СНИЖЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ЗАГРУЗКИ ПРИВОДНЫХ БЛОКОВ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОГО ПРИВОДА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА/Канд. техн. наук М.И. Макаров, инж. Д.Н. Зонис, Г.В. Серезентинов//Изв. вузов. Горный журнал. – 1987. – №8, с 57

Канд. техн. наук М.И. Макаров, инж. Д.Н. Зонис, Г.В. Серезентинов//Изв. вузов. Горный журнал. – 1987. – №8, с 57 – 61.

Факторы, влияющие на загрузку приводных блоков скребкового конвейера, можно разделить на технические (количество и характер поступления горной массы; разброс параметров электродвигателей отдельных приводных блоков; утечки рабочей жидкости из гидромуфт; степень заштыбованностн конвейера) и организационные (требуемая мощность привода; распределение мощности привода между приводной и хвостовой головкой конвейера; регулярность заполнения гидромуфты рабочей жидкостью). Из указанных факторов только два (количество и характер поступления горной массы, степень заштыбонанности конвейера) являются тяжелоуправляемыми. На остальные можно воздействовать доступными способами и средствами. Оценим количественно степень влияния каждого из управляемых факторов на нагрузку приводных блоков.

Методика определения требуемой мощности привода скребкового конвейера приведена в ГОСТ 4.436— 86 «Конвейеры шахтные скребковые. Номенклатура показателей» и полностью соответствует методике [1], которая используется при проектировании. Эта методика, как правило, дает заниженное значение мощности (в среднем на 25 % от требуемой) вследствие того, что коэффициент неравномерности загрузки скребкового конвейера принимается равным 1,1 ... 1.3. В то время как на практике эта величина оказывается значительно выше. Кроме того, принимаемые в методике коэффициенты сопротивления перемещению тягового органа и транспортируемого груза не учитывают постепенного увеличения степени заштыбован-ности конвейера. Поэтому на практике с целью обеспечения надежности электроприводов скребковых конвейеров мощность их чрезмерно завышается. Результаты измерений фактических мощностей (см. таблицу), выполненных на скребковым конвейерах десяти очистных забоев шахт ПО «Донецкуголь», длина которых соответствовала расчетной, свидетельствуют о значительной недогрузке электродвигателей. В то же время проверочные расчеты для электроприводов скребковых конвейеров 4, 8 п 9 показали, что определенная но методике ГОСТ 4.486-86 мощность привода составляет соответственно 21,6, 53,8 и 41,7 кВт, т. е. в 2,1, 2,3 и 2,15 раза меньше установленной мощности и соответственно в 1,4, 1,43 и 1,24 раза меньше фактической. Средняя фактическая загрузка приводов составила 59 % от номинальной.

ГОСТ 23111-78 на электрические машины допускает разброс параметров двигателей одной и той же серии и мощности на +25%, что приводит к различию их механических характеристик.

Оценим загрузку двух двигателей, работающих на один вал, при допустимом разбросе параметров. Пусть скольжение этих электродвигателей составляет s1=sн+0,25sн, S2=sН. Тогда моменты, развиваемые двигателями М1=Мнsобщ/s1; М2=Мнsобщ/s2, где sобщ — скольжение, с которым будут работать оба двигателя на один вал; М1, М2 — моменты, развиваемые первым и вторым двигателем; sн и Мн — номинальные скольжение и момент. Тогда —М2/М1=s1/s2=1,25. Следовательно, при номинальной нагрузке двигатель с номинальным скольжением оказывается перегруженным на 25%. При фактической загрузке, составляющей в среднем 59 % номинальной, получим М1=0,50Мн; М1=0,68Мн.

Определим минимальную загрузку электропривода, при которой возможен перегруз одного из двигателей:

Просуммировав неравенства (1) с учетом М1+М2 = 2К3Мн, получим искомый коэффициент загрузки К3 = 0,9. Таким образом, при загрузке привода скребкового конвейера более чем на 90 % возможен перегруз одного из электродвигателей.

Согласно существующей методике выбора мощности привода [1] распределение нагрузки между приводными блоками хвостовой и приводной головок пропорционально номинальной мощности электродвигателей. Поэтому на практике требуемую мощность привода распределяют между головками конвейера интуитивно. Это зачастую приводит, к большому разбросу нагрузок между электродвигателями приводной и хвостовой головок конвейера. Примером может служить сравнение величин загрузки приводных блоков 6 и 7 (см. таблицу), установленных на разных головках одного скребкового конвейера. Приводная станция (рис. I) преодолевает сопротивление движению груженой ветви Wгр и порожней ветви Wпор через точки 2 и 3. Усилия набегания в точке 2 и сбегания в точке 3 отличны от нуля. Хвостовая станция преодолевает сопротивление порожней ветви через точку 2. Сопротивление груженой ветви станция В будет преодолевать только в том случае, если порожняя ветвь будет натянута и усилие сбегания в точке 1 будет отличаться от нуля. Но так как на хвостовой головке нет натяжного устройства, то порожняя ветвь провисает, и привод хвостовой головки будет преодолевать сопротивление только порожней ветви, т. е. FА=(Wпор —Fв)+Wгр; 0

Так как требуемая мощность привода распределяется между блоками приводной и хвостовой головок произвольно, то может оказаться, что номинальное усилие хвостовой станции будет больше сопротивления порожней ветви:

где Fвн — номинальное усилие двигателя станции В. При этом приводная станция А будет перегружена на величину Fвн—Wпор. Но так как привод в целом недогружен, то перегруз привода А будет иметь место только при условии, что недогруз его из-за неверного выбора требуемой мощности будет меньше, чем доля нагрузки привода В, переходящая на привод А: 1—К3<(К3Fвн—Wпор)/Fвн.

Таким образом, фактор недогруза приводов скребковых конвейеров не исключает возможности перегруза приводной станции и приводит к значительному разбросу нагрузок между приводными блоками. Максимальный разброс нагрузки будет иметь место в том случае, если недогруз из-за завышения требуемой мощности придется только на привод В. Тогда, если будет выполняться условие (2), разность загрузки приводной и хвостовой головок конвейера составит 2 (К3Fвн—Wпор)/Fвн-Ін+(1—К3)> гДе К3 — коэффициент загрузки привода в целом.

Наибольший разброс нагрузок между приводными блоками шахтного скребкового конвейера связан с заполнением гидромуфты рабочей жидкостью. Известно, что передаваемый гидромуфтой механический момент существенно зависит от степени ее заполнения [2], которая колеблется от 75 до 95%. При этом передаваемый ею механический момент изменяется от 0,6Мн до 0,9Мн.

Пусть на скребковом конвейере установлено три приводных блока. Одна из трех гидромуфт залита полностью, заполнение остальных двух колеблется в указанных пределах. Моменты, развиваемые приводными блоками, равны: М1=К31М1; М2=К32М2, М3= К33Мз, где К31, К32, К33 — коэффициенты загрузки приводных блоков, обусловленные различным заполнением гидромуфт; М1, М2, М3 — механические моменты, развиваемые приводными блоками при одинаковых заполнениях гидромуфт. Тогда

где Мс — момент сопротивления скребковой цепи. С другой стороны

Вычитая из (3) выражение (2) и учитывая, что 0,6 < K₃₂ < 0,9, 0,6 < K₃₃ < 0,9 получим

Так как привод в целом недогружен, то М1 = К31М1н, где К31 — коэффициент загрузки, обусловленный завышением требуемой мощности привода.

Следовательно, даже при завышении требуемой мощности привода на 45 % возможен перегруз электродвигателя , а если коэффициент загрузки привода больше 83%, перегруз электродвигателя при полной заливке гидромуфты будет иметь место в любом случае. Таким образом, фактор заполнения гидромуфты рабочей жидкостью является определяющим в распределении нагрузки между приводными блоками конвейера.

Существующие методы предполагают периодический контроль утечек и заполнения гидромуфт, тогда как условие стабильной нагрузки приводов скребковых конвейеров требует непрерывного контроля. Это требование удовлетворяется применением способа защиты гидромуфт мпогодвигательных приводов от ненормальных режимов работы.

Рис. 2. Способ защиты турбомуфт много двигательных приводов от ненормальных режиов работы

Сущность способа заключается в том, что измеряют скольжение каждой гидромуфты, скорость изменения скольжения каждой гидромуфты, находят среднюю и максимальную скорости изменения скольжения по всему приводу, среднее и максимальное скольжение, вычитают из максимальных значений средние и, если разности окажутся выше уставочных значений, определяют, какая именно гидромуфта имеет максимальное значение скольжения, максимальную скорость изменения скольжения. Если максимальное скольжение и максимальная скорость изменения скольжения соответствуют одной и той же гидромуфте, отключают весь, привод. При превышении разности максимальной и средней скоростей изменения скольжения над уставочным определяют время, в течение которого максимальная скорость изменения скольжения соответствует одной и той же гидромуфте, и при превышении значення этого времени над уставочным сигнализируют о недопустимых утечках рабочей жидкости из этой гидромуфты.

Данный способ реализуется при помощи устройства рис. 2, которое работает следующим образом. С выходов блоков 1, 2, 3,...,n измерения скольжения сигналы, пропорциональные скольжениям гидромуфт привода, подаются на блок выделения максимального скольжении 5, где определяется максимальное значение скольжения Smax В блоке 6 находится среднее значение скольжения Sср,. В блоке 4 происходит вычитание среднего скольжения из максимального. В блоке 8 производится сравнение разности с уставочным значением скольжения Sуст. В том случае, если Smax—Sср>Sуст, с блоков 5 и 3 подается сигнал па блок 7, где определяется номер гидромуфты с максимальным скольжением.

Для более полного и качественного контроля за техническим состоянием гидромуфт осуществляется контроль скорости изменения скольжения каждой гидромуфты в блоках 9, 10, 11,...,n. В блоках 13 и 14 определяется соответственно средняя (ds/dt)ср и максимальная (ds/dt)max скорости изменения скольжения. Полученная в блоке 12 разность (ds/dt)max—(ds/dt)ср сравнивается в блоке 15 с установочным значением (ds/dt)уст, и, если (ds/dt)max—(ds/dt)ср>(ds/dt)уст, с блоков 14 п 15 подается сигнал на блок 16, где определяется номер гидромуфты с максимальной скоростью изменения скольжения. В том случае, когда сигналы с блока 7 о номере гидромуфты с максимальным скольжением, что соответствует минимальному значению заполнения гидромуфты, и с блока 16 о номере гидромуфты с максимальной скоростью изменения скольжения, что соответствует максимальным утечкам, совпадают, с блока 17 подается сигнал на отключение привода. Для диагностирования уплотнений гидромуфт на блок измерения времени 18 подается сигнал с блока определения номера гидромуфты с максимальной скоростью изменения скольжения 16. Блок 18 начинает отсчет времени всякий раз при появлении нового сигнала. Сигнал времени с блока 18 сравнивается в блоке 19 с уставочным значением времени tуст. Если сигнал с блока 18 больше tуст, то следует сигнал об этом превышении и номере гидромуфты с максимальной скоростью изменения скольжения на блок индикации 20.

Установочные значения скольжения sуcт, скорость изменения скольжения (ds/dt)уст и времени tуст выбираются исходя из условия недопустимого перегрузка приводов многодвнгательных скребковых конвейеров.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шахмейстер Л.Г., Солод Г.П. Подземные конвейерные установки.—М: Недра, 1976.—С.

2. Светличный П.Л. Электропривод и электроснабжение горных машин.—М.: Недра, 1968.—С.

3. А. с. 1330693 СССР, МКИ Н02 Н 5/06. Способ защиты турбомуфт многодвигательных приводов от ненормальных режимов работы/Г. В. Серезентинов, Д. Н. Зонис, М. И. Макаров (СССР).—№ 3942786/24-07; Заявлено 30.07.85; Опубл. 15.08.87, Бюл. № 30.