Шевченко Олександр Іванович. Підвищення енергетичної ефективності тягового електропривода кар'єрних самоскидів великої вантажопідйомності

Короткий опис

Шевченко Олександр Іванович. Підвищення енергетичної ефективності тягового електропривода кар'єрних самоскидів великої вантажопідйомності: дис... канд. техн. наук: 05.09.03 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2004

Шевченко О.І. Підвищення енергетичної ефективності тягового електропривода кар'єрних самоскидів великої вантажопідйомності.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.03 - електротехнічні комплекси і системи. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2003.
Дисертація присвячена підвищенню енергетичної ефективності ТЕП великовантажних автосамоскидів з автономною електроенергетичною установкою шляхом використання енергії гальмування в умовах глибоких кар'єрів, на прикладі автосамоскидів типу БелАЗ-7509. З цією метою проаналізована робота електромеханічного устаткування ВКС і встановлено, що його низька ефективність обумовлена нераціональним використанням енергії, що виробляють ТЕД у генераторному режимі роботи. Доведено, що підвищення ефективності роботи ТЕП можливе при застосуванні РГ як основного способу ЕГ, у результаті зниження споживання дизельного палива і збільшенні продуктивності системи охолодження ТЕД. Установлено, що потужність рекуперації повинна бути обмежена з урахуванням забезпечення технічних умов експлуатації ДД.
Установлена аналітична залежність між зниженням витрати палива в технологічному циклі та технологічних параметрах експлуатації ВКС при рекуперації енергії гальмування. Установлено, що максимальна економія палива в технологічному циклі автосамоскида досягається при значенні потужності рекуперації в момент припинення споживання дизельного палива.
Обґрунтованість і вірогідність наведених у роботі положень і рекомендацій підтверджені результатами комп’ютерного моделювання та близькістю результатів теоретичних та експериментальних досліджень.

У дисертації наведені теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання, що виявляється в обґрунтуванні доцільності використання РГ для підвищення енергетичної ефективності тягового електропривода ВКС з автономною енергетичною установкою. Відповідно до результатів теоретичних і експериментальних досліджень можливо сформулювати такі висновки:
1. Підвищити енергетичну ефективність роботи ТЕП можливо за рахунок використання енергії гальмування ВКС, застосувавши рекуперативне гальмування як основний спосіб ЕГ. Це дає змогу знизити споживання ДП і поліпшити умови охолодження ТЕД.
2. Зниження споживання ДП може бути досягнуте як за рахунок зниження навантаження на ДД, так і в результаті часткової чи повної компенсації потужності механічних утрат ДД, що дорівнюють 60-70% індикаторної потужності ДД у гальмовому режимі роботи трансмісії.
3. Доведено, що зниження годинної витрати ДП при РГ залежить від маси ВКС, швидкості руху на спуску й уклону дороги. Потужність гальмування на спуску з уклоном менше 3% недостатня для практичного використання з метою збільшення енергетичної ефективності ТЕП.
4. Установлено, що для забезпечення технічних умов експлуатації ДД потужність рекуперації повинна бути обмежена значенням, при якому досягається або максимальна частота обертання його вала, або мінімальне споживання ДП, що визначає температурний режим ДД. Максимальна потужність рекуперації для ВКС БелАЗ складає близько 25% номінальної потужності його ДД.
5. Збільшення подачі охолоджуючого повітря до ТЕД залежить від значення потужності рекуперації, та не перевищує 36% при досягненні номінальної частоти обертання ДД типу 6ДМ21А. При обмеженні потужності рекуперації з метою недопущення припинення споживання ДП - збільшення не більш 6-8 %.
6. Установлено, що для підвищення ефективності режиму рекуперації та зниження втрат потужності в якірному колі системи ТГ-ТД збудження ТГ повинне змінюватися пропорційно електрорухомій силі ТЕД.
7. Доведено, що реалізація рекуперативного гальмування із самозбудженням ТЕД можлива тільки при достатній швидкодії контуру регулювання якірного струму системи ТГ-ТЕД, що можливо при імпульсному регулюванні.
8. Установлено, що при незалежному збудженні ТЕД ефективність рекуперативного гальмування вища при постійному максимальному значенні магнітного потоку.
9. Проведене комп'ютерне дослідження показало, що в усьому діапазоні зміни маси автосамоскида й уклону дороги, що відповідають технічним умовам експлуатації, забезпечується задана швидкість руху і припустимі режими експлуатації електроустаткування і ДД, що підтверджує можливість застосування рекуперативного гальмування як основного способу електричного гальмування ВКС.
10. Експериментально підтверджена можливість режиму роботи ДД зі зниженням споживання дизельного палива, якщо ТГ працює у руховому режимі. Розбіжність результатів розрахункових і експериментальних - не більше 10%.
11. Значення економії палива в технологічному циклі ВКС при рекуперації енергії гальмування пропорційно масі автосамоскида і зростає зі збільшенням уклону дороги. Максимальна економія досягається при значенні потужності рекуперації в момент припинення споживання дизельного палива.
12. Автосамоскиди типу БелАЗ-7509 із режимом РГ доцільно використовувати в кар'єрах із середнім значенням уклонів не менш 6%. У технологічному циклі зі спуском без вантажу можлива економія до 8%, зі спуском навантаженого - до 22%. Строк окупності в цінах 2003 року складає від 2 до 5 років залежно від вартості додаткового електроустаткування та умов експлуатації.