Степанов А.Г. Динамические процессы шахтной подъемной установки с двигателем постоянного тока

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 6. Процесс разгона подъемной машины с учетом характеристики

тормоза и постоянной времени электродвигателя (

= 1 с).

двигателя отстает от заданного. В системе появляются незначительные

колебания ускорения груженого сосуда. Ускорения порожнего сосуда

практически совпадает с ускорением машины. Здесь следует отметить, что

широко известное и распространенное положение о том, что чем медленнее

прикладывается возмущающее воздействие, тем меньше уровень

динамических нагрузок, требует уточнения. В рассматриваемом примере,

более плавное приложение движущего усилия, вызывает увеличение

амплитуды колебаний груженого сосуда. Появившиеся колебания

объясняются тем фактором, что не смотря на уменьшение величины рывка,

время изменения ускорений стало больше периода собственных колебаний

груженого сосуда. При дальнейшем увеличении этого времени до значения,

равного двум периодам собственных колебаний переходный процесс снова

станет апериодическим [4, с. 177].

Разработанные методика и программа математического моделирования

позволяют решить задачу синтеза динамического процесса, а именно,

определить задание для формирования движущего усилия при истинном

значении электромагнитной постоянной времени двигателя и реальной

тормозной характеристике, при котором процесс разгона подъёмной

установки будет без колебаний. Для реализации этой идеи необходимо

высокое быстродействие системы автоматического регулирования, которое

может быть получено при использовании тиристорного источника питания

двигателя. Существующие системы автоматического регулирования имеют

обратные связи, которые существенно форсируют и улучшают качество

переходного процесса. В книге [4, с. 219] показана возможность

демпфирования колебаний сосудов при торможении системой

автоматического регулирования, в которой в качестве обратной связи

использованы сигналы пропорциональные разности скоростей машины и

сосудов. Очевидно, для уменьшения колебаний ветвей канатов при разгоне и

замедлении может быть использован этот принцип построения системы

автоматического регулирования. Для реализации такой системы

автоматического регулирования необходима разработка датчиков скорости

сосудов и устройства надежной трансляции их данных в здание подъёмной

машины. Предположим, что такие элементы существует. Тогда в

математической модели в последнем члене второго уравнения системы (3)

вместо



должно быть

 

)()(( zxkyxkik

aaу

















, где

- коэффициент

усиления обратной связи,

са

. На рис. 7 показан переходный процесс при

ступенчатом задании усилия двигателя и при наличии обратных связей с

коэффициентом

150

са

. Сравнивая эти характеристики с кривыми на

рис. 4, видно, что обратные связи, включающие разности

Рис. 7. Характеристики процесса разгона с системой автоматического

демпфирования колебаний сосудов.

скоростей машины и сосудов при ступенчатом задании формируют усилие

двигателя, которое демпфирует колебания сосудов. Ускорения машины и

порожнего сосуда практически совпадают. Система автоматического

регулирования построенная по такому принципу является универсальной.

Она не требует формирование программного задания ускорения, которое

определялось через период колебаний, зависящий от длины каната и массы

сосуда.

В период замедления усилия груженой ветви уменьшается, а порожней

увеличивается на величины динамических составляющих. С точки зрения

прочности элементов подъёма в этом периоде, опасных ситуаций не должно

появляться. Однако колебательный процесс может сформировать такое

соотношение натяжений груженой и порожней ветвей, при котором может

появится скольжение на многоканатных подъемных установках. Поэтому

предлагаемая система может оказаться чрезвычайно полезной и при работе

подъёма в режиме замедления. Настройки системы автоматического

демпфирования колебаний сосудов для периода ускорения сохраняются и

для периода замедления. На рис. 8 приведены характеристики переходного

процесса при замедлении подъёмной установки, работающей с системой

автоматического демпфирования колебаний. Процесс рассмотрен для

положения сосудов в стволе, когда длины канатов для груженой ветви

Рис. 8. Характеристики процесса замедления с системой

автоматического демпфирования колебаний сосудов.

мl

119

, а для порожней

мl

460

. Задание на замедление формируется

ступенью. Частоты колебаний груженой ветви уменьшилась, а порожней –

увеличилась. В течение 2,5 с система автоматического демпфирования

формирует усилие двигателя, которое демпфирует колебания сосудов. После

этого замедления машины и сосудов совпадают. После остановки машины

(скорость машины равна нулю) система автоматического демпфирования

продолжает формировать задание двигателю, однако в это время машина

заторможена рабочим тормозом, поэтому сосуды совершают свободные

затухающие колебания. Синтезированное усилие двигателя не представляет

трудностей для реализации современным приводом постоянного тока.

Математическая модель и программа исследования динамических

процессов с приводом постоянного тока позволит наладчикам и

исследователям шахтных подъёмных установок сформулировать новые

требования и создать современные системы регулирования. Реализация этих

разработок позволит повысить надежность и безопасность эксплуатации

шахтных подъёмных установок, в том числе повысит надежность сцепления

канатов с барабаном трения многоканатных машин.

Литература.

1. Тулин В.С. Электропривод и автоматика многоканатных подъёмных

машин. М.: Недра, 1964. 194 с.

2. Гейлер Л.Б. Электропривод в тяжелом машиностроении. М.: Машгиз,

1958. 587 с.

3. Киричок Ю.Г., Чермалых В.М. Привод шахтныз подъёмных машин

большой мощности. М.: Недра, 1972. 336 с.

4. Степанов А.Г. Динамика машин. Российская академия наук.

Екатеринбург.: 1999. 392 с.

5. Степанов А.Г. Динамика шахтных подъёмных установок. Наука, 1994.

203 с.

6. Мартынов М.В., Переслегин Н.Г. Автоматизированный электропривод

в горной промышленности.М.: Недра, 1969. 413 с.

7. Общесоюзные нормы технологического проектирования шахтных

подъемных установок. ОНТП-5-86. Минуглепром СССР. М.,1986. 27с.

Изменения 1987. 19 с.

8. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра,

1986. 447 с.

Программа математического моделирования динамических процессов при

пуске двигателя постоянного тока шахтной подъемной установки размещена

на сайтах:

http://mysite.verizon.net/vze126xep/index.html

http://agstepanov2009.narod.ru/stepanovmathcad.html

Книга Степанова А.Г. Динамика машин размещена на сайте

http://www.twirpx.com/file/59217/

Книга Степанова А.Г. Динамика шахтных подъёмных установок размещена

на сайте

http://www.twirpx.com/file/59220/