Электропривод и электрооборудование водоотливных, компрессорных, вентиляторных, подъемных установок и вспомогательных механизмов Исполнитель

Электропривод и электрооборудование водоотливных, компрессорных,  вентиляторных, подъемных установок и вспомогательных механизмов

Общие сведения

При разработке полезных ископаемых открытым способом, а также при разработке россыпей подземным способом помимо оборудования и машин, рассмотренных в предыдущих главах, находят широкое применение водоотливные, компрессорные, вентиляторные, подъемные, скреперные и другие вспомогательные установки.

{spoiler=Подробнее}

При разработке полезных ископаемых открытым способом весьма существенное значение имеет осушение разрабатываемых месторождений и своевременный отвод грунтовых и атмосферных вод из карьеров.

Для этих целей применяются: подземные стационарные водоотливные установки дренажных шахт; водоотливные установки специальных водопонизительных скважин; стационарные, полустационарные и передвижные водоотливные карьерные установки.

Компрессорные установки применяются для снабжения сжатым воздухом пневматических отбойных и бурильных молотков, перфораторов, бурозаправочных мастерских. Сжатый воздух также применяется для управления некоторыми органами горных машин (экскаваторов, буровых станков, электровозов, подъемных установок и т. д.).

При большом количестве потребителей сжатого воздуха оборудуются стационарные (центральные) компрессорные станции, располагаемые на бортах карьеров вне границ вскрыши, от которых сжатый воздух по трубопроводам подается к отдельным потребителям.

При малом количестве потребителей применяются небольшие передвижные компрессорные установки. На горных машинах в большинстве случаев устанавливаются собственные индивидуальные компрессоры.

Для проветривания подземных горных выработок дренажных шахт, а также при разработке россыпей подземным способом применяются стационарные шахтные вентиляторные установки и вентиляторы местного проветривания.

Для подъема песков и породы из очистных и подготовительных выработок, а также для спуска и подъема людей и оборудования применяются скиповые и клетевые подъемные установки, которые оборудуются одно- и двухбарабанными подъемными машинами.

Проведение горных выработок осуществляется буровзрывными работами с применением ручных и колонковых электросверл, бурильных молотков и пневматических отбойных молотков.

Электропривод и электрооборудование водоотливных установок

Для шахтных и карьерных водоотливных установок обычно применяют центробежные насосы с асинхронными электродвигателями.

Режим работы электродвигателей насосных установок - длительный, с постоянной нагрузкой.

Для насосных установок применяют главным образом асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и редко синхронные двигатели.

В зависимости от номинальной мощности для водоотливных установок применяют двигатели напряжением 380 и 6000 В.

Для управления электродвигателями насосных установок напряжением до 1 кВ применяют магнитные контакторы, магнитные пускатели; реле защиты и управления.

В установках напряжением свыше 1 кВ для включения и отключения двигателей применяют высоковольтные распределительные устройства РВНО-6, ЯКНО-6 и др.

В схемах управления водоотливными установками кроме указанной выше аппаратуры управления и защиты применяют аппаратуру технологического контроля (реле уровня, производительности, давления воды, температурные реле и т. д.).

На водоотливных установках широко применяется автоматическое управление.

Для автоматического управления насосными установками в горнорудной промышленности широко применяется аппаратура УАВ, ВАВ, АВО-3, АВ-5, АВ-7. Следует отметить, что на многих карьерах, шахтах, рудниках управление насосными установками осуществляется по упрощенным схемам, без применения специальной серийной аппаратуры автоматизации.

Простейшая схема автоматического управления перекачной насосной установкой с применением поплавкового реле уровня воды показана на рис. 1.

Управление электродвигателем насоса осуществляется с помощью магнитного пускателя 1, который автоматически включается и отключается поплавковыми выключателями 5. Если вода в водосборнике поднимается до аварийного уровня, то выключатель 4 размыкает свои размыкающие контакты в цепях управления магнитным пускателем и сигнальной лампы 3 и замыкает замыкающий контакт в цепи электрического звонка 2. В результате отключается электродвигатель насоса и подается звуковой сигнал, извещающий о неисправности насосной установки.

Заливка насоса производится через герметичный заливной бак.

Для автоматического управления стационарными водоотливными установками, оборудованными тремя насосами и более, применяются более сложные схемы, которые рассматриваются в курсе автоматизации производственных процессов.

Электропривод и электрооборудование компрессорных и вентиляторных установок

Режим работы компрессора - длительный, с постоянной нагрузкой. Компрессоры обычно пускаются в ход вхолостую, что достигается отжатием всасывающих клапанов или открытием выхлопной задвижки, поэтому пусковой момент небольшой.

Для привода стационарных компрессоров применяют синхронные и асинхронные (с фазным ротором) двигатели, а для передвижных компрессоров небольшой производительности, при мощности менее 100 кВт - асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Управление двигателями компрессоров осуществляется с помощью магнитных пускателей, контакторов, автоматов, комплектной аппаратуры РВН-6, ВЯП-6 и др.

В настоящее время для управления стационарными компрессорными установками с любым количеством компрессоров производительностью от 10 до 100 м³/мин применяются типовые комплектные устройства автоматического управления.

Автоматическое управление компрессорными установками осуществляется с помощью станций и пультов управления, на которых монтируется аппаратура управления электродвигателями и контроля необходимых параметров в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах управления.

Стационарные вентиляторные установки монтируются на поверхности шахты в машинных зданиях. Это позволяет применять двигатели открытого исполнения.

Режим работы вентиляторов - длительный, с постоянной мощностью на валу и редкими пусками и остановками.

Для привода вентиляторов в зависимости от потребной мощности применяют электродвигатели следующих типов: асинхронные (низковольтные и высоковольтные) с короткозамкнутым и с фазным ротором и синхронные высоковольтные.

Для управления двигателем вентилятора применяются магнитные пускатели и контакторы, реле защиты и управления, высоковольтные   распределительные   устройства   ЯКНО-6, РВНО-6, ВЯП-6 и КРУ-10.

Шахтные вентиляторные установки, как правило, имеют дистанционно автоматическое управление.

В настоящее время разработаны и выпускаются промышленностью комплекты аппаратуры для действующих вентиляторных установок с осевыми и центробежными вентиляторами, для реверсивных осевых вентиляторов типа ВОКР и для вновь строящихся вентиляторных установок.

Электропривод и электрооборудование подъемных установок

Режим работы электродвигателя подъемной машины - повторно-кратковременный, с меняющимися вращающим моментом и скоростью вращения, с частыми пусками, остановками и реверсированием.

Для подъемных машин применяют электропривод переменного тока с трехфазными асинхронными двигателями с фазным ротором, электропривод постоянного тока по системе генератор - двигатель (Г - Д) и тиристорный преобразователь - двигатель (ТП - Д). Наибольшее распространение имеет электропривод переменного тока в силу ряда преимуществ по сравнению с приводом постоянного тока (простота конструкции двигателя, меньшее количество электрических машин, относительно высокий к. п. д., возможность размещения на меньшей площади и т. д.).

Привод постоянного тока применяется для подъемных машин с двигателями большой мощности (свыше 1000 кВт) или при больших (свыше 10 м/с) скоростях подъема (безредукторный привод).

Для управления двигателем подъемной машины помимо обычной аппаратуры управления (магнитных контакторов), реле управления и защиты, контроллеров, командоконтроллеров и т. п. применяют воздушные реверсоры, ограничители скорости, реостаты и другую специальную аппаратуру управления, контроля и защиты.

Станции и пульты управления выпускаются заводами в смонтированном виде, поэтому на месте монтажа их только устанавливают и присоединяют к соответствующим зажимам жилы подходящих и отходящих кабелей.

Управление подъемными машинами может быть ручное, полуавтоматическое, автоматическое и дистанционное.

При ручном управлении заданная диаграмма скорости выполняется полностью машинистом с помощью контроллера, производящего переключения в силовых цепях двигателя. При полуавтоматическом управлении машинист оттормаживает машину и при помощи аппарата управления дает импульс на включение подъемного двигателя. Заданный режим пуска выполняется автоматически специальной релейно-контакторной  аппаратурой.

При автоматическом управлении выполнение заданного режима работы обеспечивается системой автоматического управления. В некоторых случаях применяется дистанционное управление подъемной машиной с приемной площадки или из клети (при спуске и подъеме людей).

Наиболее важной частью системы автоматического управления является система автоматического регулирования скорости движения подъемной машиной в соответствии с заданной диаграммой скорости. Рабочий цикл подъема состоит из трех основных периодов: разгона машины, движения с равномерной скоростью и замедления машины.

В период разгона не требуется большой точности в отношении величины пройденного пути подъемным сосудом и времени разгона. Поэтому период разгона легко автоматизируется с помощью обычной релейно-контакторной системы в функции времени с дополнительной корректировкой по току.

В период равномерного хода машины регулирование не требуется, так как асинхронный двигатель работает в этот период на естественной характеристике, обладающей достаточной жесткостью, и отклонение Действительной скорости от заданной практически незначительно при изменении нагрузки на валу двигателя в широких пределах.

В период же замедления машины необходимо выдерживать замедление в допустимых пределах (особенно для клетевых подъемов) и независимо от величины поднимаемого груза обеспечить остановку подъемного сосуда у приемной площадки с достаточной точностью (для скиповых подъемов ±100 мм, для клетевых - ±25 мм).

Поэтому для точного выполнения диаграммы скорости в период замедления применяются специальные системы автоматического регулирования, за которыми для подъемных установок закрепилось название - регуляторы хода. В отличие от ограничителя скорости, который при недопустимом отклонении действительной скорости от заданной отключает машину и включает аварийный тормоз, регулятор хода контролирует действительную скорость подъема, сравнивает ее с заданной и автоматически регулирует скорость, не останавливая машины.

В настоящее время наибольшее распространение получили электрические регуляторы хода, воздействующие на электрические средства динамического торможения подъемного двигателя.

На рис. 2 приведена принципиальная схема электрического регулятора хода.

В регуляторе хода элементом, контролирующим действительную скорость, является тахогенератор ТГ, приводимый во вращение от вала подъемного двигателя ПД. Элементом, контролирующим заданную скорость в зависимости от пройденное, сосудом пути, является потенциометр РС. Положение движка  1 потенциометра РС определяется профилем кулака 2, установленного на диске 3 указателя глубины. Напряжения, снимаемые с тахогенератора ТГ и потенциометра РС, соответственно подаются на обмотки ОУI и ОУII электромашинного усилителя ЭМУ. Фактическая и заданная скорости сравниваются между собой в виде магнитных потоков обмоток управления ОУ I  и ОУII.

Магнитные потоки, создаваемые обмотками управления, направлены навстречу друг другу. При равенстве фактической и заданной скоростей результирующий магнитный поток обмоток равен нулю и, следовательно, напряжение и ток на выходе ЭМУ также равны нулю.

Если фактическая скорость будет выше заданной, то на выходе ЭМУ появится напряжение и по обмотке возбуждения генератора динамического торможения ОВГДТ  потечет ток.

В результате в обмотке статора подъемного двигателя будет протекать постоянный ток, пропорциональный отклонению фактической скорости от заданной, и создается тормозной момент, снижающий скорость движения подъемной машины и уменьшающий тем самым величину отклонения скорости.

Для исключения возможности торможения машины в случае, когда фактическая скорость оказывается меньше заданной, в цепи обмотки возбуждения генератора динамического торможения предусматривается вентиль ВС, пропускающий ток только в направлении, соответствующем превышению фактической скорости над заданной.

Электропривод и электрооборудование вспомогательных установок

Скреперные лебедки. Обычно имеют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Управление лебедкой осуществляется с помощью механических муфт и тормозов. Режим работы двигателя — длительный, с переменной нагрузкой. Нагрузка резко меняется в широких пределах и носит пиковый характер. Поэтому к электродвигателю лебедки предъявляются требования высокой механической и электрической прочности и значительной перегрузочной способности.

Для управления электродвигателями скреперных лебедок и для защиты их применяют магнитные пускатели в нормальном и рудничном исполнении. Подключение двигателя к сети осуществляется с помощью гибких резиновых кабелей. В настоящее время для управления скреперными лебедками применяют дистанционное управление.

Ручные и колонковые электросверла. Режим работы ручного электросверла характеризуется частыми пусками и остановками, нагрузка переменная, пульсирующая. Количество включений и отключений за смену доходит до 500—800; вследствие этого значительно повышается нагрев обмотки двигателя пусковыми токами.

Номинальное напряжение двигателя по требованиям правил безопасности должно быть не выше 127 В, поэтому электросверла подключаются к сети напряжением 380 и 660 В через понижающие трансформаторы.

Режим работы колонкового электросверла мало отличается от режима работы ручного электросверла. В отличие от ручного электросверла колонковое электросверло имеет механическую подачу с прямым и обратным движением шпинделя. Это требует применения реверсирования электродвигателя, обладающего высокой перегрузочной способностью и повышенным скольжением. Этим требованиям удовлетворяет асинхронный  электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

{/spoilers}