Ирклиевский В.Д. Автоматизация горно-технологических процессов
Подождите немного. Документ загружается.
150
ТЕМА 10. АВТОМАТИЗАЦИЯ КАНАТНЫХ ОТКАТОК
ЛЕКЦИЯ №34
34.1 Особенности работы одноконцевых откаток и требования,
предъявляемые к их автоматизации
На угольных шахтах Украины канатной откаткой оборудовано боль-
шинство основных и вспомогательных наклонных выработок. Наклонные
выработки шахт проходятся, как правило, по углю. Поэтому профиль пути
большинства наклонных выработок имеет переменный угол. Отличительной
особенностью канатных откаток от подъемных установок вертикальных
стволов является зависимость нагрузки двигателей лебедок не только от
величины загрузки подъемного сосуда, но и от изменения профиля пути.
Второй особенностью канатных откаток является возможность схода
подъемных сосудов с рельсов. Двухконцевые канатные откатки в основном
являются наклонными подъемами. На них в качестве подъемного сосуда в
подавляющем большинстве применяются скипы (опрокидные, с откидной
задней стенкой, с донной разгрузкой), а в качестве приводного двигателя —
высоковольтные или низковольтные асинхронные двигатели с фазным ротором
мощностью от 90 до 600 кВт. В зависимости от типа скипа применяется пяти-
или шестипериодная диаграмма скорости. Так как оборудование, режим работы
и основные требования к автоматизации (выполнение заданной диаграммы
скорости) двухконцевых откаток весьма сходны с подъемными установками
вертикальных стволов шахт, то их автоматизация решается такими же
способами и средствами, как и подъемных установок.
151
Одноконцевые канатные откатки применяются для транспортирования
угля или породы преимущественно в вагонетках (грузовая одкоконцевая
откатка), а также как вспомогательный вид транспорта (доставка и спуск
материалов и оборудования, подтягивание вагонеток на погрузочных пунктах и
пр.).
Грузовая одноконцевая канатная откатка имеет много общего с
подъемной установкой с асинхронным приводом (принцип устройства,
цикличный характер работы и пр.). Вспомогательная одноконцевая откатка в
зависимости от условий работы и назначения, типа приводного
электродвигателя (с фазным или короткозамкнутым ротором) и величины
рабочей скорости автоматизируется по аналогичной схеме грузовой
одноконцевой откатки или переводится на дистанционное управление.
Ввиду больших недостатков откатка бесконечным канатом не
применяется на новых и реконструируемых шахтах.
Автоматизированное дистанционное управление или полная ав-
томатизация канатных откаток, кроме существенного экономического
эффекта за счет сокращения обслуживающего персонала и снижения расходов
на ремонты, повышают безопасность обслуживания, производительность и
срок службы откаток.
В схемах автоматизации канатных откаток в качестве привода рабочего
тормоза обычно предусматриваются трехфазные электромагниты. При
нарушении нормального режима работы (самопроизвольный обратный ход при
плохо отрегулированном рабочем тормозе и пр.), а также на время более
длительное, чем паузы между циклами нормальной работы, лебедка стопорится
предохранительным тормозом с грузовым приводом.
В ряде схем автоматизации канатных откаток по наклонным выработкам
пониженная скорость движения обеспечивается автоматическим изменением
тормозного момента механического тормоза. В этих случаях
предохранительный тормоз с грузовым приводом дополняется
152
электрогидроприводом, с помощью которого регулируется величина
тормозного момента.
На канатных откатках, работающих в выработках с большим углом
наклона и при больших нагрузках, предъявляются высокие требования к
времени срабатывания и отпускания приводов тормозов. Малое время
срабатывания может вызвать кратковременный обратный ход подвижной
системы, так как, включаясь одновременно со статором электродвигателя,
электромагнит растормаживает лебедку раньше, чем электродвигатель разовьет
достаточный момент. Малое время отпускания электромагнита приводит к
резкому торможению, вызывая значительные напряжения в канате и узлах
лебедки.
Аппаратура защиты. В схемах автоматизации канатных
откаток должны предусматриваться защиты от экстренных перегрузок
(сход вагонетки с рельсов), превышения установленной скорости об
ратного хода, переподъема вагонеток, а также защита электродвигателя и
подшипников лебедки.
153
ЛЕКЦИЯ №35
35.1 Схемы автоматизации откатки с одноконцевым канатом
Схема автоматизированного дистанционного управления лебедкой
одноконцевой откатки c регулируемым механическим тормозом приведена на
рис. 35.1. Схема применима как для условий уклона, так и бремсберга с
управлением лебедкой с одной из приемных площадок.
Рисунок 35.1 – Схема автоматизированного дистанционного управления
лебедкой одноконцевой откатки
Величина активного сопротивления в роторной цепи подъемного
двигателя Ml регулируется масляным контроллером, привод которого снабжен
конечными выключателями S9, 510,511. Двигатель М2 привода контроллера
154
управляется и защищается с помощью реверсивного магнитного пускателя. Для
включения и реверсирования двигателя лебедки принят реверсор. В качестве
привода рабочего тормоза используется электромагнит. Предохранительный
тормоз имеет грузы и электрогидропривод с двигателем МЗ. При питании
двигателя МЗ от ротора подъемного двигателя тормозное усилие на лебедке
регулируется так, чтобы автоматически поддерживать заданную скорость
движения каната. Питание двигателя МЗ переключается контакторами К1 и К2.
Положение движущейся партии вагонеток на уклоне (бремсберге)
контролируется конечными выключателями S1-S6, расположенными на
указателе глубины, а крайние рабочие положения вагонеток — щеточными
датчиками ДЩ1-ДЩ3, установленными в соответствующих местах
выработки.
Для подготовки схемы к дистанционному управлению переключатель ПР
режима работы ставят в положение «Д» (дистанционное управление). При этом
напряжение 36 В подается к катушке К1 контактора, который своими
контактами подготавливает подключение двигателя МЗ к нижним контактам
реверсора и разрывает цепь ручного управления контакторами К4 и К5.
Сопротивление реостата R полностью включено в цепь ротора подъемного
двигателя Ml, a контакты конечного выключателя S10 привода реостата
размокнуты. Нажатием кнопки S18 включают линейный контактор К3.
Допустим, что лебедка управляется с верхней приемной площадки и
партия вагонеток находится на верхнем штреке. Щеточный датчик ДЩ2
касается вагонетки, при этом электронное реле К16 обесточено, а реле К17
обтекается током. Реле К14, а следовательно, и катушка К2 контактора
обтекаются током. Контактор подключает двигатель МЗ к нижним контактам
реверсора. Оператор дистанционно переводит стрелку, и блок-контакты S12
блокировочного выключателя стрелки размыкаются. При нажатии кнопки S15
замыкается цепь реле R8. Последнее шунтирует кнопку и включает контактор
К4 реверсора. Напряжение 380 В подается на статоры подъемного двигателя Ml
155
и электрогидропривода МЗ, а также на электромагнит рабочего тормоза У,
вследствие чего лебедка растормаживается.
Реле К8 замыкает цепь реле К11, которое включает контактор К6
двигателя М2 контроллера на выведение сопротивления в цепи ротора.
Роторное сопротивление выводится до тех пор, пока не срабатывает
промежуточный выключатель S9 на приводе реостата. Подъемный
двигатель лебедки с низкой скоростью вытягивает состав вверх до места
установки щеточного датчика ДЩ1. При касании вагонеткой датчика ДЩ1
обесточивается реле К17, которое размыкает цепь реле К8, и разрывается цепь
катушки контактора К4. Отключаются двигатели Ml и МЗ, а также
электромагнит тормоза У. Накладываются тормоза и останавливается лебедка.
Реле К8 размыкающим контактом замыкает цепь реле К12, которое
включает контактор К7. При этом включается привод реостата, который вводит
полное сопротивление реостата. Привод контроллера отключается конечным
выключателем S10.
Оператор дистанционно переводит стрелку в правое положение, при этом
замыкаются блок-контакты S12 привода стрелки. При нажатии кнопки S16
обтекается током реле К9, которое включает контактор К5 реверсора.
Напряжение 380В подается на статоры двигателей Ml, МЗ и на электромагнит
тормоза У. Лебедка растормаживается, а двигатель лебедки начинает
вращаться. Получает питание реле К11, которое включает привод контроллера
на выведение сопротивления цепи ротора. По истечении заданного времени
конечный выключатель S9 контроллера обесточивает реле K11, вследствие чего
отключается привод контроллера. При этом вагонетки на малой скорости
проходят стрелку. Конечный выключатель S6, расположенный на указателе
глубины, замыкает цепь реле K13, включающее реле K11. Включается
контактор К6, после чего привод контроллера продолжает выводить
сопротивление реостата. Конечный выключатель S11 при полностью
156
выведенном сопротивлении реостата обесточивает реле K11 и отключает
двигатель контроллера.
На полной скорости груженые вагонетки подходят к закруглению.
Срабатывают конечные выключатели S1 и S2. При замыкании контакта S1
обтекается током цепь реле K12. Привод контроллера включается на введение
сопротивления, пока конечный выключатель S9 привода контроллера не
обесточит реле K11. При размыкании контакта S2 конечного выключателя
обесточиваются реле K13 и K14. Последнее отключает контактор K2, и
двигатель МЗ включается на питание от роторной цепи двигателя лебедки. При
этом величина малой скорости автоматически поддерживается постоянной. С
малой скоростью груженые вагонетки проходят закругление и подходят к
щеточному датчику ДЩ3. Реле K16 обесточивается и размыкает цепь реле K9.
Отключается контактор К5 реверсора, и лебедка останавливается с наложением
рабочего и предохранительного тормозов.
Реле K16 размыкающим контактом включает реле K14. Контактор К2
переключает питание двигателя МЗ из цепи ротора в цепь статора двигателя
Ml, а реле К9 размыкающим контактом включает реле K12. Вследствие этого в
цепь ротора вводится сопротивление. При полностью введенном
сопротивлении разомкнётся конечный выключатель S10 привода контроллера,
который разорвет цепь реле K12. Произведя смену вагонеток, плитовой
нижнего горизонта дает сигнал оператору на верхнюю приемную площадку.
Оператор кнопкой S15 включает контантор K4 и замыкает цепь реле K11.
Контакт реле K11 включает контактор K6 привода контроллера. Сопротивление
реостата уменьшается до тех пор, пока контакт конечного выключателя S9 не
разорвет цепь реле K11. Двигатель Ml получает малую скорость, и вагонетка
проходит закругление.
При замыкании контакта S5 срабатывает реле K13, которое подает
питание на реле K11. Включается контактор K6 привода контроллера, и
сопротивление выводится. При полностью выведенном сопротивлении реостата
157
конечный выключатель S11 размыкает цепь реле K11, а двигатель лебедки
вращается с полной скоростью. Когда вагонетки подходят к верхней стрелке,
срабатывают конечные выключатели S3 и S4. При замыкании контакта S4 реле
K12 включает контактор K7 и контроллер вводит часть сопротивления
реостата. При величине сопротивления цепи ротора, соответствующей сопро-
тивлению малой скорости двигателя, размыкается контакт S9 и обесточивает
цепь реле K11. При размыкании контакта S3 обесточивается реле K13 и K14.
Двигатель МЗ получает питание от роторной цепи двигателя Ml, вследствие
чего скорость автоматически поддерживается постоянной.
С малой скоростью вагонетки подходят к щеточному датчику ДЩ1. При
этом обесточивается реле K17, останавливается подъемный двигатель с
наложением рабочего и предохранительного тормозов лебедки. Контактом К8
замыкается цепь реле K12. Полностью вводится сопротивление реостата, и
выключателем S10 отключается реле K12. Оператор переводит стрелку,
которая блок-контактами S12 размыкает цепь реле K9. Кнопкой S17
включается реле K10, которое самоблокируется, включает контактор К5 и
разрывает цепи реле K11 и контактора К2. Двигатель МЗ включается в
роторную цепь двигателя Ml, и скорость автоматически поддерживается
постоянной.
При полностью введенном сопротивлении в цепи ротора вагонетки
опускаются к щеточному датчику ДЩ2. Обесточиваются реле K16 и K10,
останавливается двигатель Ml с наложением рабочего и предохранительного
тормозов лебедки. Двигатель МЗ подключается к цепи статора двигателя Ml
лебедки. Сопротивление полностью вводится, контакты конечного
выключателя S10 размыкаются. Схема приходит в исходное положение.
При аварийной остановке партии вагонеток в уклоне в цепь ротора
вводится полное сопротивление. Кнопкой S17 лебедка включается в работу с
движением вагонеток с малой скоростью вниз по уклону с подключением
158
двигателя МЗ к цепи ротора двигателя Ml. Для движения вагонеток вверх по
уклону нажимают кнопку S15.
При ручном управлении переключатель ПР режима работы уста-
навливают в положение «Р» (ручное управление), отключают привод
контроллера и электромагнит У. Управление лебедкой в этом случае
осуществляется с помощью рукоятки контроллера и ручного тормоза.
В схеме предусмотрены защиты: от перегрузок — максимальное тепловое
реле F, встроенное в пускателе; от переподъема — конечные выключатели S7 и
S8; от превышения установленной максимальной скорости — центробежное
реле, а также блокировка крышки релейного ящика (контакты S13,
S14).Рассмотренную схему автоматизации откатки одноконцевым канатом
можно упростить, а ее надежность повысить, если вместо электронных реле
применить простые безламповые искробезопасные реле, с селеновыми
шунтами.
35.2 Автоматический контроль температуры подшипников откатной
лебедки
Важным параметром состояния автоматизированных установок
(подъемных, вентиляторных, водоотливных, компрессорных и пр.) является
температура подшипников рабочей машины и двигателя. Нормальной
считается температура перегрева подшипников скольжения до 45°С, а
подшипников качения - до 60°С над температурой окружающей среды, если
последняя не превышает 35°С. Аварийная температура перегрева согласно
ГОСТу для подшипников скольжения составляет 60°С и подшипников
качения 75°С.
159
Для автоматического контроля температуры подшипников нашей
промышленностью выпускаются как отдельные реле контроля температуры
(ТДЛ-2 и пр.), контакты которых включаются в цепь защиты установки, так и
специальная аппаратура, обеспечивающая необходимую сигнализацию,
отключение установки при перегреве подшипников свыше допустимой
температуры, а также фиксацию номера перегретого подшипника (ДКТЗ-8,
АКТ-1 и пр.).
В качестве первичных датчиков контроля температуры могут быть
использованы контактные ртутные термометры, биметаллические реле,
манометрические термометры с термобаллоном, заполненным хлорметилом,
термисторы, реле с легкоплавкими сплавами, термометры cопротивления,
катушки индуктивности с ферромагнитными сердечниками и пр. В угольной и
горнорудной промышленности для контроля температуры подшипников
применяются последние четыре термодатчика.