Мобильная вакуумно-насосная дегазационная установка

Полезная модель относится к передвижным вакуумно-насосным дегазационным установкам, расположенным у устья дегазационных скважин на поверхности горных отводов угольных шахт, и может быть использована для откачки метановоздушной смеси.

Техническим результатом использования полезной модели является повышение безопасности и снижения вредных шумовых воздействий на окружающую среду за счет автоматического предотвращения распространения взрывного горения и контроля рабочих элементов дегазационной установки в режиме реального времени с передачей информации на пульты диспетчерского контроля.

Дегазационная установка соединена с дегазационной скважиной и имеет блоки газоочистки и связи с дегазационной скважиной, насосный блок, блок управления и телеметрии, блок безопасности, газоотводящий блок. Блок связи установки со скважиной включает в себя также свечу сброса газовой смеси в атмосферу, автоматические задвижки, огнепреградитель с приборами контроля. При появлении угрозы воспламенения газовой смеси микроконтроллер отключает подачу газовой смеси. При появлении метана или росте температуры в помещениях насосного блока или блока управления и телеметрии, микроконтроллер дает команды на огнепреградители и задвижки для прекращения подачи газовой смеси и быстродействующие вентиляторы для соединения с внешней средой с помощью автоматических жалюзи или дверных проемов. При появлении угрозы воспламенения или взрыва микроконтроллер отключает установку от скважины.

Полезная модель относится к передвижным вакуумно-насосным дегазационным установкам, расположенным у устья дегазационных скважин на поверхности горных отводов строящихся, действующих и ликвидируемых шaxт, 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·м³/мин.

Известно несколько полезных моделей дегазационных установок.

Авторское свидетельство СССР 361292, кл. E21F 7/100 с приоритетом от 31.03.1970 г. опубликовано в 1973 г., Б. 1.

Установка содержит вакуум-насосы с водоотделителями, рециркуляционный насос и охлаждающее устройство, сообщающееся с вакуум-насосом и выполненное в виде радиатора с вентилятором.

Авторское свидетельство СССР 767363, кл. E22F 7/100, заявлено 11.09.1978 г., опубликовано в 1980 г., Б. 36)

Установка содержит вакуум-насосы, аппаратуру осушки газа, приборы контроля содержания метана и его давления в газовой смеси, устройства управления и защиты oт аварийных режимов, трубопроводы подачи газа и систему регулирования концентрации метана с газоанализатором.

Основными недостатками указанных моделей, является их повышенная опасность при эксплуатации, сильная шумность и малая степень автоматизации. Для предупреждения аварийных ситуаций, а так же взрыва или воспламенения каптируемых метановоздушных смесей, дегазационные установки должны быть в максимальной степени автоматизированы, а режим работы должен постоянно контролироваться. Органы и средства управления установкой, должны быть эргономичны и максимально просты и удобны для работы технического и обслуживающего персонала.

Патент на полезную модель 102059, приоритет от 15.03.2010 г.

Установка содержит вакуум-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.

Основными недостатками данной модели, является ее высокая шумность, низкая эргономичность и энергоэффективность.

Предложена мобильная вакуумно-насосная дегазационная установка контейнерного типа, технические решения которой направлены на повышение степени автоматизации установки, снижение ее вибро и шумовой нагрузки на окружающую среду и человека.

Применение самых современных микроконтроллеров, имеющих высокую скорость обработки данных и формирования управляющих сигналов, позволяет максимально снизить время реакции системы управления и телеметрии при выходе параметров работы установки за критические рамки.

Снижение шума достигается за счет применения систем шумоподавления на входные и выходные газотрубопроводы установки. Уменьшение вибрации достигается путем установки контейнера на виброопоры.

В технологической схеме предусмотрена установка в газоотводящем блоке дополнительной емкости с датчиком уровня для сбора и последующего сброса конденсата, что позволяет повысить надежность работы установки путем уменьшения степени влияния человеческого фактора.

Нa Фиг.1, приведена технологическая схема установки ВНСМИ.

Дегазационная установка расположена у устья дегазационной скважины на поверхности горного отвода шахты, может иметь производительность 50-200 Н·м³/мин и соединена с дегазационной скважиной. Дегазационная установка представляет собой комплект оборудования, включающий в себя следующие основные элементы: шумоподавитель (1), свеча сброса с огнепреградителем (2), влагоотделитель (3), огнепреградитель (4), основной насосный агрегат (5), байпас основного насосного агрегата (6), резервный насосный aгрегат (7), байпас резервного насосного агрегата (8), влагоотделитель (9), огнепреградитель (10), шумоподавитель (11), свеча утилизации газа с огнепреградителем (12).

Блок связи с дегазационной скважиной имеет установленные на газотрубопроводе датчики концентрации метана и кислорода, шумоподавитель, свечу сброса газа с огнепреградителем. Подвод газотрубопровода от дегазационной скважины к свече сброса осуществляют через систему пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, автоматическую задвижку и огнепреградитель с электронным термометром, а к блоку газоочистки - через автоматическую задвижку.

Блок газоочистки оборудован влагоотделителем с электронным манометром, пороговым датчиком уровня и сливом конденсата.

Блок связи с дегазационной скважиной соединен с насосным блоком, имеющим в данном случае два вакуумных насоса Основной и Резервный. На входе насосный блок имеет электронный вакуумметр, электронный термометр, клапан продувки. Каждый вакуумный насос имеет датчики температуры подшипников насосов, ускорения вибрации корпусов насосов, электронные термометры с индикаторами, электронные манометры с индикаторами, управляемые клапаны, а на выходе насосного блока установлен электронный расходомер.

Насосный блок и блок управления и телеметрии установлены в отсеках, оборудованных приборами контроля концентрации метана, и связаны с внешней средой посредством быстродействующих вентиляторов через систему автоматизированных вентиляционных жалюзи и дверных проемов.

Блок управления и телеметрии содержит силовые шкафы, шкаф приборов автоматики управления оборудованием, кондиционер, отопитель электрический, датчик концентрации метана в блоке, электронный датчик температуры в блоке, освещение и вентилятор, соединенный с датчиками температуры и датчиками концентрации метана.

Блок безопасности имеет командоконтроллер во взрывобезопасном исполнении, к которому подключены датчики управления проветриванием, вентилятор, автоматические жалюзи, датчики разряжения и температуры подаваемой к вакуумным насосам газовой смеси, датчики контроля работы вакуумных насосов, расхода газовой смеси, датчики и исполнительные модули автоматического пожаротушения и пожарной сигнализации, автоматические задвижки, датчики слива конденсата и связи с дегазационной скважиной, электронно-оптические датчики пламени и огнепреградителей и датчики газоочистки.

Газоотводящий блок установлен на выходе насосного блока. В него входят свеча утилизации с огнепреградителем, шумоподавитель и коммуникативная система блока безопасности с электронно-оптическим датчиком пламени.

Ниже описан принцип работы мобильной вакуумно-насосной дегазационной установки.

Газовая смесь из дегазационной скважины поступает к мобильной дегазационной установке, и при нормальной ее работе проходит через блок газоочистки в насосный блок, проходит окончательную очистку от влаги и конденсата и через газоотводящий блок поступает к потребителю. Блоки управления и безопасности контролируют работу установки и обеспечивают заданные показатели ее работы. При появлении угрозы воспламенения газовой смеси, исходящей из скважины, противопожарный блок через микроконтроллер отключает с помощью автоматической задвижки подачу газовой смеси в дегазационную установку и направляет ее на сброс в атмосферу или обеспечивает срабатывание огнепреградителя и автоматической задвижки. При появлении метана или росте температуры в помещениях насосного блока или блока управления и телеметрии микроконтроллер дает команды на огнепреградители и автоматические задвижки для прекращения подачи газовой смеси. Выдает команды на быстродействующие вентиляторы для соединения с внешней средой с помощью автоматических жалюзи или дверных проемов. При появлении угрозы взрыва или воспламенения установки микроконтроллер отключает установку от скважины.

Таким образом, мобильная установка обеспечивает:

- постоянный объем метана в перекачиваемой газовой смеси.

- автоматическое отключение ее 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;

1. Мобильная вакуумно-насосная дегазационная установка включает в себя вакуумные насосы, подключенные 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, устройство защиты от аварийных режимов, отличающаяся тем, что она снабжена микроконтроллерами современного технического уровня, которые имеют высокую скорость обработки данных и формирования управляющих сигналов.

2. Мобильная вакуумно-насосная дегазационная установка по п.1, отличающаяся тем, что имеет минимальный уровень шума и вибрации при работе за счет применения виброопор и системы подавления шума.