Опыт создания высокоэффективного электродвигателя для струговых установок

Авторы: В.И.Кириленко, О.Л.Абара

Источник: Національна бібліотека України імені В.І. Вернадського, Київ [элетронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.nbuv.gov.ua

Параметры и конструкция двигателя ЭКВС4-160У 5 для привода струговых установок с высокими моментными характеристиками, повышенными изоляционными свойствами и нагревостойкостью , упрощением конструкции и значительным уменьшением массы.

Постановка проблемы. При подземной выемке угля в мировой практике на пластах малой и средней мощности в последние десятилетия зна- чительное место занимают струговые установки, основными преимуществами которых является простота и надежность конструкции, возможность отделения угля с поверхности забоя в зоне наибольшего отжима, совмещение функции отбойки и погрузки угля, работа в режиме крупного скола, повышение сортности угля, уменьшение пылеобразования, простота обслуживания электроприводов, установленных на штреке.

Обеспечение струговых установок надежными электроприводами, обеспечивающими их высокоэффективную эксплуатацию, является одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками. В 1991-94 гг. в ШахтНИУИ ( Шахты Ростовской обл ., Россия ) были разработаны струговые установки СН96, СО96, 3СКП и скребковый конвейер СПЦ271, которые в зависимости от исполнения могли комплектоваться двумя электроприводами суммарной мощностью 320 кВт или 500 кВт.

Перед коллективом УкрНИИВЭ была поставлена задача разработать для вышеуказанных струговых установок и конвейера надежные асинхронные двигатели ( АД), обеспечивающие необходимую мощность электроприводов.

Анализ исследований и публикаций. Широкое применение при добыче угля в 1970-80 гг. нашли струговые установки типа УСТ 2 А , 1УСБ 67 и СН75, СО75 УСВ, обеспечивающие значительный объем добычи антрацитов на маломощных пластах [1]. Особенностью эксплуатации АД на струговых установках являлась возможность их работы в режиме частых пусков до 120…160 вкл/ ч при продолжительности включений ( ПВ) 90 %.

В настоящее время количество лав, оснащенных струговыми установками, в Украине значительно уменьшилось и приоритетными в добыче угля стали новые угольные комбайны. Однако в мировой практике струговые установки продолжают широко эксплуатироваться на пластах малой и средней мощности. Современные струговые комплексы, включающие в себя крепь, струговые установки и скребковые конвейеры, имеют высокую надежность и энерговооруженность, что обеспечивает хорошую производительность при добыче угля, а автоматизация технологических процессов выемки угля – практически безлюдную выемку угля в добычных лавах.

В Германии на 10 действующих шахтах струговые комплексы ведут отработку пластов мощностью от 0,6 до 2 м, а угольные шнековые комбайны используются на пластах свыше 1,8 м. При этом мощность приводных АД, например, струговой установки GH42, достигла 2?800 кВт, а забойного ( скребкового) конвейера – 2?100 кВт, что позволило довести регулярную добычу угля на шахте «Проспер- Ханиэль», Боттроп, в августе 2003 года до десятка тысяч тонн в сутки [2].

В России также возобновляется добыча угля струговыми установками. Так, например, с 25 сентября по 26 декабря 2005 года на шахте «Абашевская» (Новокузнецк Кемеровской обл., Россия) выемочный участок пласта угля марки Ж мощностью 1,36…1,58 м и длиной лавы 220 м успешно отработан комплексом фирмы «D ВТ GmbH» (Германия) со стругом типа «GH 9-38ve/5.7», в котором в качестве привода использовались два АД мощностью 400/135 кВт. За указанный период подвигание лавы составило 655,2 м, максимальная суточная добыча – 6200 т, среднесуточная добыча – 4536 т, а общая добыча – 2812412 т [3].

Цель статьи. Ознакомить потребителей и разработчиков выемочных комплексов с результатами разработки отечественного АД для высокопроизводительных струговых установок.

Результаты работы. Институтом УкрНИИВЭ разработан двигатель ЭКВС4-160У5 для привода струговых установок СН96, СО96, 3СКП и скребкового конвейера СПЦ271. На опытно-экспериментальном заводе УкрНИИВЭ изготовлена опытная партия вышеуказанных АД. Условное обозначение ЭКВС 4-160У5 расшифровывается следующим образом: Э – электродвигатель ; К – с короткозамкнутым ротором; В – с водяным охлаждением ; С – для струговых установок; 4 – условная высота корпуса, дм; 160 – номинальная мощность, кВт ; У – климатическое исполнение; 5 – категория размещения. Габаритные, установочно-присоединительные размеры и масса двигателя приведены на рисунке 1.

АД прошли лабораторные испытания в УкрНИИВЭ, контрольные испытания в МакНИИ и отправлены на АООТ «Шахтинский машиностроительный завод» (Шахты Ростовской обл., Россия ) – изготовитель струговых установок и скребковых конвейеров. После проведения заводских стендовых испытаний АД началась их эксплуатация на шахте «Майская» (п. Майский Ростовской обл., Россия ) в качестве привода струговой установки СН96 и конвейера СПЦ271, на которых было скомплектовано по два АД.

Рисунок 1 – Габаритные, установочно - присоединительные размеры и масса двигателя ЭКВС4-160

Двигатель ЭКВС4-160У5 имеет вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и маркировку «РВ-3 ВИ». Конструктивно АД выполнен в сварном корпусе из стального проката с одним рабочим концом вала с посадкой зубчатой полумуфты на шлицах. Исполнение по способу монтажа – IM4001 (без лап с прямоугольным фланцем на корпусе и цилиндрической заточкой на фланце). Двигатель имеет наружную водяную систему охлаждения с входом и выходом для подачи и отвода фильтрованной воды, расположенную вдоль активных частей статора на наружной поверхности корпуса.

Коробка выводов – отъемная с кабельными вводами для подачи силового и контрольного напряжения, расположена со стороны рабочего конца вала. Между коробкой выводов и корпусом АД находится отъемная панель, на которой установлены три проходных контактных зажима для силовой цепи, три проходных контактных зажима для цепей дистанционного управления и защиты обмотки статора от недопустимого перегрева, заземляющий зажим и табличка, указывающая наличие искробезопасной цепи.

Обмотка статора на напряжение 660 или 1140 В изготовлена на жестких катушках из провода прямоугольного сечения марки ППИПК-2 с двойным фторопластовым покрытием класса нагревостойкости изоляции 200 ^оC. Эта марка провода была впервые применена во взрывозащищенном АД для забойных машин и механизмов. В качестве пропитки обмотки статора использован лак КО-916 к, что делало ее ремонтопригодной. На обмотках двух фаз статора установлены датчики-реле температуры ДТР 212 с температурой срабатывания 180 ^оC. Обмотка ротора представляет собой литую алюминиевую короткозамкнутую клетку с глубоким пазом. АД собран на подшипниках качения 32317 и 318. В качестве смазки подшипников использовался Литол 24. Для предотвращения попадания масла, пыли, штыба со стороны рабочего конца вала в конструкции АД предусмотрено отбойное кольцо на полумуфте , жировые канавки и манжета, а предотвращение попадания смазки из подшипниковых узлов во внутреннюю полость обеспечивалось наличием лабиринтов и жировых канавок.

Образцы, поставленные на эксплуатацию, изготовлены на напряжение 660 В и обеспечивали надежный пуск при напряжении на зажимах не менее 0,7 номинального в начале пуска. Они допускают реверс, т. е. левое и правое вращение после полной остановки путем изменения чередования фаз обмотки статора с помощью пускорегулирующей аппаратуры.

Основные технические данные АД для режима работы S4 при коэффициенте инерции привода FJ=1.6, ПВ 90 % и 120 вкл./ ч приведены в таблице 1.

Таблица 1

Примечание. Начальный пусковой и максимальный вращающие моменты указаны при номинальном напряжении на зажимах АД.

Эксплуатационные испытания в течение года показали устойчивую и надежную работу АД, простоту их конструкции, высокую производительность струга, безотказность в работе. Применение в конструкции статора провода с двойным фторопластовым покрытием значительно улучшило изоляционные свойства и повысило нагревостойкость обмотки статора, исключив ее перегрев и преждевременный выход из строя при увеличении нагрузок. Высокие моментные характеристики и повышенное скольжение обеспечивают возможность работы в режиме частых пусков и исключают переход АД в заторможенное состояние, что также увеличивает производительность и добычу угля . Значительное уменьшение массы АД упростило их доставку, монтаж и демонтаж.

После прохождения эксплуатационных испытаний АД были оставлены на шахте для дальнейшей эксплуатации.

Вывод. Исходя из мировой практики добычи угля, тенденция к использованию струговых комплексов возрастает, а значит в Украине, России и других странах СНГ также вновь будут применяться струговые установки, обеспечивающие практически безлюдную выемку угля. Поэтому опыт создания двигателей ЭКВС4-160 может быть применим при создании современных АД для привода струговых установок.

Список литературы

1. Колосок В. П. Справочник механика участка угольной шахты / В.П. Колосюк, А.И . Пархоменко, Э. С.Шурин. – К.: Техніка, 1983. – 191 с.
2. Хайнц – Вернер Фосс. Средства механизации выемки угля, применяемые в Германии при разработке пластов малой и средней мощности / Хайнц – Вернер Фосс, Манфред Биттнер // Глюкауф . – 2003. – № 3 (сентябрь). – С. 14-19.
3. Результаты шахтного эксперимента по применению технологии струговой выемки угля в глубоких шахтах Кузбасса / Г.В. Лаврик, А. Ю. Дюпин, С.Р. Ногик [и др.] // Уголь. – 2006. – № 5. – С.26-28.