CC BY
1УДК 621.3 Серик А.Н., Булатбаева Ю. Ф., Амиров А.Ж.
Серик А.Н.
магистрант кафедры «Автоматизация производственных процессов» Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
Булатбаева Ю.Ф.
доктор PhD
и.о. доцента кафедры «Автоматизация производственных процессов», Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
Амиров А.Ж.
доктор PhD
заведующий кафедрой «Информационно-вычислительные системы», Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ
Аннотация: в статье рассматривается исследование и разработка системы управления электроприводом конусной дробилки, которая играет ключевую роль в оптимизации процесса дробления и повышении эффективности работы горных и перерабатывающих предприятий. Особое внимание уделено актуальным проблемам, связанным с регулировкой мощности, предотвращением перегрузок, энергосбережением и улучшением надежности оборудования. Описаны основные компоненты системы управления, включая частотный преобразователь, программируемый логический контроллер (ПЛК), датчики и системы мониторинга. Рассматриваются современные методы и технологии, такие как использование частотных преобразователей, интеллектуальных систем управления и машинного обучения, для динамического регулирования работы дробилки и повышения ее энергоэффективности. В статье также приведены примеры внедрения новых
1976
подходов в управление электроприводами, что позволяет значительно повысить производительность и снизить эксплуатационные расходы. Работа направлена на разработку инновационных решений для улучшения технологических процессов в горной и перерабатывающей промышленности.
Ключевые слова: конусная дробилка, электропривод, система управления, частотный преобразователь, ПЛК, энергосбережение, машинное обучение, автоматизация, мониторинг.
Введение.
Конусные дробилки являются важнейшими агрегатами для измельчения твердых материалов в горной и строительной отраслях, где требуется переработка различных видов руды и инертных материалов. Эффективность работы дробилки во многом зависит от стабильности и точности управления электроприводом, который регулирует процессы измельчения, такие как скорость вращения конуса, усилие сжатия и степень загрузки оборудования.
Современные системы управления электроприводом конусных дробилок не только обеспечивают оптимизацию процесса дробления, но и играют ключевую роль в снижении эксплуатационных затрат, повышении надежности оборудования и улучшении энергопотребления. В связи с этим, исследование и разработка таких систем становятся важной задачей для повышения общей производительности в перерабатывающих предприятиях.
Структура работы конусной дробилки и роль электропривода.
Конусные дробилки представляют собой устройства, которые используют вращающийся конус для дробления материала между фиксированным и подвижным элементами. Процесс измельчения включает в себя как механическое воздействие на материал, так и его взаимодействие с внутренними рабочими органами устройства, что требует точного контроля.
Электропривод в конусной дробилке обеспечивает вращение главного ротора, что напрямую влияет на интенсивность дробления и способность агрегата перерабатывать большие объемы материала.
1977
Проблемы управления электроприводом конусной дробилки.
1. Перегрузка и перерасход энергии.
Перегрузка конусной дробилки может привести к разрушению узлов оборудования, повышенному износу рабочих поверхностей, а также к неэффективному использованию энергии. Электропривод должен оперативно реагировать на изменения нагрузки, регулируя мощность и скорость вращения в ответ на колебания твердости и характеристик материала.
2. Несоответствие нагрузки и мощности.
Традиционные системы управления, использующие фиксированные параметры для работы привода, могут не всегда учитывать изменения характеристик сырья или окружающей среды, что приводит к перегрузке или недогрузке агрегата. Это снижает эффективность работы дробилки и увеличивает износ оборудования.
3. Энергетическая эффективность.
Одной из главных задач современных систем управления является снижение потребления энергии. Энергозатраты на работу конусной дробилки могут быть значительными, особенно при неправильной настройке параметров электропривода, что приводит к перерасходу энергии. Система управления должна обеспечивать оптимизацию этих затрат, особенно в условиях переменной загрузки оборудования.
Основные элементы системы управления электроприводом.
Система управления электроприводом конусной дробилки включает несколько ключевых компонентов, каждый из которых выполняет важную роль в обеспечении надежности и эффективности работы.
1. Частотный преобразователь (ПЧ).
Частотный преобразователь является основным элементом системы, который позволяет плавно изменять скорость вращения электродвигателя, адаптируя его работу к текущим условиям эксплуатации. Частотное регулирование дает возможность оперативно изменять крутящий момент и
1978
скорость вращения ротора, что важно для оптимизации процесса дробления и предотвращения перегрузок.
2. Программируемый логический контроллер (ПЛК).
ПЛК является "мозгом" системы, отвечая за принятие решений на основе информации, полученной от датчиков. Он получает данные о текущих параметрах работы дробилки, таких как давление в камере дробления, скорость вращения, температура подшипников и другие критические данные. В зависимости от этих показателей ПЛК регулирует работу электропривода через частотный преобразователь.
Особенности ПЛК:
- Возможность настройки логики управления и алгоритмов работы.
- Интеграция с другими автоматизированными системами на предприятии.
- Возможность диагностики и удаленного мониторинга.
3. Датчики и сенсоры
Для точного контроля работы дробилки необходимы различные датчики, которые мониторят важнейшие параметры работы агрегата:
- Датчики давления в камере дробления для определения усилия сжатия материала.
- Датчики температуры для контроля температуры подшипников и электродвигателя.
- Вибродатчики для выявления возможных механических неисправностей и предотвращения разрушений.
- Оптические и ультразвуковые датчики для контроля уровня загрузки материала в камере дробления.
4. Человек-машинный интерфейс (HMI).
НМ1 — это интерфейс, через который оператор взаимодействует с системой управления. Он позволяет контролировать параметры работы дробилки, получать информацию о состоянии оборудования, а также
1979
настраивать режимы работы. ИШ обеспечивает удобный визуальный контроль и быстрое реагирование на изменения в процессе работы.
Современные технологии в управлении электроприводом конусной дробилки.
Современные исследования и разработки направлены на использование более интеллектуальных и гибких решений для управления электроприводом. Использование таких технологий, как интерфейс искусственного интеллекта (ИИ) и машинное обучение, может существенно улучшить эффективность работы дробилки.
1. Прогнозирование и предотвращение аварий: ИИ может анализировать исторические данные о работе оборудования и на основе этих данных прогнозировать потенциальные поломки или неисправности, что позволяет провести профилактическое обслуживание заранее.
2. Оптимизация работы в реальном времени: Алгоритмы машинного обучения могут динамически регулировать параметры работы системы в зависимости от текущих условий, что позволяет обеспечить максимальную производительность и минимизацию затрат энергии.
3. Адаптивное управление: Системы, использующие нейронные сети и другие методы ИИ, могут адаптироваться к изменениям в качестве сырья и внешних условиях, что значительно увеличивает гибкость и эффективность работы дробилки.
Преимущества внедрения системы управления.
1. Повышение производительности: Система управления электроприводом позволяет добиться высокой эффективности работы дробилки, автоматизируя регулирование всех ключевых параметров в зависимости от текущей загрузки и условий.
2. Снижение энергозатрат: Использование частотных преобразователей и интеллектуальных алгоритмов управления помогает уменьшить энергопотребление за счет точной настройки работы привода в реальном времени.
1980
3. Увеличение срока службы оборудования: За счет более точного контроля перегрузок и предотвращения аварийных ситуаций срок службы основных компонентов дробилки существенно увеличивается. Заключение.
Разработка и внедрение систем управления электроприводом конусных дробилок является ключевым направлением в повышении эффективности работы горнодобывающих и перерабатывающих предприятий. Перспективы дальнейшего развития таких систем связаны с интеграцией новых методов прогнозирования, диагностики и адаптивного управления, что позволит еще более эффективно управлять сложными производственными процессами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гаврилов В. С., Шипилов Н. Л., Лаврентьев И. Н. (2018). Автоматизация технологических процессов в горной и перерабатывающей промышленности. М.: Машиностроение;
2. Иванов В. И., Смирнов В. К. (2018). "Автоматизация дробильных установок на основе ПЛК". Горнодобывающее оборудование, 12(6), 77-83;
3. Исаев С. В. (2015). Электропривод горного оборудования. М.: Горногеологический институт;
4. Ковальчук В. А., Синица С. В. (2014). Электроприводы и системы управления на горных машинах. М.: Издательство МГТУ;
5. Леонова О. И. (2020). "Применение частотных преобразователей для управления электроприводами конусных дробилок". Электрические машины и энергетика, 18(3), 35-41;
6. Михайлов Н. Г., Каменев А. А. (2012). Автоматизация процессов дробления материалов. М.: Горнотехническая книга;
7. Петренко В. И., Михайлов В. М. (2016). Системы управления электроприводами. М.: Энергия;
1981
8. Федоров, Ю. Г. (2021). Интеллектуальные системы управления и диагностики в промышленности. М. : Технология
Serik A.N., Bulatbaeva Yu.F., Amirov A.Zh.
Serik A.N.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
Bulatbaeva Yu.F.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
Amirov A.Zh.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF CONTROL SYSTEM OF ELECTRIC DRIVE OF CONE CRUSHER
Abstract: the article considers research and development of control system of electric drive of cone crusher, which plays key role in optimization of crushing process and increase of efficiency of mining and processing enterprises. Particular attention is paid to current issues related to power regulation, overload prevention, energy saving and improving equipment reliability. The main components of the control system are described, including a frequency converter, a programmable logic controller (PLC), sensors and monitoring systems. Modern methods and technologies, such as the use of frequency converters, intelligent control systems and machine learning, for dynamic regulation of the crusher and increasing its energy efficiency are considered.
Keywords: cone crusher, electric drive, control system, frequency converter, PLC, energy saving, machine learning, automation, monitoring.
1982
