Кумыкова Т.М., Кумыков В.Х.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет (Усть-Каменогорск)

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ПОДЗЕМНЫХ РУДНИКАХ

Для стабилизации и повышения давления сжатого воздуха в шахтной пневмосети предлагается конструкция двухкамерного гидропневмоаккумулятора. Его использование позволит увеличить производительность технологического оборудования и машин, работающих на пневмоэнергии, экономить электрическую энергию, расходуемую на получение сжатого воздуха.

Гидропневмоаккумулятор (рисунок 1) содержит: пневмокамеру №1- 1; пневмокамеру №2 =2; гидрокамеру 3, водовод 4, насос 5, дроссельный клапан 6, нагнетательный трубопровод 7, всасывающий трубопровод 8, обратный клапан на подводящем воздуховоде 9, обратный клапан на всасывающем трубопроводе 10, питающе-расходный воздуховод 11, подводящий воздуховод 12, отводящий воздуховод 13, задвижку на отводящем воздуховоде из пневмокамеры №1 14, задвижку на подводящем воздуховоде в пневмокамеру №1 15, задвижку на отводящем воздуховоде из пневмокамеры №2 16, зумпфы пневмокамер 17, задвижку на подводящем воздуховоде в камеру №2 18, задвижки на нагнетательном трубопроводе 19,20, задвижки на всасывающем трубопроводе 21, 22; датчики минимального уровня воды в пневмокамерах 23, датчики максимального уровня воды в пневмокамерах 24, задвижку на водоводе 25.

Пневмокамеры расположены на одном уровне, должны быть герметичны, в них не допустимы утечки хранимых флюидов. Высота между пневмокамерами и гидрокамерой - 60÷100 м. Для свободной циркуляции атмосферного воздуха, при поступлении воды в гидрокамеру, предусмотрена ее связь с атмосферой. Для зарядки аккумулятора и повышения давления сжатого воздуха в пневмосети рудника установлен насос, перекачивающий воду из одной пневмокамеры в другую и в гидрокамеру. Сжатый воздух повышенного давления выдается потребителям пневмоэнергии из пневмокамер поочередно, при этом в период расхода воздуха освобождающийся в ней объем заполняется водой из другой пневмокамеры или же из гидрокамеры. Расход же воды из пневмокамеры, заполненной водой, компенсируется сжатым воздухом, вырабатываемым компрессорной станцией рудника.

Гидропневмоаккумулятор работает следующим образом.

При подготовленном гидропневмоаккумуляторе к работе одна из пневмокамер (например, №2) заполнена водой, а другая (пневмокамера №1) – сжатым воздухом с давлением, развиваемым компрессорной установкой. Задвижка 25 на водоводе соединяющем гидрокамеру 3 с каналом для перетока воды, состоящем из всасывающего 8 и нагнетательного 9 трубопроводов, соединенных патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном, открыта. Также открыта задвижка 19.

Пуск в работу осуществляется открытием задвижки 18. Воздух от компрессорной станции начинает поступать в пневмокамеру 2, включается насос 5, открываются задвижки 22 и 20 и вода через обратный клапан 10 начинает поступать в камеру 1, сжимая воздух до регулируемого дроссельным клапаном 6 давления, после чего открывается задвижка 14 и сжатый воздух поступает к потребителям. При падении давления в пневмокамере 1 ниже оптимальных условий в нее поступает вода, в количестве, достаточном до восстановления оптимального давления. Расход этой воды регулируется открытием дроссельного клапана 6. Расход воды при работающем насосе, не поступающей в пневмокамеру 1, нагнетается в гидрокамеру. Объем воды в пневмокамере 2 при перетоке в пневмокамеру 1 и гидрокамеру заполняется сжатым воздухом, поступающим от компрессора через обратный клапан 9 по воздухопроводу 12 через задвижку 18.

По достижении минимального (нижнего) уровня воды в пневмокамере 2 срабатывает датчик уровня жидкости 23, отключается насос и закрывается задвижка 22. Дальнейшее поддержание давления на оптимальной величине в пневмокамере 1 происходит за счет расхода воды из гидрокамеры 3 и гидростатического давления.

Потребление сжатого воздуха из пневмокамеры 1 продолжается до тех пор, пока вода не достигнет максимального (верхнего) уровня в ней, срабатывает датчик уровня жидкости 24, закрывается задвижка 20, открывается задвижка 21, включается насос 5 и затем, при создании в пневмокамере 2 оптимального давления перетоком воды через дроссельный клапан 6 и задвижку 19, закрывается задвижка 14 и открывается задвижка 16 и сжатый воздух с повышенным давлением поступает к потребителям.

Падение давления в пневмокамере 2 восстанавливается также, как и в пневмокамере 1 расходом воды, регулируемым открытием дроссельного клапана 6. По достижении максимального уровня воды в пневмокамере 2 производится переключение на потребление сжатого воздуха из пневмокамеры 1, т.е. закрывается задвижка 21, открываются задвижка 22 и 20, включается насос и при оптимальном давлении в пневмокамере 1 закрывается задвижка 16 и открывается задвижка 14. Цикл повторяется.

За счет поочередной зарядки пневмокамер 1 и 2 обеспечивается заданное, непрерывное, постоянное давление сжатого воздуха в рудничной пневмосети, превышающее давление, развиваемое компрессорной установкой.

Поддержание постоянного повышенного давления сжатого воздуха при выключенных насосах обеспечивается за счет гидростатического давления столба жидкости между гидро- и пневмокамерами, что экономит электроэнергию, расходуемую на работу насосов, а раздельная работа двух пневмокамер позволяет обеспечить непрерывную подачу сжатого воздуха повышенного давления потребителям.