Корнєєв Сергій Васильович. Обґрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління

Краткое описание

Корнєєв Сергій Васильович. Обґрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління : Дис... д-ра наук: 05.05.06 2007

Корнєєв С.В. Обґрунтування експлуатаційних параметрів і способів адаптації шахтних скребкових конвеєрів нового покоління. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.06 «Гірничі машини». Національний гірничий університет. Дніпропетровськ. 2007.
Робота присвячена встановленню закономірностей формування навантажень у силовій системі, розробці методів комплексного дослідження, науковому обґрунтуванню способів і технічних пристроїв адаптації вибійних скребкових конвеєрів для підвищення їхньої ефективності шляхом приведення експлуатаційних параметрів конвеєра у відповідність до реальних умов експлуатації.
Розроблена концепція й основні положення теорії адаптації конвеєрів; розроблено нелінійні моделі адаптації конвеєрів і системи «конвеєр-негабарит-комбайн» до типових умов експлуатації; встановлені закономірності формування навантажень у силовій системі конвеєрів у робочому режимі і в екстремальних умовах при важких пусках і заклинюваннях тягового органу; обґрунтована область ефективної роботи конвеєра із засобами адаптації в робочому режимі; встановлено закономірності поводження і ефективність системи адаптації конвеєрів у перехідних режимах; розроблені й впроваджені технічні вимоги до системи адаптації конвеєра, програмне забезпечення інформаційно-інтелектуальних структур системи і рекомендації щодо удосконалення засобів адаптації, що в сукупності дозволило вирішити значну наукову й прикладну проблему в області створення й експлуатації вибійних скребкових конвеєрів.

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 погодження2” не перевищують критичного значення, що відповідає прийнятому обсягу експерименту і рівню значущості 0,05.
5. Підвищення ефективності роботи вибійних скребкових конвеєрів у робочому режимі за їх адаптації до реальних умов експлуатації через оперативне управління швидкістю і регулювання натягу тягового органу обґрунтовується критеріями адаптації, що представляються як відношення середніх значень витрат енергії на транспортування вугілля, ресурсів риштачного ставу, а також тягового органу базового і адаптованого конвеєрів, а при управлінні швидкістю у слідкуючому режимі знаходяться у обернено-пропорційній залежності від математичного сподівання вантажопотоку. Для конвеєрів типу СП, що експлуатуються на шарах вугілля потужністю 0,7...2 м, середньозважене у масштабах вугільної галузі значення критерію адаптації, який дозволяє оцінити доцільність розробки САУ швидкістю, становить 1,73.
6. Доведено, що у приводах з двома асинхронними двигунами і з жорстким зв'язком двигунів з редукторами при самому несприятливому співвідношенні номінальних ковзань двигунів й напруг живлення, які підводяться до них, коефіцієнт перенавантаження сягає 1,4 при номінальних й 1,2 при максимальних навантаженнях. У гідродинамічному приводі коефіцієнт перенавантаження сягає 1,56 і більше. У типових умовах експлуатації при керуванні швидкістю і вирівнюванні навантажень між приводними блоками ймовірність безвідмовної роботи зубчастих передач редуктора конвеєра (СПМ87Д) збільшується в 1,34 рази. При ймовірності 0,9 ресурс передач збільшується в 12,5 разів. Для вирівнювання навантажень у гідродинамічному приводі рекомендується удосконалений компенсаційний спосіб.
7. При екстрених перевантаженнях конвеєрів, обладнаних засобами адаптації, середні втрати представляються дрібно-раціональною функцією, екстремум (мінімум) якої в типових реальних умовах експлуатації конвеєра припадає на область навантажень, які перевищують критичний момент його двигунів, що дозволяє оптимізувати захист силової системи конвеєра від перенавантажень для підвищення його ефективності. При обґрунтованому виборі обсягу експерименту, який проводиться за методом статистичних випробувань, похибка визначення середніх втрат при довірчій ймовірності 0,95 не перевищує 10 %.
8. Екстрені переміщення очисного комбайна при заклинюванні негабаритних предметів між корпусом комбайна і тяговим органом конвеєра в ряді випадків досягають небезпечних значень. Попадання негабаритів під комбайн виключається при застосуванні превентивного захисту, що включає датчик негабаритів контактного типу й систему динамічного гальмування асинхронних двигунів конвеєра, причому вибір раціональних значень струму динамічного гальмування дозволяє обмежувати вибіг тягового органа в допустимих межах, а настроювання зусилля спрацьовування датчика завдяки його адаптації до міцносних параметрів негабариту зменшити частоту спрацьовувань захисту.
9. Розроблено технічні вимоги до системи адаптації конвеєрів, алгоритм адаптації, програмне забезпечення зовнішньої системи керування і рекомендації з удосконалення засобів адаптації. Очікуваний економічний ефект від впровадження системи адаптації, який розраховується на строк служби конвеєра, при якому вичерпується його ресурс за кількостю вугілля, становить 2,96 млн. грн.