8. Автоматизация подъемных установок

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.

Сравнительная сложность или простота автоматизации управления подъем­ным двигателем определяется соответствием механических характеристик привода условиям работы подъемных установок, т. е. нагрузочным диаграм­мам подъемных систем.

Проще эта задача решается при системе Г—Д, поскольку этот привод обладает жесткими характеристиками, сложнее — при асинхронном двига­теле, имеющем жесткую характеристику только при выключенном реостате. Мягкие характеристики асинхронного двигателя нарушают однозначную зависимость между положением рукоятки управления и скоростью сосудов, что является причиной усложнения автоматического управления при этом приводе.

Система автоматизации должна обеспечивать бесперебойную работу всего комплекса скипового подъема: подъемной машины, оборудования для загрузки и разгрузки скипов, разгрузки вагонеток в приемный бункер.

9. Общая характеристика приводов подъемных машин

Современные подъемные установки характеризуются применением элек­тродвигателей большой мощности, которые являются одним из основных по­требителей электрической энергии на шахте.

В соответствии с нагрузочными диаграммами подъемных систем, механи­ческими характеристиками электропривода и возможностями регулирования их наиболее подходящими для подъемных установок являются асинхронные двигатели и система Г—Д с двигателями постоянного тока независимого воз­буждения.

Асинхронные двигатели применяются при мощности до 1000—1200 квт при однодвигательном приводе и до 1600 квт при двухдвигательном приводе (мощность двигателей одинакова), при большей мощности — система Г—Д. Основным фактором, ограничивающим мощность асинхронного двигателя, является коммутационная способность аппаратуры управления (реверсо­ров, контакторов и т. д.).

Автоматизируемый асинхронный электропривод применяется в следующих вариантах: одно двигательный привод, двух двигательный привод и асинхрон­ный вентильный каскад.

Цикл работы каждой подъемной установки состоит из периодов ускорен­ного движения (разгона), равномерного и замедленного движения и паузы.

При однодвигательном и двухдвигательном асинхронном приводах авто­матизация подъемной установки в период ускоренного движения выполняется с помощью релейно-контакторной аппаратуры, осуществляющей выведение ступеней роторного реостата (обычно 6—8 ступеней). В период равномерного движения, если оно осуществляется при выключенном роторном реостате, вмешательства автоматических устройств не требуется, так как двигатель работает устойчиво на естественной характеристике.

В период замедленного движения работа подъемной установки может осуществляться при свободном выбеге, создании положительных моментов (двигательное замедление), создании отрицательных моментов (тормозное замедление). В связи с тем, что статический момент может иметь разные знаки, автоматизация периода замедленного движения является наиболее сложной.

Тормозное замедление осуществляется посредством динамического или ме­ханического торможения. Регулирование скорости в период замедления при двухдвигательном приводе осуществляется при совместной работе обоих дви­гателей, один из которых работает в двигательном режиме, а другой — в режиме динамического торможения.

В асинхронном вентильном каскаде регулирование скорости осуществ­ляется при помощи подачи в цепь ротора подъемного двигателя добавочной противоэлектродвижущей силы, источником которой является ртутный выпря­митель.

Регулирование скорости в период замедления по заданной тахограмме осуществляется при тормозном замедлении соответствующим изменением тормозного момента. При механическом торможении для этого применяются различные электропневматические и электрогидравлические регуляторы.

При динамическом торможении асинхронного двигателя, которое осуще­ствляется подачей в цепь статора постоянного тока, тормозной момент зависит от величины напряжения источника постоянного тока, сопротивления в цепи ротора и скорости вращения асинхронного двигателя. Обычно в качестве источника постоянного тока используются генераторы, напряжение с которых подается на две фазы статорной обмотки подъемного двигателя.

Выбор генератора динамического торможения производится из условия обеспечения наиболее тяжелого расчетного тормозного режима в период авто­матического снижения скорости от максимальной до скорости дотяжки. Для получения необходимого максимального тормозного момента требуется обе­спечить подмагничивание статора подъемного двигателя постоянным током

Наиболее эффективной является замкнутая система непрерывного регу­лирования тока динамического торможения в функции пути и скорости с пере­ключением ступеней роторного реостата в функции скольжения подъемного двигателя.

Находят применение преобразователи частоты для динамического тормо­жения и получения ползучей скорости при дотягивании. Наибольший интерес представляет использование тиристорных преобразователей частоты.

В настоящее время применяются две системы привода постоянного тока: с электромашинным преобразователем (система Г—Д) и с ионным преобразова­телем (система УРВ—Д). Наибольшее распространение на угольных шахтах получила система Г—Д.

В системе Г—Д регулирование скорости двигателя подъемной машины осуществляется для получения необходимого коэффициента усиления системы автоматического регулирования, как правило, изменением тока возбуждения возбудителя, питающего обмотку возбуждения генератора. В некоторых слу­чаях используется дополнительное звено — подвозбудитель, что позволяет получить более высокий коэффициент усиления. В качестве подвозбудителея используются промежуточные магнитные усилители, в качестве возбудителей генератора постоянного тока — электромашинные усилители с поперечным полем, управляемые ртутные выпрямители, тиратроны, силовые магнитные усилители. Наиболее распространенной является система Г—Д с электромашин­ным усилителем, наиболее перспективной — схема возбуждения генератора с помощью тиристоров.

Система УРБ—Д не получила пока большого распространения на уголь­ных шахтах нашей страны, хотя обладает определенными преимуществами по сравнению с системой Г—Д, заключающимися в меньших капитальных затратах, в меньших затратах на эксплуатацию, в экономии меди.