Введение к работе
Актуальность темы. Горнодобывающая отрасль, угольная промышленность, в частности, является базовой в экономике Украины. Ее предприятия представляют собой единый и сложный производственный комплекс, одна из составных частей которого - рудничный транспорт. От его надежности зависит эффективное и бесперебойное функционирование предприятий. Это, в свою очередь, требует оснащения предприятий современной техникой. Для этого необходимо принять меры по предотвращению или ограничению выхода из строя электрооборудования транспортирующих средств, аварий и, собственно, простоев предприятий, число которых по статистическим данным возросло в последние годы по причине ухудшения горногеологических условий, а также нарушений правил техники безопасности и эксплуатации. Поэтому возникла необходимость комплексного подхода к решению проблемы выхода из строя электродвигателей рудничных электровозов. Проведенный анализ состояния вопроса показал, что наибольшее количество отказов электродвигателей происходит из-за систематических тепловых перегрузок, вследствие несовершенства существующих средств защиты и отсутствия устройств теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток. Это требует создания и разработки новых методов и средств теплового контроля.
Научная актуальность темы настоящей диссертационной работы обусловлена необходимостью теоретического обоснования принципов построения систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток и их инженерного решения, а также оценки возможности работы в едином комплексе с электрооборудованием электровоза и разработки рекомендаций по технической эксплуатации электровозов.
Цель работы - создание системы теплового контроля, сокращение выхода из строя числа электродвигателей и повышение эффективности функционирования электровозов, в целом, при влиянии систематических тепловых перегрузок, горногеологических и климатических условий.
Идея работы основана на определении тока и построении на указанном принципе системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции обмоток электродвигателя, работающей по заданному алгоритму в реальном времени с учетом положения электровоза в пространстве, состояния рельсового пути и массы состава.
Основные задачи исследований:
1.Разработка математической модели рудничного тягового электродвигателя и установление закономерностей изменения температуры для динамических и установившихся режимов работы.
2.Разработка методики прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей.
З.Разработка и создание системы теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции электродвигателей.
Научная новизна полу ченных результатов:
1.Математическая модель рудничного тягового электродвигателя, отличающаяся от известных тем, что учитывает взаимное тепловое влияние всех основных элементов электродвигателя и позволяет моделировать динамические тепловые процессы.
2.Методика прогнозирования остаточного срока службы изоляции, отличающаяся от известных тем, что позволяет выполнять прогнозирование в динамических режимах работы электродвигателя с учетом протекания химических процессов в изоляционных материалах при тепловых воздействиях.
3.Установлены зависимости, позволяющие уточнить допустимые приращения превышений температуры для изоляционных материалов, используемых в электромашиностроении.
4.Впервые разработаны принципы построения систем теплового контроля и прогнозирования остаточного срока службы изоляции рудничных тяговых электродвигателей, базирующиеся на непрерывном контроле параметров тока, частоты вращения тягового двигателя, состояния рельсового пути и положения транспортного средства в пространстве.
Практическое значение полученных результатов:
1 .Предложенные методы анализа, физического и математического моделирования системы теплового контроля и результаты исследований позволяют определить технико-экономические показатели режимов работы электродвигателей.
2.Разработанные принципы, алгоритм контроля и управления рудничными тяговыми двигателями (РТД) позволяют выполнить прогнозирование остаточного срока службы изоляции с учетом всех основных влияющих факторов.
3.Датчик для контроля состояния рельсового пути и определения положения транспортного средства в пространстве, принцип действия которого основан на контроле тока, проходящего через участок рельсового пути.
Обоснованность и достоверность научных выводов и рекомендаций подтверждается применением апробированных ранее методов тепловых исследований, фундаментальных положений теорий нагрева и охлаждения
электродвигателей, а также удовлетворительным совпадением (при отличии не более 10%) результатов расчета и экспериментов.
Реализация результатов работы Разработанный микропроцессорный модуль, выполняющий программу по заданному алгоритму, представляет собой функционально законченный компактный блок, легко устанавливаемый в существующем взрывобезопасном корпусе системы управления РТД. Модуль выполнен на базе однокристальной микроЭВМ типа КР 1816 BE 35. Материалы диссертационной работы использованы энергоремонтным предприятием ш/у "Донбасс", ПО "Донецкуголь" при модернизации системы управления рудничными электровозами. На основе полученных результатов подготавливаются основные рекомендации по технической эксплуатации электровозов.
Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах НАН Украины (1994 г., Донецк); на первом международном научно-техническом семинаре "Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве", (1993 г., Севастополь); на научных конференциях в ДонГТУ (1995-1996 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ: 1 опубликована в научно-техническом журнале; 2 опубликованы в сборнике научных трудов ДонГТУ; 3 депонированы в ГНТБ Украины.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы 85 наименований, 3 приложений, содержит 129 машинописных страниц основного текста, 45 рисунков, 17 таблиц.
