Многодвигательный электропривод крутонаклонного конвейера по схеме АВК

 МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД КРУТОНАКЛОННОГО КОНВЕЙЕРА ПО СХЕМЕ АВК

Для конвейеров в зависимости от их конструкции, производительности и длины используются различные   системы  электропривода на базе асинхронных электродвигателей: от простых релейно-контакторных  систем  с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (прямой пуск) и асинхронными электродвига-телями с фазным ротором (плавный запуск с последовательным выведением резисторов, включаемых в ротор-ные цепи) до  систем  ПЧ-Д. К электроприводу конвейеров большой производительности и большой длины предъявляются требования не только обеспечения запуска с заданным моментом и ускорением, исключающим возникновение недопустимых статических и динамических нагрузок на ленту (упругое звено) и металлоконст-рукции, но и обеспечения заданного (требуемого) распределения нагрузок между приводными барабанами (электродвигателями). Электропривод конвейеров большой производительности и длины выполняется много-двигательным с несколькими приводными барабанами, передающими тяговое усилие ленте. Оптимальным яв-ляется обеспечение поддержания между приводными барабанами заданного распределения передаваемого лен-те тягового усилия (заданное распределение мощности между электроприводами конвейера) в процессе работы конвейера, которое изменяется в зависимости от загрузки, физического состояния и натяжения ленты и других факторов.

Электропривод по схеме асинхронного вентильного каскада (АВК) позволяет бесконтактно осуществлять плавный пуск и регулирование скорости асинхронного электродвигателя с фазным ротором, регулируя величи-ну скольжения ротора электродвигателя путем введения регулируемой противо-ЭДС в цепь ротора. Регулиро-вание ЭДС ротора электродвигателя в схеме АВК обеспечивается изменением по заданному закону угла откры-вания тиристоров тиристорного преобразователя постоянного тока, включенного в цепь ротора в качестве регу-лируемой противо-ЭДС и работающего в инверторном режиме.

В процессе работы АВК происходит возвращение энергии скольжения ротора асинхронного электродвига-теля в питающую сеть, благодаря чему эта схема электропривода имеет высокий коэффициент полезного дейст-вия.

При разработке электроприводов по схеме АВК следует учитывать, что механические характеристики АВК получаются достаточно «мягкими» из-за увеличения сопротивления цепи ротора.

Применение АВК оказывается экономически целесообразным для достаточно мощных электроприводов, для которых требуются плавный пуск и регулирование скорости, но требования к динамическим показателям  системы  регулирования (точность отработки, быстродействие) относительно невысоки, поэтому применение дорогостоящих преобразователей частоты в этих случаях нельзя считать оправданным.

Исходя из выше приведенных соображений, схема АВК была применена при разработке многодвигательно-го электропривода крутонаклонного конвейера КНК-30, изготовленного ОАО «АЗОВМАШ», г. Мариуполь, для карьера «Мурунтау», Узбекистан. Разработка  системы  автоматизированного управления электроприводами конвейера выполнена АОЗТ « Тяжпромавтоматика», г. Харьков.

Крутонаклонный конвейер (КНК) предназначен для перегрузки горнорудной массы из карьера в транс--портную  систему , состоящую из нескольких транспортеров. Перепад высот для перегружателя – 30 м, угол нак-лона конвейера – 370.

Особенностью конструкции КНК является наличие грузонесущей и прижимной лент. Прижимная лента ро-ликами прижимается к нагруженной грузонесущей для удержания рудной массы в процессе транспортировки и при остановках нагруженного конвейера. Длина ветви грузонесущей ленты – 88м, прижимной ленты - 74м. Усилие натяжения, создаваемое грузовыми натяжными устройствами в ветви грузонесущей ленты, – до 30кН, в ветви прижимной ленты – до 25кН.

Для привода грузонесущей и прижимной лент использованы асинхронные электродвигатели с фазным ро-тором во взрывозащищенном исполнении типа ВАОК-355М8У1, 160кВт, 750 об/мин, 380В, 50Гц в количестве 4 штуки.

Электродвигатели устанавливаются на приводах опорной S-образной станции грузонесущей ленты: на нижнем барабане – два электродвигателя, на верхнем барабане – один и на приводном барабане прижимной ленты – один электродвигатель.

Основные требования к  системе  управления электроприводами КНК следующие:

- выравнивание скоростей грузонесущей и прижимной лент;

- выравнивание нагрузок между приводами грузонесущей ленты;

- поддержание заданного распределения нагрузок между приводами;

- плавный пуск КНК с заданным ускорением и ограничением тока электродвигателей.

Для питания и управления статорными и роторными цепями приводных асинхронных электродвигателей КНК, выполненных по схеме АВК, применены комплектные устройства типа ККПУФ-400/380-30Р32У3, 400А, 380В, разработанные и изготовленные ООО « Электроимпульсные   системы » , г. Чебоксары, Россия.

В соответствии с нашими заданиями комплектные устройства ККПУФ, первоначально разработанные только как устройства плавного пуска электроприводов по схеме АВК и поэтому рассчитанные на работу в повторно-кратковременном режиме, были модернизированы для возможности обеспечения регулирования скорости электропривода по схеме АВК в длительном режиме.

После модернизации комплектные устройства ККПУФ обеспечивают:

- ограничение максимального тока двигателя в переходных режимах на уровне до 2-х Iном;

- плавное уменьшение напряжения на зажимах ротора за заданное время при пуске двигателя;

- поддержание скорости двигателя на заданном уровне.

Управляющий микроконтроллер, входящий в состав ККПУФ-Р, обеспечивает импульсно-фазовое управле-ние тиристорами инвертора АВК, управляет режимами переключения силовой коммутационной аппаратуры, формирует сигнал задания напряжения на входе аналогового регулятора напряжения ротора.

Система автоматического регулирования параметров АВК – аналоговая, построенная по принципу подчи-ненного регулирования, двухконтурная: с внешним контуром регулирования напряжения ротора и внутренним контуром регулирования тока.

Система управления электроприводами КНК, выполненная на базе устройств ККПУФ-Р, управляется про-граммируемым контроллером (ПК) типа SIMATIC S7-300 фирмы SIEMENS с центральным процессором CPU313C-2DP.

В качестве датчиков скорости приводных и холостых барабанов КНК используются импульсные индук-тивные датчики, на которые воздействуют две стальные пластины, установленные на каждом барабане через 180º. Импульсы датчиков поступают в ПК, который измеряет не частоту импульсов, а время паузы между ними. Примененный способ вычисления скорости барабанов позволил отказаться от применения импульсных датчи-ков частоты вращения, установка которых усложняла конструкцию барабанов.

Система управления электроприводами КНК решает следующие основные задачи:

1. Осуществление разгона и торможения всех электроприводов КНК с заданным ускорением при помощи общего задатчика интенсивности, реализованного в ПК и выдающего задания скорости на входы АВК всех электроприводов КНК.

2. Реализация выравнивания скоростей грузонесущей и прижимной лент. При возникновении разности скоростей холостых барабанов этих лент формируется сигнал коррекции соответствующего знака, который суммируется с сигналом задания скорости от общего задатчика интенсивности и выдается на вход АВК при-жимной ленты.

3. Реализация деления нагрузок между электродвигателями нижнего барабана S-образной тянущей станции грузонесущей ленты и электродвигателем верхнего барабана в сооношении 2:1. Скорость движения ленты оп-ределяется скоростью электродвигателей нижнего барабана, которые работают в соответствии с заданием. Вы-равнивание нагрузок между электродвигателями нижнего барабана обеспечивается предварительной на-стройкой жесткости механических характеристик АВК каждого двигателя. В ПК производится сравнение тока статора электродвигателя верхнего барабана с полусуммой токов электродвигателей нижнего барабана. При возникновении разницы токов более 5-10% формируется сигнал коррекции скорости электродвигателя верх-него барабана с соответствующим знаком (плюс при уменьшении нагрузки электродвигателя верхнего бара-бана). Сигнал коррекции скорости суммируется с сигналом задания скорости от общего задатчика интенсив-ности и поступает на вход АВК электродвигателя верхнего барабана. Скорость верхнего барабана устанавлива-ется при отработке заданной нагрузки барабана, обеспечивая распределение нагрузок между барабанами. Мак-симальная величина сигнала коррекции скорости верхнего барабана ограничена на уровне ±5% от рабочей ско-рости ленты перегружателя.

4. Контроль проскальзывания лент на барабанах путем сравнения скоростей приводных и холостых барабанов посредством использования сигналов вышеописанных индуктивных датчиков.

В системе управления электроприводами КНК в состав объекта регулирования входит упругое звено – кон-вейерная лента, имеющая достаточно большую длину. В связи с этим, с целью исключения колебательности (рывков ленты) регулятор выравнивания скоростей лент и регулятор деления нагрузок между электродвигате-лями барабанов тянущей станции грузоподъемной ленты выполнены интегральными с достаточно большими величинами постоянных времени интегрирования по результатам моделирования динамики электроприводов, которое проводилось в процессе проектирования.

Таким образом, опыт проектирования и предварительной наладки вышеописанных электроприводов меха-низмов крутонаклонного конвейера по схеме АВК показал, что, несмотря на наличие широкой гаммы преоб-разователей частоты для построения электроприводов по схеме ПЧ-АД, электропривод по схеме АВК может быть использован для подобных механизмов, где он обеспечивает выполнение необходимых технических тре-бований и является более экономичным.

Размещено компанией Элимс