МОБИЛЬНАЯ ВАКУУМНО-НАСОСНАЯ ДЕГАЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

3
Полезная модель относится к передвижным вакуумно-насосным дегазационным установкам, расположенным у устья дегазационных скважин на поверхности горных отводов строящихся, действующих и ликвидируемых шахт, и может быть используема для автономной эксплуатации в качестве основного оборудования для откачки шахтного газа (метановоздушной смеси) как системного элемента обеспечения безопасной эксплуатации угольной шахты, а также как элемента систем альтернативного энергоснабжения производительностью 50-200 Н·м/мин.
Известна дегазационная установка, содержащая вакуум-насосы с водоотделителями, рециркуляционный насос и охлаждающее устройство, сообщающееся с вакуум-насосами и выполненное в виде радиатора с вентилятором (авторское свидетельство СССР №361292, кл. E21F 7/100 с приоритетом от 31.03.1970 г., опубликовано в 1973 г., Б. №1).
Основным недостатком известной дегазационной установки является повышенная опасность ее эксплуатации, связанная, в частности, с тем, что не обеспечивается стабилизация газового состава на ее выходе.
Частично указанный недостаток устранен в дегазационной установке, принятой за прототип (авторское свидетельство СССР №767363, кл. E21F 7/100, заявлено 11.09.1978 г., опубликовано в 1980 г., Б. №36).
Известная установка содержит ваккум-насосы, аппаратуру осушки газа, приборы контроля содержания метана и его давления в газовой смеси, устройства управления и защиты от аварийных режимов, трубопроводы подачи газа и систему регулирования концентрации метана с газоанализатором.
Наличие приборов контроля параметров газовой смеси и систем управления дегазационной установкой в различных режимах значительно снижает опасность ее эксплуатации. Однако существенным недостатком известной дегазационной установки является отсутствие быстродействующих отключающих устройств при возникновении аварийных ситуаций.
Для предупреждения взрыва или воспламенения каптируемых метановоздушных смесей дегазационные установки должны быть в максимальной степени автоматизированы, а режим работы должен постоянно контролироваться.
Техническим результатом применения полезной модели является повышение безопасности за счет автоматического предотвращения распространения взрывного горения и контроля рабочих элементов дегазационной установки в режиме реального времени с передачей информации на пульты диспетчерского контроля.
Предложена вакуумно-насосная дегазационная установка, включающая вакуумные насосы, подключенные через диэлектрический разделитель к дегазационной скважине, приборы учета концентрации, давления, температуры и расхода газовой смеси, влагоотделители, устройства управления и защиты от аварийных режимов с системой сброса газовой смеси в атмосферу и огнепреградители, установленные на газопроводах подачи газовой смеси.
Отличием является то, что установка снабжена быстродействующими автоматическими задвижками, установленными на газопроводах сброса газовой смеси в атмосферу, для отключения дегазационной установки от дегазационной скважины и линии подачи газовой смеси к потребителю, а устройство защиты от аварийных режимов снабжено командоконтроллером аварийного управления КК во взрывобезопасном исполнении, к которому подключены датчики управления проветриванием D18 и D19, автоматические жалюзи LV01-LV03, датчики разряжения D07 и температуры D08 подаваемой к вакуумным насосам газовой смеси, датчики контроля работы вакуумных насосов, расхода газовой смеси D15, датчик и исполнительный модуль пожаротушения FAS & AFFS, автоматические задвижки, датчики слива конденсата и связи с дегазационной скважиной, электронно-оптические датчики пламени и огнепреградителей и датчики газоочистки.
Отличием является также то, что вакуумные насосы, устройство связи с дегазационной скважиной и устройство управления и телеметрии установлены в помещениях, оборудованных приборами контроля концентрации метана и связаны с внешней средой посредством вентиляторов через систему автоматизированных вентиляционных жалюзи и дверных проемов.
Безопасность дегазационной установки обеспечивается постоянным контролем за основными показателями и ее рабочими элементами, и при появлении угрозы воспламенения или взрыва газовой смеси установка обеспечивает приведение в действие быстродействующих автоматических задвижек с прекращением подачи газовой смеси от дегазационной скважины на вакуумные насосы с отводом ее в атмосферу, а также сброс газа из помещений.
Принципиальная схема мобильной вакуумно-насосной дегазационной установки приведена на фиг.1.
3
Дегазационная установка расположена у устья дегазационной скважины 1 на поверхности горного отвода шахты, может иметь производительность 50-200 Н·м/мин и соединена с дегазационной скважиной с помощью диэлектрического разъединителя DV01. Дегазационная установка представляет собой комплект оборудования, включающий следующие части: блок газоочистки 2, блок связи 3 с дегазационной скважиной, насосный блок 4, блок управления и телеметрии 5, блок безопасности 6, газоотводящий блок 7. Подвод газотрубопровода от дегазационной скважины к свече сброса 8 осуществляют через систему пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения FAS & AFFS, быстродействующую автоматическую задвижку AV01 и огнепреградитель FD01 с электронным термометром D01, а к блоку газоочистки 2 - через быстродействующую автоматическую задвижку AV02. Блок газоочистки 2 оборудован влагоотделителем FR01 с электронным манометром D02, пороговым датчиком уровня D03 и сливом конденсата. Блок 3 связи с дегазационной скважиной 1 имеет установленные на газотрубопроводе датчики концентрации метана D04 и кислорода D05, а также соединенный с ним с помощью быстродействующей автоматической задвижки AV03 огнепреградитель FD02 с электронным термометром D06. Блок 3 соединен с насосным блоком 4, имеющим в данном случае два вакуумных насоса VP01 и VP02. На входе насосный блок имеет электронный вакуумметр D07, электронный термометр D08, клапан продувки с управляемыми клапанами AV04 и AV05 для слива конденсата. Каждый вакуумный насос имеет датчики температуры подшипников моторов насосов D09, ускорения вибрации D10, электронные термометры с индикаторами D11, электронные манометры с индикаторами D12, датчики температуры подшипников насосов D13, ускорения вибрации корпусов насосов D14, управляемые клапаны AV06, AV07, AV08, AV09, AV10, а на выходе насосного блока установлен электронный расходомер D15.
Необходимо отметить, что насосный блок, блок связи с дегазационной скважиной и блок управления и телеметрии установлены в помещениях, оборудованных приборами контроля концентрации метана, и связаны с внешней средой посредством вентиляторов FN01 и FN02 через систему автоматизированных вентиляционных жалюзи и дверных проемов (насосный блок).
Блок управления и телеметрии 5 содержит силовые шкафы РС01 и РС02, шкаф приборов автоматики управления оборудованием СС01, Кондиционер АС02, отопитель электрический НТ02, датчик концентрации метана D16 в блоке, электронный датчик температуры D17 в блоке, освещение и вентилятор FN01, соединенный с датчиками D16 и D17 и шкафами.
Блок безопасности 6 имеет командоконтроллер КК во взрывобезопасном исполнении, к которому подключены датчики управления проветриванием D18 и D19 вентилятора FN02, автоматические жалюзи LV01-LV03, датчики разряжения и температуры D08 подаваемой к вакуумным насосам газовой смеси, датчики контроля работы вакуумных насосов, расхода газовой смеси, датчики контроля работы вакуумных насосов, расхода газовой смеси D15, датчики и исполнительные модули FAS & AFFS, автоматические задвижки, датчики слива конденсата и связи с дегазационной скважиной D04 и D05. AV03 электронно-оптические датчики пламени и огнепреградителей и датчики D02, D03 газоочистки.
Газоотводящий блок 7 установлен на выходах блока безопасности 6 и насосного блока 4. В него входят огнепреградитель FD02 с электронным термометром D20 и коммуникативная система блока безопасности SB01 с электронно-оптическим датчиком пламени D21.
Ниже описан принцип работы мобильной вакуумно-насосной дегазационной установки.
Газовая смесь из дегазационной скважины 1 поступает к мобильной дегазационной установке, и при нормальной ее работе газовая смесь при постоянном контроле показателей смеси проходит через блок газоочистки 2 в насосный блок 4, проходит окончательную очистку от влаги и конденсата и через газоотводящий блок 7 поступает к потребителю. Блоки 5 и 6 контролируют работу установки и обеспечивают заданные показатели ее работы. При появлении угрозы воспламенения газовой смеси, исходящей из скважины 1, противопожарный модуль FAS & AFFS через командоконтроллер КК отключает с помощью быстродействующей автоматической задвижки AV02 подачу газовой смеси в дегазационную установку и направляет ее на сброс в атмосферу или обеспечивает срабатывание огнепреградителя FD01 и быстродействующей автоматической задвижки AV01. При появлении метана или росте температуры в помещениях блоков связи с дегазационной скважиной, насосном блоке или блоке управления и телеметрии командоконтроллер дает команды на огнепреградители и быстродействующие задвижки для прекращения подачи газовой смеси и вентиляторы FN01 и FN02 для соединения с внешней средой с помощью автоматических жалюзи или дверных проемов (для насосного блока). При появлении угрозы взрыва или воспламенения в какой-либо части установки командоконтроллер КК отключает эту часть и установку в целом от скважины 1.
Таким образом, мобильная установка обеспечивает:
- автоматическое отключение ее в целом или отдельных конструктивных элементов от дегазационной скважины при возникновении угрозы воспламенения или взрыва отводимой газовой смеси;
- автоматическое предотвращение распространение взрывного горения по газоотводящим трубопроводам в сторону устья дегазационной скважины со стороны дегазационной установки;
- автоматическое предотвращение взрывного горения по газоотводящим трубопроводам в сторону дегазационной установки со стороны устройства сброса газовой смеси в атмосферу или установок ее утилизации;
- автоматический контроль работы всех элементов установки в режиме реального времени с передачей информации на пульты диспетчерского контроля;
- автоматическое обеспечение постоянства объемного содержания метана в перекачиваемой газовой смеси.