного контроля в системе автоматического управления проветриванием;

— установлено методом математического моделирования процесса управления вентиляцией выемочного участка, что динамика расходов воздуха существенно определяется взаимосвязью инерционности датчика и временем регулирования: при времени регулирования, исчисляемом порядком десятка минут и часами, влияние инерционности практически не проявляется, при уменьшении времени регулирования до пяти минут и менее влияние инерционности датчика велико и должно обязательно учитываться в процессе управления;

— установлены впервые статистические зависимости распределения расходов воздуха на выемочном участке и зависимость среднестатистического расхода воздуха от величины инерционности датчика концентрации метана.

Достоверность научных положении, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, обоснована:

— использованием большого объема статистических данных .для определения законов распределения параметров колебаний концентрации метана в исходящих струях выемочных участков ш. «Коммунист» ;

— удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования процесса оперативного управления вентиляцией выемочных участков с практическими данными оценки газодинамической ситуации в исходящих струях участков.

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей распределения расходов воздуха на выемочном участке и среднестатистического расхода воздуха от величины инерционности датчиков концентрации метана.

Практическое значение работы заключается в разработке требований к характеристикам средств контроля концентрации метана в различных технологических условиях при автоматическом оперативном управлении вентиляцией, обеспечивающих эффективное управление вентиляцией выемочных участков газовых шахт.

Результаты .диссертационной работы использованы в «Техническом задании на проектирование системы автоматического управления вентиляцией ш. «Коммунист» ПО «Октябрьуголь» и «Техническом проекте системы автоматического управления вентиляцией ш. «Коммунист» ПО «Октябрьуголь», на основе которых институтом «Гипроуглеавтома-тизация» и Московским горным институтом разрабатывается опытно-промышленный образец указанной системы.

Расчетный экономический эффект по фактору сокращения простоев добычных забоев при оперативном управлении вентиляцией выемочных участков составляет 137,9 тыс. руб. в год.

Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались и были одобрены на Всесоюзном научно-техническом симпозиуме «Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов» (г.Кохтла-Ярве, 27−30 июня 1983 г.).

По материалам диссертационной работы опубликованы две статьи.

Автор выражает особую благодарность проф., докт. техн. наук Л. А. Пучкову за консультации и большую методическую помощь в течение всего периода выполнения диссертационной работы, а также признательность сотрудникам лаборатории газовой защиты ИГД имени А. А. Скочинского и кафедры Автоматизированных систем управления Московского горного института за помощь в выполнении экспериментальных работ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ВЫВОДЫ.

1. Проведено моделирование регулирования расходов воздуха на выемочном участке при различных значениях коэффициентов, определяющих приращение расходов воздуха и зависящих от интервала регулирования и инерционности средств контроля концентрации метана.

2. Установлена зависимость приращения расходов воздуха от величин основных влияющих параметров, зависящих от интервала регулирования и инерционности средств контроля.

3. Установлена зависимость приращения расходов воздуха на выемочном участке от интервала регулирования и инерционности средств контроля.

4. Определены требуемые значения интервала регулирования и инерционности средств контроля концентрации метана, обеспечивающие максимально эффективные режимы управления вентиляцией выемочных участков.

5. Разработаны требования к значениям интервала регулирования и инерционности средств контроля в зависимости от динамики газовыделения на выемочном участке.

6. Разработаны рекомендации, предназначенные .для использования при разработке технических средств контроля и регулирования газового режима угольных шахт.

7. Произведен ориентировочный расчет экономической эффективности использования разработанных рекомендаций и показано, что экономический эффект .для шахты с производительностью 980,9 тыс. тонн в год составляет 137,9 тысяч рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования эффективных режимов оперативного автоматического управления вентиляцией выемочных участков газовых шахт в зависимости от динамических характеристик средств контроля концентрации метана.

Основные научные выводы и результаты работы сводятся к следующему:

1. Показано, что существующие алгоритмы управления вентиляцией выемочного участка не имеют системной завершенности, так как не учитывают взаимного влияния технологических условий отработки пластов и технических средств в системе автоматического управления проветриванием.

2. Установлена инерционность датчиков концентрации метана, работающих в режиме оперативного контроля в системе автоматического управления проветриванием.

3. Методом математического моделирования процесса управления вентиляцией выемочного участка показано, что динамика расходов воздуха существенно определяется взаимосвязью инерционности датчика и временем регулирования: при времени регулирования, исчисляемого порядком десятка минут и часами, влияние инерционности практически не проявляется, при уменьшении времени регулирования до пяти минут и менее, влияние инерционности датчика велико и должно обязательно учитываться в процессе управления.

4. Установлены статистические зависимости распределения расходов воздуха на выемочном участке и зависимость среднестатистического расхода воздуха от величины инерционности датчика концентрации метана.

5. Показано, что характеристики существующих средств контроля удовлетворяют требованиям ОУВ в ограниченных технологических условиях при относительно низких уровнях и невысокой динамике газовыделения на выемочном участке.

6. Разработаны требования к характеристикам средств контроля концентрации метана в различных технологических условиях при автоматическом оперативном управлении вентиляцией.

7. Практическое использование разработанных рекомендаций позволяет увеличить эффективность регулирования вентиляцией на выемочном участке и повысить на этой основе эффективность вентиляции как средство борьбы с метаном в угольных шахтах.

8. Рекомендации по обоснованию эффективных режимов автоматического оперативного управления вентиляцией выемочных участков газовых шахт приняты к использованию при создании системы автоматического управления вентиляцией шахты «Коммунист» ПО «Октябрьуголь» .

Показать весь текст

Список литературы

  1. Метод оценки аэродинамических условий пожароопасности выработанных пространств. (Л.А.Пучков, К.З.Ушаков), доклад на международной конференции по безопасности работ в горной промышленности (Донецк, 1971 г.)
  2. А.А.Мясников. Проветривание горных выработок при новых способах выемки угля. М., Недра, 1966 г.
  3. А.Т.Айруни, Ю. И. Бессонов. Экономическая эффективность борьбы с рудниковыми газами методом вентиляции и дегазации. Москва, 1971 г.
  4. Л.А.Пучков. Аэродинамические основы оперативного управления вентиляцией высокопроизводительных газовых шахт. Дисс. докт.техн.наук. -М., 1973, 386 с.
  5. Создать систему диспетчерского управления проветриванием шахт (отчет) /МакНИИ Шифр темы 2−72 Макеевка — Донбасс 1972−210с/
  6. Н.Н.Петров, П. Н. Ермолаев, П. Т. Пономарев. Электронные модели системы автоматического модуля проветриванием шахт (ВУГП)
  7. В кн.: Автоматическое управление в горном деле Новосибирск: Б.И., 1971, с. 23−49.
  8. В.А.Бойко, А. А. Литвиненко. Перспективы и принципы построения систем диспет. и авт. у-я проветривания рудников Кривбасса и их матем. обеспечение. Днепропетровск, 1976 с. 28.
  9. Автоматическое управление в горном деле. Об экономической эффективности улучшения режимов работы шахтн. вент, установок. Н. Н. Петров Новосибирск: Б.И. -1971, с.85−89.
  10. Г. Л.Питида. Анализ совместно работы шахтных вентиляторов: М.: Недра, 1976 206 с.
  11. Автоматизация шахтных вентиляторных установок. Б.Х.Богополь-ский и др. Москва: Недра, 1976, 360с.
  12. Разработка автоматизированной системы управления производством (АСУП) шахты: Этап I (отчет) ДЛИ Шифр темы х/т 73−70−73 064 245 Донецк 1973, — 338с.
  13. Опытно-промышленная эксплуатация и экспериментальные исследования системы диспетчерского контроля шахты «Молодогвардейская» (отчет ДЛИ. Шифр темы х/т 76−133- 76 038 309 Донецк* 1976, 93с.
  14. Разработка типового технического задания на создание АСУП шахты (отчет). Донецкий угольный институт. Шифр темы •№ 26, подтема 5 Донецк, 1973 г.
  15. Ф.С.Клебанов. Научные основы аэродинамического управления газовым режимом в вентиляционных сетях угольных шахт. Автореф. дис.. докт.техн.наук. -М., 1971, — 40 с.
  16. Ф.С.Клебанов. Аэродинамическое управление газовыми режимами в шахтных вентиляционных сетях. М., Наука, 1974, 135 с.
  17. Ф.А.Абрамов, В. А. Бойко. Автоматизация проветривания шахт. Киев- Наукова думка, 1967, 310 с.
  18. Ф.А.Абрамов, В. А. Бойко, Б. Е. Грецингер, Г. А. Шевелев. Изменение концентрации метана в исходящей струе из участка при регулировании подачи воздуха. В сб.: Аэрогазодинамические процессы на выемочных участках угольных шахт. — Киев, 1965, с.12−14.
  19. Р.Э.Капиев. Исследование выемочного участка как объекта контроля и управления метановыцелением. Дисс.. канд.техн. наук. — Макеевка, 1968, — 198 с.
  20. И.О.Касимов, И. А. Попов. Физическая сущность и некоторые за** кономерности переходных газодинамических процессов на выемоч~ ных участках шахт Донбасса. В ст.: Аэрогазоцинамические процессы на выемочных участках угольных шахт. — Киев, 1965, с. 3 — 8.
  21. Л.П.Фельдман, В. А. Святный. Переходные газодинамические процессы в выработанном пространстве при изменении режима проветривания участка. В сб.: Разработка месторождений полезных ископаемых. — Киев: Наукова думка, 1965, вып.4, с. 92−101.
  22. Ф.А.Поляков. Исследование и разработка безопасных методов регулирования вентиляцией выемочных участков газовых шахт. Дисс. канд.техн.наук. -М., 1974, 203 с.
  23. Л.П.Фельдман. Исследование динамики и синтез систем автоматического управления проветриванием газовых шахт. Дисс.. докт.техн.наук. — Донецк, 19 749. 395 с.
  24. Ф.А.Абрамов, Л. П. Фельдман, В. А. Святный, В. В. Лапко. О математическом моделировании переходных аэрогазодинамических процессов на выемочных участках. Известия вузов. Горный журнал $ 3, 1967, с. 57 60.
  25. В.А.Бойко, А. А. Петерчук. Математическое описание выемочного участка шахты как объекта регулирования проветриванием. Из-, вестия вузов. Горный журнал •№ 10, 1972, с. 87 92.
  26. В.В.Лапко. Синтез оптимальной по быстродействию системы управления проветривания добычного участка. В сб.: Разработка месторождения полезных ископаемых. — Киев, вып.8, 1969, с. 15 — 20.
  27. А.А.Петерчук. Исследование и разработка способов и средств управления проветриванием выемочных. участков газовой шахты.- Автореф. цис.. канд.техн.наук. Днепропетровск, 1976, 21 с.
  28. Р.Б.Тян, В. Я. Потемкин. Управление проветриванием шахт. Киев: Наукова думка, 1977, 204 с.
  29. Л.П.Фельдман, В. В. Лапко. Синтез оптимального по быстродействию управления проветриванием метанообильных участков с ограничением концентрации метана на безопасных уровнях. Известия вузов. Горный журнал, .№ 10, 1972, с. 144−151.
  30. К.З.Ушаков, А. С. Бурчаков, И. И. Медведев. Рудничная аэрология. М.: Недра, 1978, 439 с.
  31. И.О.Каледина. Исследование и расчет рациональных режимов аэродинамики и дегазации выработанных пространств в условиях автоматического управления вентиляцией выемочных участков. -Дисс.. канд.техн.наук. -М., 1977, 154 с.
  32. Л.А.Пучков. Исследование газовой динамики выработанных пространств и очистных забоев угольных шахт с целью автоматизации их проветривания. Дисс.. канд.техн.наук, -М., 1966,204 с.
  33. Л.П.Фельдман, О. И. Касимов, А. И. Слепцов. Основные закономерности и математическая модель газодинамических процессов на выемочных участках шахт. В ст.: Разработка полезных ископаемых. Киев: вып. 34, 1973, с. 35 — 41.
  34. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1975 г.
  35. Л.П.Фельдман, В. А. Святный, В. В. Лапко. Методы моделирования шахтной вентиляционной сети управления. Работы международного симпозиума по применению ЭВМ и математических методов в горных отраслях промышленности, АПК0М-80, М., 1980, 6., с. 37−48.
  36. В.А.Бойко, Ю. М. Карбовский. О математическом описании переходных аэродинамических процессов в выработках шахты. Уголь Украины, 1964, 12, с. 45−46.
  37. В.А.Святный. Исследование процессов управления проветриванием, выемочных участков угольных шахт методами математического моделирования. Дисс.. канд.техн.наук — Донецк, 1965, 254с.
  38. А.Д.Багриновский. Неустановившееся движение воздуха в горных выработках.-В кн.: Научные сообщения. -М., Госгортехиздат, 1960, с. 62 66.
  39. Ф.А.Абрамов, Р. Б. Тян. Методы и алгоритмы централизованного контроля и управления проветриванием шахт. Киев: Наукова думка, 1973, 184 с.
  40. А.А.Волков, Ю. Н. Соколов. Методика приближенного определения коэффициентов дифференциального управления объемов проветривания шахт. Известия вузов. Горный журнал, 1967, 1& 7, с. 59 62.
  41. В.А.Лысенко, Р. Б. Тян. Метод определения статистических характеристик систем проветривания добычных участков, В кн.: Техника безопасности.
  42. В.А.Святный. Решение задач расчета воздухораспределителей в шахтных вентиляционных сетях методом установления. Известие вузов, Горный журнал, 1979, № I, с. 50−59.
  43. В.Д.Аюров. Разработка комплексного метода и алгоритма оперативного регулирования газодинамическими процессами при автоматизированном управлении вентиляцией шахт. Дисс.. канд. техн.наук. — M., 1978, — 146 с.
  44. В.Н.Нестеренко. Исследование и обоснование режима оперативного управления вентиляцией выемочных участков газовых шахт в процессе развития горных работ. Дисс.. канд.техн.наук.- M., 1982, 178 с.
  45. А.Н.Щербань, Н. И. Фурман. Методы и средства контроля рудничного газа (метана). Киев, Наукова думка, 1965
  46. Приборы газодинамические промышленные автоматические непрерывного действия. Типы и основные параметры. Технические требования. ГОСТ 13 320. М., Издание ПС стандартов при СМ СССР, 1969.
  47. Руководство по оборудованию и эксплуатации систем автоматической газовой защиты и централизованного телеконтроля содержания метана АМТ-3 на угольных шахтах. М., Изд-во ИГД им. А. А. Скочинского, 1974.
  48. Передвижной многофункциональный определитель содержания метана в рудничной атмосфере. Проспект фирмы «Ольдам», Аррас /Франция/•
  49. Проспект фирмы ««, Лондон, 1975.
  50. А.Т.Айруни, Е. М. Слепцов. Приборы и аппаратура контроля и обеспечения безопасных условий работы в угольных шахтах за рубежом. М., ЦНИЭИуголь, 1976.
  51. М.Д.Олдридж, Н. С. Смит, Р. Е. Свартвуд, Д. Т. Воррелл. Выводы из проведенных университетом Западной Виргинии экспериментов поконтролю среды., Перевод с английского, М., 1976, 13 с.
  52. B.Goddazcl. Conlioi о£ Mining Enfrizotiffieni. HinLny itifneez, 1977, № /9G, p.93−99.
  53. PCh. Vickda$>. Mew mine rmnlloung urtem W&MeS evezy day in е&егу №а
  54. В.С.Кравченко, Е. Ф. Карпов, И. Э. Биренберг и др. Термокаталитический анализатор метана АМТ-2. Уголь Украины, 1963, № 4, с 47−48.
  55. Е.Ф.Карпов. Физико-технические основы автоматической защиты от выделений метана. М., «Наука», 1981.
  56. И.Е.Биренберг, В. А. Гринев, А'--А .Марченко. Аппаратура комплексов «Метан» и «Воздух», Уголь, 1977, № 9, с. 48−51.
  57. Создание и освоение новых методов и средств проветривания горных выработок, контроля рудничной атмосферы, автоматического управления проветривания угольных шахт. Отчет по теме. — М.: ЖД им. А. А. Скочинского, 1980, — 135 с.
  58. Б.И.Басовский. Исследование и разработка быстродействующего датчика метана .для создания средств защитного отключения электрооборудования и контроля газовыделения на выбросоопас-ных пластах. Автореф. дис.. канд. техн. наук. — Москва, 1976, — 15 с.
  59. В.А.Бесекерский, Е. П. Попов. Теория систем автоматического регулирования., М., «Наука», 1972.
  60. Приборы шахтные газоаналитические. Общие технические требования, методы испытания. ГОСТ 24 032– — 80. М., 1980, с. 33.
  61. Расчет систем автоматического управления, справочное пособие, Свердловск 1968, 70 с.
  62. В.Т.Вечеров, И. Е. Кокулин. Моделирование алгоритма диспетчерского контроля на ЭВМ «Минск-22» В сб.: Автоматизация контроля параметров рудничной атмосферы и управления проветриванием шахт. — Киев, Наукова думка, 1974, вып.1, с.43−52.
  63. Л.А.Пучков, В. Н. Нестеренко, Т. Т. Егорова, Моделирование безопасного плавного регулирования вентиляцией выемочного участка шахты. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1982, В 6, с. 47−49.
  64. Технический проект системы автоматического управления вентиляцией шахты «Коммунист» производственного объединения «Шахтерскантрацит», Арх. № 171−65 966, Ворошиловград -1980.
Заполнить форму текущей работой

Сдать сессию!