Введение к работе
Актуальность проблемы. Объектом исследований является электропривод подъемных установок — основного транспортного средства, обеспечивающего жизнедеятельность шахт и рудников. Комплексное решение проблемы развития электропривода шахтных подъемных машин в направлении повышения их эффективности работы является актуальным. Подъемные установки различаются по конструктивному выполнению и технологическим функциям: на вертикальные, наклонные, двух- и однососудные с противовесом, скиповые грузовые, клетевые грузолюдские, одно-многогоризонтные. НКМЗ изготовляет одноканатные барабанные подъемные машины с диаметром Дб = 4,5 и 6 м с разной канатоемкостью, изготовлял машины БЦКБ, Дб = 8 и 9 м. Донецкий завод изготовляет многоканатные машины с Дб = 2,2; 3,2; 4 и 5 м, числом канатов — 2,4,6 и 8. В течение 50 лет существенно изменились параметры подъемов: глубина — от Нп — 300 до 1300 м, грузоподъемность Q = 5—50 т, скорость движения има% - 5—18 м/с, мощность привода Р = 1000— 6000 кВт, производительность Аг = 0,3—4 млн. т./год.
Множество исполнений и параметров подъемных установок характеризуется специфическими конструктивно-технологическими свойствами, особенностями функционирования, что определяло изменение требований к электроприводу и системам управления подъемных машин. К основным требованиям можно отнести следующие:
формирование множества диаграмм движения при разных Нп и имах; обеспечение точности выполнения расчетной программы движения, поддержания имях и сниженных скоростей при глубоком диапазоне регулирования до 1:80—100; ограничение темпа изменения тока привода, динамических нагрузок на оборудование, обеспечение экономичности работы;
осуществление автоматизации подъемных установок различных исполнений и технологий, обеспечение надежности и безопасности, особенно при перевозке людей, с учетом того, что за указанное время кинетическая энергия движущегося груженого скипа возросла в 200 раз с возможными аварийными разрушительными последствиями;
унификация электрооборудования, технических решений но управлению и принимаемых для них специальных аппаратных гррдств.
В течение длительного времени с последовоенного восстановления головной организацией но электроприводу подъемных машин, ве-чущим разработчиком новых и типовых систем приводов являлся ЦКБ, ВШШЭлектропривод, в котором автор доклада в течение 50 лет являлся руководителем бюро, лаборатории, главным научным сотрудником, непосредственно участвовал в работах на всех этапах развития электропривода шахтного подъема и как ответственный исполнитель.
Автор сотрудничал с отраслевыми и учебными институтам! (НИИ ХЭМЗ, Горной механики, Автоматуглерудпром, Пермским і. Донецким политехническими и др.). многими проектными органи зациями, заводами-изготовителями подъемных машин и электрооборудования.
Проблемы построения новых систем электропривода решались на основе использования прогрессивных научно-технических решений общих для развития электропривода и элементной базы управления, а также на основе теоретических исследований, разработки электроприводов, новых структур, способов, алгоритмов управления приводами, технологической автоматики в связи с особенностями выполнений подъемных установок, многогранностью их режимов работы.
В докладе кратко излагаются результаты выполненных лично автором некоторых важнейших исследований и научно-технических разработок на основных этапах развития привода шахтного подъема и сохранивших и сегодня теоретическое и практическое значения.
К крупным научно-техническим проблемам развития электропривода шахтного подъема, которые решались автором в его научной деятельности могут быть отнесены:
построение систем регулирования замедления и автоматизации управления подъемными установками;
разработка безредукторного электропривода для шахтного подъема;
создание систем управления подъемами для обеспечения повышенной точности программного выполнения цикла движения;
построение систем управления электроприводом подъемных установок при большой глубине подъема;
разработка реверсивных тиристорных электроприводов с нереверсивными преобразователями.
Цель работы. Цель работы заключается в научном обосновании и решении проблемных задач по созданию высокоэффективных регулируемых электроприводов с высоким качеством управления и максимально удовлетворяющих расширяющимся технологичным требованиям по производительности и экономичности работы шахтных подъемных установок.
Новые научные результаты.
1. Обоснованы новые принципы регулируемого замедления асинхронного двигателя на основе управления моментом динамического торможения по трем каналам: роторного сопротивления, тока нод-магничивания обратно пропорционально величине груза и по скоростной ошибке, что обеспечило высокую точность выполнения заданной программы тормозного замедления. Разработана структура системы, положившая началу реализации автоматизации подъемных установок с асинхронным приводом и регулируемым ДТ.
2. Показаны и реализованы пути усовершенствования и повы
шения качества привода Г-Д применением суммы технических ме-
ИНфИНТИЙ.
Рнлриботапы новые принципы программного регулирования ско-юг.ти приводи по систиме Г-Д и цикли дішжиішн по пути, с исиоль-ованием специализированных аппаратных средств, что позволило осуществить структуры системы автоматического управления подъемными установками различных технологий.
-
По разработанным критериям сравнения теоретически и практически обоснована целесообразность применения безредуктор-ного электропривода постоянного тока перед редукториым. Разрабо-тины принципы построения ряда тихоходных двигателей для барабанных и многокинатных подъемных машин по номинальным моментам и частоте вращения с определенным отношением диаметра якоря к диаметру барабана.
-
Реализована концепция создания систем управления приводами подъемных машин повышенной точности на основе применения электронных программных устройств (ПУ), астатических систем регулирования, устройства сбрасывания ошибок, накопленных до начала замедления с целью выполнения расчетной диаграммы движения. Разработана методика синтеза систем подчиненного регулирования с допустимыми пределами грубости САУ, с разделением ряда исполнении поводов на малое число групп, в пределах которых используется одна унифицированная настройка САУ с удовлетворительными процессами.
-
Предложена методика решения проблемы управления приводами подъемных установок большой глубины с учетом упругих и колебательных свойств каната. Выявлены условия реализации ограничений колебательности каната при приложении усилий со стороны привода. Разработана система регулирования положения подъемного сосуда на заданном уровне загрузки-разгрузки посредством электропривода машины с одновременным регулированием темпа подачи груза в сосуд, что позволяет исключить применение сложных механических устройство компенсации упругого удлинения каната.
-
Сформулирована, разработана и реализована методика построения простых по структуре реверсивных тиристорных приводов с нереверсивными преобразователями и реверсом тока возбуждения двигателя и с системой управления, которая обеспечивает непрерывное изменение знака момента двигатели как при принудительном создании отрицательной скоростной ошибки, так и при изменении знака статического момента, а также обеспечивает нормальные процессы при неопределенности выбора знака тока возбуждения.
-
Разработана новая система привода УВ-Д с нереверсивным преобразователем и реверсированием цепи якорного тока специальным быстродействующим реверсором, логикой бестокового переклю-
чснни an 0,1 с. Показано, что такая системп удовлетворяет требованиям управления приводами с номинальным током до 2500 Л клетевых подъемов с быстрыми маневрами.
8. О и редел 13П 1.1 основные научно-технические решения, обеспе чшшшщии повышение тех ни к и-экономической эффективности подъемных установок путем уменьшении расхода электроэнергии на 1 ткм поднимаемого груза.
Практическая ценность работы. Заключается и совокупности результатов решения научно-технических проблем создания современных электроприводов, обеспечивающих решение производственных задач развития технического уровни шахтных подъемных усгшишок.
Рснлнлоплны практические технические решения, разработано и освоено специализированное электрооборудование электроприводов и их систем управления, специализированные устройства управления, на которых решались задачи автоматизации подъемными установками с различными технологиями.
При внедрении достигалась эффективность за счет автоматизации, уменьшения расхода электроэнергии, повышения производительности, надежности, безопасности работы подъемов, уменьшения эксплуатационных расходов.
Реализация и внедрение результатов. Результаты каждой из новых разработок автоматизированного электропривода и технологической автоматики проверялись при промышленном внедрении и отработке головных образцов не менее, чем на 30 промышленных подъемных установках.
Выполненные типовые технические проекты вновь применявшихся электроприводов и технологической автоматики подъемных установок передавались заводам-изготовителям подъемных машин, проектным организациям разных отраслей горнодобывающей промышленности для разработок технорабочих проектов массового применения.
Публикация и апробация работы. Результаты научно-технических работ автора отражены в 114 публикациях. До защиты кандидатской диссертации было опубликовано 55 статей. Основное содержание доклада отражено в 67 печатных работах, в том числе в 5 монографиях (книгах), 7 брошюрах, 42 статьях, последняя книга опубликована в 1995 г. Получено 13 авторских свидетельств на изобретения. В публикацияхбыло теоретическое и практическое обобщение многолетних авторских исследований и разработок в области автоматизированного электропривода шахтных подъемных установок.
Основные научные положения работы апробированы на 14 научно технических конференциях и симпозиумах, в том числе на четырех — международных, четырех — всесоюзных, шести — отраслевых.
Структура и объем научного доклада. Доклад состоит из введения, 5 разделов, заключения. Доклад изложен на 39 страницах, содержит 15 рисунков.
