Модернизация главных электроприводов действующего парка карьерных экскаваторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Павленко, Сергей Викторович

• Павленко, Сергей Викторович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Павленко, Сергей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ.

1.1. Требования, предъявляемые к электроприводам основных механизмов одноковшовых экскаваторов.

1.2. Обзор систем управления экскаваторными элеюроприводами.

1.3. Анализ применяемых систем управления электроприводов на карьерных экскаваторах.

ГЛАВА 2. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРОВ С РАЗНЫМИ СИСТЕМАМИ УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА ГОРНОРУДНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ.

2.1. Расчёт показателей надёжности различных систем на стадии проектирования.

2.2. Сравнительный анализ реальных показателей надёжности различных систем управления.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ТВ-Г-Д, ТП-Д ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ k ЭКСКАВАТОРА ЭКГ-4,6 (ЭКГ-5).

3.1. Оптимальная структура электроприводов экскаваторов по системам ТВ-Г-Д, ТП-Д.

3.2. Исходные данные для расчёта параметров систем ТВ-Г-Д, ТП-Д.

3.3. Разработка инженерной методики для расчёта параметров систем ТВ-Г-Д, ТП-Д.

3.4. Расчёт параметров основных электроприводов по системе ТВ - Г-Д.

3.5. Расчёт параметров основных электроприводов по системе ТП-Д.

3.6. Разработка математических моделей систем ТВ-Г-Д, ТП-Д с уточнённой механической частью.

3.7. Моделирование переходных процессов электропривода подъёма экскаватора ЭКГ - 4,6 по системам ТВ-Г-Д, ТП-Д. Результаты моделирования.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ЭКСКАВАТОРА ЭКГ-4,6 (ЭКГ-5).

4.1. Практическое использование теоретических и экспериментальных исследований. Результаты внедрения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модернизация главных электроприводов действующего парка карьерных экскаваторов»

В условиях экономических трудностей горные предприятия имеют ограниченные возможности обновления действующего парка машин и установок. При этом основным путём поддержания работоспособности и улучшения технических показателей технологического оборудования является модернизация главных электроприводов. В данной работе ставится задача разработки и исследования систем управления главными электроприводами одноковшовых экскаваторов типа ЭКГ-4,6, ЭКГ-5 для их модернизации с целью повышения производительности, сокращения простоев при отказах, уменьшения износа механического оборудования и сокращения потребления электроэнергии.

Гусеничные экскаваторы — лопаты средней производительности типа ЭКГ — 4,6, ЭКГ — 5 являются самыми массовыми экскаваторами. В России ими выполняется большой объем земляных работ, связанных с сооружением каналов и гидротехнических устройств, мелиорацией и осушением земель, разработкой полезных ископаемых открытым способом: на угольных разрезах, строительных карьерах, на железорудных карьерах горно — обогатительных комбинатов.

В настоящее время электроприводы основных механизмов одноковшовых экскаваторов ЭКГ — 4,6, ЭКГ - 5 выполнены по системе «магнитный усилитель — генератор — двигатель» (МУ-Г-Д) на магнитных усилителях типа ПДЦ-1,5 В. Но в силу своих недостатков:

1. силовой магнитный усилитель обладает значительной электромагнитной инерцией (Тл/у=0,08-0,15с), что ограничивает быстродействие;

2. для снижения постоянной времени Тму в цепь каждой его обмотки управления вводятся большие добавочные сопротивления, что существенно увеличивает и без того значительную мощность управления усилителем, габариты и соответственно снижает коэффициент полезного действия (20-30%);

3. высокие динамические нагрузки электрического и механического оборудования, -эта система не удовлетворяет современным требованиям к экскаваторным приводам.

В настоящее время идёт процесс постепенного вытеснения силовых магнитных усилителей тиристорными возбудителями (ТВ), обладающие при значительной требуемой мощности лучшими массогабаритными показателями, более высоким коэффициентом

Рис.1 Экскаватор-лопата ЭКГ-4,6 усиления и быстродействием, что позволяет реализовать высокие регулировочные возможности электроприводов, обеспечивающие их высокое быстродействие, при эффективном ограничении динамических нагрузок механизмов экскаватора. Однако система генератор-двигатель обладает существенными недостатками. Наиболее важным недостатком является трёхкратное преобразование энергии, что приводит к » снижению к.п.д. таких систем до уровня 7(Н75%. Кроме этого, система

Г-Д обладает большой массой, габаритными размерами и высокой стоимостью, что определяет необходимость исследований и разработки новых перспективных систем экскаваторного электропривода с использованием статических преобразователей энергии. Решение этой задачи может быть осуществлено при переходе к системам ТП-Д и ПЧ

АД

Данная работа является частью большой работы, связанной с модернизацией экскаваторов ЭКГ — 4,6 (ЭКГ-5) по системам ТВ-Г-Д и ТП-Д.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Павленко, Сергей Викторович

Заключение: за период эксплуатации с 15.05.99 г. по 30.09.99 г. экскаватора № 72 технологических простоев по причине отказов в НКУ не зафиксировано. Замена вышедших из строя преобразователей резервными не потребовало дополнительных наладочных работ. Параметры главных приводов в процессе эксплуатации отмечены как стабильные.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Павленко, Сергей Викторович, 2003 год

1. Елисеев В.А., Шиняиский А.В. Справочник по автоматизированному электроприводу. М.: Энергоатомиздат, 1983. 616 с.

2. Юпочев В.И. Теория электропривода: Учеб. Для вузов.-3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.

3. Юпочев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода, М., Энергия, 1971. 320 с. с ил.

4. Юпочев В.И. Автоматизация реверсивных электроприводов (подъемно-транспортные машины) М.-Л. Энергия, 1966. 144 с. с черт.

5. Юпочев В.И., Миронов Л.М., Резниковский А.М., Фомин С.А. Разработки и исследования экскаваторных электроприводов // Электротехника. 2000. №2. с. 20-25

6. Юпочев В.И., Усманов A.M. и др. Разработка и исследование реверсивного тиристорного электропривода для тяжёлых условий работы. В кн. «Автоматизированный электропривод». М., Энергия, 1980. с. 314-317.

7. Юпочев В.И. Разработка и исследование экскаваторных электроприводов//Электротехника. 1995. № 10.

8. Юпочев В.И., Калашников Ю.Т., Данченков А.А. и др. Разработка унифицированной системы тиристорного возбуждения для экскаваторных электроприводов // В книге «Автоматизированный электропривод». М., Энергоатомиздат, 1990. с. 280-284.

9. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М., Энергия. 1980.

10. Стандарт предприятия СТП ЕИЛА -149-86. Оценка надёжности САУ электроприводами на стадии проектирования.

11. Портной Т.З., Парфёнов Б.М., Коган А.И. Современное состояние и направления развития электротехнических комплексов одноковшовых экскаваторов. М., Знак. 2002. 113 с.

12. Чулков Н.Н. Расчёт приводов карьерных машин. М., Недра, 1987. 196 с.

13. Резинский С.Р., Мошкович Б.И., Евзеров И.Х., Венделанд В.М. Силовые полупроводниковые преобразователи в металлургии. Справочник. М., Металлургия, 1976. 184 с.

14. Миронов JI.M. Разработка и исследование серии модульных тиристорных экскаваторных преобразователей постоянного тока. // Доклады научно-практического семинара. М.: Издательство МЭИ, 2002. 72 с.

15. Дорофеюк А.С., Хечумян А.П. Справочник по наладке электроустановок. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Энергия, 1976. 560 с.

16. Вуль Ю.Я., Ключев В.И., Седаков JI.B. Наладка электроприводов экскаваторов. М., Недра, 1969. 312 с.ч»

17. Хоровец П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. -5-е изд., перераб.-М.: Мир, 1998.

18. Реконструкция, модернизация, наладка, сервис электропривода экскаваторов. Проспект ОАО «Рудоавтоматика», г. Железногорск Курской обл. 2000.

19. Ключев В.И., Миронов JI.M., Ю.М. Сафонов, Резниковский A.M., Сапельников А.С.,Шеляховский М.А, Фомин С.А.//"Применение силовой электроники в электротехнике", М. МНТОРЭС имени А.С. Попова, 2000г.

20. Э. Хабигер "Электромагнитная совместимость, основы ее обеспечения в технике": пер. с нем. Москва Энергоатомиздат, 1995 г. 304 с.

21. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. M.:-JI.: Энергия, 1966. 400 с.

22. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. 832 с.

23. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: Изд. дом Додэка-ХХ1, 2001. 384 с.

24. Гультяев А.И. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб.: Питер, 2000.430 с.

25. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD-Plus 6.0 PRO. М.: СкПресс, 1997. 336 с.

26. Ильинский Н.Ф., Юньков М.Г. Итоги развития и проблемы электропривода // Автоматизированный электропривод / Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990. с. 4-14.

27. Интегральные микросхемы. Операционные усилители: Справочник, T.I.- М.: Физматлит, 1993 240 с.

28. Ключей В.И., Микитченко А.Я., Сафошин В.В. Модульные тиристорные преобразователи для тяжелых условий эксплуатации //Приводная техника. 1997. № 3. с. 33-34.

29. Юпочев В.И., Миронов JI.M. Оптимизация регулируемого электропривода с упругими связями по критерию минимума колебательности / Юпочев В.И. М.: Энергоатомиздат, 1998. с. 602-618.

30. Юпочев В.И., Миронов JI.M., Ефимов В.Н. Серия унифицированных модульных тиристорных преобразователей для тяжелых условий эксплуатации//Горные машины и автоматика. 2001. № 10. с. 25—27.

31. Юпочев В.И., Миронов JI.M., Постников С.Г. Комбинированное моделирование электроприводов // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: Сб. науч. тр. Междунар. конф. В 2-х ч. 4.2. ВолгГТУ. Волгоград, 2000. с. 80-81.

32. Юпочев В.И., Миронов JI.M., Постников С.Г., Сапельников А.С. Моделирование модульного транзисторного преобразователя для электроприводов постоянного и переменного тока // МГОУ-ХХ1-Новые технологии. 2000. Jfe 3. с. 48 52.

33. Кудрявцев А.В., Ладыгин А.Н. Современные преобразователи частоты в электроприводе // Приводная техника. 1998. №3. с. 21— 28.

34. Краткая информация о новых разработках в области экскаваторного электропривода на кафедре АЭП МЭИ / В.И. Ключев, Л.М. Миронов и др. // Электропривод и системы управления. Тр. Моск. энерг. ин-та. 2001. Вып. 677. с. 4-10.

35. Кудрявцев А.В., Ладыгин А.Н. Современные преобразователи частоты в электроприводе // Преобразователи частоты в современном электроприводе: Докл. науч.-прак. семинара 3 февраля 1998 г. М.: Изд-во МЭИ. 1998. с. 4-30.

36. Миронов Л.М. Модификация модульных преобразователей ГГГЭМ-2Р для компоновки непосредственных преобразователей частоты // Привод и управление. 2001. № 4. с. 20-23.

37. Миронов Л.М., Постников С.Г. Имитационное моделирование электропривода постоянного тока // Вестник МЭИ. 2000. № 4. с. 61-68.

38. Павленко С.В. Система тиристорный преобразователь-двигатель для экскаватора ЭКГ-4,6. Тезисы докладов 6-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов в Москве. 1-2 марта 2000г. с. 103-104.

39. Павленко С.В. Экскаваторы с разными системами управления главных электроприводов для горнорудных предприятий. Статистический анализ надёжности // Привод и управление. 2001. № 1. с. 6-10.

40. Портной Т.З., Парфенов Б.М. Современный электропривод карьерных экскаваторов // Привод и управление, 2001. № I.e. 2-6.

41. Преображенский В.И. Полупроводниковые выпрямители— М.: Энергоатомиздат, 1986. 82 с.

42. Применение силовой электроники в электротехнике / Ключев В.И., Миронов JI.M. и др. М.: МНТОРЭС имени А.С. Попова, 2000г. с. 17-22.

43. Разработка и исследования экскаваторных электроприводов // В.И. Ключев, JI.M. Миронов, A.M. Резниковский, С.А. Фомин. Электротехника. 2002. № 2. с. 20-25.

44. Справочник энергетика карьера. Под ред. В.А. Голубева. М.: Недра, 1986.420 с.

45. Терехов В.М. Современные способы управления в электроприводе // Электротехника. 2000. № 2. с. 15 19.

46. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А.Я. Бернштейн, Ю.М Гусяцкий, А.В Кудрявцев, Р.С Сарбатов; Под ред. Р.С. Сарбатова. М.: Энергия, 1980. 328 с.

47. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. 704 с.

48. Юньков М.Г. Электропривод — уровень и перспективы // Электротехника. 1980. № 1. с. 33-36.

49. Ключев В.И./Под ред. JI.B. Жильцова. Энергетика электропривода. М.-.МЭИ, 1994. 84 с.

50. Джонс М.Х. Электроника практический курс. М.: Постмаркет, 1999. 528 с.

51. Поливанов К. М. Теоретические основы электротехники. 2 тома, Энергия Москва, 1972 г.

52. Siemens. Частотно-регулируемые привода. CD-ROM, 2001 г.

53. Проблемы автоматизированного электропривода, теория и практика. Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Выпуск 113. XI11У 2000.

54. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. М.: Недра. 1985.

55. Ефимов В.Н., Цветков В.Н., Садовников Е.М. Карьерные экскаваторы. М.: Недра. 1994.

56. Портной Т.З., Ушаков Л.И. и др. Проблемы создания электроприводов с тиристорными преобразователями для нестационарных условий работы горных механизмов//В кн. «Автоматизированный электропривод». М.: Энергия. 1980. с.317-328.

57. Проспект ВНИИ Электропривод «Электротехнический комплекс экскаватора ЭКГ-20». М.: Информэлектро. 1987.

58. Тезисы докладов на IV Всесоюзной конференции по электроприводу экскаваторов. М.: Информэлектро. 1989.

59. Наумов В.А., Конышев Л.И. и др. Основные направления совершенствования электроприводов главных механизмов одноковшовых экскаваторов.

60. Филиппов Н.А., Карпов С.А. и др. Разработка новой элементной базы для электроприводов постоянного тока ТП-Д одноковшовых экскаваторов.

61. Бессонов И.В., Копылов Н.А. Сравнение технических характеристик электроприводов экскаваторов РН-2300 фирмы «Harnischfegeo> и ЭКГ-20.

62. Абрамов Б.И., Портной Т.З. и др. Направления совершенствования электрооборудования одноковшовых экскаваторов // Электротехника. 2001. № 1.

63. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. М.: Энергоатомиздат. 1985.

64. Рейнгольд Ю.Р. Новые разработки для модернизации электроприводов мощных экскаваторов // Электротехника. 2001. №1.

65. Загривный Э.А., Козярук А.Е. и др. Электропривод и автоматика горных машин и технологических комплексов // Горный журнал. 1998. № 10.

66. Проспект Компании «Объединённая энергия». 2000.

67. Проспект фирмы «Harnischfeger». 1987.

68. Певзнер Л.Д., Ломакин М.С. Современное состояние и перспективы развития систем электропривода и автоматизации одноковшовых экскаваторов (обзор). Московский государственный горный университет. 2000.

69. Ермуратский П.В., Косякин А.А., Лычкина Г.П. и др. Справочное пособие по основам электротехники и электроники // Под редакцией А.В. Нетушила. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1997. 352 е.: ил.

70. Электротехнический справочник. В 3 т. Т. 3: Под общ. Ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл.ред.) и др. 7-у изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. 616 с.: ил.

71. Абрамович М.И., Бабайлов В.М., Ливер В.Е. и др. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках. М.: Энергоатомиздат. 1992. 432 е.: ил.

72. Соколов Н.Г. Основы конструирования электроприводов. М.: Энергия. 1971. изд. 2-е, перераб. и доп. 256 е.: ил.

73. Электропривод и системы управления: Труды Московского энергетического института. 1997. Вып. № 675.

74. Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции. // Доклады научно-практического семинара. М.: Издательство МЭИ. 2002. 72 с.

75. Электропривод и сетевые технологии: Доклады научно-практического семинара, 4 февраля 2003г., Москва. М.: Издательство МЭИ. 2003. 144 с.

76. Горбачёв Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов // Под редакцией В. А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат. 1988. 320 е.: ил.

77. Федоренков А. Кимаев A. AutoCAD 2002: практический курс. М.: «ДЕСС КОМ». 2002. 576 е.: ил.

78. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт. 2001. 320 е.: ил.

79. Преобразователи частоты в современном электроприводе // Доклады научно-практического семинара. М.: Издательство МЭИ. 1998.72 с.

80. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат. 1992. 296 е.: ил.

81. Абрамов Б.И., Парфенов Б.М., Шевырев Ю.В. Методы выбора параметров ФКУ ступенчатого типа для тиристорных электроприводов в системах соизмеримой мощности // Электротехника, 2001. №1. с. 23-27.

82. Автоматизированный электропривод // Сб. науч. тр. ОАО «Электропривод» / Под общ. ред. Юнькова М.Г., Слежановского О.В. М.: Изд. «Знак», 2002. 272 с.

83. Беспалов В.Я. Современные коллекторные двигатели // Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции.: Докл. на науч.-практич. семинаре 5 февраля 2002 г. М.: Изд-во МЭИ. 2002. с. 4-12.

84. Булгаков А.А. Новая теория управляемых выпрямителей. М.: Наука, 1970.320 с.

85. Ващенко А.П., Онищенко Г.Б. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод // Сер. «Электропривод и автоматизация промышленных установок» (Итоги науки и техники). М.: ВИНИТИ, 1988.96 с.

86. Глинтерник С.Р. Тиристорные преобразователи со статическими компенсирующими устройствами. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд, 1988. 240 с.

87. Добрусин Л.А., Павлович А.Г. Выбор средств компенсации для сетей с тиристорными преобразователями.«Электротехническая промышленность». Серия «Преобразовательная техника». Вып. 9. /56/, 1974, с. 25-27.

88. Добрусин Л.А., Павлович А.Г. Влияние конденсаторов в составе фильтро-компенсирующего устройства на несинусоидальность напряжения сети. Электричество. № 12. 1975. с. 71-74.

89. Усманов A.M. Разработка и исследование тиристорного электропривода основных механизмов экскаваторов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: 1977.

90. Сапельников А.С. Разработка и исследование модульного экскаваторного преобразователя на транзисторах IGBT. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: 2001.

91. Опыт разработки, изготовления и опытно-промышленной эксплуатации тиристорного электропривода экскаваторов. В кн. «Электропривод одноковшовых экскаваторов». Свердловск. 1972. с. 85-86.

92. Перевод материалов фирмы «Harnischfeger» по экскаватору модели Р & Н 2800. Ред. Маслов И.Г. ВНИИЭлектропривод. 1975.