---

ДонНТУ       Портал магистров ДонНТУ

Составил: Челпанов А. С.

Начный руководитель: Ткачук А. Н.

     Режим работы конвейеров на карьерах и в шахтах характеризуется неравномерностью нагрузки на тяговый орган, зависящей от производительности добычных машин. Существующий метод расчета конвейерных установок даёт возможность определять погонную нагрузку на тяговый орган, теоретическую производительность и мощность приводного двигателя исходя из производительности добычных машин, усреднённой по времени. Однако этот метод расчёта не учитывает случайный характер параметров гранулометрического состава транспортируемого груза, хотя очевидно, что насыпная плотность груза не является постоянной величиной. Кроме этого двигатели, эксплуатирующиеся сегодня, были разработаны в прошлом столетии с использованием имевшихся в то время изоляционных и конструктивных материалов, которые не могут обеспечить существующие на сегодняшний день требования к качеству работы привода, что приводит к частым отказам приводных двигателей по причине низкой надёжности их отдельных узлов и детале.

     В связи с этим, вопрос повышения надёжности привода конвейерных установок по-прежнему остаётся актуальным.

     На сегодняшний день известно множество научных работ, посвященных изучению случайного характера нагрузки на элементы конструкции транспортных машин. Однако причины, вызывающие неравномерность нагрузки на тяговые органы конвейерных установок, требуют дополнительного изучения.

     Объектом исследований данной работы является ленточный конвейер.

     Целью работы является изучение режима работы привода ленточного конвейера и разработка рекомендаций по повышению эффективности его работы.

     Для достижения поставленных целей в работе решаются следующие задачи:

     – проанализированы статистические данные отказов приводных электродвигателей конвейерных установок;

     – исследован фактический грузопоток конвейерной установки при постоянном и переменном характерах насыпной плотности транспортируемого груза;

     – рассчитана установочная мощность привода ленточного конвейера.

     На предприятиях, специализирующихся на ремонте двигателей, постоянно проводится анализ отказов образцов, поступивших на ремонт. При этом, особое внимание уделяется выходу из строя узлов, приводящих двигатель в неремонтопригодное состояние.

     В частности, был проведен анализ отказов двигателей типа 2ЭДКОФ, ВКДВ и 2ВР на базе статистических данных ООО "Донецкий электромеханический завод", ОАО «Донбассэлектромотор» и других предприятий, специализирующихся на ремонте двигателей, за период сентябрь 2005 – сентябрь 2006 года [1]. В результате этого анализа были определены наиболее аварийные сборочные единицы, детали и узлы двигателей. Гистограмма частоты отказов двигателей типа 2ЭДКОФВ250LB4, характеризующая отношение отказов по причине выплавления роторных стержней к общему количеству отказов, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Гистограмма отказов двигателей

     Вывод: выплавление обмотки ротора приводит двигатель в неремонтопригодное состояние, при этом традиционно считается, что причиной данного отказа являются перегрузки двигателя, вызванные нарушениями при его эксплуатации. Однако высокий процент данного отказа свидетельствует о том, что причинами его появления является не только неправильная эксплуатация, но и недостатки в самой конструкции двигателя, которая, вероятно, недостаточно удовлетворяет возросшим требованиям к его перегрузочной способности.

     В настоящее время нагрузка на тяговый орган определяется по формуле [2]:

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

     Сравнение результатов расчетов погонных нагрузок на тяговые органы конвейеров показало, что погонная нагрузка является случайной величиной, распределённой по нормальному закону, средние значения её расчетных величин при постоянном и переменном характере насыпной плотности груза практически совпадают [4]. Однако разброс значений оказался выше при учёте вероятностного характера гранулометрического состава транспортируемого груза, при этом из (3) и (5) следует, что разброс значений будет тем выше, чем выше разброс значений относительных линейных размеров частиц .

     Например, при определении погонной нагрузки на ленту магистрального ленточного конвейера КЛМ-1,2-800-2М, установленного на карьере «Южный» ОАО «Комсомольское рудоуправление», рассчитанной по существующей методике ( = const), полученные значения лежат в интервале:

     При этом разброс полученных значений погонных нагрузок распределяется по нормальному закону, законы распределения приведены на рисунке 2.

     Таким образом, учет в расчетах конвейеров гранулометрического состава транспортируемого груза показывает, что реальная неравномерность грузопотока намного выше, чем предполагает усреднённый расчет.

     Представленные выше расчеты были приведены для ленточного конвейера с коэффициентом неравномерности грузопотока kн равным (1,1 - 1,5). У скребковых конвейеров, работающих в лаве, неравномерность грузопотока значительно выше, чем у ленточных, и составляет (2 - 2,5), следовательно, учёт вероятностного характера гранулометрического состава в этом случае приведёт к ещё большим показателям неравномерности нагрузки на тяговый орган [5].

     Кроме того, набросы нагрузки в конвейерах возможны не только за счёт неравномерности грузопотока, но и при заштыбовке, заклинивании тягового органа, пуске перегруженного конвейера и т. д.

     В перечисленных выше случаях ток ротора возрастает в 6 - 9 раз по сравнению с номинальным. При двухклеточной роторной обмотке этот ток магнитным полем вытесняется на верхнюю пусковую обмотку, что влечет за собой быстрый её нагрев и срабатывание температурного реле, установленного на лобовой части обмотки статора. Включение двигателя будет возможным после остывания лобовой части обмотки статора до температуры срабатывания температурного датчика при возврате. Однако температура роторной обмотки будет выше статорной, так как она остывает медленнее, что обусловлено наличием воздушного зазора. Следовательно, при последующем включении нагрев роторной обмотки будет происходить с более высокого значения температуры, что вновь приведет к срабатыванию тепловой защиты. При этом, как показал опыт эксплуатации, уже после восьмого пуска температура ротора достигнет температуры плавления алюминия (658 С) и произойдет выплавление алюминиевой короткозамкнутой обмотки ротора.

     В настоящее время выбор мощности привода конвейерных установок осуществляется по следующей методике [6]:

    (5)

     Необходимое тяговое усилие Wо зависит от нагрузки q, приложенной на тяговые органы конвейеров, причём:

     В частности, при расчете мощности на валу приводного двигателя магистрального ленточного конвейера КЛМ-1,2-800-2М, установленного на карьере «Южный» ОАО «Комсомольское рудоуправление», были получены следующие значения.

     Таблица – Сводная таблица расчёта установочной мощности двигателя при фактической площади поперечного сечения груза на ленте

Рассчитываемая величина	При минимальном значении погонной массы груза (при =/= const) qmin = 91 кг/м	При максимальном значении погонной массы груза (при =/= const) qmax = 134 кг/м	При расчёте погонной массы груза классическим способом (при = const) qклас = 112,5 кг/м
Мощность на валу двигателя Nуст, кВт	250	307	278

     Таким образом, при полученных параметрах неравномерности q коэффициента запаса мощности 1,1 от номинального значения недостаточно в случае максимального наброса нагрузки (установочная мощность двигателя 250 кВт), что приводит к повышению температуры роторной обмотки и, как следствие, её выплавлению.

     С другой стороны, наиболее вероятное значение нагрузки остаётся таким же, как и при усреднённых расчётах.

     Следовательно, повышение мощности приводного двигателя на одну ступень не является эффективным решением вопроса повышения его надёжности, целесообразно предусматривать в конструкции двигателей повышенные максимальный Мmax и пусковой Мпуск моменты, а также обеспечивать устойчивость отдельных узлов двигателя к повышению температуры.

     Наиболее эффективным решением проблемы нехватки мощности привода при кратковременных перегрузках является изменение конструкции двигателей при сохранении их выбранной мощности. Конструктивные особенности двигателей такого типа заключаются в применении для обмотки статора изоляционных материалов более высокого класса нагревостойкости, а также замене литых обмоток ротора из алюминия на сварные (спаянные) обмотки из других металлов, позволяющих повысить допустимую температуру её нагрева.

     На основании приведенных исследований можно предложить следующие рекомендации по повышению эффективности работы электропривода ленточного конвейера:

     1) установочная мощность двигателя при фактическом грузопотоке должна составлять (при максимальном значении погонной нагрузки на конвейерную ленту, рассчитанной с учетом гранулометрического состава транспортируемого груза) 307 кВт. В этом случае мощность приводного двигателя оказывается недостаточным для транспортирования груза.

     Проблему нехватки мощности можно решить, установив на рассматриваемом конвейере два приводных двигателя мощностью по 160 кВт каждый. Однако вероятность появления максимальной загрузки конвейера очень мала. В связи с этим, повышение мощности приводных двигателей является неэффективным;

     2) рациональным решением проблемы нехватки мощности привода при максимальном набросе нагрузки является установка двигателей, конструкция которых предусматривает устойчивость к кратковременным перегрузкам.

     Например, применение для обмотки статора изоляционных материалов более высокого класса нагревостойкости, а также замене литых обмоток ротора из алюминия на сварные (спаянные) обмотки из других металлов, позволяющих повысить допустимую температуру её нагрева, а также обеспечить стабильность сечения стержней обмотки ротора и высокие качества их материала.

     Примером таких конструктивных решений является двухклеточная обмотка ротора, выполненная из круглых латунных (верхняя клетка) и трапециевидных медных стержней (нижняя клетка) приваренных или припаянных к короткозамыкающим кольцам.

     1. А. Н. Ткачук, А. И. Аниканов. Влияние режима работы скребкового конвейера на аварийность приводного электродвигателя // Взрывозащищенное оборудование: Сб. научн. трудов УкрНИИВЭ.– Донецк, 2003. – С. 138–143.

     2. Теоретические основы и расчёты транспорта энергоёмких производств. Под ред. В. А. Будишевского, А. А. Сулимы. – Донецк, 1999. – 216 с.

     3. А. Н. Ткачук. Оценка влияния гранулометрического состава насыпного груза на его плотность // Известия Донецкого политехнического института.– Донецк, 1996. – № 2(4). – С. 81–83.

     4. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Изд. 4-е, доп. Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1972. – 368 с.

     5. Теоретические основы и расчёты транспорта энергоёмких производств. Под ред. В. А. Будишевского, А. А. Сулимы. – Донецк, 1999. – 216 с.

     6. Подземный транспорт шахт и рудников: Справочник / Под ред. Г. Я. Пейсаховича, И. П. Ремизова. – М.: Недра, 1985. – 565 с.