Особенности стационарных машин как мехатронных объектов

1. Шахтные водоотливные установки

Водоотливная уста­новка работает по жесткой программе, определяющей последователь­ность выполняемых операций.

Программа начинается с контроля уровня воды в водосборнике. Когда вода достигает верхнего уровня, тогда заливается насос, после чего включается в сеть его приводной двигатель. Когда давление в нагнетательном патрубке приблизится к номинальному, открывается задвижка нагнетательного трубопровода. Если пуск проходит нор­мально, то насос принимает нагрузку, в нагнетательном трубопрово­де устанавливается номинальное давление, насос работает с полной производительностью. Во время работы насоса контролируется уро­вень воды в водосборнике, температура подшипников и обмоток электродвигателя. При достижении водой нижнего уровня закры­вается задвижка в нагнетательном трубопроводе, и приводной дви­гатель отключается от сети. Насосный агрегат останавливается.

2. Система проветривания шахт

Построение системы управления проветриванием (САУП) шахты — задача, сложность которой обусловлена непрерыв­ными случайными нестационарными изменениями параметров руднич­ной атмосферы и вентиляционной сети.

В последнее время разработаны и продолжают совершенствоваться локальные системы автоматического управления отдельными подсисте­мами системы проветривания шахты. Доведены до широкого промышленного внедрения автоматизация главных вентиляторных и калориферных установок, автоматический контроль содержания метана в рудничной атмосфере, автоматизация проветривания тупиковых забоев подготовительных выработок вентиляторами местного проветривания.

Для управления главными вентиляторными установками необходимо: выбирать управление вентиляторной установкой из машинного зала или из помещения диспетчера; устанавливать режим работы вен­тилятора (нормальный и реверсивный) из машинного зала или из по­мещения диспетчера; вести автоматический контроль за работой уста­новки; частично регулировать производительность вентилятора пово­ротом лопаток направляющего аппарата на ходу (если это позволяет конструкция вентилятора); автоматически включать резервный венти­лятор в случае аварийного отключения рабочего агрегата; автоматически включать резерв низкого напряжения и автоматическое повтор­ное включение при кратковременном (до 10 с) отключении питающего высокого напряжения; реверсировать вентиляционную струю из ма­шинного зала или из помещения диспетчера без остановки вентилятора.

Переводится реверсивный вентилятор из нормального режима в реверсивный универсальным переключателем после полной остановки. Пуск осуществляется кнопкой «Пуск», как и при работе вентилятора в нормальном режиме.

Калориферные установки

На шахтах применяются две технологические схемы калориферных уста­новок: безвентиляторная и с нагнетательными вентиляторами. В качестве воздухоподогревателей применяются водяные или паровые калориферы. Воз­дух, проходя через калориферы, нагревается до температуры 50—60° С, а за­тем после смешивания с холодным воздухом в специальной смесительной ка­мере доводится до температуры 10—16° С и нагнетается в ствол специальным нагнетательным вентилятором или засасывается в шахту за счет работы венти­лятора главного проветривания (безвентиляторная технологическая схема). Температура и количество воздуха, подаваемого в шахту, обычно регулируется специальными лядами, шиберами или жалюзи, которыми оборудуются смеситель­ные камеры.

Для калориферных установок, система управления обеспечивает:

стабилизацию температуры воздуха в стволе шахты в за­данных пределах путем регулирования производительности одного из венти­ляторов;

управление вентиляторными агрегатами;

отключение приводных электродвигателей вентиляторов при перегреве подшипников;

автоматическое закрытие направляющего аппарата при остановленном вентиляторе;

блокировку от включения вентилятора при перекрытии вентиляционного канала лядами.

Кроме этого аппаратура случаях обеспечивает необходи­мую световую и звуковую сигнализацию и непрерывный контроль температуры воздуха в стволе.

Подъемные установки

Подъемная система является одной из наиболее сложных промышленных установок, от надежности и безопасности работы которой зависят показатели работы шахты. Надежность и безопасность работы подъемных установок зна­чительно повышается при автоматизированном управлении ими. Системы управления и режимы работы автоматизированного электропривода подъема определяются технологическими параметрами установки: назначением, высо­той подъема, типом и грузоподъемностью подъемного сосуда, количеством го­ризонтов.

Различают следующие виды управления подъемными установками: авто­матическое, полуавтоматическое, дистанционное, дистанционно-автоматиче­ское и ручное. При автоматическом управлении пусковой импульс подается после загрузки скипа автоматически, без вмешательства машиниста. При полуавтоматическом управлении машинист выполняет две операции: растор­маживает машину и дает пусковой импульс. Дистанционное управление подъем­ной машиной осуществляется машинистом на расстоянии., например с приемной площадки в надшахтном здании и т. д. При дистанционно-автоматическом управлении машиниста нет, а импульс на пуск машины подается с места по­грузки или из клети (лифтовая система в инспекторском подъеме). Ручное управление подъемной машиной осуществляет машинист, который при этом ориентируется на показания контрольно-измерительных приборов.

Для скиповых подъемных установок рекомендуется применять автомати­ческое (основной вид) и полуавтоматическое управление, для клетевых подъем­ных установок — дистанционное управление с приемной площадки.

Классификацию схем управления подъемными установками ""принято производить исходя из средств, используемых в период замед­ления и дотягивания: схемы с динамическим торможением; двух двигательный привод; схемы с использованием тока низкой частоты; асинхронный каскад; схемы с микроприводом; схемы с коррекцией пути замедления; схемы с жид­костным реостатом; автоматическое и дистанционное управление с использо­ванием мехааических тормозов.

Схемы с использованием тока низкой частоты основаны на использовании зависимости скорости вращения асинхронного-двигателя от частоты переменного тока. Замедление подъемной машины осу­ществляется при помощи динамического торможения, а режим дотягивания — при питании двигателя током низкой частоты (2—4 гц). В этой схеме источником. напряжения низкой частоты является генератор динамического торможения, постоянный ток которого в период дотягивания преобразуется в переменный ток низкой частоты. Наиболее перспективными являются транзисторные преобра­зователи частоты.

В основу схемы управления положены следующие принципы автоматиза­ции: пуск с ползучей скоростью под контролем регулируемого механического торможения до выхода порожнего сосуда из разгрузочных кривых. В ряде случаев это необходимо для уменьшения динамической нагрузки на разгру­зочные кривые и копер. Там, где эта необходимость отпадает, применяется разгон в функции тока и времени; замедление в режиме свободного выбега или нерегулируемого динамического торможения с выбором пункта начала замедления при наличии регулируемого механического торможения; кроме того, возможно осуществление замедления при помощи динамического тормо­жения с электромашинным или релейным регулятором; дотягивание с пол­зучей скоростью под контролем регулируемого механического торможения.

Литература

1.Конспект лекций по изучаемой дисциплине.

2. Введение в мехатронику: В 2-ух кн. Кн.1. Учеб. Пособие / Тугенгольд А.К., Богуславский И.В., Лукьянов Е.В. и др.; Под ред. А.К.Тугенгольда.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002.- 162 с.

3. Введение в мехатронику: В 2-ух кн. Кн.2. Учеб. Пособие / Тугенгольд А.К., Богуславский И.В., Лукьянов Е.В. и др.; Под ред. А.К.Тугенгольда.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004.- 249 с.

4. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей: Учебник. Издание второе, исправленное и дополненное.- М.: Изд-во «СТАНКИН», 2005.-368с.

5. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение: Учебное пособие. - М.: Изд-во «Машиностроение», 2006.- 256с.

6. Стадник Н.И., Сергеев А.В., Кондрахин В.П. Мехатроника в угольном машиностроении // Известия Донецкого горного института, №1.– Донецк, 2006.- C.148-163

7. Стадник Н.И. Кондрахин В.П. Очистной механизированный комплекс как совокупность синергетически связанных многоприводных мехатронных агрегатов // Наукові праці Донецького національного технічного університету, вип. 13 (123) , Серія: гірничо-електромеханічна, Донецьк, 2007.- С.138-151

8.Стадник Н.И., Сергеев А.В., Кондрахин В.П. Особенности и функциональная модель мехатронного очистного комплекса //Горное оборудование и электромеханика. -№5.-2008.-с.32-40.

9. Кондрахин В.П., Стадник Н.И. Оценка остаточного ресурса горнах машин //Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования// Сб.научных трудов ГП «Донгипроуглемаш».-Донецк.-Астро,2008.-С.685-684.

10. В.П. Кондрахин, В.В. Косарев, Н.И. Стадник. Электрические механизмы пермещения очистных комбайнов. Монография. Донецк – 2010. Стр .-258.

11. «Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования» Сборник научных трудов под общей редакцией академика АГН Украины, лауреата Государственной премии Украины, кандидата технических наук В.В.Косарева и члена-корреспондента АГН Украины, доктора технических наук Н.И.Стадника. Донецк-2008г.

12. Кондрахин В.П., Мельник А.А, Косарев В.В., Стадник Н.И., Косарев И.В. «Математическая модель для исследования нагрузок в двухскоростном многодвигательном приводе и тяговом органе скребкового забойного конвейера». Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.132-140. Випуск 16(142) Донецьк-2008.

13. Кондрахин В.П., Мельник А.А., Косарев В.В., Стадник Н.И., Мезников А.В. «Моделирование рабочих режимов вынесенной системы перемещения очисного комбайна, оснащенной частотно-регулируемым приводом». Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія:„Гірничо-електромеханічна”. Стор.141- 148. Випуск 16(142) Донецьк-2008.

14. Пивняк Г.Г., академик НАН Украины, доктор техн. наук, Косарев В. В., канд. техн. наук, Стадник Н. И., доктор техн. наук, Ткачев В.В.,доктор техн. наук. Энергосбережение за счет внедрения высокопроизводительного оборудования нового поколения. Науковий вісник Національного гірничого університету , №1, 2009. стор. 68-72.

15. В.В. Ткачев, Н.И. Стадник, С.Н. А.В. Бубликов Алгоритм энергосберегающего управления угольным комбайном. Науковий вісник Національного гірничого університету , №2, 2009. стор. 82-88

16. Косарев В.В., Стадник Н.И., Горбатов П.А Мехатронный подход к проектированию сложных горных машин. Сборник научных трудов Школа підземної розробки. 2 Міжнародна науково-практична конференція 05-12 жовтня 2008року. Дніпропетровськ-2008, НГУ. С.24-29

17. Косарев В.В., Стадник Н.И., Семенченко А.К., Шабаев О.Е. Применение принципов мехатроники при создании оборудования нового технического уровня. Материалы научно - методического Совета по вопросам машиностроения и металлообработки Министерства просвещения и науки Украины «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование». 30-31 марта, 1 апреля 2009 года. М.Макеевка

18 Кондрахин В.П., ДонНТУ, Стадник Н.И., Косарев В.В., Косарев И.В., ГП «Донгипроуглемаш», Украина. Оптимизация алгоритма пуска многоприводных двухскоростных забойных конвейеров. Форум гірників 2009г. Стор.190-196. Матеріали міжнародної конференції. 30 вересня-03 жовтня м.Дніпропетровськ, 2009р.

19. Стадник Н. И., доктор техн. наук, Мезников А. В., Сергеев А. В., Руденко И. Ю., инженеры (ГП «Донгипроуглемаш») Энерговооруженность современных очистных комбайнов для тонких пластов. Форум гірників 2009г. Стор.239-245. Матеріали міжнародної конференції. 30 вересня-03 жовтня м.Дніпропетровськ, 2009р.

20. В.В. Косарев, Ю.І. Варшавський,І.Г. Вассерман, І.В. Косарев,

О.Л. Непомнящий, М.І. Стаднік, В.В. Ткачов. Монографія

Створення та освоєння серійного виробництва високопродуктивних вуглевидобувних комплексів нового покоління. Дніпропетровськ, 2009. Стор.199.

21 Косарев В.В., канд. техн. наук, Стадник Н.И., док.техн. наук, Косарев И.В., Варшавский Ю.И., инженеры Никитин (ГП «Донгипроуглемаш»). Эмульсии и их автоматическое приготовление для гидросистем очистных механизированных комплексов. Уголь Украины 2009г. № 9 Стр.12-16.

22. Н.И Стадник., докт. техн. наук, А.В Мезников., А.В Сергеев., И.Ю. Руденко, инж., Г.П. (Донгипроуглемаш), г.Донецк, Украина. Возможность повышения энерговооруженности очистных комбайнов для тонких пластов. «Горное оборудование и электромеханика». №11 -2009г. Стр.29-34.

23. Н.И. Стадник, В.В. Ткачев. Синтез систем управления горнами машинами нового технического уровня. Науковий вісник Національного гірничого університету , №12, 2009. стор. 66-72.

24. В.П.Кондрахин, докт. техн. наук, проф., (Донецкий национальный технический университет), В.В.Косарев, канд. техн. наук, директор, Н.И.Стадник, докт. техн. наук, первый зам. директора (Донгипроуглемаш). Устойчивый момент и диапазон частотного регулирования двухдвигательного привода механизма перемещения очистного комбайна.

Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.77-90. Випуск 18(172) Донецьк-2010.

25. Стадник Н.И., докт. техн. наук, ГП «Донгипроуглемаш», Ткачев В.В., докт. техн. наук, Автоматизация процессов добычи и транспортирования как средство повышения эффективности угольной отрасли, Национальный горный университет. Горный журнал Черные металлы Специальный выпуск 2010. г.Москва 70 лет Пивняку Г.Г.

26. Н.И  Стадник, А.В. Мезников, И.Ю. Руденко, ГП «Донгипроуглемаш», В.П. Кондрахин, Дон НТУ. Формирование закона частотного регулирования привода подачи очистных комбайнов. Украина Форум гірників 2010. Стор.126-133. Матеріали міжнародної конференції. 21-23 жовтня м.Дніпропетровськ, 2010р

27. УДК622.232.72 В.В. Косарев, канд. техн. наук,Н.И. Стадник, доктор техн. наук,Ю.И. Варшавский, Ю.Н. Кирилюк, С.В. Никитин, инженеры (ГП "Донгипроуглемаш") Устройство диагностики мобильное УДМ. Уголь Украины №11, 2010г. Стр. 28-31.

28. УДК622.232 В.П.Кондрахин, докт. техн. наук, проф., (Донецкий национальный технический университет), В.В.Косарев, канд. техн. наук, Н.И.Стадник, докт. техн. наук, (Донгипроуглемаш) Влияние неравномерности распределения нагрузки между приводамимеханизма перемещения на производительность очистного комбайна.

«Горное оборудование и электромеханика». №10 -2010г. Стр.43-48.

29. УДК 622.647.1 Кондрахин В.П. доктор техн. наук (ДонНТУ), Стадник Н.И. доктор техн. наук (ДП Донгипроуглемаш) Пусковые режимы трехприводных двухскоростных забойных конвейеров Уголь Украины №5, 2011г. Стр. 45-48.

30. В.П. Кондрахин, д-р техн. наук, проф., Донецкий национальный технический университет, В.В. Косарев, канд. техн. наук, директор, Н.И. Стадник, д-р техн. наук, первый зам. директора, Донгипроуглемаш. Анализ компоновочных схем комбайнов для выемки тонких пластов по критериям энерговооруженности.Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.76-85. Випуск 21(189) Донецьк-2011.

31. Стадник Н И., д. т. н., Мезников  А.В., Руденко И.Ю. (ГП  «Донгипроуглемаш»), Ткачев В.В., д.т.н. С.Н. Проценко (Национальный горный университет), Украина

О выборе мощности частотно-регулируемого электропривода ленточного конвейера.

Збірник наукових праць Національного гірничого університету №36 , ТОМ 2 стор.124-129. Дніпропетровськ, 2011.

32. Кондрахин В.П. доктор техн. наук (ДонНТУ), Стадник Н.И. доктор техн. наук (ДП Донгипроуглемаш) Анализ компоновочных схем комбайнов для выемки тонких пластов по массовогабаритным критериям. Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.106-115. Випуск 22(195) Донецьк-2011.

33. В.П. Кондрахин, Н.И. Стадник О характере нагрузки частотно-регулируемых приводов двухдвижительных механизмов перемещения очистных комбайнов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (Journal of Mining Science), №3, 2012.- С. 113-124

34. Н.И.Стадник, Частотно-регулируемый электропривод ленточных конвейеров на базе самовентилируемых двигателей (Донецк, ДонНТУ). Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.226-232. Випуск 2(24) 2012 Донецьк-2012.

35. Н.И.Стадник, Управление мехатронными горными машинами (Донецк, ДонНТУ). Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.218 - 225. Випуск 2(24) 2012 Донецьк-2012.

36. В.П.Кондрахин, Н.И.Стадник Сравнительный анализ комбайнов для выемки тонких пластов с вынесенной и встроенной системами перемещения (Донецк, ДонНТУ). Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.105-117. Випуск 2(24) 2012 Донецьк-2012.

37.Н.И.Стадник Автоматизация мехатронных горных машин

Збірник наукових праць Національного гірничого університету №38.Стор.163-171. Дніпропетровськ, 2012. УДК 622.23.05-52

38. Н.И. Стадник, д-р техн. наук (Украина, Донецк, ДонНТУ) Об использовании самовентилируемых двигателей в составе частотно-регулируемого электропривода ленточных конвейеров. ГІРНИЧА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА ТА АВТОМАТИКА НАУКОВО-ТЕХНІЧНИЙ ЗБІРНИК, 89, Стор.139-142. Дніпропетровськ, 2012.

39. Н.И.Стадник, докт. техн. наук (Донецк, ДонНТУ) Системы управления современными горными машинами Міністерство освіти і науки України. Системні технології 2(85) 2013. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. Стор.55-65. Дніпропетровськ, 2013.

40.Стадник Н.И., Бубликов А.В. Идентификация процесса заштыбовки шнека добычных комбайнов на тонких пластах сложного строения Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.161-174. Випуск 1(25) 2013 Донецьк-2013.

41. Н.И. Стадник, к.т.н., Сергеев А.В., Мезников А.В. Системы управления и привод забойных скребковых конвейеров // Уголь Украины. - 2003. – N9. - С.38-41.

42. Аппаратура управления и контроля проходческих комбайнов. Стадник Н. И., Мезников А.В., Куралех И.И.Уголь Украины. - 2005. – N10. - С.18-21.

43. Электрический привод подачи очистного комбайна для тонких пластов.

Стадник Н.И., Сергеев А.В. Форум горняков 2005г. Материалы международной конференции 12-14 октября. Стр. 84-93.

44. Управление двухскоростными скребковыми конвейерами. Стадник Н.И. д.т.н., Ткачев В.В. д.т.н., Мезников А.В. Науково-технічний збірник „Гірнича електротехніка та автоматика” Випуск 75. Дніпропетровськ 2005. Стор. 62-68.

45. Концептуальная характеристика сложных горных машин как мехатронных систем. Горбатов П.А. д.т.н., проф., (ДонНТУ) Косарев В.В. канд.тех.наук, Стадник Н.И. д.т.н.,(Донгипроуглемаш). Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.53-61. Випуск 104. Донецьк-2006.

46. Горные машины для подземной добычи угля: Учебное пособие для вузов / П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкин, Н.М. Лысенко, С.В. Павленко, В.В. Косарев; под общ. ред. П.А. Горбатова. – 2-е издание, перераб. и доп. – Донецк: Норд Компьютер, 2006. – 669 с.: илл.

47. Стадник Н.И. – д.т.н. (ГП «Донгипроуглемаш»),Семенченко А.К. – д.т.н., профессор (ДонНТУ), Мезников А.В. – инженер (ГП «Донгипроуглемаш») Скребковый конвейер как мехатронный модуль. Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-електромеханічна”. Стор.249-259. Випуск 12(113). Донецьк-2006

48. Стадник Н.И., Сергеев А.В., Мезников А.В., Кондрахин В.П.

Принципы мехатроники при проектировании горных машин. Форум горняков.2007г. стр.7-17. Материалы международной конференции. 11-13 октября 2007. г. Днепропетровск

49. Стадник Н.И. Системы управления горными машинами нового поколения. Сборник научных трудов «Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования» Донецк 2008г. С. 74-95.

50. Стадник Н.И., Сергеев А.В., Мезников А.В., Конрахин В.П., «Проектирование горных машин как мехатронных объектов». Сборник научных трудов «Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования» Донецк 2008г. С. 133-145

51. Горбатов П.А., Косарев В.В., Стадник Н.И., «Сложные горные машины как мехатронные системы». Сборник научных трудов «Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования» Донецк 2008г. С.146-155

52. Косарев В.В., Стадник Н.И., Варшавский Ю.И., Косарев И.В., Никитин С.В. «Аппаратура управления режимами работы насосных станций типа СНД для механизированных крепей». Сборник научных трудов «Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования» Донецк 2008г.

С. 493-507.

53. Косарев В.В., Сергеев А.В., Стадник Н.И., Рабинович З.М. Влияние параметров системы электропривода и условий эксплуатации на нагрузку очистных комплексов // Уголь Украины.- 1998. - №6. - С. 24-27.

54. Комплекс технических средств управления очистным комбайном УКД300. В.В.Синенко, В.Н.Сирченко, А.А. Акатов и др. // Уголь Украины.- 2006. - №9. - С. 29-31.

55. Сургай Н.С., Виноградов В.В., Кияшко Ю.И. Производительность очистных комплексов нового технического уровня и пути ее повышения/Уголь Украины- 2001. - № 6 – С. 3-5.

56. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974. -328 с.

57. Косарев В.В., Стадник Н.И., Косарев И.В., Мизин В.А., Приседский Е.В. Новое горно-шахтное оборудование для технического переоснащения угольных шахт // Уголь Украины.- 2007.- № 2.

58. Стадник Н. И., Бойко Г. Г., Рябченко А. С. Очистные комбайны УКД200 и УКД300 для эффективной отработки тонких пластов // Уголь Украины.- 2003.- № 9.

59. Костюков В.М., Сошенко И. Н. Высокопроизводительные очистные комбайны нового поколения КДК500 и КДК700 для пластов мощностью 1,35-4,3 м // Уголь Украины.- 2003.- № 9.

60. Андреев Г. В., Косарев И. В., Лелека И. Т., Довженко В. И. Скребковые конвейеры нового технического уровня // Уголь Украины.- 2003.- № 9.

61. Электрооборудование для очистных комплексов высокой энерговооруженности. Стадник Н.И., д.т.н., Мезников А.В., Руденко И.Ю. инженеры (Донгипроуглемаш). Уголь Украины №5 2006г. Стр. 23-27.