CC BY
65
ЭНЕРГЕТИКА МЕТАЛЛУРГИИ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
УДК 621.771.531.3 Кузбаков Ж.И.
СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация. На основе исследований дифференциальных уравнений, описывающих движение системы привода дробильной машины, предлагается повысить виброустойчивость привода путем использования резинометаллического демпфера.
Ключевые слова: виброустойчивость, демпфер, динамические нагрузки, привод, переходный период, зазор, кинематические пары.
Вопросы динамики машин, отражающие основные особенности конструктивных схем электроприводов в типовых и тяжелых режимах нагружения, имеют важное значение не только при проектировании новых машин, но и при модернизации действующего оборудования, так как представляется возможным составить правдоподобное суждение о характере работы отдельных звеньев машины в процессе эксплуатации, выявить в ходе исследования наиболее слабые звенья и предпринять меры к их сохранности при повышенных и даже аварийных нагрузках [1].
Как известно, энергия в работающих машинах в переходные периоды, в основном, рассеивается двигателем и механизмом естественным путем. Однако возбуждающиеся колебательные процессы могут обуславливать опасные динамические нагрузки, которые ухудшают надежность и долговечность их приводов. Величина динамических нагрузок при возбуждении колебательных процессов в значительной степени зависит от характера внешних возмущений и конструктивных параметров системы привода. Следовательно, динамические нагрузки можно снижать как за счет изменения по определенному закону внешних управляющих воздействий, так и путем рационального выбора упругоинерционных параметров привода.
Вместе с тем, в работающих машинах большое практическое значение имеет повышение виброустойчивости привода путем усовершенствования применяемых демпфирующих устройств. В период неустановившегося движения происходит разделение масс звеньев на отдельные группы с последующим их замыканием с определенной относительной скоростью, что влечет за собой появление больших динамических нагрузок.
Во избежание этого в кривошипном механизме щековых дробилок [2] применяется специальное натяжное устройство (механизм силового замыкания), исключающее раскрывание зазоров в кинематических парах. Пружина механизма силового замыкания является демпфером. Однако при тяжелых режимах работы, например при дроблении высокопрочных матери-
алов, возникают большие динамические нагрузки, которые сильно влияют на кинематические пары распорных плит и сухарей [3].
На рис. 1 показан динамический демпфер с пружиной (выделенный). Как видно из рисунка, демпфер соединен с упругой связью последовательно, что означает участие демпфера в передаче рабочих нагрузок.
| , \
11 № —---------№■— ■ Ц II 10 Э—я---------
Рис. 1. Щековая дробилка с простым движением подвижной щеки
Динамическая модель привода, учитывающая условия работы упруго-диссипативного звена, приведена на рис. 2. Параметр h12 приближенно характеризует диссипативные свойства демпфирующего устройства.
Рис. 2. Динамическая модель демпфирующего устройства, соединенного с упругой связью последовательно
ЭНЕРГЕТИКА МЕТАЛЛУРГИИ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
Исследуем влияние демпфера на степень устойчивости, определяющую способность системы привода рассеивать энергию, вносимую внешними возмущениями. Будем предполагать, что момент электродвигателя и момент нагрузки машины являются линейными функциями скоростей. Дифференциальные уравнения, описывающие движение системы (рис. 2), имеют вид:
^ (я -р* )= М 0-Р(р1;
С12 (<Р -4*2 )= °12 (<д -я>);
32^2 - С12 (<р -Ф2 ) = ~М° - Рм^
*
где ф - угловое смещение пружины. Определим из второго уравнения (1)
(1)
41 =Ф +
Си
К
(ф* -Ф2 ) .
(2)
После замены в первом уравнении системы (1) переменной ф1 выражением (2) получим систему двух уравнений относительно переменных ф , ф2:
( С ^ 3# + 3, + р
V К2
(
(р +
С12 +
РС12 ^ К.
<р
2 /
?2 - С12 I1 + К~ 1^2 = М 0-
°12 V К12
(3)
32?2 + РмФ2 + С12 (<?2 - ?) = ~Мс-Преобразуем уравнения (3) следующим образом:
(
С,-
Л
(р +
^С12
(^*-^2 )-
Т С
1 12
<р
ф2 + ¡Змф2 =АМ;
* С12 / . \ р , рм
-Ф2 +~^ + {<Р ~Ф2 ) + 3 <Р------------------------Г" ^ +
31 3 2
А.
К12
* + )=М+3,
г 12 / 1 2
где ДМ = М0 -М°,= С1230 / 3132. Положим
ф* = | + 3 012 , Ч>2 =$ - 3 012 , £ = и ,
3 0 3 0
после чего уравнению (4) можно придать вид
(4)
(5)
и ■
(
и +—в.
\
3,
и - 31 в,
3
12
0 /
Л
12
3 С
+31^ а,
30 К2 1
АМ
^ вг 3г,н^ 1
(6)
3
В + С12 а +Р У12 + ^У12 +~ К12 31
(
V
3,
0
/
ви - М+М1
12 3 3
*Л 2
31К12 у
Составим характеристический полином вида Я3 + аД2 + а2Х + 03 = 0,
(7)
соответствующий дифференциальным уравнениям (1), (6).
Для дифференциального уравнения (6) коэффициент полинома определяют следующими выражениями:
,= М. ЛЛ; »2 ^ Ж
Т1Т2 31 32 3132 3132 ■
(1+&) 3132
(8)
С
12'
Как известно [2], для устойчивости линейной системы третьего порядка при положительных коэффициентах необходимо и достаточно выполнение неравенства
а1 а2 - а3 > 0.
(9)
Подставляя в неравенство (9) соответственно коэффициенты а1, а2, а3, найденные по формуле (8), приходим к такому неравенству:
А, )№м + П1 ^2 +п2„Ря 31 +
31 32, 3,3 2 7 7 ^1^0 I/
„Сл Г д. 2 + ^22 +Си (А > 0
012 1 32 31, К12 К12 \ 31 3 2 )_
(10)
Первые три слагаемые в формуле (10) соответствуют случаю, когда демпфирующее устройство в приводе отсутствует. Поэтому из неравенства (10) следует, что при введении демпфирующих устройств виброустойчивость привода всегда будет повышаться. Следовательно, для повышения степени устойчивости привода, при модернизации дробилки с целью применения ее для дробления материала особой прочности необходимо принять дополнительные меры, повышающие вибропоглащающие свойства демпфера. На практике этого можно добиться путем установки резиновых прокладок с обеих сторон пружины, т.е. применять резино-металлический демпфер (рис. 3).
£
¡3=1
/
Рис. 3. Повышение виброустойчивости привода путем применения резино-металлического демпфера: 1 - тяга; 2 - пружина; 3 - резиновые прокладки
Список литературы
1. Иванченко Ф.К., Красношапка В.А. Динамика металлургических машин. М.: Металлургия, 1983. 295 с.
2. Кпушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкция,
расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 320 с. Кузбаков Ж.И. Проблемы дробления феррохрома и развития конструкций дробильных машин // Материалы республиканской научной конференции «Проблемы комплексного освоения природных ресурсов Западного Казахстана и Южного Урала», 24-25 окт. 2003, Актобе. 2003. С. 44-52.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
REDUCTION OF DYNAMIC LOADS FROM THE DRIVE THE JAW CRUSHER
FOR CRUSHING HIGH-STRENGTH MATERIALS
Kuzbakov Zh.I.
Abstract. Mathematical simulation process soft redaction slabs was determined design value content of liquid in the two-phase zone slabs of tube steel for first and second threshold conductivity. It has been found experimentally that central part reduced slab specific pore space a third less of than in slab without soft redaction.
Keywords: cast slab, soft redaction, mathematical simulation, specific pore space
References
1. Ivanchenko F.C., Krasnoshapka V.A. Dinamika metallurgicheskih mashin. [Dynamics of metallurgical machines]. Moscow, Metallurgy, 1983. 295 p.
2. Klushantsev B.V., Kosarev A.I., Muyzemnek J.A. Crushers. Drobilki. Konstrukcija, raschet, osobennosti jekspluatacii. [Design, calculation, operating features]. M: Mechanical Engineering, 1990. 320 p.
3. Kuzbakov J.I. Problemy droblenija ferrohroma i razvitija konstrukcij drobil nyh mashin. [The problems of fragmentation of ferrochrome and development structures crushers]. Materialy respublikanskoj nauchnoj konferencii «Problemy kompleksnogo osvoenija prirodnyh resursov Zapadnogo Kazahstana i Juzhnogo Urala» [Proceedings of the republican scientific conference «Problems of the exploration of natural resources in Western Kazakhstan and South Urals»]. Aktobe, 2003. pp. 44-52.
УДК 621.316.11+621.311.1.003
Заславец Б.И., Малафеев A.B., Ягольникова Е.Б.
СНИЖЕНИЕ ТАРИФОВ НА ПЕРЕДАЧУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация. В статье представлены результаты расчетов удельных затрат на компенсацию реактивной мощности, коэффициент реактивной мощности до и после компенсации, ожидаемый экономический эффект в условиях промышленного предприятия. Приведены общие рекомендации по компенсации реактивной мощности за счет использования определенных типов синхронных двигателей.
Ключевые слова: потери электроэнергии, активная мощность, реактивная мощность, компенсация реактивной мощности, коэффициент реактивной мощности, синхронные двигатели, тарифы на передачу электроэнергии.
Одной из важных проблем систем электроснабжения является проблема компенсации реактивной мощности. При передаче по элементам системы электроснабжения реактивной мощности в них возникают потери активной мощности, за которые расплачивается потребитель электрической энергии. Для регулирования тарифа на услуги по передаче электрической энергии, в состав конечного тарифа (цены) на электрическую энергию, с помощью повышающих (понижающих) коэффициентов необходимо использование устройств.
Приказом Минпромэнерго РФ от 22.02.2007 г. №49 [1] предусматривается определение значений ф в виде предельных значений коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети, соблюдение которых обеспечивается покупателями электрической энергии (мощности), присоединенная мощность энергопринимающих устройств которых более 150 кВт, в т.ч. и ОАО «ММК» от ООО «МЭК», посредством соблюдения режимов потребления электрической энергии (мощности) либо использования устройств компенсации реактивной мощности.
В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31.08.2006 г. №530 [2] от 27.12.2004 г. и №861 [3] от 31.08.2006 г. разработаны методические указа-
ния по расчету повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности для потребителей электрической энергии.
Предельные значения коэффициента реактивной мощности в часы наибольших суточных нагрузок электрической сети для потребителей, присоединенных к сетям напряжением 110 (220) кВ - 0,5; напряжением 35 кВ - 0,4; напряжением 6 - 20 кВ - 0,4. Электроэнергию для потребителей ООО «Магнитогорская энергетическая компания» (ООО «МЭК») передает филиал «Челябэнерго» МРСК Урала, который является электросетевой организацией. ООО «МЭК», в свою очередь, является субъектом оптового рынка и гарантирующим поставщиком, осуществляющим покупку электроэнергии для всего Магнитогорского энергетического узла (МЭУ). В связи со всем вышесказанным ООО «МЭК» обязана контролировать уровень tg ф во всех точках присоединения нагрузки.
Основным потребителем в МЭУ, кроме населения и промышленных предприятий г. Магнитогорска, является ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»). Нагрузка ОАО «ММК» составляет порядка 900 МВт, из которых 650 МВт
