Будішевський В.О. Проектування транспортних систем енергоємних виробництв

Подождите немного. Документ загружается.

= ;

пор

= ,

де G - вага вантажу у вагонетці, кН;

– вага вагонетки, кН.

Хоча запропоновані вище формули для вибору поїзда і є

досить точними, однак при детальному розрахунку електровоз-

ного відкочування звичайно роблять додаткову перевірку поту-

жності тягових двигунів за нагріванням (з еквівалентного стру-

му) при остаточно обраному поїзді.

Перевірка тягових двигунів на припустиме нагрівання.

Тому що тип двигуна визначений, необхідно перевірити

його на нагрівання, виходячи з вибору припустимого для елект-

ровоза поїзда, а також із профілю колії.

В умовах підземного електровозного відкочування в пере-

важній більшості випадків важкі підйоми не мають місця. Крім

того, для рудничних електровозів застосовують двигуни винят-

ково закритого типу (з великою постійною часу і великою теп-

лоємністю), у яких зміна температури витікає за зміною наван-

таження значно повільніше, ніж у вентильованих двигунах. То-

му при перевірці нагрівання тягових двигунів рудничних елект-

ровозів застосовується метод еквівалентного струму.

Завдання зводиться до визначення за навантажувальними

струмами середньоквадратичного струму і порівняння його із

тривалим

эк

≤ I

тр

У випадку, якщо довжина відкочування L>1000м, викорис-

товується для тягового розрахунку триперіодна тахограма

швидкості:

θ+

+++

α=

порпорннпус

ек

ТIТIttI

22'

)(

181

У випадку, якщо довжина відкочування L > 1000м, викори-

стовується метод сталих швидкостей:

θ+

α=

порпорнн

ек

ТIТI

де α– коефіцієнт, що враховує погіршення охолодження двигу-

на під час зупинок, а також роботу двигуна під час мане-

врів:

−

для акумуляторного електровоза α = 1,05...1,15;

−

для контактного електровоза α = 1,15...1,4;

і – тривалість періоду прискорення під час руху наван-

таженого і порожнього поїздів:

′

уст

′

= ;

()

110

QР

пуск

±ω−

= ,

а – пускове прискорення, м/с

;

пуск

– пусковий струм електровоза, А; при виконанні про-

екту можна прийняти I

пуск

= (0,8...1,0) I

г)

;

пуск

– тягове зусилля під час пуску, кН (визначається за еле-

ктромеханічною характеристикою двигуна залежно

від I

пуск

);

– годинний струм електровоза, А (даний у характеристиці

локомотива);

і I

nop

– струм, споживаний електровозом при усталеному

русі відповідно з вантажем і порожняком, А.

Для визначення сталих струмів I

і I

nop

попередньо необ-

хідно, користуючись формулою (6.3), знайти сталі значення си-

ли тяги для випадку руху з вантажем і порожняком, тобто вели-

чини F

і F

пор

уст

= (P+Q)(ω ± i

ср

). (6.3)

182

Після цього за тяговими характеристиками двигунів зна-

ходять відповідно струми I

і I

nop

Примітка. При використанні характеристик потрібно

мати на увазі, що формула (6.3) дає величину сили тяги для еле-

ктровоза, тобто сумарне тягове зусилля всіх електровозних

двигунів.

min

– середній ухил, у розрахунках приймається i

min

= 2 ‰;

і T

пор

– тривалість періоду руху навантаженого і порож-

нього поїздів:

св

⋅

75,0

, хв.;

пор

св

пор

⋅

75,0

, хв.,

дв

– час рейсу, хв;

дв

= Т

+ Т

пор

;

θ – тривалість маневрів, хв;

θ = θ

+ θ

;

– тривалість знаходження електровозів у пристовбурно-

му дворі:

= 15 хв – для вагонеток із глухим кузовом;

= 10 хв – з донним завантаженням;

– тривалість знаходження електровоза в пункті наванта-

ження, θ

= 10 хв;

– тривалість додаткових зупинок у місцях перетинання

транспортних магістралей, θ

= 5...10 хв;

і v

пор

– стала швидкість руху поїздів у вантажному і по-

рожняковому напрямках, км/година, визначаєть-

ся за електромеханічною характеристикою дви-

гуна електровоза. Для визначення швидкостей

потрібно знати тягове зусилля, що доводиться на

один двигун у сталому режимі його роботи у ва-

нтажному і порожняковому напрямку.

183

При визначенні v

варто врахувати, що ця величина обме-

жена швидкістю гальмування поїзда на переважному ухилі v

доп.н

що може бути визначена за наступною формулою:

max

)(

1000

7,2

GGпР

ндоп

−ω+

≤

Примітка. У ряді випадків максимально припустимий за

умовами гальмування состав поїзда для контактних електрово-

зів буде менше, ніж поїзд, припустимий за умовами нагрівання

двигунів або умовам зчеплення. Тому що при ухилах, що переви-

щують ухил рівного опору, ця різниця у величині поїздів може

досягати більших значень, треба в таких випадках не зменшу-

вати величину поїзда, а знижувати швидкість початку гальму-

вання. У цих цілях можна рекомендувати короткочасне вими-

кання тягових двигунів під час руху під ухил.

Якщо виявиться, що за електромеханічною характеристи-

кою швидкість руху поїзда більше, ніж конструктивна швид-

кість руху локомотива v

= (1,2...1,3)v

дл

, то до подальшого розра-

хунку варто приймати v

Якщо виявиться, що за електромеханічною характеристи-

кою один зі сталих струмів I

і I

nop

буде менше, ніж тривалий

струм локомотива I

дл

, то до подальшого розрахунку в цьому на-

прямку варто приймати I

дл

Інвентарне число електровозів:

= N

+ N

рез

де N

– число робочих електровозів;

рез

– число резервних електровозів

;

τ – число можливих рейсів одного електровоза в зміну

θ+

=τ

;

184

– чистий час роботи електровозного відкочування в змі-

ну, прийняте на 0,5 годин менше тривалості зміни;

– повне число рейсів у зміну

= τ

пг

+ τ

;

пг

– необхідне число рейсів для виводу вантажу

GпR

змн

пг

=τ

;

– коефіцієнт нерівномірності видачі вантажу,

=1,2...1…1,5;

зм.Σ

– змінний сумарний вантажопотік, т/зміна;

– коефіцієнт заповнення вагонетки, R

= 1;

– необхідне число рейсів для перевезення людей, τ

= 2

для кожного крила шахти;

n – кількість вагонеток.

Число резервних електровозів приймають:

рез

= 0 коли N

≤ 3;

рез

= 1 коли N

≤ 6;

рез

= 2 коли N

= 7...12;

рез

= 3 коли N

≥ 13.

Визначається змінна продуктивність одного локомотива з

вивезення вантажу

пQQ

ел

, т/зміна.

8. Розрахунок параметрів електропостачання.

Для контактних електровозів.

Потужність тягової перетворювальної підстанції:

∑

icpiiгр

IkNUkP

185

де

гр

– коефіцієнт одночасності роботи груп електровозів,

гр

=0,8...0,9 (при роботі електровозів одного типу k

гр

1);

U – напруга на шинах тягової підстанції, В;

– число однотипних за потужністю електровозів;

– коефіцієнт одночасності роботи електровозів у групі

= 1 при N

≤ 2;

55,0

+= при N

≥ 3;

cp.i

– середній струм двигуна електровоза

∑

⋅

дв

icp.

За загальною потужністю обирають тип і число перетво-

рювальних агрегатів, а також захисну і комутаційну апаратуру,

випрямні агрегати.

Число агрегатів, встановлюваних на тяговій підстанції:

1−=χ

де Р

– розрахункова потужність одного перетворювального

агрегату, кBт.

Прийнята установка перевіряється за перевантажувальною

здатністю

ср

≤ R

п.у.

де R

п.у.

– додатковий коефіцієнт перевантаження перетворюва-

льної установки;

– коефіцієнт перевантаження перетворювальної установки,

що залежить від числа робочих електровозів N

Таблиця 6.1.

1 2 3 4 5 і більше

1,6 1,5 1,4 1,3 1,25 1,2

Середнє значення спадання напруги за умов відсутності

фідера, який підживлює:

186

(

)

опycppcpcp

RLRNIU

5,0

де R

ср

– середній опір 1 км. тягової мережі Ом/км;

– довжина ділянки з одного боку від тягової підстанції, км;

п.о.

– загальний опір фідера, що живить і відсмоктує, Ом.

pкcp

RRR

де R

– опір 1км мережі, Ом/км;

– опір 1км рейкового шляху, Ом/км.

Максимально припустима довжина ділянки з одного боку

тягової підстанції за умовами спадання напруги:

pcpcp

pcpопдопср

доп

NRI

NIRU

5,0

−

Число тягових підстанцій:

1+=

доп

За умов наявності фідера, який підживлює:

()

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

++−=Δ

ycpcppcp

xLRINU

1000

5,0

де

х – відстань від місця приєднання фідера, який підживлює,

до тягової підстанції, км;

– сумарний перетин кабелю, який підживлює, і контакт-

ного привода, км

Витрата енергії під час відкочування контактними елект-

ровозами.

за рейс:

пк

рcp

кр

ТUI

ηη⋅

106

де α – коефіцієнт, що враховує витрату енергії під час маневрів

(при реостатних системах керування α = 1,15...1,4, при

тиристорних

α= 0,7...0,9);

187

– ККД мережі, η

= 0,9...0,95;

– ККД тягової підстанції, η

= 0,8...0,86;

за зміну:

pск

WW .

Витрата електроенергії на шинах ЦПП:

сп

ск

′

де

сп

– ККД мережі від тягової підстанції до ЦПП.

Питома витрата електроенергії

зм

ск

Для акумуляторних електровозів.

Витрата електроенергії на шинах зарядного пристрою:

пзб

pcpcp

TIU

106 ηη⋅

= ,

де

– ККД акумуляторної батареї,

з.п

– ККД зарядного пристрою.

Витрата електроенергії на шинах ЦПП за зміну

aac

Питома витрата електроенергії

сбзм

aс

ηη

Σ.

де

– ККД мережі.

Енергоємність батареї, необхідна для роботи електровоза

протягом зміни

(

)

1060 ⋅

порпорннpдв

ТIТIUn

де

дв

– число двигунів електровоза;

188

– середня розрядна напруга батареї, В.

Необхідне число робочих батарей на один електровоз:

бр

= ,

де

А′– енергоємність батареї, кВт/година.

Загальне число батарей на один електровоз:

збр

ттт

де

– число батарей під зарядкою.

Загальне число батарей

ри

тNтт

де

– резервне число батарей (1 батарея на 10 працюючих).

Інвентарне число зарядних столів

ремиисз

пNт

де

рем

– додаткове число зарядних столів для обміну і ремонту

батарей(при

> 10 п

рем

=4).

Викладений спосіб визначення витрати енергії на рух поїз-

да в багатьох випадках може бути замінений більш простим,

відповідно до якого

− питома витрата енергії

(

)

[

]

cpнпорн

iа

−

+ωα= 5

Вт⋅година/т⋅км; (6.4)

− абсолютна витрата енергії

А = aQ

L , Вт·година,

де λ - коефіцієнт тари;

– кількість перевезеного вантажу за рейс, зміну, т;

L – довжина відкочування, км.

Варто мати на увазі, що у формулі (6.4) не враховані втра-

ти енергії в контактній мережі (або в акумуляторній батареї), у

перетворювальних установках і мережі змінного струму. Ці

втрати збільшують питому витрату енергії на 5...40 %.

189

Середні величини питомої витрати енергії для підземного

відкочування звичайно перебувають у межах 75...200

Вт·година/т·км.

6.3. ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ ЛОКОМОТИВНОГО ВІДКОЧУВАННЯ

ПІД ЧАС ТРАНСПОРТУВАННЯ ОСНОВНОГО ВАНТАЖОПОТОКУ

Розрахунок локомотивного відкочування під час транспор-

тування основного вантажопотоку розглянемо на прикладі шах-

ти «Родинська», де внаслідок гірничо-геологічних умов голо-

вний відкаточний штрек має багато вигинів і тому застосування

конвеєрного транспорту неможливе.

Відповідно до хронометричних спостережень вантажопо-

тік із двох лав і двох підготовчих вибоїв становить 718 т/зм. Да-

лі він попадає на ухил, з нього в бункер, звідки локомотивами

транспортується в пристовбурний двір. Локомотиви закріплені

за маршрутами.

Вихідні дані до розрахунку.

Категорійність шахти з газу і пилу – зверхкатегорійна.

Сумарний змінний вантажопотік Q

зм

= 718 т/зміна.

Число навантажувальних пунктів - 1.

Довжина відкочування L = 2000 м.

Середній ухил рейкового шляху i

ср

= 4 ‰.

Максимальний ухил рейкового шляху i

max

= 5 ‰.

Схема відкочування подана на рис. 7.1.

ОД

=2000 м

Рисунок 6.1. Схема шляху електровозного відкочування

З урахуванням категорійності шахти, довжини транспор-

тування, змінного вантажопотоку приймаємо для переміщення

вантажу акумуляторний електровоз АМ8Д - 900.

Технічні характеристики електровоза.

190