Обгрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління (стр. 7 )

Раціональні значення струму динамічного гальмування Iт АД конвеєра у випадку превентивного захисту від попадання негабаритів під комбайн установлювалися шляхом моделювання процесу зупинки конвеєра. Залежності вибігу xв ТО горизонтального конвеєра з однією приводною станцією, обладнаною двома АД потужністю по 55 кВт, під комбайном від Iт наведені на рис. 11.

У всьому діапазоні значень Iт вибіг порожнього конвеєра більше вибігу навантаженого і наближається до нього із зменшенням Iт.

Таким чином, при завжди необхідно орієнтуватися виборі Iт конвеєра на обмеження вибігу порожнього конвеєра, причому в перетині ТО найбільш віддаленому від привода і з врахуванням β.

Допустимий вибіг ТО , де lк – довжина консолі ДН; tз – затримка часу спрацьовування апаратури динамічного гальмування. Тоді у випадку застосування апарата типу БТСК-1М при lк=0,5 м й tз=0,1 с, при швидкості конвеєра 0,8 м/с становить 0,42 м, а при швидкості 1,4 м/с – 0,36 м. Аналогічно для апаратури АТЕМ при tз=0,288 с значення дорівнюють 0,23 й 0,1 м. У випадку застосування АТЕМ для запобігання надмірного вибігу ТО при швидкості 0,8 м/с необхідно приймати Iт не менш 290 А. При швидкості ж 1,4 м/с АТЕМ не задовольняє вимогам захисту. Для апарата БТСК-1М значення Iт повинно бути не менше 210 А. Виходячи із установлених значень часу вибігу ТО, варто приймати тривалість гальмування 0,6 с.

Для адаптації конвеєра передбачається настроювання ДН. Розроблена математична модель механізму протидії негабаритам, який входить до складу ДН. У результаті розв’язання системи рівнянь сил, моментів і деформацій плоских пружин механізму отримані статичні й регульовані характеристики ДН. Установлені раціональні значення параметрів настроювання, які дозволяють зменшити число спрацювань захисту, завдяки тому, що у ряді випадків датчик може зруйнувати негабарит, перевести його в положення, необхідне для проходження під комбайном, або вивести з робочої зони. Отримані дані підтверджені при проведенні стендових і шахтних досліджень.

У шостому розділі розробляються технічні вимоги до САК, програмне забезпечення (ПЗ) інформаційно-інтелектуальних структур САК і рекомендації з удосконалення ЗА.

Структура й конфігурація ПЗ САК відображені на рис. 12, а алгоритми, на яких ґрунтується ПЗ, окремі програми, пакет програм розрахунку динаміки й ефективності ВСК, оснащених ЗА, представлені у вигляді методики, затвердженої Дондіпровуглемашем. Розрахунки, проведені із застосуванням ПЗ, дозволяють оцінювати ефективність конвеєра при керуванні швидкістю у функції швидкості подачі ВМ і вибір режиму керування (слідкуючого, або багатоступінчастого); визначати доцільність вирівнювання навантажень між приводними блоками й регулювання натягу ТО; оцінювати ефективність конвеєра при екстрених перевантаженнях і визначати параметри адаптації. Окремі фрагменти ПЗ можуть компонуватися різними способами відповідно до адаптаційних функцій САК й етапів життєвого циклу конвеєра. На етапі проектування (рис. 12, а) використовується апріорна інформація, що відноситься до всієї області застосування конвеєра, при введенні в експлуатацію – апріорна інформація, що стосується конкретного ВСК у конкретних умовах експлуатації. На етапі експлуатації ВСК (рис. 12, б), використовується апостеріорна інформація. Якщо на етапі проектування ВСК через ПЗ визначаються критерії адаптації, то при його експлуатації – параметри адаптації.

В ПЗ входять програми INFO, MOD, OPTIM та ін. За допомогою INFO установлюються вихідні дані й зв'язки між блоками (програмами). Програма MOD на підставі імовірнісних характеристик заданого випадкового вибійного вантажопотоку дозволяє проводити його імітаційне моделювання, визначати поточні значення кількості вантажу на конвеєрі, швидкості руху ТО й навантажень у приводі конвеєра, а також проводити їхню статистичну обробку. Програма OPTIM призначена для моделювання функції c(mн) при екстрених перевантаженнях і визначення оптимальних (раціональних) значень параметрів адаптації. OPTIM містить програми рандомізації випадкових чисел, пакет програм розрахунку динаміки конвеєра, програму визначення витрат часу при пошуку перешкоди руху ТО способами половинного розподілу або тестуючого пуску.

Комплексний критерій адаптації, що дозволяє оцінити ефективність конвеєра, оснащеного САК,

Е=Ер. п+Ер. т+Ер. к+Ее+Ес. в. п+Еі. п,

де Ер. п, Ер. т, Ер. к, Ее, Ес. в. п і Еі. п – ефекти, зумовлені підвищенням ресурсу деталей приводу, ресурсу тягового органа, ресурсу конвеєра, зниженням споживання електроенергії, середніх втрат при перевантаженнях, ймовірності спрацьовування превентивного захисту.

Комплексний критерій включає часткові критерії, які опосередковано відображають ступінь спільного впливу експлуатаційних параметрів, що адаптуються, і, таким чином, способів адаптації на показники ефективності конвеєра.

Проведена оцінка ефективності конвеєрів типу СП, обладнаних САК, що виконує адаптаційні функції керування швидкістю й захисту від екстрених перевантажень. В умовах лави з добовим навантаженням 2 тис. т (шахта ім. Космонавтів ДП „Ровенькиантрацит”) Е=2960 тис. грн, Ее=70 тис. грн, Ер. т=72,7 тис. грн, Ер. к=240 тис. грн. Найбільший ефект дає оптимальний захист від перевантажень, Ес. в. п=2,29∙106 грн.

В результаті аналізу відомих СА розроблені рекомендації з їхнього вдосконалення. У випадку застосування компенсаційного методу вирівнювання навантажень у гідродинамічному приводі пропонується здійснювати побудову тарувальних залежностей навантажень від кількості робочої рідини в ГМ у реальних умовах за місцем установки ГМ. У приводі із засобами захисту від перевантажень, наприклад, зі зчіпними електромагнітними муфтами, рекомендується застосовувати механічний накопичувач енергії, що розширює тягові можливості конвеєра при важких пусках й екстрених перевантаженнях. Досліджені рядова й розгалужена схеми компонування привода із МНЕ. На привод з МНЕ отриманий патент України. Розроблена структурна схема САУ ГНП з телескопічним вузлом розсунення, наведені закони регулювання натягу.

Матеріали дисертації впроваджені Дондіпровуглемашем при проектуванні конвеєрів нового покоління, що документально підтверджується актом.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на підставі встановлених закономірностей формування навантажень у силовій системі шахтних скребкових конвеєрів нового покоління і залежностей показників їх ефективності від характеристик експлуатації і способів адаптації вирішена наукова проблема, що полягає у обґрунтуванні експлуатаційних параметрів і системи адаптації конвеєра, які в реальних умовах експлуатації забезпечують зниження витрат енергії на транспортування вугілля, підвищення показників надійності і довговічності конвеєрів в робочому режимі і зниження втрат при екстрених перевантаженнях.

Виконані дослідження дозволили зробити наступні висновки.

1. Експлуатаційні параметри сучасних вибійних скребкових конвеєрів: швидкість, початковий натяг тягового органу, рівень граничних навантажень, обумовлений видом статичної механічної характеристики засобів захисту від перевантажень, – не відповідають реальним умовам експлуатації й фактичному технічному стану силової системи конвеєра. Зазначена невідповідність приводить до зниження ефективності конвеєра при його експлуатації. Перспективним напрямком підвищення ефективності при випадковому характері вантажопотоків, напруги живлення електродвигунів, міцносних властивостей елементів конструкції й перешкод руху тягового органа є застосування системи адаптації, що включає засоби адаптації, систему керування ними і зовнішню систему керування. Як засоби адаптації слід застосовувати керовані приводи, автоматичні натяжні пристрої і засоби захисту від перевантажень. Оптимальні (раціональні) параметри адаптації визначаються на основі проведених відповідно до розроблених алгоритмів адаптації розрахунків і кількісної оцінки критеріїв адаптації.

2. Шляхом моделювання перехідних процесів у силовій системі конвеєра при заклинюванні тягового органу і важких пусках установлено, що керовані засоби адаптації, насамперед електромагнітні муфти, внаслідок розмежування функцій захисту від тривалих і екстрених перенавантажень здатні разом з механічними накопичувачами енергії забезпечити заданий рівень динамічних навантажень, необхідних для подолання опорів руху тягового органу, чим вигідно відрізняються від гідромуфт.

3. Вірогідність результатів моделювання перехідних процесів у силовій системі конвеєра і адекватність динамічної моделі реальному конвеєру підтверджується експериментом. Похибки визначення динамічних параметрів силової системи конвеєра при обсязі експерименту 18 і довірчій ймовірності 0,95 не перевищують 8 %, що є припустимим при вирішенні задач адаптації. При обсязі експерименту 10 і довірчій ймовірності 0,95 похибки визначення максимального зусилля в режимі екстреного стопоріння тягового органу і максимального гальмівного моменту в режимі динамічного гальмування асинхронних двигунів не перевищують 6 %.

4. Розподіл ймовірностей сумарного тягового зусилля, яке розвивається приводом вибійного скребкового конвеєра в реальних умовах експлуатації, виражається функцією Пірсона типу I і наближається до рівномірного при максимальному за висотою заповненні ставу вантажем, яке досягається при управлінні швидкістю конвеєра. Прийняті закони Пірсона першого типу не заперечують дослідним даним, бо розрахункові значення „критеріїв погодження χ2” не перевищують критичного значення, що відповідає прийнятому обсягу експерименту і рівню значущості 0,05.