CC BY
59
© Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников, 2004
УДК 621. 316. 726
Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников
ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМОВ ПОДАЧИ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ
Семинар № 17
П последние десять лет в горной промышленности повышение эффективности добычи угля подземным способом достигалось путем повышения производительности и надежности очистных комбайнов и конвейерных установок за счет совершенствования параметров исполнительных органов, повышения установленной мощности электропривода, применения многодвигательного и регулируемого электропривода.
Электропривод очистных комбайнов включает нерегулируемый электропривод резания и регулируемый привод механизма подачи. В России в качестве привода механизма подачи применяются следующие системы: гидравлический привод (К101, 1ГШ68, 2ГШ68,
КШ1КГУ, КШ3М); электропривод с электромагнитной муфтой (К103М, КА90, К85); тиристорный электропривод постоянного тока (1КШЭ, КСП, К10П) и разрабатывается частотно-регулируемый электропривод (ЧРЭП).
Длительный опыт применения первых трех из вышеуказанных систем привода показал следующее.
Гидравлический привод, обладая хорошими весо-габаритными параметрами и простыми средствами ограничения перегрузок, имеет существенные недостатки - низкие к.п.д., надежность и ресурс. Кроме того, при создании привода с высокими силовыми и скоростными параметрами из-за больших потерь мощности имеются трудности охлаждения привода.
Электропривод с электромагнитной муфтой скольжения имеет низкий КПД, особенно в диапазоне скоростей подачи в два и больше раз ниже максимальной (номинальной), невысокую надежность муфты. Также проблематично охлаждение привода при высоких мощностях привода подачи из-за больших потерь мощности.
Тиристорный электропривод постоянного тока имеет высокий КПД, достаточную надежность. Однако двигатель постоянного тока имеет в 2-2,4 раза большие габариты и стоимость по сравнению с асинхронным двигателем (АД).
В связи с вышеизложенным, ведутся исследовательские работы по применению для механизмов подачи очистных комбайнов ЧРЭП, включающего преобразователь частоты (ПЧ) и асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором [1]. ЧРЭП имеет высокие КПД и надежность, включает адаптированный к тяжелым условиям эксплуатации горной промышленности надежный и простой АД, и электронный ПЧ на ЮБТ силовых ключах. На рис. 1 представлены экспериментальные диаграммы работы электропривода в соответствии с алгоритмом работы системы управления.
Опытные образцы первых двух механизмов подачи комбайнов КШ1КГУЧ и К10ПМ с ЧРЭП спроектированными АО «ПНИУИ» и НИ РХТУ впервые в России испытаны соответственно в 1991 и 1998-99 гг. на шахтах «16 -Липковская» АО «Тулауголь» и «Чертинская» АО «Беловуголь». В процессе испытания комбайнами с ЧРЭП механизма подачи было добыто: КШ1КГУ - 70 тыс. т угля, К10ПМ - 530 тыс. т угля. Испытания показали работоспособность и эффективность ЧРЭП.
Подтверждена эффективность разработанного алгоритма управления электроприводом комбайна [2, 3].
В нормальном, без перегрузки, режиме работы привода комбайна регулятор нагрузки [2] системы управления обеспечивает поддержание заданного значения тока АД резания 1РЗ путем изменения частоты вращения АД подачи, а значит, изменения скорости подачи комбайна (участок I) (рисунок). В этом режиме частота вращения АД подачи определяется напряжени-
ем с выхода регулятора нагрузки, который отрабатывал возмущения от изменения сопротивляемости угля резанию. Скорость комбайна при заданном токе резания не превышала максимально разрешенную: задаваемую сигналом Уп тах или заданную машинистом Упз . В режиме поддержания скорости подачи комбайн перемещается со скоростью подачи заданной машинистом Упз , а ток резания равен или ниже заданного (участок II рисунок).
При перегрузке привода резания, когда ток двигателя резания 1Р превысит ток отсечки 1Р отс , (участок III рисунок) система управления быстро снижает скорость подачи комбайна с повышенным темпом изменения скорости. На участке III диаграммы рисунок представлена
Экспериментальные диаграммы работы ЧРЭП комбайна
проработка исполнительным органом комбайна твердого включения, когда скорость подачи комбайна снижается практически до нуля.
ЧРЭП подачи комбайнов КШ1КГУЧ и К10ПМ имел недостатки: большие габариты и объем ПЧ из-за выполнения силовой схемы ПЧ на тиристорах; дополнительный силовой кабель, соединяющий преобразовательную станцию, расположенную на штреке, и электроблок комбайна; недостаточную надежность системы управления, выполненную на интегральных элементах средней степени интеграции.
Применение ЮБТ транзисторов и микропроцессорных контроллеров для управления [4] электроприводами позволило разработат ь встроенные ЧРЭП очистных комбайнов 1КШЭЧ и КВПЧ. В этом случае ПЧ располагается на комбайне, так как имеет уменьшенные в 9-10 раз габариты, и не имеет указанных недостатков.
Разработаны рабочие проекты встроенных ЧРЭП механизмов подачи комбайнов 1КШЭЧ иКВП.
t, о
1. Бабокин Г.И, Щуцкий В.И., Серое В.И. Частотно-регулируемый электропривод горных машин и установок. М.: Издательский центр РХТУ. - 1998. - 237 с.
2. A.c. 1624652 МКИ Н02 Р7/42 Способ частотного управления асинхронным электродвигателем электропривода механизма режущего инструмента. /Бабокин Г.И. и др. - № 4649567; Заявл. 05.12.88; Опубл. 30.01.91, бюл. № 4.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. A.c. 1731946, Е21 С35/34 Устройство управ-
ления многодвигательным механизмом подачи горной машины./Бабокин Г.И. - №4975254; Заявл. 22.02.90; Опубл. 07.05.92, Бюл. № 17.
Применение програмируемых контроллеров в промышленных установках. М.: Издательство МЭИ. - 2001. - 97 с.
— Коротко об авторах ------------------------------------------
Бабокин Геннадий Иванович - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой “Электротехника”. Колесников Евгений Борисович - кандидат технических наук, доцент кафедры “Электротехника”. Новомосковский институт РХТУ.
