2228

АНАЛИЗ РЕЖИМА АВТОКОПАНИЯ ЭКСКАВАТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Научная статья

Логистика и транспорт

В статье обсуждаются вопросы организации режима автокопания в рамках системы управления электропривода экскаваторов.

Русский

2013-01-06

191.77 KB

9 чел.

СОВРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 
23
                                                                                                                                
 
 
 
 
 
АНАЛИЗ РЕЖИМА АВТОКОПАНИЯ ЭКСКАВАТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 
 
В.Л. Бурковский 
Декан факультета автоматики и электромеханики Воронежского государственного 
технического университета 
Р.В. Шкода 
Аспирант Воронежского государственного технического университета 
 

 
В  статье  обсуждаются  вопросы  орга-
значениями,  сохраняя  дорогостоящее  электро-
низации  режима  автокопания  в  рамках 
механическое оборудование. 
системы  управления  электропривода  экс-
Задача  модернизации – повышение  произ-
каваторов. 
водительности, сокращение простоев при отка-
 
зах,  уменьшение  износа  механического  обору-
Повышение  производительности  экскавато-
дования  и  сокращение  потребления  электро-
ров  различных  классов  является  важнейшей 
энергии. С этой целью предлагается математи-
задачей  как  предприятий,  занимающихся  раз-
ческая модель режима автокопания (автопилот) 
работкой,  проектированием  и  их  изготовлени-
или  режима  совместной  работы  ЭП  подъема  и 
ем,  так  и  предприятий,  эксплуатирующих  эти 
напора (рис.1).  
машины.  Интегральная  производительность 
Математическая 
модель 
сформирована 
(объем горной массы, взятой за год или другой 
следующим образом. В электроприводе подъе-
отрезок  времени)  зависит  от  паспортного  вре-
ма  и  напора  реализована  двухзонная  система 
мени цикла, квалификации машиниста, степени 
регулирования  скорости.  На  ЭП  напора  осуще-
автоматизации  рабочего  процесса  и  надежно-
ствлена  имитация  случайной  нагрузки.  Моде-
сти  механического  и  электрического  оборудо-
лирование ЭП подъема состоит из двух этапов: 
вания. 
первый – момент случайной нагрузки по форме 
Известно,  что  время  цикла  экскавации  при 
такой же, как у ЭП напора, только по амплитуде 
выбранной  мощности  электрических  машин 
в 1,5 раза  больше;  второй – момент  нагрузки 
главных  приводов  и  удовлетворительном  каче-
прямо  пропорционален  выдвижению  рукояти 
стве  статических  характеристик  может  быть 
ЭП  напора.  Реализация  двухзонной  системы 
уменьшено  за  счет  сокращения  длительности 
регулирования  скорости  и  режима  автокопания 
переходных  процессов.  Производительность, 
позволит  системе  сомой  реагировать  на  появ-
уровень  динамических  нагрузок  и  экономиче-
ление  случайной  нагрузки  и  сбрасывать  ско-
ские  показатели  горных  работ  в  значительной 
рость  даже  если  машинист  продолжает  давать 
степени  зависят  от  квалификации  машиниста. 
задание  на  копание  и  увеличивает  величину 
Внедрение  средств  автоматизации  рабочего 
снимаемого слоя. 
процесса в сочетании с обучением машинистов 
Ранее  авторами  была  предпринята  попытка 
правильным  приемам  работы  позволит  полу-
моделирования  возможности  реализации  ре-
чить  стабильные  показатели  по  производи-
жима автокопания (автопилот) для электропри-
тельности экскаваторов. 
вода подъема и напора. В начале копания про-
Вопросы оценки возможностей машиниста в 
исходит  быстрая  подача  рукояти  вперед  с  по-
функциональной схеме оператор-машина-забой 
следующим  уменьшением  скорости  поступа-
активно  решаются  исследователями.  Широкое 
тельного  движения  по  мере  подъема  рукояти. 
промышленное  внедрение  систем  автоматиче-
Автопилот  должен  осуществить  правильную 
ского  управления  рабочим  процессом,  отве-
координацию  подъемного  и  напорного  движе-
чающих  требованиям  технологии  выемки  и  по-
ний,  тогда  ковш  будет  снимать  равномерную 
вышения  производительности,  несомненно, 
стружку на всем пути наполнения.  
будет  способствовать  повышению  эффектив-
По  мере  продвижения  ковша  в  забое  ско-
ности использования экскаваторов. 
рость  напорного  движения  должна  снижаться 
Общие  требования  к  приводам  сводятся  в 
во  избежание  чрезмерного  увеличения  толщи-
основном  к  достижению  максимального  быст-
ны  стружки,  причем  усилие  будет  возрастать, 
родействия  в  режимах  управления  процессами 
поскольку электропривод напора воспринимает 
разгона  механизма,  реверсирования  и  тормо-
при  этом,  кроме  повышенного  сопротивления 
жения. В то же время привод должен обеспечи-
грунта,  составляющую  усилия  подъемного  ка-
вать  надежное  ограничение  возникающих  при 
ната. При этом имеет место очень сложный ди-
работе  действующих  нагрузок определенными   намический характер нагружения подъемного и 
 
Электротехнические комплексы и системы управления                                             №1/2008  
 

24 
СОВРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 
                                                                                                                                
 напорного  механизмов.  Часто  оба  механизма 
требуемое  минимальное  расхождение    между 
работают в режимах почти полного стопорения. 
статической  и  динамическими  характеристика-
При  этом  максимальные  нагрузки  часто  более 
ми  привода.  Однако  максимальное  быстродей-
чем  в 2 раза  превышают  стопорные  статиче-
ствие системы регулирования момента должно 
ские. 
быть  ограничено  с  тем,  чтобы  исключить  воз-
Главным 
требованием, 
определяющим 
можное  ослабление  демпфирующего  действия 
структуру  системы  управления  для  экскаватор-
электропривода при механических колебаниях; 
ных  электроприводов,  является  обеспечение 
-  система  регулирования  момента  должна 
максимальной  производительности  машины 
обеспечивать  возможность  формирования  экс-
при  минимальных  нагрузках  на  ее  механиче-
каваторных  характеристик  электропривода  с 
ское  и  электрическое  оборудование.  Теорети-
любым  требуемым  коэффициентом  заполне-
ческие и экспериментальные исследования ди-
ния; 
намики  экскаваторных  электроприводов  пока-
-  система  регулирования  момента  должна 
зали,  что  это  требование  в  электроприводах  с 
обеспечивать 
формирование 
равномерно-
управляемым  преобразователем  (Г-Д  и  ТП-Д) 
ускоренного характера переходных процессов с 
может быть выполнено только при использова-
ограничением  производной  ускорения  (рывка). 
нии  современной  системы  регулирования  мо-
В условиях переменной нагрузки в тяжелых пе-
мента  электропривода,  обладающей  следую-
реходных  процессах  должно  обеспечиваться 
щими свойствами: 
ограничение  максимального  момента  привода, 
-  система  регулирования  момента  должна 
а  в  легких – ограничение  его  максимального 
обладать быстродействием,  обеспечивающим  
ускорения. 
 
 
Рис. 1. Математическая модель режима автокопания 
 
Опыт  эксплуатации  экскаваторов  на  откры-
черпания  и  нагрузки  на  электромеханическое 
тых  горных  работах  показывает,  что  режимы 
оборудование. 
управления  являются  одним  из  основных  фак-
По  данным  исследований,  производитель-
торов, определяющих длительность операции  
ность  недостаточно  квалифицированного  ма- 
 
    electrotech@v-itc.ru                                                                                        www.v-itc.ru/electrotech 
 

СОВРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 
25
                                                                                                                                
шиниста  оказалась  на 30-40% ниже,  чем  у 
чайного  касания  контактного  провода.  При  ис-
опытного  машиниста  с  большим  стажем  рабо-
пользовании  режима  автокопания  мы  уберем 
ты.  Недостаточно  квалифицированный  маши-
динамические  удары  на  механику  и  электриче-
нист допускает перегрузки приводов, что вызы-
скую часть. 
вает  ускоренный  износ  канатов  и  узлов  экска-
Основным  достоинством  одноковшовых  экс-
ватора. 
каваторов типа «механическая лопата» являет-
Отрыв  груженого  ковша  после  копания  от 
ся их универсальность. С помощью этой маши-
забоя при провисших подъемных канатах явля-
ны  производится  экскавация  сыпучих,  глини-
ется нагрузкой, опасной для экскаватора. В ме-
стых,  взорванных  и  невзорванных  скальных 
ханизме  и  в  стреловой  конструкции  при  этом 
пород,  выборочная  выемка  полезного  ископае-
возникают  значительные  усилия,  которые  в 2-
мого, планировка почвы забоя, погрузка породы 
2,5  раза  превышают  статические,  обусловлен-
в  транспортные  средства  различных  типов  и 
ные весом груженого ковша. 
т. д.  Эта  универсальность  достигается  благо-
Сегодня на карьерных экскаваторах с целью 
даря  большой  гибкости  всей  системы,  которая 
увеличения срока использования электрическо-
обеспечивается  человеком-оператором,  управ-
го  и  механического  оборудования  актуально 
ляющим  перемещением исполнительного орга-
снижать  динамические  нагрузки,  повышать  ко-
на  по  трем  координатам  и  перемещением  са-
эффициент  использования,  а  соответственно 
мой  машины.  В  этом  смысле  одноковшовый 
производительность  и  по  возможности  исклю-
экскаватор  типа  «механическая  лопата»  и  в 
чать ударные токи. Всего этого можно достичь, 
дальнейшем остается перспективной машиной.  
если разработать систему управления, которая 
Проведенный  анализ  свидетельствует  о  це-
будет  осуществлять  режим  автокопания.  При 
лесообразности  дальнейшей  модернизации, 
задании на подъем и напор экскаватор сам вы-
усовершенствования  и  изменения  существую-
бирает  режим  работы  и  оптимально  загружает 
щей  системы  управления  электропривода  по-
электропривод.  В  электронном  блоке  управле-
стоянного тока  подъемно-транспортных машин 
ния можно также предусмотреть защиту от слу- 
в целом. 
 
 
Новости   

 
 
 
 
 
 
 
 
         Обзоры 
 
 

Энергия ходьбы зарядит  
зить ногу перед приземлением.  Именно  в этот 
мобильный телефон 
момент генератор вступает в ход собирая, «от-
   
рицательную» энергию торможения ноги.  
Оригинальное  зарядное  устройство  способ-
Ведущий  исследователь  Макс  Донелан  го-
но  заряжать  портативные  электронные  прибо-
ворит, что принцип, который лег в основу рабо-
ры  во  время  ходьбы  его  обладателя.  Электро-
ты прибора, уже используется в легковых авто-
генератор вырабатывает электричество за счет 
мобилях  нового  типа.  Часть  энергии  они  полу-
кинетической  энергии  коленной  чашечки  ноги 
чают  от  работы  двигателя,  а  часть  извлекают 
человека,  которая  движется  во  время  ходьбы. 
при  торможении.  Устройство  способно  служить 
Согласно  проведенным  тестам,  при  обычной 
в  качестве  аккумулятора  и  преобразователя 
ходьбе  пара  таких  устройств  производит  около 
электрической  энергии  не  только  для  сотового 
5  ватт  электричества – этого  достаточно  для 
телефона,  но  и  для  других  компактных  элек-
работы 10 сотовых  телефонов  одновременно. 
тронных  устройств.  В  перспективе  оно  может 
Генератор удобно крепится на коленной чашеч-
применяться  для  зарядки  субноутбуков,  фото-
ке и весит примерно 1,5 кг.  
камер, плееров и др. M2E вела свои разработки 
Устройство  работает  за  счет  небольшого 
по заказу Армии США, и они пока используются 
двигателя,  который  вращается  во  время  изме-
лишь  там,  однако  в  компании  сообщили,  что 
нения  положения  колена  человека  при  ходьбе, 
вывод устройства на рынок также входит в пла-
причем  выключать  генератор  не  нужно.  Когда 
ны.  Пока  же  разработчикам  необходимо  не-
человек делает шаг, то сначала он заносит но-
сколько доработать устройство: уменьшить раз-
гу, потом разгибает колено. Затем подколенное 
меры,  вес,  а  также  попытаться  увеличить 
сухожилие (на задней части бедра) и связанные 
объемы генерации электроэнергии.  
с ним мышцы активируются,  чтобы  притормо- 
www.epochtimes.ru 
 
 
 
Электротехнические комплексы и системы управления                                             №1/2008  
 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61827. Мотив одиночества в стихотворениях М.Ю. Лермонтова «Листок» и «Утёс» 23.46 KB
  Лермонтова Листок и Утёс Цели урока. Познакомить обучающихся с произведениями Лермонтова: Утёс и Листок. Лермонтова а проводить это исследование мы будем на сравнении 2х стихотворений: Утёс и Листок. А как вы думаете почему именно дубовый листок ищет приюта а не осиновый березовый И дуб и чинара огромные вековые деревья олицетворяют мощь силы могучий дух; дубовые листья обычно очень крепко держаться за ветку а если листок еще до осени сорвался с нее значит что то неблагоприятное было чтото...