УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ
DEVICE FOR CONTROL OVER OPERATION MODE OF VENTILATING INSTALLATION

Изобретение относится к вентиляторным установкам, а именно к управлению режимами их работы, в частности, при автоматическом управлении вентиляторными агрегатами шахт и тоннельной вентиляции метрополитенов.
Известно устройство управления режимом работы вентиляторной установки (патент №2064587, кл. E21F 1/00, 1996), содержащее программно управляемый блок согласования давлений, выполненный в виде цифрового регулятора, к первому входу которого подключен блок задания давления, а также установленные на выходе вентилятора датчик давления, датчик положения лопаток и частоты вращения рабочего колеса, выходы которых соединены с входами блока согласования давлений. Кроме того, устройство содержит блок питания, совмещенный с блоком плавного пуска и блоком торможения, а также блок питания электромагнитной муфты, соединяющей валы электродвигателя и вентилятора.
Недостатком данного устройства является функциональная сложность, низкая надежность управления режимом работы вентиляторной установки, а также его высокая стоимость вследствие наличия ряда сложных блоков и их избыточных связей.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство управления режимом работы вентиляторной установки (патент №2146331, кл. E21F 1/00, 2000), содержащее программируемый блок управления, блок задания параметров, исполнительные механизмы поворота лопаток рабочего колеса, элементов шибера с датчиками их положения, при этом выходы датчиков соединены с соответствующими входами программируемого блока управления, связанного также с пультом управления и модулем плавного пуска электродвигателя вентилятора.
Недостатком данного устройства является невозможность его применения при использовании для привода вентилятора с синхронным электродвигателем, а также невозможность его использования при управлении параллельно работающими вентиляторными агрегатами и в режиме дистанционного управления от диспетчера или ЭВМ верхнего уровня.
Целью изобретения является управление установкой, содержащей несколько вентиляторных агрегатов, для привода которых используются асинхронные или синхронные электродвигатели.
1
2
n
Поставленная цель достигается тем, что устройство управления содержит автономные подсистемы управления отдельными вентиляторными агрегатами (СУВ), микропроцессорные контроллеры которых снабжены блоками переключения режимов «ведущий-ведомый», модулями ввода-вывода и микропроцессорным модулем, а электроприводы вентиляторов запитаны через модуль ввода-вывода, и комбинированный блок БПП/БРВ, который используется как блок плавного пуска (БПП) с фазовым управлением в случае применения асинхронного электродвигателя или как блок регулирования тока возбуждения в случае использования синхронного электродвигателя вентилятора. При этом микропроцессорные контроллеры автономных систем управления вентиляторными агрегатами снабжены индивидуальными пультами управления, соединены между собой через модули ввода-вывода, а также с микропроцессорным контроллером МКВУ (ЭВМ) верхнего уровня. При этом автономные системы управления вентиляторными агрегатами СУВ, СУВ, СУВ содержат блоки управления исполнительными механизмами поворота лопаток рабочего колеса, привода тормоза, открывания шиберного аппарата вентилятора и приводов технологического оборудования вентиляторной установки, а вентиляторы снабжены датчиками давления вентилятора, положения шибера и лопаток рабочего колеса вентилятора, тормоза ротора, температуры и вибрации подшипников, тока возбуждения или напряжения питания электродвигателя вентилятора, а также состояния элементов технологического оборудования вентиляторной установки.
1
2
1
2
1
2
1
2
На чертеже фиг.1 представлена блок-схема устройства управления вентиляторной установкой, которая включает автономные системы управления вентиляторами СУВ, СУВ, содержащие микропроцессорные контроллеры МК, МК управления вентиляторами, вентиляторы В, В и электродвигатели ЭД, ЭД, комбинированные блоки БПП/БРВ плавного пуска и регулирования возбуждения синхронного электродвигателя вентилятора, а также микропроцессорный контроллер (ЭВМ) верхнего уровня МКВУ и блок задания режимов.
1
2
1
2
1
2
1
2
Микропроцессорные контроллеры MK и МК подсистем управления CУB и СУВ содержат модуль ввода-вывода 2, микропроцессорный модуль 1, блок 4 переключения режимов «ведущий-ведомый», а СУВ и СУВ снабжены индивидуальными пультами управления 5 и блоком 3 управления исполнительными механизмами вентилятора и установки. Подсистемы СУВ и СУВ также содержат исполнительные механизмы 6 поворота лопаток рабочего колеса вентилятора, управления тормозом ротора 7, управлением шибером вентилятора 8 и управления технологическим оборудованием установки 9, входы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 3 управления исполнительными механизмами вентиляторного агрегата. Вентиляторные агрегаты снабжены также датчиками: 10 - состояния технологического оборудования, 11 - фактического давления вентилятора, 12 - положения лопаток рабочего колеса, 13 - положения шиберного аппарата, 14 и 15 - температуры и вибрации подшипников ротора вентилятора, 16 - положения тормоза ротора и 17 - датчиком напряжения питания или тока возбуждения электродвигателя, выходы которых соединены соответственно с 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 входами модуля ввода-вывода 2.
Л
А
Система управления также содержит блок 18 задания режимов давления вентиляторной установки, на вход которого подаются исходные данные для определения требуемого (заданного) давления, например N (число людей в шахте), Т(t) (температура атмосферного воздуха) и т.п. Функции блока 18 могут выполняться программно микропроцессорным контроллером МК «ведущей» СУВ.
Управление режимом работы вентиляторной установки осуществляется в следующей последовательности.
1
2
На микропроцессорных контроллерах MK, МК и т.п. обслуживающим персоналом посредством блоков 4 устанавливается режим «ведущей-ведомый», при этом в качестве «ведущего» на установке, состоящей из нескольких подсистем СУВ, может выступать только один контроллер. После поступления на установку команды «пуск» от диспетчера или контроллера (ЭВМ) верхнего уровня МКВУ первым запускается в работу вентиляторный агрегат, режим контроллера которого определен как «ведущий».
3
Ф
1
1
1
1
1
ф
3
3
ф
Ф
3
После запуска вентиляторной установки ее блок 18 задания параметров работы вырабатывает значение заданного давления вентиляторной установки Р(t), при этом, если вентилятор не работает и фактическое давление Р(t) равно нулю - микропроцессорный контроллер MK через модуль «ввода-вывода» 2 выдает сигнал на блок БПП/(БРВ) и посредством блока БПП путем плавного увеличения напряжения U запускает в работу электродвигатель первого вентилятора В. После включения вентилятора В, если его фактическое давление Р(t) окажется меньше Р(t), цифровой регулятор, реализованный на базе микропроцессорного контроллера, через блок исполнительных механизмов 3 выдает сигнал на исполнительный механизм 6 для увеличения угла установки лопаток рабочего колеса вентилятора. При равенстве заданного Р(t) и фактического Р(t) давлений вентиляторной установки поворот лопаток рабочего колеса прекращается. В процессе работы, если фактическое давление вентиляторной установки оказывается меньше заданного, то «ведущий» микропроцессорный контроллер запускает в работу параллельно установленный «ведомый» вентиляторный агрегат, и, затем, синхронно увеличиваются углы установки лопаток их рабочих колес до положения, при котором Р(t)=P(t).
В случае использования в качестве привода вентилятора синхронного электродвигателя блок БПП/БРВ управляет током J возбуждения его ротора в функции положения лопаток рабочего колеса вентилятора, например, как это регламентировано в описании к патенту №2129688 по заявке №96121324 от 28.01.98.
3
1
2
1
2
Ф
3
В случае необходимости реверсирования режима вентиляторной установки, когда блок 18 задания режимов выдает задание в виде отрицательного давления, т.е. - Р(t), микропроцессорные контроллеры MK и МК подсистем СУВ и СУВ посредством блоков их исполнительных механизмов 3 разворачивают лопатки рабочих колес до углов установки, равных 135°, что приводит к реверсированию режимов вентиляторной установки, т.е. -Р(t)=-Р(t).
3
При необходимости выключения вентиляторной установки, когда P(t)=0, сначала выключается «ведомый» вентиляторный агрегат, после чего закрывается его шиберующий аппарат, а затем выключается «ведущий» агрегат, закрывается его шиберующий аппарат и включаются их стоячие тормоза.