Nghiên cứu ứng dụng hệ biến tần động cơ để điều khiển tự động quạt gió chính công ty than vàng danh

Giới thiệu một số quạt thông gió chính tại Công ty Cổ phần than Vàng Danh.23 Chương 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM VENTSIM ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ CHO MỎ VÀNG DANH ...32 3.1.. Đề tài “Ng

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn cao học này là công trình nghiên cứu của riêng

cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của Tiến sỹ Nguyễn Chí Tình Các số liệu và tài

liệu nêu ra trong luận văn là trung thực, đảm bảo tính khách quan, khoa học Các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng Các luận điểm và kết quả nghiên cứu chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Hà N ội, ngày 10 tháng 08 năm 2010

Tác giả luận văn

Phạm Anh Mai

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, Phòng Đại học và sau Đại học, các thầy cô trong Khoa Điện, Bộ môn Tự động hóa Trường Đại học Mỏ Địa chất đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm đào tạo nghề, trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, phòng Thông gió, phòng Cơ điện Công ty cổ phần than Vàng Danh – TKV, Công ty cổ phần than Mạo Khê

đã tận tình cung cấp thông tin và tham gia ý kiến giúp đỡ tác giả làm luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ

Nguyễn Chí Tình, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành luận

văn này

Trong quá trình học tập và nghiên cứu, mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp chỉ dẫn và góp ý

Tác giả xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2010

Tác giả luận văn

Phạm Anh Mai

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 7

1 Tính cấp thiết của luận văn 7

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn 7

3 Đối tượng nghiên cứu 7

4 Các phương pháp nghiên cứu 7

5 Những đóng góp của luận văn 8

Chương 1 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH 9

1.1 Tổng sản lượng khai thác than của TKV 9

1.1.1 Tài nguyên - trữ lượng than của bể than Quảng Ninh 9

1.1.2 Sản lượng khai thác than của TKV năm 2006÷2010, định hướng đến 2020 10

1.1.3 Sản lượng khai thác than vùng Uông bí năm 2006÷2010, định hướng đến 2020 10

1.2 Đặc điểm môi trường mỏ hầm lò và các nguyên nhân cháy nổ trong mỏ hầm lò 11

1.2.1 Đặc điểm 11

1.2.2 Các nguyên nhân gây cháy nổ 11

Chương 2 HỆ THỐNG THÔNG GIÓ MỎ 13

2.1 Các phương pháp thông gió mỏ 13

2.1.1 Phương pháp thông gió hút 13

2.1.2 Phương pháp thông gió đẩy 14

2.1.3 Phương pháp thông gió liên hợp đẩy-hút 15

2.2 Giới thiệu về hệ thống thông gió Công ty cổ phần than Vàng Danh 15

2.2.1 Sơ đồ thông gió chính 15

2.2.2 Giới thiệu một số quạt thông gió chính tại Công ty Cổ phần than Vàng Danh.23 Chương 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM VENTSIM ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ CHO MỎ VÀNG DANH 32

3.1 Đánh giá chung về các phần mềm mô phỏng mạng thông gió mỏ hầm lò 32

3.1.1 Ý nghĩa của việc mô phỏng mạng thông gió mỏ hầm lò 32

3.1.2 Phân tích phương pháp và thiết lập mô hình mô phỏng mạng thông gió mỏ 33

3.2 Giới thiệu chung về phần mềm VENTSIM 34

3.2.1 Giới thiệu chung 34

3.2.2 Đặc tính ứng dụng của phần mềm Ventsim 35

3.2.3 Yêu cầu phần cứng và phần mềm 37

3.3 Các trình đơn và công cụ của phần mềm Ventsim 38

3.4 Mô phỏng, tính toán mạng gió của Công ty cổ phần than Vàng Danh 39

Trang 6

3.4.1 Căn cứ để xây dựng trên Ventsim 39

3.4.2 Các trạng thái của quạt .49

Chương 4 GIỚI THIỆU CÁC BIẾN TẦN ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP MỎ Ở VIỆT NAM 52

4.1 Tổng quan về các loại biến tần đang được sử dụng trong công nghiệp mỏ 52

4.1.1 Sử dụng biến tần điều khiển hệ thống vận tải bằng băng tải 53

4.1.2 Sử dụng biến tần điều khiển hệ thống bơm thoát nước, quạt thông gió 56

4.1.3 Sử dụng biến tần điều khiển hệ thống vận tải bằng trục tải (tời) 56

4.1.5 Nhận xét 59

4.2 Các thông số kỹ thuật của một số biến tần được sử dụng trong các mỏ 61

4.2.1 Biến tần do hãng SIEMENS sản xuất 61

4.2.2 Biến tần Altivar 71 do hãng Schneider sản xuất 67

4.2.3 Biến tần VF9 do hãng Toshiba sản xuất 70

4.2.4 Nhận xét chung 77

Chương 5 ỨNG DỤNG PLC - BIẾN TẦN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG QUẠT GIÓ CHÍNH KHU VỰC CÁNH GÀ-GIẾNG CÁNH GÀ MỎ VÀNG DANH 78

5.1 Lựa chọn hợp lý sơ đồ tự động hoá hệ thống thông gió chính của mỏ Vàng Danh 78

5.1.1 Những thuận lợi và khó khó khăn khi lựa chọn sơ đồ tự động hoá công tác thông gió 78

5.1.2 Lựa chọn phương án tự động hoá hệ thống thông gió chính cho mỏ Vàng Danh 78

5.2 Lập trình PLC S7-200 để điều khiển hệ thống biến tần-động cơ 81

5.2.1 Lựa chọn PLC 81

5.2.2 Phân cổng vào – ra 82

5.2.3 Chương trình điều khiển 82

KẾT LUẬN CHUNG 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 1 91

PHỤ LỤC 2 95

PHỤ LỤC 3 97

Trang 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

B ảng 1.1: Trữ lượng than của bể than Quảng Ninh từ lộ vỉa đến -300m 9

B ảng 1.2: Trữ lượng than của bể than Quảng Ninh dưới -300m 9

B ảng 1.3: Sản lượng khai thác của TKV các năm 2006÷2010, định hướng đến 2020.10 B ảng 1.4: Sản lượng than vùng Uông Bí các năm 2006 ÷2010, định hướng đến 202010 B ảng 1.5: Phân loại mỏ theo độ thoát khí Mêtan 11

B ảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của trạm quạt FBDCZ-N 0 15-2X55 23

B ảng 2.2: Đặc tính kỹ thuật của trạm quạt 2K60-N 0 18 và qu ạt 2K56-N 0 24 28

B ảng 3.1: Các thông số của mạng gió khu Cánh gà – Giếng cánh gà của mỏ Vàng Danh v ới góc cánh quạt 15 độ 46

B ảng 4.1 Các loại biến tần sử dụng ở các mỏ vùng Quảng Ninh 53

B ảng 4.2 Các loại biến tần sử dụng trong công tác thông gió, thoát nước vùng Quảng Ninh .56

B ảng 4.3 Các loại biến tần điều khiển trục tải (tời) vùng Quảng Ninh 57

B ảng 4.4: Các loại biến tần điều khiển các hệ thống khác trong vùng mỏ Quảng Ninh 58

B ảng 5.1: Các thông số sau điều khiển của trạm quạt 79

B ảng 5.2: Phân cổng vào-ra của CPU 82

Trang 8

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Sơ đồ thông gió khu Đông Vàng Danh ………16

Hình 2.2: Sơ đồ thông gió khu Cánh gà- Giếng cánh gà ……… … 18

Hình 2.3: Sơ đồ thông gió khu Tây Vàng Danh ……… 20

Hình 2.4: Sơ đồ thông gió khu vực lò giếng trung tâm Vàng Danh ………… …… 22

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển quạt gió FBDCZ-2X55 25

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển quạt 2K60018 31

Hình 3.1: Giới thiệu phần mềm Ventsim để tính toán thông gió cho mỏ hầm lò 35

Hình 3.2: Cửa sổ Airway Edit của phần mềm 38

Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng khu Cánh gà – Giếng cánh gà bằng Ventsim 40

Hình 3.4: Thiết lập thư viện quạt .42

Hình 3.5: Thiết lập quạt mới và đặc tính quạt vào thư viện 43

Hình 3.6: Defaults Xác lập mặc định 44

Hình 3.7: Graphics thiết lập chế độ hiển thị 44

Hình 3.8: Thiết lập các thông số mạng gió mặc định 45

Hình 3.9: Giản đồ tính toán của mạng gió mỏ khu Cánh gà – Giếng cánh gà từ kết quả của Ventsim 45

Hình 3.10: Cách chọn hoặc tạo quạt mới 49

Hình 4.1: Ngoại hình biến tần của hãng Siemens 61

Hình 4.2: Sơ đồ đấu dây biến tần Siemens 64

Hình 4.3: Sơ đồ mạch điều khiển 65

Hình 4.4: là hình dáng bên ngoài của biến tần Altivar 71 .67

Hình 4.5: Màn hình hiển thị và các phím chức năng của biến tần ATV 68

Hình 4.6: Sơ đồ mạch điều khiển biến tần ATV 70

Hình 4.7: Hình dáng ngoài của biến tầnVF9 72

Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý biến tần VF9 74

Hình 5.1: Đặc tính của trạm quạt với các cấp tốc độ sau điều khiển 80

Hình 5.2: Mô phỏng hệ thống tự động hoá thông gió chính mỏ than hầm lò 80

Trang 9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận văn

Khi sản lượng của mỏ than hầm lò tăng, chiều sâu khai thác mỏ càng lớn, hệ thống thông gió sẽ phức tạp, nhiều thông số thay đổi, các yêu cầu đặt ra cho hệ thống

tự động hoá sẽ đa dạng hơn Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ Biến tần-Động cơ để điều khiển tự động quạt gió chính - Công ty cổ phần than Vàng Danh” sẽ giải quyết

vấn đề nâng cao chất lượng của hệ thống tự động hoá thông gió mỏ, đáp ứng phần nào các yêu cầu đặt ra cho hệ thống tự động hóa thông gió mỏ hiện đại

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Sử dụng phần mềm Ventsim mô phỏng hệ thống thông gió mỏ, để từ đó đưa ra các thuật toán điều khiển hợp lý Ứng dụng PLC-Biến tần trong hệ thống trạm quạt thông gió mang lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật góp phần vào việc hiện đại hóa ngành mỏ Việt Nam

3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu mạng thông gió mỏ Mạo Khê, mỏ Vàng Danh từ đó đưa ra các biện pháp điều khiển tự động hóa

Mạng thông gió mỏ, trạm quạt, các phương pháp điều khiển trạm mạng thông gió

mỏ thỏa mãn các yêu cầu đặt ra trên cơ sở ứng dụng PLC-Biến tần – Động cơ

Các vấn đề cần giải quyết là mô tả tính toán cho hệ thống thông gió mỏ, từ đó xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống tự động hoá thông gió cho khu vực Cành gà-Giếng cánh gà thuốc Công ty cổ phần than Vàng Danh

4 Các phương pháp nghiên cứu

Triệt để tận dụng ưu điểm của các phần mềm mô phỏng hệ thống Nghiên cứu, đi sâu vào lập trình PLC-Biến tần để giải quyết bài toán tự động hóa thông gió mỏ than Vàng Danh

Trên cơ sở phân tích các phần mềm trên thế giới lựa chọn phương pháp mô phỏng mạng hợp lý, tổng hợp hệ thống điều khiển trên cơ sở nghiên cứu và phối hợp các phương pháp điều khiển riêng

Trang 10

5 Những đóng góp của luận văn

- Phân tích tổng quan về các hệ thống truyền động điện quạt gió chính của một số

- Ứng dụng hệ PLC - Biến tần để điều khiển một số khâu chính trong hệ thống thông gió mỏ Vàng Danh

Trang 11

Chương 1

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

1.1 Tổng sản lượng khai thác than của TKV

1.1.1 Tài nguyên - trữ lượng than của bể than Quảng Ninh

a T ài nguyên-tr ữ lượng than từ lộ vỉa đến –300m

Tổng hợp kết quả tính trữ lượng than của bể than Quảng Ninh đã được tìm kiếm thăm dò (từ lộ vỉa đến -300m) tính đến 31/12/2005: 3 078 784 ngàn tấn Trữ lượng than phân theo vùng và theo cấp trữ lượng xem bảng 1.1:

B ảng 1.1: Trữ lượng than của bể than Quảng Ninh từ lộ vỉa đến -300m

Trữ lượng than địa chất theo tiêu chuẩn Nhà nước (ngàn tấn)

Tổng hợp kết quả tính trữ lượng than của bể than Quảng Ninh đã được tìm kiếm

thăm dò (có một phần trữ lượng dưới –300m) tính đến 31/12/2005: 4 049 559

ngàn tấn Trữ lượng than phân theo vùng và theo cấp trữ lượng xem bảng 1.2.

B ảng 1.2: Trữ lượng than của bể than Quảng Ninh dưới -300m

TL than địa chất theo chỉ tiêu Nhà nước Tên khu vực

Cộng bể than Quảng

Ninh 4049559 3484716 315155 1401399 1768161 564843

Vùng Hòn gai 740417 713791 37520 229689 446582 26626 Vùng Uông bí 1346279 1252578 17309 444107 791163 93701 Vùng Cẩm phả 1962863 1518347 260326 727604 530417 444516

Trang 12

1.1.2 Sản lượng khai thác than của TKV năm 2006÷2010, định hướng đến 2020

B ảng 1.3: Sản lượng khai thác của TKV các năm 2006÷2010, định hướng đến 2020

TT Mỏ/công trường Sản lượng theo các năm; 1000 tấn

2006 2007 2008 2009 2010 2015 2020

Tổng toàn ngành 40095 42340 43435 44335 46460 50185 56965

I Vùng Cẩm Phả 20170 21110 21085 21470 22395 24400 25900 I.1 Tr.đó: - lộ thiên 13420 13310 12735 12170 11695 9400 10000 I.2 - hầm lò 6750 7800 8350 9300 10700 15000 15900

II Vùng Hòn Gai 9695 10200 10400 10050 10150 8220 7800 II.1 -lộ thiên 7045 7300 7450 7000 7000 1820 300

1.1.3 Sản lượng khai thác than vùng Uông bí năm 2006÷2010, định hướng đến 2020

B ảng 1.4: Sản lượng than vùng Uông Bí các năm 2006 ÷2010, định hướng đến 2020

TT Mỏ/công trường Sản lượng theo các năm; 1000 tấn

2006 2007 2008 2009 2010 2015 2020 Vùng Uông Bí 7700 8450 9300 10000 10900 13600 13800

Trang 13

1.2 Đặc điểm môi trường mỏ hầm lò và các nguyên nhân cháy nổ trong mỏ hầm lò

1.2.1 Đặc điểm

Than Quảng Ninh là than Antraxit có độ ngậm khí CH4 cao, phụ thuộc vào độ biến chất và độ sâu của vỉa than, các mỏ hầm lò có chứa khí thay đổi từ 1 ÷ 3m3/tấn Mêtan là loại khí có khả năng gây cháy nổ cao, tồn tại đồng hành trong vỉa than, là loại khí gây nguy hiểm cực kỳ lớn trong quá trình khai thác than hầm lò Căn cứ vào độ thoát khí mêtan tương đối và hình thức thoát khí ra, các mỏ hầm lò có khí nổ được phân thành 5 loại như chỉ dẫn ở bảng 1.5

B ảng 1.5: Phân loại mỏ theo độ thoát khí Mêtan

Loại mỏ theo khí Mêtan Độ thoát khí Mêtan tương đối của mỏ

1.2.2 Các nguyên nhân gây cháy nổ

Năm 1999 ở mỏ than Mạo Khê đã xảy ra tai nạn cháy nổ làm chết 19 người, năm 2006 tại mỏ Thống Nhất xảy ra tai nạn cháy nổ làm chết 8 người và năm 2008 tại

mỏ Khe Chàm 1 xảy ra tai nạn cháy nổ làm chết 8 người Nguyên nhân chủ yếu là không kiểm tra thường xuyên các thông số thông gió và chế độ thông gió chưa hợp lý, ngoài ra các trang thiết bị trong mỏ hầm lò thường xuyên làm việc trong môi trường nguy hiểm nổ khí và bụi than Những vụ nổ lớn gây chết hàng chục, thậm chí hàng trăm công nhân mỏ đã xảy ra ở nhiều nước trên thế giới, người ta nhận thấy:

- Các vụ nổ gây nên những tổn thất lớn về vật chất và sinh mạng con người thường xuyên xảy ra và không có xu hướng giảm

- Nguyên nhân của các vụ nổ vẫn tồn tại rất cao do điều kiện địa chất môi trường ngày càng phức tạp và khi xuống các mức khai thác sâu có độ chứa khí tự nhiên lớn Khi khai thác càng sâu thì lượng Mêtan thoát ra ngày càng lớn

Khi thống kê nguyên nhân gây nổ khí ở 17 mỏ hầm lò vùng Kuzbass [ ] người

ta nhận thấy:

Trang 14

- 35% các vụ nổ khí có liên quan đến trang thiết bị và hệ thống cung cấp điện (theo thống kê giai đoạn từ 1973÷1985, tỷ lệ này chiếm 29÷31%)

- 22% vụ cháy nổ có liên quan điến hoạt động của hệ thống thông gió, đặc biệt

là công tác thông gió cục bộ không kịp tốc độ đào lò

- 22% vụ cháy nổ là do việc tích tụ khí Mêtan cục bộ

- 21% vụ cháy nổ là do các nguyên nhân khác

Để có thể làm việc an toàn trong các mỏ than hầm lò ta phải áp dụng các biện pháp sau:

- Thông gió tích cực ở tất cả các khu vực trong mỏ hầm lò để giảm nồng độ

CH4 các khu vực đó xuống dưới mức nguy hiểm

- Sử dụng các trang thiết bị phù hợp với các dạng chế tạo, đáp ứng các yêu cầu

an toàn nổ, đảm bảo các thiết bị này làm việc trong môi trường nhiệt độ dao động lớn (0÷500C), có độ ẩm không khí cao (98÷100%), có nước nhỏ giọt ngày đêm, có khí bụi gây nổ, có các hóa chất ăn mòn (axit, kiềm cao), chịu va đập mạnh

Thông gió là một trong những khâu quan trọng nhất trong sản xuất than hầm lò Ngoài việc cung cấp lượng khí sạch cho công nhân, giảm nhiệt độ, giảm bụi, cải thiện điều kiện vi khí hậu…, thông gió trong các mỏ hầm lò còn có tác dụng hòa loãng khí Mêtan và các khí độc khác trong quá trình khai thác, đảm bảo ngăn ngừa các vụ nổ, cháy nổ khí mêtan Quan tâm đến công tác thông gió, đảm bảo an toàn trong khai thác

và tiết kiệm điện năng cho công tác thông gió là nội dung của các chương sau

Trang 15

Chương 2

HỆ THỐNG THÔNG GIÓ MỎ 2.1 Các phương pháp thông gió mỏ

Để thông gió cho các đường lò nói riêng và cho toàn mỏ nói chung thường sử dụng một trong ba phương pháp thông gió chính sau:

- Phương pháp thông gió hút

- Phương pháp thông gió đẩy

- Phương pháp thông gió liên hợp (hút - đẩy)

- Ngoài ra ở một số mỏ có quy mô nhỏ, điều kiện địa lý và khai thác phù hợp người ta còn sử dụng phương pháp thông gió tự nhiên (rất ít

sử dụng)

Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng Khi thiết kế thông gió phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của khu vực để lựa chọn phương pháp thông gió cho phù hợp

2.1.1 Phương pháp thông gió hút

Là phương pháp thông gió mà áp suất không khí ở mọi điểm trong mỏ khi quạt làm việc đều nhỏ hơn áp suất khí trời

Người ta có thể sử dụng phương pháp thông gió hút với một quạt hút ở trung tâm ruộng mỏ hoặc với một số quạt đặt ở các cánh, các khu của ruộng

mỏ

- Ưu điểm của phương pháp thông gió hút:

+ Do áp suất mọi điểm trong các đường lò đều nhỏ hơn áp suất khí trời nên khi gặp sự cố, quạt ngừng làm việc, áp suất không khí trong lò dần dần tăng lên bằng áp suất khí trời Như vậy sẽ làm chậm lại sự thoát khí Mêtan vào trong đường lò Do đó ở các mỏ sâu và có khí mêtan đều dùng phương pháp thông gió hút

+ Khi sử dụng nhiều quạt gió hút đặt ở các khu ruộng mỏ hoặc các cánh

có tác dụng nâng cao cường độ và hiệu quả thông gió Đồng thời cho phép sử dụng quạt có công suất nhỏ hơn

- Nhược điểm của phương pháp thông gió hút:

Trang 16

+ Khó sử dụng với mỏ nông, vì ở đây hay có sự cố rò gió từ mặt đất đến đường lò, sẽ mang các loại khí có hại thoát ra từ các khoảng đã khai thác làm xấu đi nhanh chóng bầu không khí trong lò

+ Gió bẩn chứa nhiều bụi than và khí có sẽ tập trung qua rãnh gió và quạt nên quạt làm việc ít an toàn và thường xuyên phải làm sạch bụi ở rãnh gió

+ Khi sử dụng nhiều quạt làm việc song song với nhau thì hiệu suất của các quạt sẽ giảm đi, việc điều chỉnh lưu lượng gió phức tạp, tiêu thụ năng lượng tăng lên vì một số quạt làm việc không kinh tế, tính ổn định của mạng gió kém

Phương pháp thông gió hút chỉ nên áp dụng ở các mỏ than không có tính

tự cháy, độ sâu khai thác từ 150m đến 200m, địa chất ổn định, vùng khai thác ít

bị vò nát và không có những khe nứt thông với khí trời, mỏ có khí bụi nổ

2.1.2 Phương pháp thông gió đẩy

Là phương pháp thông gió mà khí trời sau khi qua quạt gió tiếp nhận năng lượng, áp suất tăng lên đến P1 được đưa vào đường lò Trên đường dịch chuyển, áp suất giảm dần cuối cùng thoát ra ngoài trời, lúc đó áp suất không khí trở lại bằng áp suất khí trời P0 Độ giáng áp P1-P0 chính là hạ áp của mỏ

- Ưu điểm:

+ Số lượng quạt sử dụng ít, phần lớn chỉ dùng quạt đặt ở trung tâm ruộng mỏ

+ Quạt gió làm việc ổn định, dễ điều chỉnh sự phân phối

+ Không khí qua quạt là không khí sạch nên quạt làm việc lâu hơn, bền hơn và an toàn

+ Khi sử dụng phương pháp khai thác điều khiển đá vách bằng phá hoả toàn phần, thông gió đẩy tạo nên sự rò gió qua các kẽ nứt trên mặt đất như vậy các loại khí có hại ở khu vực đất đá bị phá hỏa sau khi khai thác ít có khả năng thoát vào đường lò

+ Thông gió đẩy thường có nhiều đường lò thoát lên mặt đất do đó mức

độ an toàn cao hơn và dễ tiến hành công tác cấp cứu mỏ

- Nhược điểm:

+ Rò gió ở trạm quạt và nhà trên giếng lớn vì đường gió vào mỏ là giếng phụ

+ Không an toàn đối với các mỏ than có khí bụi nổ vì với một lý do nào

đó quạt phải ngừng làm việc, áp suất không khí trong đường lò giảm xuống dẫn

Trang 17

đến sự tràn khí mêtan trong đường lò Vì vậy ở các mỏ sâu và có khí mêtan thì phương pháp thông gió đẩy không được áp dụng

2.1.3 Phương pháp thông gió liên hợp đẩy-hút

Với phương pháp này, một phần các đường lò có áp suất dư (lớn hơn áp suất khí trời) do quạt đẩy tạo ra, còn phần khác do quạt hút tạo nên áp suất chân không (nhỏ hơn áp suất khí trời) Áp suất do quạt đẩy tạo ra là P1, còn áp suất

do quạt hút tạo ra là P2 Khi đó hạ áp của mỏ sẽ là: h = P1- P2 Mặt khác, trong đường lò có những vùng mà ở đó áp suất không khí bằng áp suất khí trời, sự rò gió giữa vùng đó và mặt đất là không xảy ra

2.2 Giới thiệu về hệ thống thông gió Công ty cổ phần than Vàng Danh

2.2.1 Sơ đồ thông gió chính

2.2.1.1 S ơ đồ thông gió Đông Vàng Danh

Để thong gió cho khu vực Đông Vàng Danh mỏ sử dụng trạm quạt FBDCZ-N015-2X55 Sơ đồ thông gió có các phần tử, đặc tính sau:

- Loại mỏ theo cấp khí CH4: Loại I

- Độ thoát khí tuyệt đối của mỏ: 0 m3/phút

- Độ thoát khí tương đối của mỏ: 0,12m3/tấn – ngày đêm

- Lưu lượng gió tính toán vào mỏ: Qtt=16,5m3/s

Trang 19

- Lưu lượng gió chung đi vào mỏ: Qđ=20,0m3/s

- Số lượng quạt gió cục bộ 04 cái, trong đó

+ Quạt YBT 11kW: 01 cái + Quạt YBT 22kW: 03 cái

- Đầu cảnh báo khí CH4 tập trung tự động: 01 đầu đo

- Các công trình thông gió:

+ Cửa điều chỉnh gió: 8 cái + Cửa gió thường đóng: 2 cái + Tường chắn gió: 4 cái

- Trạm quạt hoạt động một cấp, một cấp dự phòng

- Đổi phương pháp thông gió đẩy-hút bằng cách đảo chiều động cơ

Sơ đồ thông gió cho khu vực Đông Vàng Danh được trình bày ở hình 2.1

2.2.1.2 S ơ đồ thông gió khu Cánh gà – Giếng Cánh gà

Để thông gió cho khu vực Cánh gà – Giếng Cánh gà mỏ sử dụng trạm

quạt 2K60-N 0

18 Sơ đồ thông gió có các phần tử, đặc tính sau:

- Độ thoát khí tương đối của khu Cánh gà: 0,28m3/tấn – ngày đêm

- Độ thoát khí tương đối của khu giếng Cánh gà: 0,33m3/tấn – ngày đêm

- Lưu lượng gió tính toán vào mỏ: Qtt=57m3/s

- Lưu lượng gió chung đi vào mỏ: Qđ=59,1m3/s

- Rò gió: 11%

+ Quạt 2KKDJ 2x30kW – 4 cái

- Trạm quạt hoạt động một cấp, một cấp dự phòng

Sơ đồ thông gió cho khu vực Cánh gà-Giếng Cánh gà được trình bày ở hình

2.2

Trang 21

2.2.1.3 S ơ đồ thông gió khu tây Vàng Danh

Để thông gió cho khu vực tây Vàng Danh mỏ sử dụng trạm quạt

2K60-N 0 18 Sơ đồ thông gió có các phần tử, đặc tính sau:

- Độ thoát khí tương đối của khu tây Vàng Danh: 0,65m3/tấn – ngày đêm

- Lưu lượng gió chung đi vào mỏ: Qđ=70m3/s

- Rò gió: 6%

+ Quạt YBT 5,5kW: 1 cái

+ Cửa điều chỉnh gió: 4 cái + Cửa gió thường đóng: 28 cái + Cửa gió thường mở: 02 + Tường chắn gió: 5 cái

Sơ đồ thông gió cho khu vực tây Vàng Danh được trình bày ở hình 2.3

Trang 23

2.2.1.4 S ơ đồ thông gió khu vực lò giếng trung tâm Vàng Danh

Để thông gió cho khu vực lò giếng trung tâm Vàng Danh mỏ sử dụng trạm quạt 2K56-N024 Sơ đồ thông gió có các phần tử, đặc tính sau:

- Độ thoát khí tuyệt đối của mỏ: 0,55 m3/phút

- Độ thoát khí tương đối của mỏ: 0,26m3/tấn – ngày đêm

- Lưu lượng gió chung đi vào mỏ: Qđ=93m3/s

- Đầu đo khí CO: 04 đầu đo

- Đầu đo gió: 01 đầu đo

+ Quạt YBT 22kW: 15 cái

- Sử dụng phương pháp thông gió hút

Sơ đồ thông gió cho khu vực tây Vàng Danh được trình bày ở hình 2.4

Trang 25

2.2.2 Giới thiệu một số quạt thông gió chính tại Công ty Cổ phần than Vàng Danh

2.2.2.1 Qu ạt FBDCZ-N 0 15-2X55

a, Giới thiệu về quạt

Quạt FBDCZ-N015-2X55 lắp đặt để thông gió chính cho một khu vực

mỏ hầm lò, quạt do Trung Quốc sản xuất Quạt FBDCZ-N015-2X55 là loại quạt gió hai cấp cánh thông gió Tỷ lệ hiệu suất làm việc cao ≥80%

Quạt thông gió bằng phương pháp hút là chủ yếu, nhưng cũng có thể dùng phương pháp đẩy

Đường kính bánh xe công tác 1500mm

Số lượng cánh trên một bánh xe công tác là: Cách cấp I (Z1=14)

Cách cấp II (Z2=11) Quạt FBDCZ-N015-2X55 thông gió ngược bằng cách đảo chiều động cơ điện Quạt có lắp bộ phận giảm thanh để giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình vận hành

b, Đặc tính kỹ thuật quạt FBDCZ-N015-2X55

B ảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của trạm quạt FBDCZ-N 0 15-2X55

B - Đặc tính kỹ thuật động cơ điện

Trang 26

5 Máy biến dòng điện LMZJ-0.66 150/5A

6 Máy biến thế điều khiển BK-500VA 660/380V

9 Áp tô mát tổng HUM1-225/3300 125A

10 Cầu dao đảo chiều HS11-200/2 200A

11 Rơle cường độ JRS2-180/3 90-110A

Trang 27

Điểu khiển quạt cấp I Điều khiển quạt cấp II

KM2

SA

KA1

KM1 KA1

KT KA1 SB3 KM2 KM1

SB2

3

5 4 6

KA1 SB1

SA

2

1

KM1 KA2 KM1

Vàng Xanh

KM2 FA

KA2NOFU2

FA

TM QS

KA1

KM1 KA1

KT KA1 SB3 KM2

3

5 4 6

KA1 SB1

SA 2 1 KM1 KA2 KM1

220V

KA2

T Ð?

Vàng Xanh

KM2 FA

Trang 28

c, Nguyên lý làm việc

- K ết cấu của quạt

Quạt gió gồm các tổ máy cấp 1, tổ máy cấp 2 và bộ phận giảm tiếng ồn, các bộ phận liên kết với nhau bằng bu lông, êcu Để đảm bảo độ kín khít, các ống và tấm đệm phải được siết chặt và có doăng làm kín, kết cấu của tổ máy cấp 1 và tổ máy cấp 2 là như nhau và được liên kết thành một khối

Ống khuếch tán và tháp khuếch tán có kết cấu bằng thép, tác dụng của nó làm cho một bộ phận động áp biến thành tĩnh áp nâng cao hiệu quả tĩnh áp của quạt Đồng thời tháp khuếch tán có thể thay đổi phương hướng của khí đi ra

Vỏ máy được kết cấu bằng phương pháp hàn, phân ra hai nửa để khi bảo dưỡng

dễ tháo, lắp, ống dẫn cáp điện được chèn kín không để lọt khí, các hộp đấu cáp động

cơ đảm bảo tính phòng nổ

Quạt thông gió sử dụng kết cấu đối xứng quay, động cơ dị bộ ba pha, bánh xe công tác lắp trực tiếp ở phần kéo dài trục động cơ, mỗi cấp đều có hiệu suất như nhau, hai bánh xe quay ngược chiều nhau

Động cơ được lắp đặt trong buồng cách ly đảm bảo cách ly với dòng khí CH4

Sự tản nhiệt bằng phương pháp đối lưu làm cho buồng lúc nào cũng có khí sạch đảm bảo cho động cơ làm mát tốt hơn

Toàn bộ máy được thiết kế có bánh xe di chuyển trên thanh ray dễ dàng, khi lắp ráp xong có thể dùng chốt khóa cố định bánh

- Nguyên lý ho ạt động của quạt

Giải thích ký hiệu của quạt FBDCZ-N 0 15-2X55

F: Quạt thông gió

55: Công suất định mức động cơ (55kW)

Điều kiện môi trường sử dụng:

- Quạt đặt ở độ cao không quá 1000m so với mực nước biển

- Nhiệt độ môi trường không quá 400C và không nhỏ hơn -150C

- Độ ẩm không khí không vượt quá 90% (ở nhiệt độ 250C)

- Dùng ở nơi không có chất ăn mòn làm lão hóa cách điện

- Phương thức làm việc: SI (liên tục)

Nguyên lý hoạt động:

Trang 29

Quạt khởi động gián tiếp qua cuộn kháng giảm áp (có hai mức giảm áp 65% và 80%) căn cứ vào thực tế điều kiện khởi động của quạt đấu cho phù hợp

Quạt lắp 2 cấp, làm việc độc lập theo từng cấp được lắp lồng đồng tâm thông gió nối tiếp nhau

Hệ thống cung cấp điện, điều khiển cho quạt được lắp điều khiển riêng cho từng động cơ của quạt

Tuỳ theo yêu cầu của mạng gió vận hành quạt gió cấp I hoặc cấp II hay vận hành cả hai cấp

- Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điện:

+ Giải thích các ký hiệu trên sơ đồ điện nguyên lý:

QF – Cầu dao tổng

QS – Cầu dao đảo chiều

TM – Cuộn kháng KM1, KM2 – Công tắc tơ KA1, KA2 – Rơle trung gian

KT – Rơle thời gian

FA – Rơle nhiệt + Nguyên lý điều khiển:

Đóng áp tô mát QF (tùy theo yêu cầu ta có thể đóng cả 2 hoặc 1) máy biến áp T có điện chuẩn bị cho hệ thống làm việc, đèn xanh sáng báo hiệu có điện

Ấn nút điều khiển SB2 công tắc tờ KM2 và rơle KA2 có điện tác động Đóng tiếp điểm KM2 để động cơ khởi động qua cuộn kháng TM, đóng KM2 để duy trì khi nhả nút SB2, đóng KM2 cung cấp điện cho rơle thời gian đóng chậm KT Tiếp điểm KA2 đóng để đèn vàng sáng báo hiệu động cơ khởi động, KA2 mở đèn xanh ngừng sáng Sau một khoảng thời gian KT tác động đóng tiếp điểm KT cấp nguồn cho KA1, KA1 tác động đóng tiếp điểm KA1 cấp điện cho KM1 KM1 tác động đóng tiếp điểm mạch lực KM1 lúc này động cơ làm việc trực tiếp với nguồn điện lưới, tiếp điểm KM1

mở ra để cắt mạch KM2, KA2 đồng thời các tiếp điểm KA1, KM1 đóng lại để tự duy trì cho mạch điều khiển Tiếp điểm KM1 đóng lại cấp nguồn cho đèn đỏ sáng báo hiệu

sự làm việc của trạm quạt

Muốn dừng quạt ta ấn nút SB1 mạch điều khiển sẽ ngừng làm việc

2.2.2.2 Qu ạt 2K60-N 0 18 và qu ạt 2K56-N 0 24

a Giới thiệu quạt 2K

Hiện nay Công ty Cổ phần than Vàng Danh đã dùng quạt 2K60-N018 ở mức +260 và quạt 2K56-N024 ở mức +136 (hai loại quạt này gọi tắt là quạt 2K) thông gió chính cho mỏ, quạt do Trung Quốc sản xuất Quạt 2K là loại quạt gió đối lưu vòng

Trang 30

cánh, hai cấp, dùng thông gió cho các mỏ hạ áp chung, hiệu suất làm việc cao ≥80%,

áp suất tĩnh từ 80 ÷ 320mmH2O, lưu lượng gió:

Khi thay đổi số lượng cánh, quạt làm việc có đường đặc tính khác nhau Tương ứng với cách lắp cánh trên, lưu lượng gió cũng thay đổi Quạt 2K60-N018 và quạt 2K56-N024 thông gió ngược bằng cách đảo chiều động cơ điện

Quạt có lắp bộ phận giảm thanh (tiêu âm) để giảm thiểu tiếng ồn trong qúa trình vận hành

Hai trạm quạt trên lắp hai quạt song song (một làm việc, một dự phòng)

b Đặc tính kỹ thuật của quạt 2K60-N018 và quạt 2K56-N024

B ảng 2.2: Đặc tính kỹ thuật của trạm quạt 2K60-N 0 18 và qu ạt 2K56-N 0 24

TT A - Đặc tính kỹ thuật quạt Quạt 2K60-N018 Quạt 2K56-N024

6 Lưu lượng gió khu hiệu suất cao 25 ÷ 90m3/s

7 Lưu lượng gió khu làm việc 20 ÷ 100m3/s 37÷ 120m3/s

8 Tĩnh áp khu hiệu suất cao 220 ÷ 500mmH2O 220 ÷ 500mmH2O

Trang 31

14 Kích thước quạt

15 Trọng lượng toàn bộ quạt 18025kg/quạt 27310kg/quạt

B - Đặc tính kỹ thuật động cơ điện

c Nguyên lý làm vi ệc

- Nguyên lý hoạt động của quạt

Khi động cơ làm việc, chuyển động quay của động cơ làm quay trục quạt, 2 bánh xe công tác lắp trên trên trục quạt quay tạo ra lưu lượng gió cần thiết phục vụ sản xuất

- Chế độ chạy thuận (dùng khi thông gió hút)

- Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điện:

+ Giải thích các ký hiệu trên sơ đồ điện nguyên lý:

QF1 – Áp tô mát tổng QF2 – Cầu dao cấp nguồn điều khiển KSGZ-2,5 – Máy biến áp điều khiển

M – Động cơ dẫn động cho quạt KM1, KM2 – Công tắc tơ mạch lực

KT, KT1, KT2 – rơle thời gian đóng chậm

KA, KA1, KA2 – rơle trung gian

KH – rơle bảo vệ dòng cực đại

Trang 32

1TA2, 1TA0 – Máy biến dòng 300/5 + Nguyên lý điều khiển:

Đóng áp tô mát QF1 máy biến áp điều khiển KSGZ-2,5 có điện Đóng QF2 mạch điều khiển có điện, đèn HG sáng, KA1, KA2 đóng chuẩn bị cho các công tắc tơ làm việc

Muốn cho động cơ quay thuận ấn nút điều khiển SB1, công tắc tơ KM1 có điện tác động đóng tiếp điểm mạch lực KM1 động cơ khởi động, đóng tiếp điểm duy trì KM1 để duy trì điều khiển khi dời tay khỏi nút bấm Rơle KT1 có điện nhưng đóng chậm mở KT1 để cắt điện KA2 – KA2 mở ra khóa không cho KM2 làm việc ngăn chặn sự cố 2 công tắc tơ làm việc đồng thời gây ngắn mạch 2 pha Đồng thời KM1 đóng cấp điện cho KT, sau 1 khoảng thời gian KT tác động đóng KT cấp điện cho KA tác động KA mở hai tiếp điểm trên mạch rơle KH, đưa KH tham gia bảo vệ sự cố quá tải (động thái này bỏ qua sự kiểm soát của rơle khi động cơ khởi động với dòng điện lớn) KM1 đóng đèn HR1 sáng báo hiệu sự làm việc của hệ thống

Muốn dừng quạt, ấn nút SBS1 lúc này KM1 mất điện nhả ra… các rơle trở về trạng thái ban đầu

Nguyên lý điều khiển KM2 tương tự tuy nhiên sẽ phụ thuộc vào phương pháp thông gió để điều khiển

Trang 33

Hình 2.6 S ơ đồ nguyên lý điều khiển quạt 2K60 0 18

A PA2 300/5A

KT

35

KA KT

KA2

KT1 31

KT2 KM1

KA2 SB2 KM2

KA1 23

19 17 15

KM2 KM1

SBS1 13

HR2

HR1 5

7 KM2

KM1

FU2 PV

V FU1

1 QF2

220V l?y t? bi?n áp KSGZ-2,5

Trang 34

Chương 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM VENTSIM ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN

THÔNG GIÓ CHO MỎ VÀNG DANH 3.1 Đánh giá chung về các phần mềm mô phỏng mạng thông gió mỏ hầm lò

3.1.1 Ý nghĩa của việc mô phỏng mạng thông gió mỏ hầm lò

Khi các mỏ hầm lò khai thác xuống sâu, công suất của mỏ tăng, một vấn đề cần được quan tâm là hệ thống thông gió chính của mỏ Để giải quyết bài toán tự động hóa công tác thông gió chính cho mỏ cần phải đạt được các yêu cầu chính sau:

- Bảo đảm lượng gió sạch cần thiết cho các hộ tiêu thụ

- An toàn cho người và thiết bị trong mỏ có khí nổ và bụi nổ

- Giải quyết được vệ sinh môi trường cho mỏ

- Tiết kiệm điện năng tiêu thụ cho trạm quạt chính

Đối với các mỏ than Việt Nam hiện nay các trạm quạt thông gió chính chủ yếu là dùng hệ truyền động điện (TĐĐ) không điều khiển, việc điều chỉnh lưu lượng gió chủ yếu là điều chỉnh góc lắp cánh, còn đối với mạng việc điều hòa lại không khí cho các

hộ tiêu thụ chủ yếu là điều chỉnh các cửa chắn gió, mặt khác các trạm thông gió chính của các mỏ than Việt Nam được thiết kế và lắp đặt cho sự tồn tại của mỏ từ 15-20 năm, nên nói chung vận hành trạm với các TĐĐ không điều chỉnh tốc độ sẽ không kinh tế, gây lãng phí về năng lượng rất lớn, điều này ở các mỏ chưa được quan tâm đúng mức Mặt khác đối với các mỏ có sản lượng đã đạt đến sản lượng thiết kế, khi trạm quạt đã chạy hết công suất, muốn duy trì hệ thống thông gió mỏ hợp lý, đảm bảo các yêu cầu đặt ra tận dụng hết công suất thì phải điều hòa mạng thông gió bằng cách đóng mở các cửa chắn gió một cách hợp lý

Để giải quyết được vấn đề tự động hóa thông gió cần quan tâm hai vấn đề chính

đó là:

- Điều khiển tự động truyền động điện cho trạm quạt

- Điều chỉnh mạng thông gió của mỏ

Đối với mạng thông gió các thông tin về lưu lượng, hạ áp suất, nồng độ bụi, vận tốc gió, hàm lượng CH4 của hộ tiêu thụ cần được cập nhật và truyền dữ liệu về trạm thông gió chính để xử lý điều chỉnh trạm quạt Khi muốn quan sát diễn biến của mạng thông gió cần thiết phải mô phỏng mạng Ở Việt Nam so với các nước trên thế giới trình độ khai thác còn lạc hậu, số lượng lò chợ lớn, sản lượng lò chợ thấp, khi số lượng

lò chợ càng lớn thì công tác điều tiết gió, kết cấu công trình thông gió và mạng thông gió càng phức tạp Đối với các mạng thông gió đơn giản ta có thể phân phối và điều tiết gió bằng phương pháp giải tích, nhưng đối với các mạng thông gió phức tạp sẽ gặp khó khăn, thậm chí không thực hiện được nếu không có trợ giúp của mô hình kết hợp

Trang 35

với máy tính Từ những nhận định trên đòi hỏi cần phải xây dựng mô hình mô phỏng mạng thông gió mỏ

3.1.2 Phân tích phương pháp và thiết lập mô hình mô phỏng mạng thông gió mỏ

Đa số các mô hình xây dựng dựa trên mô hình điện hoá, thường ứng dụng các định luật Kiếchốp 1và 2, phương pháp bình phương cực tiểu để tính toán

Hiện nay có nhiều phần mềm có thể ứng dụng cho việc mô phỏng mạng thông

gió như PSPICE, WORKBENCH, CIRCUITMAKER Căn cứ vào số liệu thực tế

trên các đoạn đường lò khác nhau, với chiều dài, cấu tạo, tiết diện khác nhau có sức cản đường lò khác nhau, theo lý thuyết tương tự ta có:

- Sức cản R(mi) ↔ Điện trở Ri

- Lưu lượng gió Q(mi) ↔ Dòng điện Ii của mạng

- Hạ áp suất H(mi) ↔ Điện áp Ui

Với mạng thông gió cụ thể cần thiết lập mạng điện tương ứng Khi quan sát trên mạng thông gió mô phỏng trên máy tính xác định được các dòng chảy theo chỉ số dụng

cụ đo Ampe kế và Vôn kế, loại mô hình này đã được giới thiệu [3]

- Mô hình mô phỏng chỉ thể hiện một số thông số chính như: lưu lượng, hạ áp suất, độ mở cửa chắn gió theo phần trăm

- Các dữ liệu trên mô hình không kết nối được với các chương trình khác vì không có chương trình nguồn

Trên thế giới xuất hiện nhiều phần mềm để mô hình hoá mạng thông gió mỏ để

phục vụ cho việc tính toán, thiết kế thông gió mỏ hầm lò như CANMET ở Canada, Ineris(Cerrchar) ở Pháp, COMRO ở Nam Phi, CSIRO ở Australia, MVS ở Mỹ, phần mềm Kazemazu -Nhật, phần mềm Vnet PC-Mỹ, phần mềm Ventsim-Australia

3.1.2.1 Ph ần mềm Kazemazu-Nhật

Một số chức năng chính của phần mềm:

- Quan sát lưu lượng

- Áp đặt lưu lượng gió yêu cầu

- Điều tiết mạng theo yêu cầu

- Giới hạn của hệ thống: Số nút 1000, số quạt 50, số nút đặt trên mặt đất

3.1.2.2 Ph ần mềm Vnet PC-Mỹ

Đây là phần mềm do Hiệp hội thông gió mỏ của Mỹ thiết lập Phần mềm này dùng để thiết kế hệ thống thông gió mỏ hầm lò, giao diện thuận lợi cho người dùng, có thể hiện thị được thông số của hệ thống thông gió như sức cản, kích thước đường lò,

vị trí và đặc tính của quạt, hạ áp So với phần mềm Kazemazu -Nhật thì Vnet

Trang 36

PC-Mỹ có thể nhập, hiển thị và hiệu chỉnh các dữ liệu đầu vào như số nút, sức cản, hệ số

sức cản, chiều dài, nhiệt độ, đặc tính của nút theo dạng bảng tính, giúp chúng ta hiệu chỉnh dữ liệu dễ dàng hơn

Một số chức năng chính của phần mềm:

- Màn hình giao diện người dùng

- Nhập xuất, trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác

- Khả năng liên hợp quạt

3.1.2.3 Ph ần mềm Ventsim-Australia

Đây là phần mềm mô phỏng mạng thông gió mỏ của AustraliaVentsim thực hiện được các chức năng:

- Mô phỏng mạng thông gió đang hoạt động

- Thiết kế mạng thông gió cho mỏ

- Trợ giúp tính toán thiết kế thông gió theo kế hoạch ngắn hạn và dài hạn

- Trợ giúp cho việc chọn quạt

- Trợ giúp cho việc tính toán giá thành thông gió và tính kinh tế

- Áp đặt lưu lượng cho các hộ tiêu thụ gió

3.1.2.4 Nh ững nhận xét

Tất cả các phần mềm của nước ngoài mô phỏng hệ thống mạng thông gió thiên về tính toán, thiết kế mạng thông gió, giao diện thân thiện với người dùng, chưa đề cập đến lĩnh vực áp dụng điều khiển, giá thành đắt, chương trình nguồn hầu như không được chuyển giao nên việc mở rộng phần mềm sẽ khó khăn

3.2 Giới thiệu chung về phần mềm VENTSIM

3.2.1 Giới thiệu chung

Ventsim là phần mềm tính toán thông gió mỏ “Mine Venilation Simulation Software VENTSIM” của Australia, do hãng SDS-AUSIMINCO và tác giả Craig Stewart thiết kế

Trang 37

Hình 3.1: Gi ới thiệu phần mềm Ventsim để tính toán thông gió cho mỏ hầm lò

Phần mềm đã được đưa vào ứng dụng mô phỏng mạng gió mỏ hầm lò từ những năm 1960 Tính đến nay, đã được sử dụng rộng rãi cho hơn 300 mỏ hầm lò lớn, nhiều trường đại học, nhiều viện nghiên cứu ở khắp nơi trên thế giới

Ở Việt Nam năm 2004 lần đầu tiên được nhóm chuyên gia Công ty phát triển Tin học, Công nghệ và Môi trường (TKV) nghiên cứu đưa vào ứng dụng thành công để tính toán kiểm soát chế độ thông gió mỏ than hầm lò tại Công ty Than Hà Lầm Kết quả đề tài đã mở ra giải pháp mới, đảm bảo kiểm soát chế độ thông gió mỏ thường xuyên và hiệu quả, ít tốn kém và mang tính khoa học hiện đại, đề tài ứng dụng đã được lãnh đạo Tổng công ty Than Việt Nam (nay là Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam) cho phép ứng dụng rộng rãi để kiểm soát chế độ thông gió cho tất cả các mỏ hầm lò của TKV Đến nay đã có rất nhiều mỏ khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh đưa vào ứng dụng như Công ty cổ phần Than Mạo Khê, Công ty cổ phần Than Vàng Danh, Công ty TNHH một thành viên than Nam Mẫu, các mỏ hầm lò thuộc Công ty Than Uông Bí, Công ty Than Hạ Long…

3.2.2 Đặc tính ứng dụng của phần mềm Ventsim

Qua nghiên cứu khai thác phần mềm đã cho thấy Ventsim có đặc tính ứng dụng rất phong phú, cụ thể là:

Trang 38

- Có thể xây dựng và mô phỏng tính toán mạng gió trực tiếp từ sơ đồ mạng thực

2 chiều (2D) hoặc 3 chiều (3D) với số liệu đo đạc thực tế do trắc địa cung cấp hoặc xây dựng từ các dữ liệu trung gian từ cơ sở dữ liệu số dưới dạng ASCII và DXF hay từ các bản đồ thiết kế hệ thống đường lò khai thông chuẩn bị, bản đồ hiện trạng, bản đồ

kế hoạch

- Các thông số mạng gió có thể được nhập trực tiếp, qua CSDL hoặc phần mềm

tự động tính toán như: Chiều dài, kích thước tiết diện lò, sức cản, lưu luợng, hạ áp, hướng gió Mô hình mạng không gian (3D) với tọa độ các nhánh gió thực (X, Y, Z), chiều dài đường lò thông gió được tự động tính toán đã làm tăng tốc độ xây dựng mạng, tránh nhầm lẫn với các mạng lớn, phức tạp

- Khả năng tạo thư viện giúp cho việc chọn lựa và tra cứu, thay thế nhanh thuận tiện dễ dàng, sử dụng thư viện rộng rãi cho nhiều mỏ khác nhau, các loại thư viện được tạo bởi Ventsim là:

+ Thư viện quạt cho khoảng 1000 quạt khác nhau với các đường đặc tính tương ứng với góc cánh công tác Dữ liệu này có thể nhập từ Excel hoặc dạng khác của nhà cung cấp

+ Thư viện sức cản đơn vị cho từng loại đường lò khác nhau

- Có thể thiết lập cấu hình riêng cho cá nhân sử dụng như Fonts, độ chính xác của các tham số tính toán Q, P, v, R

- Cho phép nhập sức cản đường lò từ kết quả đo đạc thực tế hoặc tự động tính toán sức cản ma sát và sức cản cục bộ khi biết các tham số đầu vào cần thiết như: loại đường lò, tiết diện đào, chu vi, hệ số ma sát, chiều dài đường lò, tính toán sức cản chung toàn mạng hoặc từng khu vực khai thác

- Có khả năng nhập và xuất dữ liệu dưới dạng ASCII, DXF thuận tiện cho chuyển đổi dữ liệu giữa phần mềm với các ứng dụng khác như Autocad, Mapinfor, Micro Station, Surfer, Surpac để khai thác các dữ liệu phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau

- Khả năng tìm kiếm thông tin, tìm lỗi và trợ giúp sửa lỗi khi xây dựng và mô phỏng mạng gió

- Tính toán mô phỏng phân phối gió tự nhiên trên mạng gió hiện trạng

- Tính toán điều chỉnh mạng gió và tính sức cản cửa sổ khi cần điều chỉnh lưu lượng gió cung cấp cho các hộ tiêu thụ theo yêu cầu phù hợp với quy phạm an toàn cho phép theo các định luật thông gió Kiêckốp I và Kiêckốp II

- Cho phép bổ sung và điều chỉnh mạng gió khi có tham gia của hạ áp suất thông gió tự nhiên

Trang 39

- Đề xuất lựa chọn số lượng, loại quạt gió cung cấp cho từng vị trí trạm quạt trong mạng (quạt chính, quạt phụ, quạt cục bộ )

- Xác định điểm công tác và chế độ công tác của quạt và liên hợp quạt

- Mô phỏng sự cố cháy mỏ, mức độ ô nhiễm khí độc, khí CH4 trên sơ đồ không gian 4 chiều (x, y, z và thời gian (t))

Một số đặc tính ưu việt khác của VENTSIM:

- Phần mềm chạy trên môi trường Windows tương thích với nhiều hệ điều hành Microsoft 95/98/NT/2000/XP, giao diện đẹp, chạy ổn định, dữ liệu dễ dàng được phục hồi, không đòi hỏi cấu hình máy tính cao (Máy tính 486, ram 32Mb, Card VGA 2Mb),

có thể liên kết dữ liệu thông qua mạng Lan, Wan hay Internet

- Mạng thông tin dữ liệu mạng gió 3 chiều, gắn liền với sơ đồ mạng đường lò thực tế của mỏ, trực quan và đa dạng, dễ dàng kiểm tra thông tin: lưu lượng, hạ áp, vận tốc gió, hướng gió, sức cản trên nhánh lò, nút mạng, chiều dài, kích thước đường lò, toạ độ, chiều dài nhánh gió, sức cản toàn mạng, tổng chiều dài các đường lò thông gió và nhiều thông tin khác cần cho các nhà quản lý

- Phần mềm không phụ thuộc vào điều kiện mạng gió hay điều kiện công nghệ của mỏ, có thể áp dụng cho các mỏ có mạng gió khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, công nghệ thủ công hoặc cơ giới

- Phần mềm chạy rất ổn định, không lỗi, không mất dữ liệu, chi phí đầu tư mua phần mềm hợp lý, các nhà cung cấp phần mềm liên tục cải tiến nâng cấp ứng dụng với

bổ sung nhiều tiện ích mới, nhiều nghiên cứu ứng dụng mới, người sử dụng có thể thường xuyên cập nhật qua mạng Internet mà không phải bỏ thêm một khoản chi phí nào

Với khả năng ứng dụng trên, phần mềm có thể đưa vào ứng dụng rộng rãi cho các Doanh nghiệp khai thác mỏ hầm lò và các đơn vị tư vấn thiết kế để:

+ Thi ết kế mạng thông gió cho mỏ mới, khu khai thác mới

+ Tính toán ki ểm định chế độ thông gió của mạng gió mỏ hiện trạng

+ C ập nhật thường xuyên mạng gió thực tế và điều chỉnh mạng gió

+ L ập kế hoạch thông gió

+ Mô ph ỏng sự cố cháy, ô nhiễm khí độc, khí CH 4 và h ỗ trợ lập phương án đề

Trang 40

khi mạng thông gió lớn thì cần phải có máy tính với cấu hình cao hơn hoặc nâng cấp Ram, card VGA Hiện nay hầu hết các máy tính đang được sử dụng đều có thể chạy được phần mềm này

2 Gi ới hạn phần mềm:

- Số nhánh gió tham gia tính toán tối đa: 20.000 nhánh

- Số quạt trong cơ sở dữ liệu: 1000 quạt

- Sai số trong tính toán: Từ 0,5 đến 0.01

- Số lần tính lặp tối đa trong phép giải đồng quy: 500 lần

3.3 Các trình đơn và công cụ của phần mềm Ventsim

Các trình đơn và công cụ của phần mềm thông gió Ventsim cũng gần tương tự như các phần mềm hiện nay đang được sử dụng như: File, Edit, Insert, Tool, New, Open, cut, coppy, paste …

Ở đây ta chỉ quan tâm đến các thuộc tính của nhánh gió, đường lò và kết quả sau tính toán

Chọn nhánh gió cần dán (chuyển đổi lớp) rồi nhấn chuột trái để chuyển

- Edit Airway (F10): Hiệu chỉnh nhánh gió Dùng công cụ này để hiệu chỉnh các tham số và thuộc tính của nhánh gió, đây là hộp thoại chính để gán các tham số mạng gió khi thiết lập mạng gió ban đầu, khi phân phối gió và điều chỉnh mạng gió Nội dung hiệu chỉnh xem hộp thoại sau:

Hình 3.2: C ửa sổ Airway Edit của phần mềm

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	1,75 MB