Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Привод, как правило, многодвигательный. Реверсивный режим работы с плавным нарастанием ускорения и управляемой скоростью обеспечивается индивидуальными двигателями, управляемыми от индивидуальных преобразователей. Ряд крупных драглайнов изготовлен с тихоходным электроприводом поворота. На валах электродвигателей поворотного механизма установлены стояночные колодочные тормоза с дистанционным злектропневматическим или электромагнитным управлением. Конструктивное исполнение двигателей — вертикальное с двумя концами вала. 324 Электроприводы механизмов перемещения экскаватора отличаются большим разнообразием, обусловленным конструктивным исполнением механизмов. Наиболее распространен электропривод с индивидуальными двигателями. Механизм перемещения состоит из редуктора, тормоза и бортовых передач гусеничного хода.
Механизм шагания драглайнов — эксцентрикового типа с двумя опорными лыжами большой площади. Привод шагания драглайнов выполняется электрогидравлическим с высоковольтными короткозамкнугыми АД. Основные параметры электроприводов перечисленных механизмов экскаватора следующие: режим работы — 88; частота включений в 1 ч — не более 1000 (для поворотного механизма — 500, дпя механизмов хода и электромеханического шагания — 100); кратность перегрузки по моменту — 2...
2,5; диапазон регулирования скорости — 10: 1 (для механизмов хода и электромеханического шагания — 5: 1). На большинстве действующих экскаваторов установлены электроприводы, выполненные по системе à — Д (генератор — двигатель постоянного тока) 117, 21, 47).
Преобразовательный электромашинный агрегат имеет обычно синхронный или асинхронный электродвигатель и три генератора постоянного тока. От каждого генератора получает питание группа электродвигателей одного из главных механизмов, соединенных последовательно, параллельно или по смешанной схеме. Электродвигатели хода обычно питаются от одного нз главных генераторов, когда соответствующий главный механизм не действует. Необходимое изменение угловой скорости двигателей обеспечивают регулированием тока возбуждения генератора и соответственно напряжения, подаваемого на электродвигатели.
В некоторых случаях для дополнительного повышения скорости (выше номинальной) уменьшают ток возбуждения электродвигателя. Напряжение генератора должно автоматически регулироваться так, чтобы при малых нагрузках развивалась наибольшая угловая скорость электродвигателя, а при увеличении момента нагрузки скорость быстро снижалась вплоть до нуля при резком стопорении привода. Для этого система возбуждения генератора должна иметь высокое быстродействие, что реализовать весьма непросто, поскольку обмотка возбуждения обладает большой электромагнитной постоянной времени.
Системы автоматического регулирования (САР), обеспечивающие требуемые алгоритмы управления, выполняют в виде общеизвестных систем «подчиненного» регулирования с регуляторами тока якоря и напряжения (илн ЭДС) двигателя. Электроприводы главных механизмов должны обеспечивать высокопроизводительную работу экскаватора при одновременном ограничении нагрузок механического и электрического оборудо- 325 вания. Этим требованиям наиболее полно отвечает экскаваторная механическая характеристика (см. рис.
3.24). Применительно к копающим механизмам при рабочих перегрузках по моменту на валу обеспечивается незначительное снижение скорости двигателя (по сравнению со скоростью холостого хода). Когда момент двигателя достигает момента отсечки М „ скорость двигателя уменьшается до нуля при стопорном режиме. Значение стопорного момента М близко к предельно допустимому по условиям прочности механизма и перегрузочной способности двигателя. Участок характеристики, на котором момент меньше М называют рабочим, а участок, на котором он больше М „— участком ограничения момента. Применение ТП и электродвигателей постоянного тока с малым динамическим моментом инерции и пониженной частотой вращения в сочетании с САР, обеспечивающей оптимальную форму механической характеристики и высокое быстродействие, позволяет придать экскаватору новые качества.
Как известно, в тиристорном преобразователе в соответствии с принципом его действия при уменьшении выходного напряжения по сравнению с номинальным ухудшаются энергетические показатели системы: снижается коэффициент мощности, увеличивается содержание высших гармоник напряжения питающей сети. Это — главные недостатки тиристорного электропривода постоянного тока. Действие указанных факторов нейтрализуется применением фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ). Перспективным для экскаватора является применение часготнорегулируемого электропривода переменного тока, в частности ПЧ с неуправляемым входным выпрямителем, промежуточным звеном постоянного тока и выходным инвертором регулируемой частоты с формированием синусоидального выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции.
Использование неуправляемого входного выпрямителя позволяет кардинально улучшить энергетические показатели преобразователя: получить коэффициент мощности, близкий к 1, и минимальное содержание высших гармоник. Недостатком ШИМ-преобразователя является сложность реализации тормозных режимов, необходимых, например, при спуске грузов.
Для рекуперации энергии в сеть требуется дополнительный инвертор (аналогичный тиристорному выпрямителю). Простым решением является рекуперативно-резисторное торможение, при котором энергия спуска выделяется в резисторах и преобразуется в теплоту. Современным решением, использующим полностью управляемые полупроводниковые элементы, является преобразователь частоты с активным выпрямителем, система управления которого обеспечивает режимы рекуперации и поддержания значений напрюкения и коэффициента мощности.
32б Основные недостатки, препятствующие широкому применению частотного электропривода в экскаваторах: повышенная сложность оборудования и недостаточная отработка изделий для тяжелых условий эксплуатации; дополнительная сложность в обеспечении тормозных режимов, необходимых в реверсивных электро- приводах (в частности, при спуске грузов); повышенная стоимость по сравнению с электроприводами постоянного тока.
4.7.3. Системы управления буровыми станками К главным механизмам буровых станков относятся буровые насосы (на морских буровых установках также цементировочные насосы), ротор и буровая лебедка. У буровой лебедки следует различать систему, обеспечивающую привод лебедки при подъеме колонны бурильных труб из скважины, и систему, обеспечивающую торможение при спуске колонны, которые в общем случае можно рассматривать как самостоятельные системы.
Для питания электроприводов станков используются следующие источники электроэнергии: высоковольтная электрическая линия лля электрических буровых установок и автономная электростанция для установок, предназначенных для неэлектрифицированных районов. Электродвигатели на каждой конкретной установке должны, как правило, выполняться на одинаковое напряжение. Главные электроприводы работают не одновременно, в основных рабочих режимах действуют буровые насосы и ротор (режим бурения) или буровая лебедка в режиме спускоподъемных операций (СПО), причем потребляемая электроприводами мощность в большой степени зависит от текутцей глубины бурения. С учетом этого мощность главных электроприводов сбалансирована так, чтобы максимальная потребляемая мощность в режимах бурения и СПО была одного порядка и не превышала мощность источника энергии.
Электропривод насоса. Технологические функции буровых насосов в случае роторного бурения состоят в создании потока промывочной жидкости (бурового раствора) через бурильные трубы к забою скважины и через затрубное пространство от забоя к устью скважины, что необходимо для выноса от забоя на поверхность частиц разбуренной породы. В случае турбинного бурения промывочная жидкость, кроме того, приводит во вращение турбобур с долотом на конце, т.е. служит рабочим материалом для турбины турбобура. Необходимая мощность привода насоса при разных методах бурения различна. Поскольку каждая буровая установка должна обеспечивать возможность бурения любым из указанных методов, мощность выбирают из условий турбинного бурения (так как для роторного бурения требуется меньшая мощность); на установках 327 различных классов эта мощность от 300 до 1200 кВт на один насос. Номинальная частота вращения двигателя насоса обычно 750... 1000 мин '.
Буровые насосы представляют собой насосы поршневого типа. Мощность двигателя определяется для основного расчетного режима, соответствующего наибольшему давлению насоса, т.е. наименьшему диаметру поршня. При других диаметрах поршня режимы работы насоса рассчитывают так, чтобы мощность привода оставалась неизменной. Электропривод ротора. Буровой ротор предназначен для приведения во вращение колонны бурильных труб. При роторном бурении это необходимо непосредственно для врашения долота, при турбинном бурении — для вспомогательных целей. Необходимая мощность привода ротора на установках различных классов— от 75 до б00 кВт.
Стандарты на буровые установки регламентируют мощность и номинальный момент на вращающемся столе ротора, а также максимальную частоту вращения (при малых нагрузках) и максимальный момент (при нулевой частоте вращения). Выбор вида привода и его характеристик выполняют с учетом следующих требований и технологических особенностей работы: привод ротора должен быть реверсивным; в основных рабочих режимах ротор должен вращаться в одном (прямом) направлении; обратное направление вращения необходимо только в некоторых вспомогательных режимах, поэтому допустим реверс после оперативных переключений с кратковременным перерывом питания; режим работы — длительный, причем момент нагрузки может быть постоянным или колебаться в некоторых пределах (вплоть до максимального); при регулировании частоты вращения ниже номинальной привод должен обеспечивать возможность длительной работы при номинальном моменте нагрузки, при регулировании частоты выше номинальной — при постоянной номинальной мощности, однако привод ротора работает при меньших моменте и мощности, в связи с чем автоматическое обеспечение указанных условий не требуется; пусковые характеристики привода не регламентируются, необходимо лишь, чтобы момент на роторе не превышал максимального, который составляет обычно 1,5...
1,б номинального; требуемый статизм механической характеристики в пределах номинальной нагрузки должен быть не более 5 ...10% номинальной частоты вращения; требования к плавности регулирования частоты вращения зависят от расчетной глубины бурения (плавное регулирование необходимо на установках глубокого бурения, а на прочих установках допустимо ступенчатое изменение частоты вращения); специфическим является требование ограничения момента инерции привода.
328 Ротор приводит во вращение длинную упругую колонну труб. Для уменьшения динамических нагрузок в трубах при заклинивании долота привод должен иметь возможно меньший момент инерции. В зависимости от класса буровой установки для привода ротора рекомендуется применять: для установок глубокого и сверхглубокого бурения — глубоко регулируемый электропривод ротора; для прочих буровых установок — нерегулируемый электро- привод со ступенчатым изменением частоты вращения ротора с помощью механической коробки передач; возможно также применение группового привода ротора от трансмиссии буровой лебедки. Основными заданными параметрами электропривода ротора являются мощность и момент ротора.
По этим данным определяется номинальная угловая скорость ротора. Буровой ротор всегда имеет встроенный конический редуктор. Между приводным валом ротора и двигателем в общем случае имеется редуктор (однояли многоскоростной). Мощность, угловая скорость и момент ротора и двигателя связаны следующими соотношениями: Р Рр1пя~п~л О)„= езр1Р1р,д', (4.95) (4.96) где Р, Р, — соответственно мощности двигателя и ротора, кВт; Лр 3)~~ соответственно КПД ротора и редуктора; М„„М„ момент на валу двигателя и ротора, Н. м; вл„а, — соответственно угловые скорости двигателя и ротора, рад/с; 1„1, — соответственно передаточные числа ротора и редуктора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
