Услуги

Аэродинамический испытательный стенд

В процессе работы системы управления в рудничной вентиляционной сети постоянно происходят переходные аэродинамические процессы, которые фиксируются датчиками. Это объясняется тем, что при смене режимов работы вентиляторов и АВД воздухораспределение меняется не мгновенно, а с некоторым запозданием, которое должен учитывать алгоритм оптимального управления системой. (Переходные процессы могут вызываться и другими причинами: движением транспорта, подъемных сосудов, открытием шлюзов, перемычек, дверей и пр.)

Кроме инерционной составляющей, благодаря которой все процессы в шахте протекают с некоторой задержкой, существует еще и емкостная составляющая, учитывающая сжимаемость воздуха, благодаря которой в шахте возникают колебательные волновые процессы, иногда достаточно сложные по своей форме. Инерционные и колебательные процессы вносят неизбежные помехи в работу системы (например, влияют на показания датчиков), а следовательно, требуют учета при работе алгоритма управления; при этом отсутствие учета данных процессов может привести к низкому качеству регулирования и, как правило, невозможности достижения оптимального режима работы системы проветривания за разумный период времени.

С целью изучения работы системы автоматического управления на физической модели в объединении «АэроСфера» был разработан испытательный аэродинамический стенд, позволяющий имитировать работу системы управления в шахте.

Испытательный стенд представляет собой уменьшенную модель (размерами 9X10 м) рудника с двумя шахтными стволами (воздухоподающим и вентиляционным) и двумя горизонтами.

На каждом «горизонте» имеется свой рециркуляционный контур, в котором установлен рециркуляционный осевой вентилятор, оснащенный преобразователем частоты. Вентилятор главного проветривания выполнен в виде центробежного вентилятора, работающего в режиме вытяжки. Главный вентилятор также оснащен преобразователем частоты. На каждом из «горизонтов» установлены уменьшенные копии автоматических вентиляционных дверей, а в рециркуляционных выработках и на горизонтах установлены датчики скорости воздуха. Кроме того, в рециркуляционных контурах установлены дополнительные регуляторы, которые могут изменять свое аэродинамическое сопротивление с целью имитации различных динамических процессов в шахте (возмущений), в результате которых сопротивления участков сети могут случайным образом и очень быстро меняться. Данные регуляторы установлены в стенде с целью изучения реакции системы управления на подобные «неожиданные» изменения сопротивления. В вентиляционный короб перед всасывающим отверстием главного вентилятора врезана задвижка, открывая которую можно имитировать внешние утечки через надшахтное здание.

Стенд имеет щит для управления в местном режиме, а также программное обеспечение для управления стендом в дистанционном режиме с компьютера.

Работа стенда осуществляется следующим образом. В контроллер либо с компьютера, либо с панели оператора загружаются требуемые значения расходов воздуха на обоих «горизонтах», а также максимально допустимые коэффициенты рециркуляции в рециркуляционных контурах.
Контроллер, работающий согласно алгоритму оптимального управления, подбирает положения вентиляционных дверей и частоты вращения рабочих колес ВГП и рециркуляционных установок таким образом, чтобы фактические расходы соответствовали требуемым значениям, а мощность, потребляемая ВГП, была минимально возможной. При этом также контролируется коэффициент рециркуляции: в случае превышения данным коэффициентом своего предельно допустимого значения система регулирует остальные вентиляционные устройства (вентиляционные двери и ВГП) таким образом, чтобы коэффициент рециркуляции оставался в заданных пределах.