Совершенствование электропривода вращающейся печи Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СЕМИНАР 21

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© А.К. Малиновский, С.В. Лебедев, 2001

УДК 62-52:622.673.4

А.К. Малиновский, С.В. Лебедев

К ВОПРОСУ О РЕЖИМЕ ОДНОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЗОВ ПРИ АВАРИЙНОЙ ОСТАНОВКЕ ШАХТНОЙ

ПОДЪЁМНОЙ МАШИНЫ

В работе [1] дано обоснование целесообразности применения режима одновременного действия (РОД) предохранительного (механического) и электродинамического тормозов - как средства повышения надёжности аварийной остановки подъёмной машины (ПМ) за счёт дублирования предохранительного тормоза системой электродинамического торможения. Проведенные исследования РОД двух видов тормозов при аварийной остановке ПМ проводились применительно к контакторной системе управления подъёмным двигателем (ПД). Наличие в системе управление контакторных элементов повышает её инерционность и приводит к снижению эффективности действия электродинамического тормоза (ЭДТ) из-за того, что он включается после начала действия предохранительного тормоза. И к моменту включения ЭДТ скорость двигателя снижается, а следовательно, снижается момент динамического тормоза.

Поэтому предложена бесконтактная схема управления, позволяющая включать ЭДТ одновременно с отключением ПД от сети. Для снижения по-

Рис. 1. Схемы динамического торможения с независимым возбуждением, реализующие РОД электродинамического и механического тормозов: а)

контактная; б) бесконтактная

стоянного тока статора, идущего на возбуждение АД, и увеличение его тормозного момента в цепь ротора вводится добавочный резистор, который остаётся постоянно включенным. В качестве добавочного резистора используется вторая ступень пускового резистора.

На рис. 1 приведены существующая схема динамического торможения (а) и бесконтактная схема (б) управления АД подъёмной машины, в которой контакторы динамического торможения КМ2 и ускорения 2У заменены тиристорами VS1 и VS2. Бесконтактная схема позволяет переводить АД из двигательного режима в режим динамического торможения одновременно с отключением его от сети. В двигательном режиме блок-контакты линейного контактора КМ1 и контактора предохранительного тормоза ТП1 разомкнуты, а тиристора VS1 и VS2 заперты. При аварийной остановке блок-контакты КМ1 и ТП1 замыкаются, а тиристоры VS1 и VS2 открываются и АД переходит в режим динамического торможения.

Процесс торможения подъёмной машины при одновременном действии электродинамического и механического тормозов описывается следующим дифференциальным уравнением, записан-

ным в форме удобной для моделирования на ЭВМ

Г і Л

сЫ К к • I,

— = +—-------------------

Сі т т

в. уст

1 - Є

Г (і)

1 тм У1 /

(1)

где т - масса движущихся частей ПМ; V - линейная скорость; ¥с - сила статических сопротивлений (знак минус ставится при подъёме гру-

за, а знак плюс - при спуске груза); I в уст - ус-

тановившееся значение тока возбуждения АД; Тэ - электромагнитная постоянная времени цепи статора АД; Рпт - соответственно усилия

электродинамического и механического тормозов;

0

Ртм (І)= Ь • і

0 < і < і„

і < і < і

X. X. X. X.

+ г;

тм. тах

іх.х.+Г < і < іх.х. + Г + іу ;

і

г , і - соответственно длительность пе-

риода холостого хода, время нарастания тормозного усилия от нуля до максимального значения и время работы механического тормоза с максимальным усилием.

На рис. 2 приведены кривые переходного процесса V, h, а, ¥ *тд, ¥*тм — / (7) при аварийной остановке подъёмной машины с массивностью свободного выбега /исвном = 0,8. Графики переходного

процесса построены для двух случаев аварийной остановки ПМ:

• при воздействии только

механического (предо-

хранительного) тормоза (пунктирные линии);

• при одновременном дей-

ствии электродинамического и механического тормозов

(сплошные линии).

Анализ кривых переходного процесса показывает, что в РОД снижаются все показатели: время 1т и путь h торможения соответственно с 1,2 с до 1,13 с, с 3,04 м до 2,05 м и замедление а с 4,8 м/с2 до 3,8 м/с2 (для замедления брались лишь максимальные значения). Особенно

важно снижение максимального усилия механического тормоза воздействующего на обод барабана с Г* =2.96 до Г* =2,0, а

тм ^ тм ’ ’

также скорости, при которой тормозные колодки входят в соприкосновения с вращающимся

Рис. 2. Кривые переходного процесса при аварийной остановке подъемной машины

Т

э

т

Рис. 3. Зависимость снижения кинетической энергии А* движущихся частей ПУ от высоты подъема Нп и коэффициента массивности Цсв.ном_________________

подъёма и её с достаточной точностью можно выразить формулой

где Нп - высота подъёма.

Значения коэффициентов А и В, входящих в формулу (2), для различных типов подъёмных установок (ПУ) принимались следующими:

тип I - А = 0,68; В = 8.7 для двухклетевой ПУ с машиной 2Ц; оеї II - А = 0,64; В = 6,7 для двухклетевой ПУ с

маши-

ной ЦР;

оеї III - А = 0,49; В = 7,0 для

Результаты расчётов переходных процессов по формуле (1) с целью определения величины снижения кинетической

тановке ПУ с разными типами

снижается на 55 % для ПУ типа I, на 57,0 % для

двухскировой ПУ с машиной 2Ц.

А * ~ ~

энергии А при аварийной ос-

ПМ приведены на рис. 3. Из кривых следует, что наибольшее снижение кинетической энергии наблюдается на всех ПУ при небольшой высоте подъёма. Так при высоте подъёма Нп -150 м кинетическая энергия всех движущихся частей

барабаном с V = 2,88 м/с до V = 2,09 м/с. Следовательно, снижается кинетическая энергия, которую необходимо погасить механическим тормозом при остановке ПМ. В данном случае кинетическая энергия снизилась на 45 %, т.е. почти в 2 раза.

Аналогичные расчёты переходных процессов при аварийной остановке разных типов подъёмных машин, различающихся между собой коэффициентом массивнос-ти, позволили установить зависимость снижения кинетической энергии А от массивности /исе ном при переходе от остановки ПМ только механическим тормозом к остановке электродинамическим и механическим тормозами.

ПУ типа II и на 56,6 % для ПУ типа III. С увеличением высоты подъёма Нп - 600 м кинетическая энергия снижается лишь на 18,0 % для ПУ типа I, на 22,2 % для ПУ типа II и на 23,0 % для ПУ типа III.

Выводы

Применение РОД электродинамического и механического тормозов при аварийной остановке ПМ позволяет:

В свою очередь, как показано в работе [2], массивность функционально зависит от высоты

• снизить время и путь торможения без превышения допустимой величины замедления в 5 м/с2;

• снизить кинетическую энергию, которая в дальнейшем гасится механическим тормозом от 20,0 до 55,0 %;

•

1. Попович Н.Г. Динамические режимы автоматизированных подъёмных установок с асинхронным электроприводом. - Киев.: Вища школа, 1968.

• продублировать предохранительный тормоз электродинамическим тормозом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Католиков В.Е., Динкель А.Д. Динамические режимы рудничного подъёма. - М.: Недра, 1995.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Малиновский Анатолий Кузьмич - профессор, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.

Лебедев Сергей Владимирович - аспирант, Московский государственный горный университет