Адаптация режимов работы электромеханических комплексов шахтного водоотлива к графикам энергосистемы в условиях переменных водопритоков

• Автор: Черняховский, Роман Леонидович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:

Введение.
1. Водоотливные установки глубоких шахт.
1.1. Общие сведения о шахтных водоотливных установках.
1.2. Шахтная вода и водопритоки.
1.3. Электропривод и автоматизация водоотливных установок.
1.4. Постановка задачи исследования.
2. Гидромеханический комплекс шахтного водоотлива.
2.1. Характеристика шахтных центробежных насосов.
2.2. Работа шахтных насосов на сеть.
2.3. Пусковые режимы при работе насосов на сеть.
2.4. Границы зоны регулирования частоты вращения насосного 40 агрегата.
2.5. Системные особенности главной водоотливной установки.
3. Математическая модель водоотливной установки с частотнорегулируемым насосным агрегатом.
3.1. Математическая модель короткозамкнутого асинхронного электродвигателя.
3.2. Частотное регулирование электропривода насосного агрегата.
3.3. Реализация математической модели короткозамкнутого асинхронного двигателя в системе МаШаЬ.
4. Исследование режимов работы главной водоотливной установки
с частотно-реіулируемьтм электроприводом.
4.1. Характеристики насосной установки при реализации различных законов изменения напряжения и частоты питания асинхронного электропривода насосного агрегата.
4.1.1. Изменение величины напряжения при неизменной частоте питания.
4.1.2. Изменение напряжения и частоты питания в соответствие с 1М=соп5Г
4.1.3. Изменение напряжения и частоты питания в соответствие с Ш^сопбГ

4.1.4. Оценка результатов исследования характеристик
частотно-регулируемого электропривода.
4.2. Экспериментальные исследования частотно-регулируемого электропривода насосного агрегата.
5. Техническая реализация системы частотного регулирования производительности водоотливной установки.
5.1. Преобразователи частоты для короткозамкнутых асинхронных двигателей.
5.2. Технико-экономическая эффективность системы управления частотно-регулируемого привода насосов главного водоотлива.
Заключение.
Список литературы.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
ВВЕДЕНИЕ
В энергетической стратегии России [77] предполагается значительный рост добычи угля (на 28% к 2010 г.), опережающий увеличение добычи газа и нефти (12% и 10%, соответственно). В то же время удельный вес постоянной составляющей в общем расходе электроэнергии на угольных шахтах (на вентиляцию, водоотлив, освещение и т.п.) в среднем по отрасли достигает 70%. Именно здесь происходят наибольшие непроизводительные потери электроэнергии [22].
Необходимость повсеместного применения энергосберегающих технологий заставляет, в первую очередь, оценить возможность улучшения энергозатратных характеристик шахтных водоотливных установок, мощность которых составляет в среднем 20%, а на глубоких и обводненных месторождениях доходит до 40% от мощности всех электроприемников шахты [58].
Проблемы шахтного водоотлива и методы регулирования подачи насосов неоднократно рассматривались в работах А.П. Германа, В.Г. Гейера, Г.М. Тимошенко, В.М. Попова, Н.Г. Картавого, В.Я. Карелина, В.В. Мазуренко. Частотно-регулируемому электроприводу посвящены работы М.И. Чиликина,
A.C. Сандлера, В.В. Рудакова, И.М. Столярова, Г.Д. Онощенко.
В диссертации последовательно рассмотрены задачи исследования характеристик системы, состоящей из асинхронного электродвигателя, центробежного насоса и напорного трубопровода. В работе установлено, что существует возможность плавного регулирования подачи насоса на 40% при изменении частоты вращения асинхронного электродвигателя на 10%. Высокий коэффициент усиления по каналу «частота вращения» - «подача насоса» (3.5...4), в соответствии с терминологией систем, является системной особенностью шахтной водоотливной установки.

Момент сопротивления насоса

1000-30 Р

(2.17)

момент сопротивления (2.14) с учетом (2.12)

-В2-п + /гк ■В ■п1 -4-(2„-С2-а)-(гк •А2-п2 -йг) 2-(а-гк-С2)
2к-В2-п + ^2к ■В-п1 -4-(г, -С2-а)-(гк ■ Л2 •п2 -й,)^ + 2-(а-г,-С2)
+ 2,-І)з-и2)

(2.18)
Исследования работы водоотливных установок показывает, что момент сопротивления при регулировании частоты вращения изменяется в зависимости от типа насоса, характеристики трубопровода, сопротивления трения в подшипниках и сальниках.
Момент сопротивления насоса складывается из момента гидравлического сопротивления, определяемого (2.18), и момента обусловленного механическими сопротивлениями (трением в подшипниках, редукторе и т.д.). Момент трения Мт, для большинства центробежных насосов не превышает 5% номинального момента Мном [41].
потребляемой мощности Рмт подаче дном, и частоты вращения пн насоса.
Мс = 0.05 • Мном + 0.95 • Мн,
(2.19)
где номинальный момент Мном = (30-1000-7>д<ех)/(л'-лн), при номинальной