ШАХТНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА ПОВЫШЕННОЙ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при разработке и эксплуатации шахтных винтовых передвижных компрессорных установок в горнодобывающей промышленности, преимущественно в тупиковых горных выработках шахт.
Известна шахтная передвижная компрессорная установка, которая располагается на передвижной платформе, содержит винтовой компрессор с системой аварийной защиты (САЗ) и с воздушным фильтром, нагнетательную линию с воздухосборником, маслоотделитель (для очистки сжатого воздуха от рабочей жидкости - масла), и клапан минимального давления на выходе из установки и охладитель рабочей жидкости - масла на гидролинии подачи ее в компрессор для смазки и охлаждения [1].
Недостатки такой установки следующие:
- из-за высокой температуры сжатого воздуха в компрессоре и отсутствия контроля за содержанием ядовитого газа СО в сжатом воздухе появляется возможность возникновения процесса горения масла в компрессоре, и появления вышеуказанного отравляющего газа в сжатом воздухе, который нагнетается в пневмосистему;
- применение в качестве рабочей жидкости в компрессоре нефтяных масел и отсутствие автоматической автономной системы пожаротушения, в результате чего возможны пожароопасные ситуации, в том числе пожар на установке: это обстоятельство существенно снижает безопасность и сокращает область применения установки, особенно в тупиковых горных выработках шахт;
- возможность скопления газа метана в месте размещения компрессорной установки в результате отсутствия автоматического контроля его концентрации в воздухе, который может приводить при достижении концентрации метана сверх допустимого предела к взрывам при включении электрооборудования.
Известна также шахтная передвижная компрессорная установка, которая содержит винтовой компрессор, линию нагнетания, воздухосборник со встроенным маслоотделителем и клапаном минимального давления, который установлен на раздаточной трубе, охладитель рабочей жидкости, и систему аварийной защиты САЗ [2].
Этой установке свойственны следующие недостатки:
- отсутствие контроля за содержанием СО в воздухе, что приводит к возможности возникновения процесса горения масла в компрессоре, и появления вышеуказанного отравляющего газа в сжатом воздухе, который нагнетается к потребителям;
- применение в качестве рабочей жидкости в компрессоре нефтяных масел и отсутствие автоматической автономной системы пожаротушения, в результате чего возможны пожароопасные ситуации, в том числе пожар на установке;
- возможность скопления газа метана в месте размещения компрессорной установки в результате отсутствия автоматического контроля его концентрации в воздухе, который может приводить при достижении концентрации метана сверх допустимой границы к взрывам.
Наиболее близкой к изобретению, которое заявляется, является шахтная компрессорная установка повышенной пожаробезопасности [3].
Принята за прототип шахтная компрессорная установка, которая содержит компрессор со встроенным в воздухосборник маслоотделителем на линии нагнетания и раздаточную трубу с клапаном минимального давления, приводной электродвигатель с вентилятором и охладитель рабочей жидкости, размещенные на передвижной платформе, системы воздухозабора со степенями грубой и тонкой фильтрации, регулирование производительности, управление и аварийную защиту с автоматическими системами пожаротушения и контроля газа метана под кожухом установки и контроля газа СО в нагнетательной линии.
Этой установке свойственны следующие недостатки:
- установка имеет лишь один модуль автоматического пожаротушение, который расположен в верхней части под кожухом установки, что может быть не эффективным для локализации пожара, ввиду недостаточного количества огнетушащего вещества в связи с уносом его потоком воздуха от вентилятора и внешним потоком воздуха горной выработки или при выходе из строя модуля по какой-либо причине;
- невозможность провести проверку, обзор, или техническое обслуживание пожаротушащего модуля с демонтажем и выдачей на поверхность шахты, поскольку в этом случае установка останется без противопожарной защиты и ее эксплуатация в условиях тупиковой выработки станет опасной;
- отсутствие дистанционного ручного управления одним из модулей пожаротушения, которое необходимо в случае отказа или не срабатывания автоматической системы тушения пожаров, может привести к пожару на установке;
- отсутствие расходомера на линии подачи охлаждающей жидкости, который постоянно контролирует ее подачу в компрессор, может привести к значительному росту температуры в рабочих полостях компрессора и аварийным пожароопасным ситуациям, при существенном снижении или прекращении подачи жидкости, например, при порыве маслопровода.
В основу изобретения поставлена задача повышения надежности и пожарной безопасности работы компрессорной установки путем повышения эффективности подачи пожаротушащего вещества от нескольких модулей и постоянного контроля охлаждающей жидкости в системе смазки компрессорной установки.
Поставленная задача решается тем, что в известной шахтной компрессорной установке, которая содержит компрессор со встроенным в воздухосборник маслоотделителем на линии нагнетания и раздаточную трубу с клапаном минимального давления, приводной электродвигатель с вентилятором и охладитель рабочей жидкости, размещенные на передвижной платформе, системы воздухозабора со степенями грубой и тонкой фильтрации, регулирования производительности, управления и аварийной защиты с автоматическими системами пожаротушения и контроля газа метана под кожухом установки и контроля газа СО в нагнетательной линии, система пожаротушения выполнена из двух независимых модулей пожаротушения, расположенных в верхней части возле торца компрессорной установки со стороны подачи потока свежего воздуха на ее охлаждение, при этом раструбы устройств подачи пожаротушащего вещества направлены в центр осевой линии компрессорной установки.
Возможны варианты выполнения компрессорной установки, при которых:
- один из модулей соединен с дистанционным пультом ручного управления.
- на линии подачи в компрессор охлаждающей жидкости, после радиатора установлен расходомер с порогами уставки и формированием сигнала на отключение установки.
Выполнение системы пожаротушения из двух независимых модулей пожаротушения, расположенных в верхней части у торца компрессорной установки со стороны подачи внешнего потока свежего воздуха на ее охлаждение, при расположении раструбов устройств подачи пожаротушащего вещества на центр осевой линии компрессорной установки, позволяет повысить надежность работы системы пожаротушения, за счет того, что в случае выхода из строя одного из модулей, другой модуль будет обеспечивать пожаротушение. С другой стороны такое выполнение системы повышает эффективность ее работы потому, что пожаротушащее вещество, которое распыляется, будет максимально равномерно распределено в замкнутом объеме под кожухом в нужных местах, а также будет уменьшено влияние на ее потоки воздуха под кожухом от вентилятора и внешней среды.
Дополнительное соединение одного из модулей пожаротушения с дистанционным пультом ручного управления позволяет обеспечить работу системы пожаротушения в случае отказа в роботе автоматической системы защиты по разным причинам, что также повышает надежность работы системы пожаротушения.
Применение расходомера, установленного на линии подачи охладительной жидкости, с формированием сигнала на отключения установки позволяет за счет постоянного контроля за подачей жидкости в компрессорную установку и отключения ее системой защиты избежать появления аварийной пожароопасной ситуации в случае значительного уменьшения количества жидкости при загрязнении или порыве маслопроводов путем подачи сигнала на прекращение работы компрессорной установки при срабатывании системы аварийной защиты.
На фиг.1 приведен общий вид компрессорной установки повышенной пожаробезопасности.
Шахтная компрессорная установка содержит винтовой компрессор 1 с воздушным фильтром 2 и электроприводом 3, линию нагнетания с расположенными на ней последовательно воздухосборником со встроенным маслоотделителем 4 и раздаточную трубу 5 с датчиком системы контроля СО 6 и клапаном минимального давления (на фиг.1 не показанные), охладитель 7; кожух 8 и расположенные под ним датчики системы контроля газа метана 9 и автономная автоматическая система пожаротушения, которая содержит два модуля 10 и 11, расходомер (на фиг.1 не показан), вентилятор системы охлаждения 12. Один из модулей пожаротушения, например 10, соединен с дистанционным пультом ручного управления (на фиг.1 не показан).
Шахтная винтовая компрессорная установка работает следующим образом. Винтовой маслозаполненный компрессор 1, который приводится во вращение электроприводом 3, всасывает воздух через воздушный фильтр 2, сжимает его в рабочей полости, куда также подается рабочая жидкость (масло), и подает сжатый воздух в линию нагнетания, где он проходит через воздухосборник со встроенным маслоотделителем 4 и дальше через датчик СО 6 поступает в раздаточную трубу 5, и через клапан минимального давления (на фиг.1 не показанный) в пневмосеть к пневмопотребителям.
Рабочая жидкость (масло), которая отделилась в маслоотделителе 4 через охладитель 7 подается после охлаждения на расходомер и дальше в компрессор 1. Охлаждающий воздух на охладитель 7 поступает от вентилятора 12 через специальное окно в кожухе 8. Во время нормальной (штатной) работы компрессора 1 датчик контроля газа СО 5, а также расходомер (на фиг.1 не показано), датчик контроля газа метана 9 и устройства пожаротушения 10, 11 питаются от системы аварийной защиты компрессора и работают в режиме ожидания (без влияния на работу компрессора). В случае, если по какой-либо причине возникает избыточное повышение температуры воздушной среды под кожухом 8 (например в случае разогрева сверх нормы поверхности узлов компрессора или электродвигателя) к значению 70-80°С, то происходит срабатывание двух устройств пожаротушения и выброс из них пожаротушащего состава, в направлении центра осевой линии компрессорной установки за счет чего происходит изоляция источника возникновения высокой температуры и ликвидация пожароопасной ситуации на установке. В случае, если под кожухом 8 компрессорной установки накапливается опасная концентрация газа метана, то датчик 9 подает сигнал в систему аварийной защиты компрессорной установки и блокирует возможность ее пуска в работу или выключает работающую установку и тем самым предотвращает взрыв или пожар на установке. Если по какой-либо причине возникает резкий рост температуры масло-воздушной смеси в рабочих полостях компрессорной установки и в нагнетательной линии появляется увеличенная концентрация газа СО, то датчик контроля за содержанием СО 6 подает сигнал в систему аварийной защиты и происходит выключение компрессной установки, что предотвращает возникновение пожароопасной ситуации на начальной стадии ее развития.
Если в случае возникновения пожароопасной ситуации не происходит включение системы пожаротушения автоматически, то она запускается вручную с дистанционного пульта управления.
В случае, если один из модулей пожаротушения, например 11, выйдет из строя, то гашение пожара будет проводить второй (резервный) модуль 10, что существенно повышает надежность работы системы пожаротушения. При наличии двух модулей пожаротушения, один из них может быть снят для проведения контроля его состояния в том числе с выдачей его на поверхность шахты в случае необходимости.
Если на линии подачи охлаждающей жидкости случится разрыв трубопровода или существенно уменьшится ее количество из-за загрязнения трубопровода и др., то на расходомере будет сформирован сигнал на отключение компрессорной установки и ее работа будет прекращена системой защиты.
Таким образом, применение системы пожаротушения, которая состоит из двух модулей, а так же датчиков контроля метана и газа СО и расходомера в системе смазки, существенно повышает пожаробезопасность шахтной компрессорной установки.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Станция воздушно-компрессорная шахтная передвижная ЗИФ-ШВ-5. Техническое описание и инструкция по эксплуатация ЗИФ-ШВ-5 ТО. - Л., 1980. - с.26-27., рис 14.
2. А.с. СССР SU №1236173 A1. F04C 29/02, 18/16.1986. Система смазки винтового компрессора. Авт. Дегтярев В.И., Лобода В.В. Заявитель: Всесоюзный научно-исследовательский институт горной механики имени М.М.Федорова. Заявка №3823213/25-06 от 10.12.84. Опубл. 07.06.86. Бюлл. №21.
3. Патент №40222 F04C 29/02, 18/16 Украина. Шахтная винтовая компрессорная установка повышенной пожаробезопасности. Грядущий Б.А., Коваль А.Н., Лобода В.В. и др. Заявитель НИИГМ имени М.М.Федорова. Заявка №200813363 от 19.11.2008. Опубл. 25.03.2009. Бюл. №6.