СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ
AUTOMATED SYSTEM FOR DUST SUPPRESSION

Изобретение относится к устройствам пылеподавления, может быть использовано для обеспыливания, орошения материалов при конвейерной транспортировке, в пунктах пересыпа промышленных и гражданских объектов, где требуется применение систем пылеподавления с возможностью отключения форсунок и регулирования параметров их работы в зависимости от наличия пылящего материала, климатических условий, концентрации пыли в воздухе.
Известна установка для пылеподавления (патент РФ №2307252, опубл. 27.09.2007 г.), состоящая из блока управления, источника высокого давления, емкости сифонного типа с ионизированной водой, форсунок тонкого распыления, электромагнитных пневмо- и гидравлических клапанов, воздушных и водяных магистралей, цепей управления и контроля, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно включена емкость с водой противоположной полярности.
Недостатками являются отсутствие возможности определения наличия пылящего материала в зоне пылеподавления, невозможность регулировки расходов воды и воздуха, подаваемых в систему форсунок пылеподавления, автоматически с учетом параметров окружающей среды, отсутствие системы автоматизированного управления, отсутствие устройств обеспечения работоспособности системы при отрицательной температуре окружающей среды.
Известен способ пылеподавления при разгрузке сыпучих материалов в воронку дробилки из транспортных емкостей (заявка на изобретение РФ №94019787, опубл. 10.02.1996 г.) включает думкар, разгружающийся в воронку с находящейся в ее нижней части дробилкой. Над воронкой установлены распылители, закрепленные на подвижной тележке и снабженные водоводом и воздуховодом. При разгрузке думкара, происходящей в течение нескольких секунд, падающим материалом вытесняется большое количество воздуха, захватывающего пыль. Образующийся пылевоздушный поток устремляется вверх вдоль стенки, противоположной загрузке. В момент начала разгрузки думкара включаются распылители и подают мощный факел диспергированной воды вдоль противоположной загрузке стенки воронки. В результате столкновения факела с пылевоздушным потоком последний останавливается, не выходя за пределы воронки, и происходит эффективное смачивание и осаждение пыли.
Недостатками являются невозможность автоматической регулировки расходов воды и воздуха, подаваемых в систему форсунок пылеподавления, с учетом параметров окружающей среды; отсутствие автоматизированного контроля и управления, отсутствие устройств обеспечения работоспособности системы при отрицательной температуре окружающей среды.
Известно устройство для автоматического включения и выключения оросителя (Свердловского института охраны труда ВЦСПС, конструкция устройства приведена в статье «Автоматическое гидрообеспыливание», «Борьба с силикозом», №3, Москва, 1959 г.), которая включает в себя уложенную перпендикулярно оси конвейера дырчатую или оборудованную оросителем водопроводную трубу, снабженная пробочным краном. Последний связан с рычагом, на конце которого укреплен ролик. При загруженной ленте ролик поднимается и перекатывается. Вместе с роликом поднимается рычаг, на котором он установлен, и в результате открывается кран, включающий подачу воды. При отсутствии материала на ленте ролик опускается и подача воды прекращается.
Недостатками устройства являются невозможность автоматической регулировки расхода воды, подаваемой к оросителю с учетом параметров окружающей среды; отсутствие автоматизированного контроля и управления, отсутствие устройств обеспечения работоспособности системы при отрицательной температуре окружающей среды.
Известна система автоматического орошения на грохотах и перепадах конвейерных лент с использованием радиоактивных реле (статья «Автоматическое гидрообеспыливание», Л.И. Барон, Р.С. Сысоева, «Борьба с силикозом», №3, Москва, 1959 г.). Датчиком наличия материала на ленте служит радиоактивное реле, которое обладает высокой чувствительностью, а потому позволяет применять весьма малые количества излучателя. Для регистрации принят счетчик Гейгера-Мюллера. Проходящая по ленте руда служит экраном, ослабляющим интенсивность пучка гамма-лучей, что приводит к соответствующему изменению тока в цепи счетчика и далее, после необходимого усиления импульсов, вызывает срабатывание электромеханического устройства, открывающего водяной клапан. При открывании клапана вода поступает в форсунки, тонко диспергирующие воду.
Недостатками устройства являются невозможность автоматической регулировки расхода воды, подаваемой к оросителю с учетом параметров окружающей среды; отсутствие автоматизированного контроля и управления, отсутствие устройств обеспечения работоспособности системы при отрицательной температуре окружающей среды, применение радиоактивного элемента в конструкции.
Известна автоматическая система пылеподавления АСПП (патент на полезную модель РФ №107284, опубл. 10.08.2011 г.), принятая за прототип, включающая блок управления, источник высокого давления, емкости с увлажняющей жидкостью, форсунки тонкого распыления, водяные магистрали, цепи управления и контроля, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена контрольным оросительным устройством, включающим приводное колесо, расположенное под лентой транспортера и выполненное с возможностью движения при провисании ленты транспортера под действием тяжести транспортируемого материала для воздействия на клапан, выполненный с возможностью открытия посредством шестеренного насоса, обеспечивающего с помощью инжекторной установки подачу увлажняющей жидкости в форсунки предварительного орошения, кроме того, устройство снабжено также вертикальным клапаном, расположенным в месте пересыпа транспортируемой массы, обеспечивающим подачу увлажняющей жидкости на форсунки, расположенные непосредственно над местом пересыпа.
Недостатками устройства являются определение наличия транспортируемого материала на ленте конвейера с помощью механического устройства, которое позволяет производить настройку времени срабатывания системы только за счет перестановки устройства вдоль ленты конвейера, может быть установлено только в местах провисания ленты, отсутствие устройств обеспечения работоспособности системы при отрицательной температуре окружающей среды, невозможность регулировки расходов воды и воздуха, подаваемых в систему форсунок пылеподавления, автоматически с учетом параметров окружающей среды, невозможность произведения регулировки и экстренного включения/отключения системы из пункта диспетчеризации предприятия.
Техническим результатом является разработка системы автоматизированного пылеподавления, обеспечивающей включение/отключение форсунок в зависимости от наличия или отсутствия транспортируемого материала на ленте конвейера, регулировку расходов жидкости и сжатого воздуха, подаваемых к форсункам с учетом параметров окружающего воздуха в автоматическом и ручном режиме.
Технический результат достигается тем, что система автоматизированного пылеподавления, включающая блок управления, источник высокого давления, емкости с увлажняющей жидкостью, водяные магистрали, цепи управления и контроля отличающаяся тем, что дополнительно содержит компрессорную станцию, магистрали подачи сжатого воздуха и пневмогидравлические форсунки тонкого распыления жидкости, оснащенные системой кабельного обогрева, установленные в бункере пылеподавления в начале ленты конвейера, также содержит запорные электромагнитные клапаны для включения/отключения форсунок, и регулировочными электромагнитными клапанами для регулировки расхода жидкости и сжатого воздуха в форсунках, управляемые через релейный блок приемно-контрольным прибором, оснащенным сетевым контроллером, установленными в виде единого блока управления на раме конвейера в зоне визуального наблюдения работы форсунок для обеспечения возможности ручного управления, также снабжена линейным активным ИК-датчиком, приемное и передающее устройства которого установлены по обе стороны выше уровня конвейерной ленты перед бункером пылеподавления для определения наличия/отсутствия транспортируемого материала на ленте, сигнал которого принимается и обрабатывается приемно-контрольным прибором, который посредством релейного блока при сигнале «Конвейер пуст» выключает запорные электромагнитные клапаны и систему кабельного обогрева, а при сигналах «Конвейер загружен», «Запылен», «Неисправен» включает их, также снабжена стационарными метеометром и пылемером, установленными перед и после бункера соответственно по направлению движения транспортируемого материала, данные с которых поступают и обрабатываются в ЭВМ в пульте диспетчеризации, далее через сетевой контроллер передаются на приемно-контрольный прибор, который посредством релейного блока автоматически корректирует работу электромагнитных клапанов и системы кабельного обогрева, также форсунки дополнительно оснащены индивидуальными запорными электромагнитными клапанами, обеспечивающими регулирование количества работающих форсунок и индивидуальными регулировочными электромагнитными клапанами, обеспечивающими корректировку расхода жидкости и давления сжатого воздуха в каждой форсунке в соответствии с данными метеометра и пылемера, а также в зависимости от степени износа форсунок и потерь в магистралях.
Система автоматизированного пылеподавления поясняется следующими фигурами: фиг. 1 - система автоматизированного пылеподавления; фиг. 2 - фрагмент системы автоматизированного пылеподавления с дополнительными возможностями регулирования, где
1 - компьютер пульта диспетчеризации;
2 - сетевой контроллер;
3 - приемно-контрольный прибор;
4 - релейный блок;
5 - емкость с увлажняющей жидкостью;
6 - компрессорная станция;
7 - метеометр;
8 - пылемер;
9 - регулировочный клапан подачи воды;
10 - запорный клапан подачи воды;
11 - общий регулировочный клапан подачи сжатого воздуха;
12 - общий запорный клапан подачи сжатого воздуха;
13 - выключатель нагревательного кобеля;
14 - реостат нагревательного кабеля;
15 - бункер пылеподавления;
16 - линейный активный ИК-датчик;
17, 18, 19 - пневмогидравлические форсунки тонкого распыления;
20, 24, 28 - индивидуальные запорные клапаны подачи воды;
21, 25, 29 - индивидуальные регулировочные клапаны подачи воды;
22, 26, 30 - индивидуальные запорные клапаны подачи сжатого воздуха;
23, 27, 31 - индивидуальные регулировочные клапаны подачи сжатого воздуха к форсункам 17,18 и 19 соответственно.
Система автоматизированного пылеподавления (фиг. 1) оснащена пневмогидравлическими форсунками тонкого распыления 17, 18 и 19 (далее - форсунки), которые подключены к емкости с увлажняющей жидкостью 5 и компрессорной станции 6, и использование которых позволяет достичь наиболее эффективного диспергирования при меньшем давлении воды в магистралях по сравнению с обычными гидравлическими форсунками тонкого распыления.
Форсунки расположены в бункере 15, выполненном с учетом формы, размеров аэрозольного факела форсунок, их количества и расположения, и установленном на конвейере таким образом, что пылеподавление производится внутри бункера на проходящем по конвейеру пылящем материале.
Магистрали подвода воды и сжатого воздуха к форсункам оснащены общими запорными электромагнитными клапанами 10 и 12, которые обеспечивают включение/отключение подачи жидкости и сжатого воздуха к форсункам. Магистрали подвода воды и сжатого воздуха, также оснащены общими регулировочными электромагнитными клапанами 9 и 11, которые обеспечивают регулировку расхода жидкости и сжатого воздуха в форсунках.
Система автоматизированного пылеподавления включает в себя блок управления, состоящий из приемно-контрольного прибора 3, релейного блока 4, сетевого контроллера 2, компьютера пульта диспетчеризации 1, объединенных цепями управления и контроля. Приемно-контрольный прибор в автоматическом режиме обеспечивает выработку алгоритмов работы комплекса. Релейный блок осуществляет включение/выключения общих запорных клапанов и управление общими регулировочными клапанами согласно командам, поступившим от приемно-контрольного прибора. Сетевой контроллер позволяет (за счет подключаемых средств ввода и вывода информации) управлять системой вручную на производственной площадке, а также обеспечивает соединение приемно-контрольного прибора с компьютером пульта диспетчеризации. К компьютеру пульта диспетчеризации дополнительно могут быть подключены метеометр и пылемер, с учетом данных которых в реальном времени производится регулировка расходов воды и сжатого воздуха в форсунках.
Каждая форсунка (фиг. 2) дополнительно может быть оснащена индивидуальными запорными электромагнитными клапанами 20, 24, 28, 22, 26 и 30 которые позволяют производить включение/отключение каждой форсунки, с учетом фактора запыленности воздуха или количества транспортируемого материала. Каждая форсунка, также может быть оснащена индивидуальными регулировочными электромагнитными клапанами 21, 25, 29, 23, 27 и 31, обеспечивающими корректировку расхода жидкости и сжатого воздуха в каждой форсунке или ряде форсунок с учетом износа форсунок и потерь в магистралях.
Форсунки и магистрали подвода воды оснащены системой кабельного обогрева, обеспечивающей предотвращение их обледенения и замерзания при отрицательной температуре окружающей среды. Система кабельного обогрева оснащена реостатом 14, который обеспечивает регулировку температурной мощности кабеля и выключателем 13, обеспечивающим включение/отключение обогрева в зависимости от температуры окружающей среды. Температура среды может определяться метеометром, подключенным к системе.
Система оснащена линейным активным ИК-датчиком 16, приемное и передающее устройства которого установлены по обе стороны выше уровня ленты конвейера, таким образом, что датчик позволяет определить наличие/отсутствие транспортируемого материала на ленте конвейера, на основании чего производится посредством общих запорных запорных электромагнитных клапанов производится включение/отключение форсунок. Приемное и передающее устройства датчика подключены к приемно-контрольному прибору.
Таким образом, за счет учета данных о загруженности конвейера и параметров окружающей среды и возможности регулировки расхода воды и сжатого воздуха в форсунках обеспечивает необходимый уровень эффективности пылеподавления при сокращении расхода жидкости при работе устройств пылеподавления. Использование индивидуальных запорных и регулировочных электромагнитных клапанов позволит дополнительно снизить расходы воды и сжатого воздуха за счет возможности регулирования количества работающих форсунок и корректировки расходов в каждой форсунке в соответствии с данными метеометра и пылемера, а также в зависимости от степени износа форсунок и потерь в магистралях.
Все компоненты, примененные в системе автоматизированного пылеподавления, являются серийно-производимыми. Все элементы управления должны быть оснащены блоками резервного питания.
Пылеподавление при околонулевой и отрицательной температуре окружающего воздуха с использованием пневмогидравлических форсунок сопровождается снегообразованием, что позволяет минимизировать образование наледи на ленте конвейера.
Также, с учетом возможностей используемых компонентов, система автоматизированного пылеподавления может быть расширена, что позволит использовать один блок управления сразу для нескольких конвейеров и мест пересыпа.
Вместо емкости с увлажняющей жидкостью для подачи жидкости может быть использована водопроводная сеть предприятия или насосная станция, при необходимости, с применением систем ионизации воды и/или систем дозирования различных добавок. Вместо компрессорной станции для подачи сжатого воздуха может быть использована пневматическая сеть предприятия.
С целью безопасности использования системы, запорные электромагнитные клапаны рекомендуется выполнять нормально-закрытыми, что позволит автоматически останавливать работу системы в случае прекращения подачи электроэнергии на участок.
Индивидуальные регулировочные клапаны могут выполняться, как с электромагнитным управлением, так и с ручным управлением, что позволит выполнять настройку каждой форсунки вручную, визуально отслеживая параметры распыления жидкости.
В системе кабельного обогрева вместо традиционного кабеля может быть использован саморегулирующийся резистивный кабель, который обеспечивает изменение температурной мощности в зависимости от температуры окружающей среды, что исключает использование реостата.
Линейный активный ИК-датчик выдает четыре типа сигнала: «Конвейер пуст», «Конвейер загружен», «Запылен», «Неисправен». При первом типе сигнала приемно-контрольный прибор формирует команды на отключение пылеподавления, при остальных типах сигнала - на включение.
Приемно-контрольный прибор имеет возможности настройки задержки времени срабатывания клапанов, что позволяет расположить линейный активный ИК-датчик на любом расстоянии от места установки форсунок.
3
Пылемер позволяет производить измерения концентрации пыли со значением до 150 мг/м, в соответствии с полученным значением компьютер пульта диспетчеризации выдает команду на включение дополнительных форсунок. Метеометр определяет температуру окружающего воздуха в диапазоне от -50 до +40°С. При температуре ниже 0°С компьютер пульта диспетчеризации формирует команду на включение системы кабельного обогрева. В диапазоне температур от 0 до -50°С формируется команда о регулировке температурной мощности кабеля обогрева от 10 Вт/м до 40 Вт/м при частоте наматывания кабеля 20 витков на метр длины трубопровода при внутреннем диаметре трубы 50 мм. Метеометр также определяет влажность окружающего воздуха в диапазоне от 0 до 100%. При этом компьютер пульта диспетчеризации подает сигнал на регулировку общего расхода воды в диапазоне 70-100% от максимального расхода. Вся информация о параметрах окружающего воздуха и командах вырабатываемых компьютером пульта диспетчеризации в реальном времени и выводится на монитор диспетчера и, при необходимости, команды могут быть скорректированы вручную. Далее сигнал от пульта диспетчеризации передается на сетевой контроллер. Вся информация также дублируется на мониторе и команды, при необходимости, также могут быть скорректированы вручную работником участка. Далее от сетевого контроллера сигнал передается на приемно-контрольный прибор. Приемно-контрольный прибор корректирует поступившие команды от компьютера пульта диспетчеризации с учетом данных от линейного активного датчика и передает сигнал на релейный блок, который, в соответствии с этим сигналом, осуществляет управление электромагнитными клапанами и обогревом. При этом каждая форсунка позволяет подавлять до 2,5 мг пыли в секунду при эффективности пылеподавления до 98% при использовании бункера пылеподавления.
Использование системы автоматизированного пылеподавления позволяет производить обеспыливание, орошение материалов при конвейерной транспортировке и в пунктах пересыпа промышленных и гражданских объектов, как в автоматическом режиме, так и в режиме ручного управления, обеспечивая работоспособность системы условиях отрицательных температур, включение/отключение и регулировку работы форсунок в зависимости от наличия/отсутствия транспортируемого материала на ленте конвейера, от текущих климатических параметров и запыленности воздуха.