Разработка системы автоматического управления главным вентилятором при автоматизации проветривания шахт

• Автор: Зедгенизов, Дмитрий Владиленович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 187 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ШАХТ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обоснование необходимости регулирования параметров проветривания шахт
1.2. Краткий обзор способов регулирования вентиляторов
1.3. Анализ эффективности регулирования вентиляторных агрегатов
1.3.1. Эксплуатационная экономичность ВГП
1.3.2. Удельная установленная мощность электрооборудования.
1.3.3. Относительная стоимость вентиляторных агрегатов
1.3.4. Надежность оборудования вентиляторного агрегата
1.4. Выводы
1.5. Постановка задач исследования
2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕТРИВАНИЕМ НА БАЗЕ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ С ПОВОРОТНЫМИ НА ХОДУ ЛОПАТКАМИ РАБОЧЕГО КОЛЕСА
2.1. Структура автоматизированной системы управления проветриванием и взаимодействие подсистем
2.1.1. Принципы построения АСУ проветриванием метанообильных шахт
2.1.2. Локальные системы автоматического управления расходом воздуха
2.1.3. Система автоматического управления ГВУ
2.2. Закон регулирования возбуждения синхронного электродвигателя вентилятора главного проветривания

2.3. Анализ влияния возмущений (импульсов давления) на устойчивость синхронного электродвигателя главного вентилятора
2.4. Оценка влияния колебаний напряжения в системе электроснабжения на устойчивость синхронного электродвигателя ВГП
2.5. Выводы
3. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОМ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
3.1. Постановка задачи исследования
3.2. Математическое описание элементов аэродинамического контура
3.2.1. Исполнительный механизм поворота лопаток рабочего колеса
3.2.2. Вентилятор главного проветривания
3.2.3. Аэродинамический объект вентиляционной сети шахты
3.2.4. Возмущающее воздействие аэродинамического объекта
3.2.5. Датчик производительности вентилятора
3.3. Синтез регулятора газодинамического контура
3.3.1. Требования к переходным процессам
3.3.2. Обоснование выбора метода синтеза
3.3.3. Формирование желаемого дифференциального уравнения выходной координаты исследуемого контура
3.3.4. Выбор параметров дифференцирующего фильтра
3.4. Оценка устойчивости системы управления
3.5. Переходные процессы контура регулирования производительности ВГП при действии управляющего и возмущающего воздействий
3.6. Математическое описание элементов газодинамического контура
3.6.1. Газодинамический объект вентиляционной сети шахты
3.6.2. Возмущающее воздействие газодинамического контура

3.6.3. Датчик концентрации метана
3.7. Синтез регулятора газодинамического контура
3.8. Обоснование допустимости замены аэродинамического контура безынерционным звеном
3.9. Оценка способности исполнительного механизма компенсировать возмущения газодинамического контура
3.10. Выводы
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ
4.1. Постановка задачи исследования
4.2. Алгоритмы управления оборудованием главной вентиляторной установки в различных режимах работы
4.3. Алгоритм автоматического регулирования производительности вентилятора главного проветривания
4.4. Выводы
5. ОЦЕНКА ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ
5.1. Сравнение вероятности безотказной работы главных вентиляторных установок шахт
5.2. Оценка эксплуатационной экономичности ГВУ
5.3. Анализ экономической эффективности от снижения простоев добычных участков по фактору загазований
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Указанные особенности приводят к тому, что в высоковольтном исполнении ТПЧ имеет значительные массогабаритные показатели и, как уже было отмечено, стоимость. Для снижения перенапряжений можно либо разгружать (недоиспользовать) двигатель по моменту, либо применять двигатель большего габарита, либо вводить в схему инвертора специальные устройства для ограничения перенапряжений [48]. Это еще больше ухудшает технико-экономические показатели ТПЧ и электропривода в целом.
Схемы на основе АВК имеют свои особенности. Недостатками АВК, обусловленными стремлением максимально уменьшить мощность преобразователя частоты, является необходимость осуществления специальных мероприятий для осуществления пуска и самозапуска электропривода [41]. Из-за пульсирующих составляющих момента возможно возникновение резонанса в системе валов и механических частей [49, 50]. Так же как и в ТПЧ, мощность асинхронного электродвигателя по схеме АВК должна выбираться на 10-15 % выше рассчитанной, исходя из синусоидальности тока статора [51]. Как отмечается в [79], из-за искажения формы кривой тока ротора номинальная мощность двигателя снижается на 4,5 %. Так как в каскадных схемах полная номинальная мощность никогда не достигается, то габаритная мощность двигателя уменьшается еще на 1-2 %. Таким образом, происходит общее снижение мощности на 7 %. Кроме того, высшие гармонические в токе ротора, вызывая появление в статорной цепи токов частоты, отличной от питающей, загружают сеть мощностью искажения и вызывают биение амплитуды статорного тока, поэтому при работе около со0 и 2/3 со0 наблюдаются заметные пульсации тока статора. Появляются уравнительные токи и область прерывистых токов при малых нагрузках из-за неравенства мгновенных значений выпрямленного напряжения ротора и ЭДС инвертора.
Анализ эффективности регулирования вентиляторных агрегатов показал, что наиболее целесообразно в диапазоне мощностей существующих ВГП при-