Содержание к диссертации
стр.
Введение 5
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
-
Анализ состояния предохранительного торможения шахтных подъёмных машин 9
-
Исследование режима предохранительного торможения ШПМ 14
-
Электрическое торможение асинхронного двигателя с фазным ротором 58
-
Режим динамического торможения асинхронного двигателя с внешним источником постоянного тока 61
-
Режим динамического торможения без внешнего источника постоянного
тока 66
Выводы 79
Глава 2. Исследование режима динамического и механического тормозов
при аварийной остановке 82
-
Математическое описание и модель исследуемого режима электродинамического торможения ШПМ 82
-
Математическое описание и модель исследуемой системы
электропривода по цепи выпрямленного тока ротора 83
2.3 Исследование режима предохранительного торможения при аварийной
остановке ШПМ 87
2.4. Исследование РОД двух тормозов при аварийной остановке ШПМ при
подъёме 93
Выводы 122
Глава 3. Исследование РОД предохранительного торможения ПШМ при
спуске 124
-
Общие сведения 124
-
Исследование предохранительного торможения при спуске груза 126
-
Исследование РОД предохранительного торможения при спуске груза в схеме непосредственном подключении роторного выпрямителя к обмоткам статора АД 127
-
Исследование РОД динамического и механического тормозов с дополнительными резисторами как последовательно так и параллельно обмоткам статора АД 132
-
Исследование РОД динамического и механического тормозов с добавочным резистором включенным параллельно обмоткам статора
АД 143
Выводы 149
Глава 4. Повышение эффективности РОД динамического и механического
тормозов при аварийной остановке ШПМ 152
4.1. Способы повьппения эффективности РОД электродинамического и
механического тормозов 152
4.2. Повышения эффективности путём сокращения времени
торможения 154
4.3.Повышения эффективности РОД за счет снижения угла поворота
барабана, находящего под действием тормозного устройства 167
4.4. Повышение эффективности РОД за счёт увеличение погрузочной
способности ШПМ при спуске груза 173
Выводы 176
Глава 5. Экспериментальные исследования 179
5.1. Задача промышленных испытаний и экспериментальных
исследований 179
5.2. Расчёт коэффициента массивности для двухклетевой подъёмной
установки шахты им.Губкина ОАО Комбинат «КМАРуда» 179
-
Экспериментальные исследования переходных процессов при аварийной остановке ШПМ на ЭВМ 185
-
Экспериментальные исследования переходных процессов при аварийной
остановке ШПУ в РОД двух тормозов 188
Заключение 191
Литература 193
Приложение 1 методика расчета параметров схемы динамического
торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя 200
Приложение 2 204
Введение к работе
Актуальность работы. Современная шахтная подъёмная установка (ШПУ) — это сложный электромеханический комплекс, играющий важную роль в обеспечении нормального функционирования шахты. Выход из строя подъёмной установки влечёт за собой нарушение рабочего процесса шахты, а также может быть причиной несчастных случаев.
Наблюдаются также неисправности, требующие остановки подъёмной машины. К ним относятся регулярная смена тормозных колодок механического тормоза, вызванная постоянным их износом. Наиболее интенсивный износ тормозных колодок происходит при аварийной остановке подъёмной машины (ПМ), когда они накладываются на обод подъёмного барабана при максимальной скорости движения подъёмных сосудов, а подъёмный двигатель работает на естественной механической характеристике. Аварийная остановка ПМ вызывается срабатыванием не только аппаратуры защиты подъёмного двигателя или исчезновения напряжения питающей сети, но и при превышении скорости движения подъёмных сосудов. Наличие ограничителя скорости обеспечивает в этом случае отключение подъёмного двигателя и наложению тормозных колодок к ободу барабана при скорости, превышающей номинальную скорость на 15%. Это приводит к ещё большему износу тормозных колодок, что уменьшает их межремонтный срок. В результате этого снижается производительность шахты в целом.
Повысить надёжность работы ШПУ можно за счёт дублирования предохранительного тормоза. Учитывая невозможность применения второго механического тормоза, дублирование предохранительного тормоза можно производить электрическим тормозом путём перевода подъёмного двигателя в режим динамического торможения. Это стало возможным с разработкой новых схем динамического торможения асинхронного двигателя с фазным ротором, позволяющих создать тормозной момент без внешнего источника постоянного тока.
Кроме того, наличие режима холостого хода при аварийной остановке ШПМ, приводит к тому, что в этот период подъёмная машина работает в режиме свободного выбега, т.е. является неуправляемой. Заполнение режима свободного выбега режимом динамического торможения, позволяет организовать режим одновременного действия (РОД) двух видов тормозов электродинамического и механического. РОД динамического и механического тормозов позволяет не только продублировать предохранительный тормоз, при выходе последнего из строя, но и снизить время и путь торможения, что особенно важно, уменьшить время нахождения тормозных колодок или другого тормозного устройства в соприкосновении с ободом барабана, а следовательно, угол поворота барабана, находящегося под воздействием тормозного устройства. Это позволяет снизить износ тормозных колодок предохранительного тормоза и повысит их срок службы.
Поэтому разработка двухканальной системы управления электроприводом и приводом механического тормоза в период аварийной остановки подъёмной машины с целью повышения эффективности торможения, является актуальной задачей.
Целью работы является обоснование параметров двухканальной системы управления предохранительного торможения шахтной подъёмной машины с асинхронным двигателем на основе разработки математической модели и способов управления, направленные на повышение безопасности и эффективности торможения.
Идея работы заключается в дублировании предохранительного тормоза системой динамического торможения асинхронного двигателя с фазным ротором путём разработки новых способов управления по критерию минимума воздействия колодок предохранительного тормоза на обод барабана, направленных на повышение безопасности аварийной остановки Основные научные положения, выносимые на защиту:
Зависимости пути торможения, угла поворота барабана, находящегося под действием колодок механического тормоза, кинетической энергии, подлежащей «гашению» тормозным устройством, от максимальной скорости при подъёме и спуске груза малых и крупных подъёмных машин.
Математическая модель шахтной подъёмной машины с электроприводом переменного тока, реализующая режим одновременного действия электродинамического и механического тормозов и учитывающая влияние различных факторов и параметров подъёмной установки и асинхронного двигателя на характер протекания переходного процесса при подъёме и спуске груза.
3. Зависимости угла поворота барабана подъёмной машины, находящегося под воздействием предохранительного тормоза, от параметров электропривода, работающего в режиме одновременного действия динамического и механического тормозов при подъёме и спуске груза, полученные.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждается корректным использованием апробированных методов теории электропривода, методов математического моделирования, а также экспериментальным подтверждением выводов достаточных для инженерной практики совпадения результатов анализа (погрешность в пределах 10-15%), компьютерного моделирования и физического эксперимента.
Научная новизна полученных результатов исследования состоит: - в разработке математической модели асинхронного электропривода и предохранительного тормоза, работающих в режиме одновременного действия для анализа переходных процессов при аварийной остановке подъёмной машины; в установлении зависимостей, позволяющих оценить качество переходных процессов при аварийной остановке подъёмной машины. Практическое значение работы заключается в разработке: рекомендаций по выбору рациональной схемы электропривода подъёмной машины по критерию минимального времени нахождения колодок механического тормоза в соприкосновении с ободом барабана; методики расчёта параметров добавочных резисторов, включаемых в цепь постоянного или переменного тока ротора.
Реализация результатов работы.
Разработанная методика расчёта сопротивлений добавочных резисторов, включаемых в цепь постоянного или переменного тока, с целью регулирования момента и частоты вращения, а также для согласования тока статора и тока ротора и обеспечения оптимального теплового режима асинхронной машины, работающей в режиме динамического торможения с самовозбуждением, принята ОАО «Специальное конструкторско-технологическое бюро башенного краностроения" к реализации.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научных семинарах кафедры ЭЭГП Mil У и на научных симпозиумах МТТУ в рамках «Недели горняка» (г. Москва, 2007-2009г.) и на пятой международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы пять работ.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 64 рисунков, 44 таблиц, список литературы из 58 наименований и приложения из 1 рисунка и 21 осциллограмм.
