CC BY
42
© Е. Антоняк, 2003
УАК 621.867.133
Е. Антоняк
МОЩНЫЕ СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ
С ПРИВОААМИ ОСНАЩЕННЫМИ
ПРОТОЧНЫМИ ВОАНЫМИ МУФТАМИ
1.Проточные водные муфты
Проточные водные муфты, обозначенные как БТР (т.е. два насоса и две турбины) фирмы УойЬ ТигЬо нашли, благодаря многим преимуществам, широкое применение в приводах высокопроизводительных скребковых конвейеров в США а затем и в Польше, где данные муфты применяются в лавах с суточной добычей от 6 до 20 тыс. тонн. Гидродинамическая муфта передает вращательный момент с односкоростного асинхронного электродвигателя посредством вращаемого слоя воды на приемник, которым является скребковый конвейер. Величина передаваемого момента плавно регулируется путем заполнения водой рабочей полости муфты. В данных муфтах подача потока воды зависит от состояния работы муфты, что имеет существенное значение при преодоле-вании приводом высоких и разновидных сопротивлений движению скребкового конвейера. Симметричное расположение двух пар насосных и турбинных колес ликвидировало получаемые осевые усилия с противоположным знаком и позволило снизить диаметры лопастных колес в муфтах.
Данные муфты постоянно совершенствуются по конструкции.
В Польше применяются муфты типа 487 или 562 DTPPWL.2. Отдельные буквы обозначают: разгрузку муфты при помощи отсасывающего насоса (Р), рабочая жидкость - вода ^), муфта с подшипником со стороны редуктора ^.2) - рис. 1.
Проточные водные муфты, применяемые в стране, напитываются водой, поставляемой противопожарным трубопроводом после предварительной фильтрации, и работают в открытой системе циркуляции. Потоком воды в муфте управляет клапанный блок оборудованный электроклапанами.
Для соответствующей реализации вращательных моментов, создаваемых электродвигателями, для муфт типа 487 или 562 DTPPWL.2 фирма Damel (Польша) создала специальный односкоростной асинхронный электродвигатель типа БС3-450 Б-4 мощностью 400 или 500 кВт на напряжение 1000 или 3300 В. Электродвигатель мощностью 400 кВт имеет пусковой момент,
превышающий номинальный, составляющий 2574 Нм и критический момент, трехкратно превышающий номинальный. Этот момент составляет 8237 Нм. Величину меньше критического момента муфта достигает благодаря применению ограничителя момента.
Более современной конструкцией проточной водной муфты является муфта типа 562 DTPKWL.2E-S1-C для приводных блоков мощностью от 800 до 1050 кВт и максимальных моментах соответственно 15000 или 18000 Нм. Данные муфты оснащены собственной системой управления, позволяющей реализовать следующие режимы работы муфты: пуск двигателя происходит при закрытом клапане загрузки и открытом клапане разгрузки; пуск конвейера происходит путем последовательного включения отдельных приводов, причем загрузочный клапан открывается, а разгрузочный остается закрытым, во время установленной работы загрузочный клапан закрывается, а муфта работает по замкнутой циркуляции, вода проходит из рабочей камеры в насосную емкость, откуда
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОТОЧНЫХ ВОАНЫХ МУФТ
Объяснение Тип муфты
487 ОТРРШЬ2 562 ОТРР^.2 562 ТТТ 562 ОТРК^.2Е-Б1-С
Материал лопастных колес Сплав алюминия или бронза
Материал кожуха муфты Легированная высококачественная или сталь в горячей оцинковке
Рабочая жидкость Вода
Номинальная мощность электродвигателя, кВт До 400 До 750 1000 при п = 1500 мин-1 1200 при п = 1800 мин-1
Максимальный момент вращения, Нм - 12000 18000 для колес из бронзы
Теплотворная способность, определяющая число возможных пусков Совершенная
Уравнивание нагрузок Автоматическое Автоматическое или регулируемое
Плавный пуск Отличный
Система управления + датчики - - Да
Гидросистема питания От крытая Открытая или замкнутая
Конвейер с боковой или крестовой разгрузкой Только боковая разгрузка Да
посредством отсасывающей
трубки перекачивается обратно в рабочую камеры; обмен воды происходит после превышения допускаемой температуры (около 55оС) - открывается разгрузочный клапан, закрытым остается отсекающий мембранный клапан и происходит отвод воды, одновременно открытие загрузочного клапана позволяет начать подачу холодной воды из трубопровода после достижения водой 40оС обмен воды оканчивается и муфта возвращается в состояние установленной работы; проверочный ход (50% номинальной скорости) производится путем редуцирования наполнения муфты; во время натяжения цепи исходный момент достигается тактированием переключением клапанов загрузки и разгрузки; аварийный ход происходит посредством индивидуального непосредственного управления каждой муфтой; охлаждение (после превышения водой температуры 65оС и перед началом натяжения цепи) происходит при наполнении муфты водой при выключенном двигателе, время охлаждения предваритель-
но задано.
На американском рынке применяется гидродинамическая муфта с протоком воды регулированным состоянием работы типа 562 DTPKW (ТТТ) - рис. 2, изготавливаемая фирмой Voith в кооперации с фирмой Joy, изготавливающей соответствующие данного типа приводам планетарные передачи.
Технические данные рассматриваемых водных муфт приведены в таблице.
1. Преимущества и недостатки проточных водных муфт Основные преимущества при применении данного типа муфт в приводах забойных скребковых конвейеров следующие: возможность применения дешевых односкоростных индукционных электродвигателей мощностью от 400 до 1000 кВт для создания специальной механической характеристикой; упрощение электроразведки в лаве; применение воды в качестве рабочей жидкости; последовательный безнагрузочный пуск электродвигателей; последовательный запуск отдельных приводов посредством диффе-ренционированного по времени заполнения муфт жидкостью; автоматическое ограничение момента во время пуска и отсутствие возможности перехода электродвигателем критического момента; плавное и быстрое на-
Рис. 2. Гидродинамическая муфта на воду с регулированной разгрузкой нового поколения изготовленная фирмами Voith Turbo и Joy типа 562 ТТТ
Рис. 1. Привод забойного скребкового конвейера: 1 - односкоростной индукционный электродвигатель мощностью 400 кВт, 2 - проточная водная муфта типа 562 DTPPWL.2, 3 - гибкая муфта, 4 - гидравлическая система натяжения цепи, 5 - четырехсател-литный планетарный редуктор JPL-32
ращивание момента передаваемого на цепь; возможность корректировки пусковых характеристик конвейера путем изменения способа наполнения муфты; пуск заблокированного конвейера и длительное удержание критического момента электродвигателя; неограниченное число повторных пусков, без каких либо тепловых проблем после обмена воды; автоматическое уравнивание нагрузок приводов; ликвидирование устранение скручивающих колебаний в приводе; повышение ресурсов цепей, приводных звездочек и редукторов; возможность профилактического движения цепи с минимальной скоростью; совместно с установочным тормозом появляется дополнительная возможность точного натяжения цепи с заданным усилием; простое управление, так как наиболее важные функции, как ограничение момента и уравнивание нагрузки достигаются автоматическим путем на естественных механических характеристиках муфты; возможность работы по замкнутой схеме питания и ограничения расхода воды; простое обслуживание, компактная конструкция и небольшой износ элементов муфты во время эксплуатации; высокая надежность муфты.
Недостатками проточных водных муфт являются: значительная величина момента инерции муфты заправленной водой (для муфты 562 DTPPWL составляет около 15 кг-м2 при емкости муфты 55,2 см3); отсутствие защиты конвейера от последствий возникающей на конвейере перед приводом жесткой блокировки цепи (что требует применения дополнительной муфты безопасности -гидродинамической или механической); при подогреве воды в открытой схеме существует опасность выделения из сырой воды солей извести и магния с осаждением на элементах муфты.
Рис. 3. Наложенные одна на другую упрощенные осциллограммы пуска пустого и загруженного добычей забойного Рис. 4. Измеренные натяжения цепи 2х0 34х126 скребкового конвейера
2. Испытания забойного скребкового конвейера оснащенного проточными водными муфтами
Испытываемый скребковый конвейер имел два привода мощностью 2х400 кВт. Длину 220 м и цепь 2хф 34х126 мм, работающий со скоростью 1,12 м/с. Испытания конвейера с приводами, приведенными на рис. 1, проведены для незагруженного и загруженного конвейера. В промышленных испытаниях использована современная измерительная аппаратура. Испытания охватывали пуск конвейера, установившееся движение и выбег цепи. Измерялись следующие параметры: мощность обоих приводных электродвигателей, скорость вращения приводных звездочек - хвостового и головного приводов, усилия натяжения в отдельных ветвях цепей. Натяжения цепей измерялось при помощи четырех тензометрических датчиков, устанавливаемых на ветвях на расстоянии около 120 м. Первая пара датчиков была установлена на цепи на участке 120-й секции крепи и проводились последовательные пуски с записью номеров секций, при которых останавливались датчики. После проезда около 120 м устанавливалась другая пара датчиков и продолжались измерения. Первая пара датчиков снималась в зоне
головного привода, проводя измерения с одной парой датчиков которая также снималась в зоне разгрузки. Параметры эти измерялись в функции времени. Результаты измерений записывались в форме цветных осциллограмм. Кроме того, велось наблюдение за положением датчиков, комбайна и груза потока в лаве относительно пронумерованных секций механизированной крепи.
Пример хода пуска незагруженного и загруженного конвейера представлен на рис. 3.
Для обеспечения необходимой величины предварительного натяжения цепи первым включается хвостовой привод, а затем с задержкой 1,5 сек. - головной.
Из графика следует, что среднее ускорение при пуске незагруженного конвейера составляло около 0,24 м/с2, а для загруженного около 0,15 м/с2
Эти небольшие ускорения благоприятно влияют на динамику работы скребковой цепи. Примененный для оценки нагрузки цепи показатель 1 представляет собой отношение суммы максимальных усилий натяжения цепи при пуске к сумме средних усилий натяжения двух цепей во время установившегося движения. Величина этого показателя для загруженного конвейера составили от 1,07 до 1,24, и была
ниже величины полученной для незагруженного конвейера, составляющей 1,18 до 1,61. Величина этого показателя снижается с повышением предварительного натяжения цепи перед пуском (рис. 4).
Величины усилий натяжения цепи, обозначенные на осях X и У, получены путем измерений. Как видно, влияние проточной водной муфты на цепь и механическую часть привода из-за снижения динамических нагрузок очень полезен.
Максимальная мощность передаваемая электродвигателями конвейеру при пуске по отношению к мощности установившегося движения составляет для незагруженного конвейера около 215% и для загруженного добычей 143%. Процентное распределение нагрузки на отдельные приводы составило во время пуска: хвостовой привод
/головной привод = 61:39 (для пустого конвейера) и 59:41 (для конвейера загруженного добычей). Распределение мощности в установившемся движении на незагруженном скребковом конвейере составило: 51% на двигатель хвостового привода и 49% на двигатель головного привода. Распределение мощности на загруженном конвейере было следующее: электродвигатель хво-
стового привода от 48% до 51,3%,
электродвигатель головного привода от 52% до 48,7%; при этом чаще в незначительной степени перегружался электродвигатель хвостового привода.
4. Заключительные замечания
Проведенные испытания однозначно подтвердили полезное влияние применения проточных водных муфт на снижение нагру-
зок привода и тягового органа во время пуска. Испытания показали, что пуск загруженного конвейера имеет более плавный ход нежели конвейера незагруженного. Результаты этих испытаний составили основу для широкого внедрения проточных водный муфт в польских каменноугольных шахтах. Более современные
типы муфт, оснащенные системами управления, получат более широкое применение на конвейерах повышая одновременно надежность всего конвейера. Применение в этих муфтах закрытых схем питания существенно ограничивает расход воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антоняк Е. Сравнение технических и эксплуатационных свойств приводов забойных скребковых конвейеров. Проблемы рабочих машин. Радом. Тетрадь 18/2001, стр. 21-32
2. Антоняк Е Experimental research of a soft start-up process of armoured face conveyor equipped with a water flow controlled hydrodynamic coupling. Mine Planning and Equipment Selection 2000, Balkema, Rotterdam 2000, s. 505510
3. Антоняк Е, Лютыньски А. и др.: Оценка целесообразности применения плавного пуска в скребковых конвейерах. Разработка для шахты Пяст. Гливице, декабрь 1999 г.
4. Finzel R, Holler H, Weber W Eine
wasserdurchstromte Turbokupplung neuer Generation for den Strebketten^rdererantrieb. Internationales Kolloquium
Hochleistungsstrebbetriebe. RWTH Aachen, 21-22 Mai 1997
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Ежи Антоняк -профессор, доктор технических наук, Силезский технический университет, Гливицы, Польша.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 14 мин.
Дата печати: 09.11.2008 1:13:00
При последней печати страниц: 4
слов: 1 931 (прибл.)
знаков: 11 007 (прибл.)
АНТОНЯК
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB9_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do Профессор, д-р техн Hanka
21.07.2003 10:27:00 6
24.07.2003 9:22:00 Гитис Л.Х.
