Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях, характеризующихся концентрацией очистных работ при разработке пластовых месторождений подземным способом, высокий уровень интенсификации технологических процессов добычи угля обеспечивается высокопроизводительными выемочными комплексами и агрегатами. Высокая энергоемкость и недостаточная надежность комплексов и агрегатов снижают технико-экономические показатели их работы.
Одной из сложных машин, входящих в структуру выемочных комплексов и агрегатов, является насосная станция, направляющая в гидросистему рабочую жидкость под высоким давлением и обеспечивающая их функционирование. Пульсация давления рабочей жидкости в гидросистеме комплексов и агрегатов приводит к формированию динамических процессов в электромеханической системе насосных станций, в результате чего превышение момента на валу электродвигателя по отношению к его номинальной величине может составлять 20-30 %. Это приводит к повышению электропотребления и снижению надежности электромеханической системы насосной станции. Определение оптимальных параметров электромеханической системы насосных станций выемочных комплексов и агрегатов, обеспечивающих снижение динамических нагрузок на валу электродвигателя и электропотребление и повышение надежности их работы, является актуальной научной задачей. .
Цель работы состоит в установлении зависимостей, определяющих оптимальные параметры электромеханической системы насосной станции выемочных комплексов и агрегатов, обеспечивающих снижение динамических нагрузок на валу электродвигателя, вызванных пульсациями давления рабочей жидкости, затрат электрической энергии и повышение надежности их работы.
Идея работы - заключается в обеспечении надежности работы электромеханической системы насосной станции, достигаемой за счет снижения динамических нагрузок на валу электродвигателя, вызванных пульсациями давления рабочей жидкости в гидросистеме выемочных комплексов и агрегатов в процессе ее работы, и температуры обмоток электродвигателя, уменьшающих электропотребление электропривода и повышающих эффективность добычи угля выемочными комплексами и агрегатами.
Метод исследования - комплексный, включающий инженерный анализ, научное обобщение, физическое и математическое моделирование с использованием современного математического аппарата и ПЭВМ, тео-
рий вероятности и математической статистики, вычислительный эксперимент.
Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
установлены закономерности формирования динамических нагрузок на валу электродвигателя насосной станции, учитывающие величины пульсаций давления рабочей жидкости в гидросистеме выемочных комплексов и агрегатов в процессе ее работы;
определены оптимальные значения жесткости механической характеристики электродвигателя, скольжения и декремента затухания, позволяющие обеспечить максимальное демпфирование колебаний нагрузок в электромеханической системе, снижение электропотребления и повышение надежности; -
получены зависимости для расчета нагрева обмоток электродвигателя, учитывающие уровень колебаний нагрузок в электромеханической системе, позволяющие установить их влияние на надежность электродвигателя в насосной станции, износ изоляции его обмоток. Установлено влияние этих явлений на надежность электропривода.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы заключается в том, что математические и имитационные модели удовлетворяют физически обоснованным допущениям и корректности исходных предпосылок постановки задач, методов их исследования и результатов сравнительной оценки теоретических и экспериментальных исследований экономической эффективности от применения разработанных рекомендаций и технических решений.
- Научное значение работы заключается в установлении закономерности формирования динамических нагрузок на валу электродвигателя насосной станции в зависимости от пульсаций давления рабочей жидкости, и оптимальных параметров электромеханической системы насосной станции выемочных комплексов и агрегатов для повышения уровня надежности электропривода и снижении затрат на электрическую энергию.
Практическое значение. Проведенное на основе математических моделей и метода расчета, имитационное моделирование позволяет определить величину динамических нагрузок на валу электродвигателя насосных станций в зависимости от пульсаций давления рабочей жидкости в гидросистеме выемочных комплексов и агрегатов в процессе ее работы, с учетом показателей электромеханической системы, при которых достигается максимальное снижение динамических нагрузок на валу электродвигателя. Проведен тепловой расчет электродвигателя насосной станции с оптимальными параметрами и определен срок его службы.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы использованы в АО "ПНИУИ" при разработке технических заданий при проектировании выемочных комплексов КМК-700, 1МК85Б, и агрегатов АФГ и АПК.
Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технических решений и рекомендаций составил 37тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные разделы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г.Тула, 1993 -1994гг.), на 1-й Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности. (г.Тула. -ТулГУ, -1997г.), на Международной научно-технической конференция «Энергосбережение -98» (г.Тула.- ТулГУ.- 1998г.), на 2-й Всероссийской конференции по проблемам разработки месторождений минерального сырья Российской Федерации (г.Тула.- ТулГУ-1999г.), на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение, экология и безопасность» (г.Тула.- ТулГУ. - 1999г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 6 статей.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, содержит 9 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 160 наименований, 1 приложение.
Автор выражает благодарность за помощь и консультации д.т.н. Подколзину А.А., к.т.н. Сушкину В.А.
