Введение к работе
Актуальность работы. В связи с внедрением перспективных систем управления электроприводом переменного тока, как для вновь вводимых в действие, так и при модернизации существующих конвейерных линий в доменном производстве, требуется разработка и исследование надежных и энергосберегающих технологий. На данный момент наиболее распространенным типом электропривода конвейера для доставки материалов к доменной печи является нерегулируемый или регулируемый при помощи многоступенчатого реостата привод переменного тока на основе асинхронных двигателей с фазным ротором. Основными недостатками существующих систем электропривода с параметрическим управлением по цепи ротора являются повышенные потери электроэнергии, как в пусковых, так и в установившихся режимах. Кроме этого, наличие механических связей, обусловленных упругостью ленты, является фактором, способствующим юзникновению колебаний, которые при неблагоприятных условиях существенно увеличивают динамические нагрузки рабочего оборудования, что в свою очередь приводит к повреждению механизма и несущего материал элемента. Электромеханическая система конвейера является сложными объектом с переменным моментом сопротивления при движении нагружаемой части упругого элемента транспортирующего груз. Устранение указанных недостатков возможно при использовании частотного управления электроприводом переменного тока на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. При этом разработка и исследование перспективных систем управления электроприводом, обеспечивающим нормальную работу конвейера в статических и динамических режимах, является актуальной задачей.
Цель работы - разработка и исследование системы управления двухдвигатель-ным электроприводом конвейеров для снижения воздействий внешних и внутренних возмущающих факторов в электромеханической системе с улучшением энергетических показателей.
Идея работы заключается в создании системы управления много двигательным электроприводом конвейера, в состав которой включены корректирующие устройства, позволяющие минимизировать воздействие негативных факторов в электромеханической системе.
Научная новизна: разработаны математические модели, учитывающие сосредоточенный и распределение - упругий характер механической части конвейера, отличающиеся новым математическим представлением взаимосвязи между исполнительными элементами и использованием полученных в замкнутом аналитическом виде передаточных функций кольцевого механического элемента; - разработана многоканальная система управления электропривода конвейера, отличающаяся возможно-
стью обеспечения стабилизации по возмущению и подавления упругих колебаний, за счет введения соответствующей коррекции.
Практическая значимость работы: - разработанная структура системы управления двухдвигательным электроприводом ленточного конвейера, позволяет повысить долговечность работы механизмов приводной станции и ленты при пуске и движении с грузом путем ограничения динамических нагрузок; - разработанный электропривод обладает улучшенными энергетическими показателями (КПД увеличен на 2% и 13% для первого и второго двигателя соответственно), а также снижены потери электроэнергии за счет исключения добавочных сопротивлений из цепи ротора.
Методы и объекты исследования. Поставленные в работе задачи решались методами теории автоматического управления, математического моделирования и проведением исследований в программном обеспечении промышленного контроллера. Объектом исследования являлась система управления асинхронным электроприводом конвейера для транспортировки материалов к доменной печи.
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается совпадением результатов математического моделирования в Matlab и программном обеспечении Concept, используемым для программирования контроллеров Modicon, а также сопоставимостью полученных результатов с положениями общей теории электропривода.
Реализация работы. Разработки внедрены в учебный процесс Липецкого металлургического колледжа для специальности «Автоматизация технологических процессов и производств». Результаты, полученные в диссертационной работе, использованы на стадии проектирования аналогичной системы электропривода в доменном цехе №2 ОАО «НЛМК». Ожидаемый экономический эффект составит 837720 рублей.
На защиту выносятся:
особенность математической модели электромеханической системы ленточного конвейера, учитывающая сосредоточенный и распределено - упругий характер параметров механической части;
результаты исследования системы управления двухдвигательным электроприводом с корректирующими устройствами и улучшенными энергетическими показателями, которая способна максимально подавлять динамические нагрузки не только в режиме пуска, но и при движении с грузом.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Научно-технической конференции кафедры электропривода ЛГТУ (Липецк 2004); VII международной научно-практической конференции «Современные энергетические комплексы и управление ими» (Новочеркасск 2006); XI международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в моделировании и программировании» (Воронеж 2006); ХПІ международной
открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации» (Воронеж 2008); П ежегодной международной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк 2007) на научно-технической конференции, посвященной 35-летию кафедры электропривода Липецкого государственного технического университета (Липецк 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, из них две в изданиях из перечня ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 100 наименований, 6 приложений. Общий объем работы - 160 страниц. Основная часть изложена на 120 страницах текста, содержит 61 рисунок, 5 таблиц.
