1461
.pdfшину. Дозирование двигательного момента необходимо также в случае загрузки подъемного сосуда на весу, когда цикл выполняется автоматически.
12.Необходимо предусматривать выборку слабины каната до начала периода движения, если загружаемый подъемный сосуд устанавливается на посадочные брусья. В случае загрузки подъемного сосуда на весу выбор слабины каната не производится, а команда на растормаживание машины должна подаваться после создания двигательного момента, достаточного для предотвращения проворота органа навивки в обратную сторону.
13.Если подъемная установка оборудована загрузочным устройством с секторным затвором, который открывается под действием веса опускающегося скипа, то в момент посадки скипа на педаль его скорость должна составлять не более 0,5 – 0,6 м/с. Если скип в период дотягивания не имеет механического контакта с загрузочным устройством, то скорость дотягивания в зависимости от возникающих в разгрузочных кривых динамических усилий принимается в пределах 0,7–1 м/с.
14.Минимальный путь дотягивания подъемных сосудов необходимо принимать в зависимости от конструкции загрузочно-разгрузочных устройств и самих сосудов. В реальных условиях может наблюдаться разброс точки начала дотягивания, обусловленный различной величиной упругой деформации канатов, неточностью срабатывания этажных выключателей путевого командоаппарата и др., устранение которых требует существенного усложнения системы автоматического управления (САУ).
15.Точность остановки подъемных сосудов в конечных положениях должна быть достаточной для их надежной разгрузки при полном исключении случаев срабатывания выключателей переподъема. Для соблюдения установленных норм выключатели настраиваются на срабатывание при переподъеме в 0,4–0,5 м. В этих условиях для скипов допустимое отклонение от нормального положения в месте разгрузки должно составлять до +300 мм с учетом разброса точки срабатывания выключателя стопорения, пути стопорения (т. е. величины проворота органа навивки после срабатывания выключателя стопорения) и приподнимания скипа после разгрузки вследствие уменьшения величины упругой деформации канатов. Поэтому величина пути стопорения по экспериментальным данным не должна превышать 50–100 мм. При использовании качающихся площадок отклонение подъемных сосудов от нормального положения должно составлять ±100 мм.
16.Перед стопорением необходимо снижать скорость до 0,25–0,3 м/с, то есть вводить дополнительную (посадочную) ступень скорости для обеспечения требуемой точности остановки подъемных сосудов в конечных положениях и снижения динамических нагрузок при посадке опускаемого сосуда на брусья и в момент стопорения машины механическим тормозом. Переход
541
на посадочную скорость происходит в результате срабатывания этажного выключателя путевого командоаппарата, а команда на стопорение машины поступает от датчика, установленного на копре (или в стволе). При точной настройке этажного выключателя стопорение машины механическим тормозом происходит сразу же после перехода на посадочную скорость. Однако вследствие различной величины упругой деформации канатов поднимаемого сосуда и разброса точки срабатывания этажного выключателя движение с посадочной скоростью может происходить на участке пути до 1 м. Чтобы при этом не происходило сколько-нибудь заметного увеличения продолжительности цикла из-за статического падения скорости, она должна поддерживаться с точностью до 0,05 м/с.
17.Рекомендуется, чтобы каждый из силовых регулирующих аппаратов системы управления содержал не более одного компактного легкозаменяемого блока управления, электрические соединения внутри блока выполнялись пайкой, без разъемных узлов. При этом в результате резкого сокращения объема внешней коммутации и числа разъемных соединений существенно повышается надежность аппаратуры и практически отпадает задача поиска неисправного блока, которая для обслуживающего персонала невысокой квалификации представляется достаточно сложной даже при наличии системы индикации неисправностей.
18.Рекомендуется, чтобы аппаратура управления имела минимальное число регулировок, используемых для настройки аппаратуры после монтажа на объекте. Обилие регулировок усложняет процесс настройки и увеличивает вероятность неправильных действий со стороны обслуживающего персонала.
19.Производительность подъемной установки при автоматическом управлении должна быть не ниже средней производительности при ручном управлении машиной наиболее опытным машинистом этой установки.
Каждая автоматизированная подъемная установка должна иметь следующие дополнительные сигнальные устройства:
а) световую сигнализацию в здании подъемной машины:
–об отсутствии горной массы в загрузочном бункере;
–о заполнении приемного бункера;
–о приходе подъемного сосуда в разгрузочные кривые;
–о разгрузке подъемного сосуда;
–об открытом и закрытом положениях затворов дозаторов загрузочного устройства;
–о перегоне порожних скипов;
–о введении команды «Отбой» из здания подъемной машины;
–о введении команды «Отбой» из камеры загрузочного устройства или от опрокида;
542
б) световую сигнализацию у оператора загрузочного устройства или опрокида:
–о переводе подъемной установки на автоматическое или дистанционное управление;
–об отсутствии горной массы в загрузочном бункере;
–о заполнении приемного бункера;
–о разгрузке подъемного сосуда;
–об открытом и закрытом положениях затворов дозаторов загрузочного устройства;
–о введении команды «Отбой» из здания подъемной машины;
–о введении команды «Отбой» из камеры загрузочного устройства или опрокида;
–о предохранительном торможении подъемной машины;
в) световую сигнализацию у диспетчера:
–об автоматическом, дистанционном или местном управлении подъемной машиной;
–об отсутствии горной массы в загрузочном бункере;
–о заполнении приемного бункера;
–о введении команды «Отбой» из здания подъемной машины;
–о введении команды «Отбой» из камеры загрузочного устройства или от опрокида;
–о предохранительном торможении подъемной машины;
г) указатель срабатывания аппаратов защиты.
Если автоматизированная подъемная установка работает без обслуживающего персонала в здании подъемной машины, то сигнализация согласно п. 1, а также световая сигнализация о предохранительном торможении должны быть продублированы в помещении, из которого осуществляется контроль за работой подъемной установки.
Отклонения от перечисленных выше требований должны быть устранены либо согласованы в установленном порядке.
17.2. Системы автоматического управления подъемными установками
Система автоматического управления шахтной подъемной установкой (САУ ШПУ) должна обеспечить автоматическое выполнение полного цикла подъемапускаподъемной машины, вывод подъемных сосудовизразгрузочных кривых, разгон с заданным ускорением, движение на максимальной скорости, замедление, дотягиваниенапониженнойскоростиистопорениевконечныхположениях.
Современные электроприводы постоянного и переменного тока с микропроцессорной системой автоматического регулирования обеспечивают
543
диапазон регулирования скорости до 100:1 без пульсаций момента, высокий КПД, статическую ошибку регулирования скорости 0,01%, динамическую ошибку при 100 %-ном скачке момента 0,1–0,2%.
Такие электроприводы отвечают всем требованиям к САУ ШПУ и способны без дополнительных мероприятий обеспечить автоматическое, дистанционное или местное управление подъемной установкой, т.е. автоматическое выполнение полного цикла подъема.
Для автоматизации подъемных установок с такими электроприводами требуется сформировать разрешающий пусковой сигнал от аппаратов, контролирующих процессы загрузки и разгрузки подъемных сосудов при автоматическом способе управления, или получить сигнал от оператора загрузочного устройства при дистанционном способе управления. При этом следует учесть технологию загрузки и разгрузки подъемных сосудов (загружаемый подъемный сосуд устанавливается на посадочные брусья или загружается на весу) и другие особенности конкретной подъемной установки.
После этого программно сформировать задающий сигнал и проектные или расчетные уставки для САР скорости, обеспечивающие выполнение проектной или расчетной тахограммы, и поочередно произвести наладку отдельных элементов полного цикла подъема, используя местное управление подъемной установкой.
Для электропривода переменного тока с фазным ротором с металлическим реостатом в цепи ротора, которым оснащены более 90 % подъемных машин, находящихся в эксплуатации в угольной и горнорудной промышленности стран СНГ, такой подход неприемлем из-за низкой управляемости этого электропривода.
Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором с реостатом в цепи ротора нелинейные, исключают однозначность между сигналом управления и скоростью при различных нагрузках, что не позволяет получить устойчивую пониженную скорость при выводе подъемных сосудов из кривых, при дотягивании на пониженной скорости, устойчивые промежуточные скорости в режиме «Ревизия». Применение динамического торможения создает возможность регулирования скорости и получения устойчивой пониженной скорости только при спуске груза, что упрощает работу при ручном способе управления подъемной машиной.
Промышленностью серийно не выпускался комплект аппаратуры для автоматизации подъемных установок с асинхронным двигателем с фазным ротором с металлическим реостатом в цепи ротора, поэтому все подъемные установки с таким электроприводом вводились в эксплуатацию с применением только ручного способа управления.
Специалисты предприятия «Донбассуглеавтоматика» под руководством И.Я. Гальперина разработали и организовали изготовление комплек-
544
тов аппаратуры автоматического управления скиповыми подъемными установками с асинхронными двигателями с фазным ротором, которые были внедрены при модернизации подъемных установок более чем на 50 шахтах.
Были разработаны теоретические положения по построению оптимальной САУ ШПМ, описаны передаточная функция системы «подъемная машина – канат – подъемный сосуд», методы построения и расчета системы автоматического регулирования (САР) скорости для электроприводов переменного и постоянного тока, ориентированной на применение в процессе наладки электропривода подъемной установки, результаты ее моделирования и промышленных испытаний [2].
Разработаны и изготовлены следующие оригинальные устройства, обеспечивающие работу подъемной установки в автоматическом режиме.
Узел команд и технологического контроля (УКТ) выдает команды:
–на выборку слабины каната после окончания процесса разгрузки подъемного сосуда (если загружаемый подъемный сосуд устанавливается на посадочные брусья) или создание необходимого дозированного двигательного момента при загрузке на весу;
–на пуск машины после выборки слабины каната и окончания процесса загрузки подъемного сосуда;
–на стопорение машины механическим тормозом по достижении подъемными сосудами крайних положений;
–на постановку подъемных сосудов «на отбой» в промежуточной точке ствола, если по технологическим причинам цикл завершить нельзя или в работе подъемной установки возникли неполадки, препятствующие дальнейшей работе, но не требующие включения предохранительного тормоза;
–на снятие «с отбоя».
Аппарат управления контакторами (АУК) реализует аналогодискретный способ управления контакторами цепи ротора подъемного двигателя, осуществляя их включение в период вывода подъемного сосуда из разгрузочных кривых по скорости и ускорению, а в период разгона – по ускорению с отсечкой по току, в период замедления в режиме динамического торможения – по скорости.
Аппарат управления скоростью (АУС) формирует в функции времени сигнал заданной скорости с ограничением ускорения и рывка, вырабатывает сигнал ошибки по скорости, управляет регулируемым механическим тормозом, а в период основного замедления – и статорными контакторами подъемного двигателя.
Тиристорный выпрямитель для динамического торможения (ТВДТ). Практическое применение получили тиристорные выпрямители с раз-
личными схемами силовой части, каждая из которых имеет определенные преимущества и недостатки [2].
545
Наибольшее распространение получили ТВДТ, собранные по управляемой трехфазной мостовой схеме, и более простые – собранные по схеме однофазного полууправляемого выпрямителя с простой схемой фазового управления.
Тиристорный коммутатор для бесступенчатого регулирования момента асинхронного подъемного двигателя по цепи ротора (ТК).
На подъемных установках, оборудованных скипами с донной разгрузкой, в период дотягивания груженого скипа необходимо развивать значительный двигательный момент. Поэтому эффективная автоматизация периода дотягивания на этих установках может быть осуществлена бесступенчатым регулированием двигательного момента в функции ошибки по скорости. Подобное регулирование на подъемных установках с асинхронным двигателем с фазным ротором с металлическим реостатом в цепи ротора реализуется с помощью тиристорного коммутатора, шунтирующего часть роторных сопротивлений подъемного двигателя.
Подробное описание принципиальных схем функционирования разработанных устройств и работы комплекта аппаратуры автоматического управления скиповыми подъемными установками приведено в литературе [2]. Ниже рассмотрена функциональная схема автоматического управления подъемной машиной с описаниемконтуроврегулирования, применяемыхвразныепериодыдвижения.
Как отмечалось выше, асинхронный привод шахтных подъемных машин является наиболее простым и надежным и поэтому получил наибольшее распространение на угольных шахтах. Однако на основе высоковольтного асинхронного двигателя с металлическим реостатом в цепи ротора не удается создать систему с единым силовым регулирующим устройством, позволяющим осуществлять без коммутационных переключений регулирование скорости по заданной программе на протяжении всего цикла как в зоне двигательных, так и в зоне тормозных моментов. Поэтому функциональная схема автоматического управления подъемной машиной с асинхронным двигателем с металлическим реостатом в цепи ротора (рис. 17.1) содержит несколько замкнутых контуров регулирования, применяемых в разные периоды движения.
Команда на начало движения поступает из узла команд и технологического контроля УКТ, в котором анализируется информация о ходе процессов разгрузки и загрузки подъемных сосудов. УКТ подключает подъемный двигатель ПД контактором В или Н к питающей сети и через аппарат управления скоростью АУС подает команду на растормаживание машины.
Выбор требуемых реостатных характеристик ПД в процессе движения производится с помощью аппарата управления контакторами цепи ротора АУК, на входы которого поступают сигналы действительной скорости Uд от тахогенератора ТГ и тока iс статора ПД от трансформатора тока ТТ. Кроме того, в АУК поступают команды от этажных выключателей путевого коман-
546
доаппарата ПК. АУК осуществляет включение контакторов У1–У8 в период вывода подъемного сосуда из разгрузочных кривых по скорости и ускорению, в период разгона – по ускорению с отсечкой по току, в период основного замедления в режиме динамического торможения – по скорости.
Рис. 17.1. Функциональная схема автоматического управления подъемной машиной с асинхронным двигателем
сметаллическим реостатом в цепи ротора
Впериоды основного замедления, движения с промежуточной скоростью, дотягивания и стопорения управляющие команды вырабатывает АУС, который выполняет следующие функция: формирует в функции времени сигнал заданной скорости с ограничением ускорения и рывка, вырабатывает сигнал ошибки по скорости DU, управляет регулируемым механическим тормозом через электропневматический или электрогидравлический регулятор давления РД и совместно с УКТ – статорными контакторами В, Н, ДТ
подъемного двигателя. На входы АУС поступают сигналы: Uд, из УКТ и от этажных выключателей ПК.
547
Основное замедление производится в режиме динамического торможения или на свободном выбеге, если величина замедления от действия статической неуравновешенности составляет не менее 0,6–0,7 м/с2. Регулирование тока динамического торможения производится в функции сигнала DU тиристорным выпрямителем ТВДТ, которыйподключаетсяк статору ПДконтакторомДТ.
Движение с промежуточной скоростью и дотягивание производятся в двигательном режиме путем бесступенчатого регулирования момента ПД тиристорным коммутатором ТК в функции сигнала DU.
Механический тормоз в периоды основного замедления, движения с промежуточной скоростью и дотягивания работает в «дежурном» режиме, то есть вмешивается в процесс регулирования скорости только в том случае, если она по какой-либо причине начинает превышать заданную величину. Подобное выделение целесообразной зоны работы регулируемого механического тормоза облегчается тем, что в рассмотренной функциональной схеме во всех САР скорости используется общий сигнал ошибки по скорости.
Рассмотренные выше узлы и аппараты составляют основу комплекта аппаратуры автоматического управления скиповым подъемом с асинхронным приводом, который применяется для модернизации электрооборудования действующих подъемных машин и состоит из следующих шкафов:
–ручного управления;
–автоматического управления;
–вспомогательных приводов;
–стабилизированных выпрямителей (рабочего и резервного) для питания оперативных цепей постоянного тока и тиристорного выпрямителя для динамического торможения со встроенным силовым трансформатором;
–стволовой сигнализации (рабочей и резервной) и стволовых датчиков (электронные блоки управления гамма-реле контроля разгрузки подъемных сосудов и заполнения приемных бункеров, станции управления магнитных выключателей стопорения и переподъема, флажковые датчики горной массы в течках приемных бункеров). В шкафу размещены также звонки кодовой сигнализации, что позволяетотказаться отпримененияколонки стволовойсигнализации.
17.3. Наладка автоматизированных подъемных установок
Наладку автоматизированных подъемных установок необходимо начать с изучения проекта автоматизации. Если в проекте имеются недоработки или неправильные технические решения, то в установленном порядке необходимо вызвать представителя проектной организации для выработки согласованного решения с наладчиками.
Перед наладкой схемы автоматического управления необходимо произвести наладку механической и электрической части подъемной установки при работе ее в ручном режиме, обратив особое внимание на состояние тормозной сис-
548
темы, путевых программных устройств и аппаратов защиты и блокировок, затем совместно с представителем монтажной организации произвести подключение схемыавтоматизациик действующей схемеуправленияподъемноймашиной.
Снять необходимые характеристики электрических машин и аппаратов (сельсинного командоаппарата, регулятора давления и т. д.).
При ревизии и наладке схемы автоматизации необходимо проверить следующее:
1)качество и степень готовности монтажа, соответствие его проекту и исправность установленного оборудования. Подготовить перечень обнаруженных недоделок и отклонений от проекта и согласовать с ответственным представителем монтажной организации порядок и сроки их устранения;
2)состояние защитного заземления (см. подразд. 18);
3)сопротивление изоляции электрических цепей, машин и аппаратов (см. приложение 8);
4)состояние релейно-контактной аппаратуры (см. подразд.10), произвести ее регулировку и наладку;
5)функциональные уставки реле (выдержки времени, напряжение или ток включения и отключения) и установить их в соответствии с проектом или действующими нормами;
6)функциональные уставки системы автоматического регулирования, специальные аппараты и отдельные устройства схемы автоматизации, произвести их наладку в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей, проектными данными и рекомендациями настоящего руководства. Если схемой автоматизации предусматривается зависимое от пути программирование скорости, то изготовить по данным проекта или на основании расчета профиль для задания скорости движения подъемных сосудов;
7)состояние аппаратов защиты и блокировок, функционирующих при работе машины в автоматическом режиме, и произвести их ревизию и наладку (см. подразд. 14).
Произвести наладку отдельных элементов автоматического цикла: вывод подъемных сосудов из разгрузочных кривых, разгон, движение с равномерной скоростью, основное замедление, дотягивание в разгрузочных кривых, постановку «на отбой», снятие «с отбоя», стопорение в конечном положении, используя местное управление машиной.
Ввести в работу блокировочные устройства, вызывающие постановку подъемныхсосудов«наотбой» илизапрещающиепускмашины, ипроизвестиихналадку. Послеэтогоперейтинадистанционное, азатемиавтоматическоеуправление.
Весь процесс проверки и наладки необходимо последовательно и подробно фиксировать врабочей тетради, так как это существенно упрощает анализ полученных результатов, исключает вероятность повторения одних и тех же экспериментов
иоблегчаетсоставлениетехническогоотчетапослезавершенияналадочныхработ.
549
После окончания наладки подъемную установку по согласованию с ответственным представителем электромеханической службы шахты сдать в пробную эксплуатацию, которая производится в течение 72 часов нормальной работы подъемной установки. На время пробной эксплуатации завести книгу учета работы автоматизированной подъемной установки, в которой работниками шахты совместно с наладочным персоналом фиксировать все имевшие место отказы, их причины и способы устранения. Каждый отказ необходимо тщательно анализироватьдлявыяснения егопричинипринятиямерпо егоустранению.
В период пробной эксплуатации наладочный персонал ведет наблюдение за работой установки в одну из смен. Имеющийся резерв рабочего времени необходимо использовать для окончательной доводки параметров системы управления до оптимальных и составить технический отчет о наладке, который, в частности, должен содержать следующие сведения:
–параметры установленных резисторов и конденсаторов;
–функциональные уставки системы автоматического регулирования;
–параметры системы управления при движении с максимальной скоростью и скоростью дотягивания.
Система автоматического управления считается переданной шахте в постоянную эксплуатацию после вручения ответственному представителю шахты технического отчета о наладке.
Глава 18 ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
18.1. Общие требования
На подъемных установках заземлению подлежат:
–корпуса и кожухи электрических машин, трансформаторов, аппаратов управления, защиты и сигнализации;
–металлические конструкции распределительных устройств, каркасы магнитных станций, роторных реостатов, шкафов, щитов и пультов;
–рама подъемной машины, площадки и панели управления тормозом, воздухосборники, тормозные магниты и электрогидравлические толкатели;
–металлические оболочки и броня кабелей, металлические кабельные соединительные муфты, кабельные ящики, металлические рукава и трубы электропроводки;
–вторичныеобмоткиизмерительныхтрансформаторовтокаинапряжения;
–все сторонние проводящие части, не являющиеся частями электрооборудования (строительные конструкции, трубопроводы всех назначений, ограждения и т.п.).
550