Использование режима свободного выбега для автоматизации шахтных подъемных установок Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗВЕСТИ Я

ТОМСКОЙ ) ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО 7'<»м 104 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1959 г.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЖИМА СВОБОДНОГО ВЫБЕГА ДЛЯ

АВТОМАТИЗАЦИИ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

В. Д. ПНТУНОВ (Представлено научным семинаром кафедры горной механики)

Для подъемных установок шахт, имеющих небольшую глубину и значительную грузоподъемность (Кузбасс, Караганда), при выполнении цикла подъема не требуется тормозных усилий. Период основного замедления этих установок эффективно производится в режиме свободного выбега движущихся элементов подъемной установки. Получаемые при свободном выбеге замедления составляют 0,6-.....1,2м',сек-

н не снижают производительности шахтного подъема. Использование режима свободного выбега позволяет отказаться от применения динамического торможения в схемах автоматизации шахтных подъемов. За счет этого схема автоматизации значительно упрощается, а сроки и средства на монтаж автоматизированных подъемных установок сокращаются. Однако большинство предложенных схем автоматизации подъемных установок ориентируется на использование динамического торможения [1, 2].

Схема автоматизации подъемной установки должна разрабатываться применительно к конкретным условиям шахты или ряда шахт. От использования универсальных схем, в основу которых положено динамическое торможение, для многих шахт Кузбасса и Караганды следует отказаться.

Натяжение грузовой ветви каната при свободном выбеге для неуравновешенной системы подъема с двумя цилиндрическими барабанами

/-V л-КЧ-д,,) ; />(//,, -V). (1)

где л' - коэффициент шахтных сопротивлений; У—вес полезного груза, кг:

— мертвый вес подъемного сосуда, кг\ р — вес погонного метра каната, нг!м\ //,, - полный путь свободного выбега, м\ .■•--путь, проходимый сосудом при свободном выбеге, м.

.Ьггяжение порожней ветви каната

л,ор=л-р\н - (д, - - х) 1, (2)

: де И — полная высота подъема, м.

•и

Статическое усилие на валу барабана

= -рН + 2р(Н{>— х). Су-

Дифференциальное уравнение движения подъемной машины :фи свободном выбеге

2о , кд ~рН+2рНа

"77^-----х И--— 0 ' < 4)

иь" т т '

где т— приведенная масса, кг сек2 мг1.

2 р

Имея в виду, что—-—<0,01—0,002, вторым членом уравнения

т

(4) .можно пренебречь. Тогда замедление свободного выбега прк заданной нагрузке будет постоянной величиной

кд рн + '2рн„

J ~ •

т

За время свободного выбега ¿в скорость снижается от максималЕ,-ной величины до скорости дотягивания а поэтому

Ф _ ^м — ^д

или

И0= + ^ •;„ £

= . (7)

2/

В формуле (7) можно пренебречь квадратом скорости дотягивания, так как ^2м>^2ди 1>д < 1,0. Тогда

2/

Решая совместно уравнения (5), (6) и (8), получим величины замедления, времени и пути при свободном выбеге подъемной машины в зависимости от веса полезного I руза:

] = д+УА^- 5",

А+ у А-

где

Н0 =--м--- , (9)

2(Л+у А'—Н > У }

д = кО рН 1 ^

2т т

Рассмотрим использование свободного выбега на примере скипо-зого подъема шахты №8 комбината „Кузбассуголь". Характеристика подъемной установки: подъемная машина НКМЗ 2X4 ;< 1,7; полная зысота подъема Н ----- 147м; емкость скипа но углю <3 = 6000 кг; нес погонного метра каната р — 5,2кг\м; приведенная масса т — - :6600а:г секгш: максимальная скорость г\{^5,35 м'сек; скорость дотягивания г\ 0,6 м сек.

Расчетные значения, замедлении, времени и пути свободного выбега при изменении нагрузки от 50 до 130 "¡, поминальной величины сведены в табл. 1. Увеличение времени цикла подъема при снижении нагрузки на 30% от номинальной величины практически не снижает производительности подъемной установки.

Та и лица 1

Расчетные значения замедления, времени и пути свободного выбега для скипового подъема шахты № 8

Вес поле:» лого груза, Коэффициент, А Замедление, м-.сек Вре.ия свободного выбега, Путь обоюдного выбега, Увеличение нремени ци кла,

К.2 : сек м сек

7800 130 1 0,620 1,22 3,89 11,6 -1,30

7200 1 20 0,570 1,12 4,24 12,6 — 1,04

6600 \ 110 0,518 1,01 4,70 14,0 -0,58

вооо j 100 0,464 0,90 5,28 15,7 0

5400 i 90 0,411 0,795 5,97 17,8 0,69

4800 ! 80 0,360 0,687 6,91 20,6 1,63

4200 i 70 0,308 0,576 8,24 24,6 2,96

'3600 | 60 0,256 0,46-3 10,27 30,6 4,99

3000 ¡ 50 f 0,201 0,342 13,90 41,4 8,62

Импульс для начала периода основного замедления при использовании свободного выбега можно осуществить различными способами. Наиболее простым является способ отключения подъемного двигателя вне зависимости от веса поднимаемого груза. Концевые выключатели в этом случае подают импульс на отключение двигателя каждый раз в одной и той же точке пути. Как показывают расчеты, проведенные для условий скипового подъема шахты №8, использование свободного выбега при эг< м способе отключения двигателя и концевой нагрузке 80°б дает скорость входа скипа в разгрузочные кривые примерно 1,7 м¡сек, т. е. значительно выше допустимой. Поэтому такая схема может быть принята только при нагрузке не менее 90% от нормальной. Перегрузку скипов можно допустить до 130%, при этом период дотягивания удлиняется только на 7—10сек. Можно считать приемлемым применение указанного способа при отклонении нагрузки в пределах +10—20% и отр^гулирова:ь концевые лык/почагели для отключения двигателя при 110% номинальной нагрузки. Для больше]! гарантии следует принять путь дптягившия больше длины разгрузочных кривых. Такой способ автоматизации периода основного з а м едлени я не требует зна ч и тел ь н ы х к а пиг ал ь н ых з атрат, а поэтому его можно опробовать на промышленной установке. Указанный способ имеет, однако, следующие основные недостатки: 1) необходимо име iь защиту, исключающую автоматическую раооту подъем-

ной установки при нагрузках меньше допустимых; 2) при нагрузках больше расчетной снижается производительность и к. п. д. подъемной установки за счет увеличения времени дотягивания.

Инж. Б. В. Шушпанниковым в 1958 г. на скиповом подъеме шахты №13 треста „Киселевскуголь" комбината „Кузбассуголь" была внедрена схема автоматизации периода основного замедления машины с регулированием отключения подъемного двигателя в зависимости от величины поднимаемого груза, при помощи электронного реле времени. Аналогичная схема автоматизации разработана проектно-конст рукторским институтом „Гипроуглеавтоматизация" для скипового подъема шахты „Полысаевская 3й треста „Ленинуголь" комбината „Кузбассуголь". Некоторые теоретические и экспериментальные исследования по автоматизации скиповых подъемных установок с использованием свободного выбега проведены в Сибирском металлургическом институте доц. А. Л. Виноградовым [3].

Использование регулируемого свободного выбега позволит автоматизировать работу скипового подъема шахты №8 при колебаниях нагрузки от 50 до 130 % номинальной величины. Зависимость выдержки реле времени запаздывания свободного выбега от концевой нагрузки представлена на рис. 1. При нагрузках менее 30—50 % и особенно перегоне порожних скипов нельзя гарантировать безаварийную работу схемы, так как кинетическая энергия, запасенная подъемной

машиной при пуске, является достаточной для прохождения сосудом пути, большего половины полной высоты подъема. После встречи сосудов получаемое системой ускорение будет больше нуля, и остановить подъемную машину без использования тормозных средств не представится возможным. Поэтому так же, как и при первом способе, необходимо предусматривать защиту, исключающую автоматический цикл при нагрузке менее 50%.

Ниже, в порядке <-б^ужд^ния, предлагается принцип автоматизации скиповых подъемных установок с использованием свободного выбега. Для управления подъемным двигателем предполагается использовать жидкостный реостат, подвижные электроды которого приводятся в движение двухскорогтным асинхронным двигателем с корит-кизамкнутым ротором. Двухскоро тной двигатель и электроды реостата соединены между собой механической передачей, причем меньшая

О 30 60 70 80 90 100 НО ¡20 /30 Полезный груз, %

Рис. 1. Выдержка реле времени в зависимости от полезного груза.

скорость двигателя соответствует движению сосуда в разгрузочных кривых и большая—движению вне кривых. В этом случае во время пуска подъемной машины независимо от концевой нагрузки получаются практически постоянные ускорения. Для предотвращения перегрузки двигателя время пуска необходимо выбирать по максимальной нагрузке с учетом перегрузочной способности и нагрева двигателя. Использование жидкостного реостата позволяет осуществить периоды пуска и дотягивания без рывков скорости и ускорения. Опыт эксплуатации жидкостных реостатов на шахтах трестов „Ленинуголь" и „Анжероуголь* в Кузбассе подтверждает многие положительные качества последних. Однако рля целей автоматического управления надо добиться постоянного температурного режима и состава электролита. После достижения скорости, составляющей примерно 95 % от максимальной, контактор замыкает роторную цепь и двигатель работает на естественной характеристике. Подвижные электроды возвращаются в исходное положение. Равномерный ход происходит при работе двигателя на жесткой естественной характеристике и не требует регулирования скорости.

Импульс для начала основного замедления при использовании свободного выбега подается концевым выключателем на реле времени, которое отключает двигатель от сети. Дотягивание осуществляется импульсным методом при скорости 0,3—0,5 м/сек. При скорости ниже 0,3м/сек реле напряжения в цепи тахогенератора включает приводной двигатель и сопротивление ротора выводится двухскоростным двигателем при его работе с меньшей скоростью. При скорости более 0,6 м/сек второе реле напряжения вводит сопротивление реостата и, если скорость не снижается, отключает двигатель от сети.

Стопорение машины при достижении сосудом нормального положения разгрузки производится механическим тормозом, который включается концевыми выключателями.

Для предотвращения автоматического цикла при малых нагрузках следует предусмотреть соответствующую защиту или использовать торможение приводного двигателя в режиме противовключения [4, 5]. Рассмотренные принципы автоматизации скипорых подъемных установок могут быть использованы и при двигательном замедление.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов А. А. Автоматизация шахтных подъемных машин с асинхронным приводом Уг летехиздат, 1957.

У. К а т л, М е т к а ф. Автоматический шахтный подъем. Перевод с английского Углетехиздат. 1957.

3. Виноградов А. Л. Автоматизации» шахтной скиповой подъемной установки с приводом от асинхронного двигателя К( м ?ро1ккое кт.жпое издательство» 1957.

4. Троп А Е. Получение жестких актср-!ст| к в режиме п отиновключешы асинхронного подъемною двигателя Известия МВ<> СССР, Горный журнал, №4, 19-г)(У

5. Троп А. Е. Торможение подьемных машин по методу про'1Ивовключеп;:я асинхронного подъемного двигателя. Известия МВО СССР, Горный журнал, Мб, 1958