Структура и синтез алгоритмов управления и диагностики электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса

• Автор: Таранов, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Формирование горно-транспортных комплексов для обеспечения эффективной добычи транспортировки твердых ископаемых на открытых разработках
1.1 Необходимость создания единого подхода для формирова комплексов для добычи и транспортировки горной массы
1.2 Снижение затрат на проектирование и обслуживание электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса путем унификации его
структуры
1.3 Оптимальная структура систем диагностики и определения остаточного ресурса электромеханического оборудования горнотранспортного комплекса

1.4 Выводы по главе

2 Унифицированный подход в формировании структуры систем управления электроприводов переменного тока горно-транспортного комплекса
2.1 Специфика и особенности применения электропривода переменного тока на современных большегрузных самосвалах и экскаваторах
2.2 Унифицированный подход к построению алгоритмов управления электроприводом переменного тока горно-транспортного комплекса
2.3 Построение математической модели электропривода экскаватора и самосвала с применением системы прямого управления моментом
2.4 Выводы по главе
3 Повышение эксплуатационной эффективности
электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса за счет перехода на систему обслуживания по фактическому состоянию
3.1 Системы мониторинга, диагностики и оценки остаточного ресурса электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса
3.2 Виды повреждений электрических машин и существующие методы их диагностики
3.3 Применение методов ваттметрографии и спектрального

анализа для оценки технического состояния электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса
3.4 Алгоритм непрерывного отслеживания повреждений и оценки остаточного ресурса с использованием базы данных повреждений
3.5 Пример реализации модели нечеткой классификации дефектов для диагностической системы электромеханического оборудования в программе Ма1ВаЬ
3.6 Выводы по главе
4 Примеры реализации системы диагностики по спектральному составу тока и напряжения
4.1 Построение системы технической диагностики электромеханического оборудования по электрическим
параметрам
4.2 Аппаратная реализация системы диагностики с применением методов спектрального анализа и ваттметрографии
4.3 Программная реализация системы диагностики электромеханического оборудования горно-транспортного комплекса
4.4 Выводы по главе
5 Технико-экономическое обоснование применения унифицированного подхода в проектировании, обслуживании и формировании горно-транспортных комплексов
5.1 Критерии оценки эффективности работы горно-транспортных комплексов
5.2 Обоснование необходимости связи самосвалов и экскаваторов в горно-транспортный комплекс на примере экскаватора ЭКГ-32р и самосвалов БелАЗ
5.3 Оценка экономической эффективности внедрения системы диагностики и мониторинга электромеханического оборудования горно-транспортных комплексов
5.4 Оценка экономической эффективности предложенных мероприятий
5.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Наиболее распространенным видом добычи полезных ископаемых на горнодобывающих предприятиях России является добыча открытым способом, а основными средствами реализации погрузочно-доставочных работ- большегрузные карьерные самосвалы и экскаваторы. Рынок большегрузной техники сегодня имеет различные решения по формированию горно-транспортных комплексов (экскаватор и самосвал), но наиболее эффективными остаются экскаваторы с электроприводами (ЭП) различного типа и самосвалы, имеющие электромеханическую трансмиссию. Электромеханическое оборудование приводов главных механизмов отличается по составу и типу применяемых преобразователей, что влечет за собой увеличение эксплуатационных затрат. Самыми распространенными системами ЭП экскаваторов сегодня остаются система генератор-двигатель (Г-Д) и система «управляемый выпрямитель-двигатель» (ТП-Д). Проблема их применения-электродвигатели постоянного тока, имеющие щеточноколлекторный узел и повышенные массо-габаритные показатели. Имеются примеры создания и применения в отечественной практике систем «непосредственный преобразователь частоты-асинхронный двигатель» (НПЧ-АД), в частности в 1990 г был введен в эксплуатацию ЭШ 20.90 на разрезе "Сафроновский" ОАО "Востсибуголь", находящийся в эксплуатации по настоящее время. Система НПЧ—АД не получила широкого распространения из-за наличия ряда существенных недостатков. На сегодняшний день перспективной является система «преобразователь частоты-асинхронный двигатель» со звеном постоянного тока. Примерно та же ситуация обстоит с использованием ЭП мотор-колес самосвалов. Применение электродвигателя постоянного тока, позволившего повысить грузоподъемности самосвалов от 90 до 200 т в 70-е годы, нецелесообразно для дальнейшего развития карьерного автотранспорта из-за снижения

грузоподъемности, конкурентный по цене, не уступающий или превосходящий по тягово-динамическим характеристикам приводы постоянного тока и обладающий широкими возможностями в части оптимизации алгоритмов управления. Достоинства и недостатки различных типов трансмиссий карьерных автосамосвалов представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Достоинства и недостатки различных типов трансмиссий карьерных автосамосвалов
Тип привода Достоинства Недостатки
Гидромеханическая трансмиссия Простота конструкции и обслуживания Повышенный расход топлива, необходимость в ГСМ, большие эксплуатационные расходы, низкий ресурс
ЭМТ с применением двигателей постоянного тока Плавность хода, высокий момент на низких оборотах, привычная для эксплуатации конструкция Наличие коллекторно-щеточного аппарата, нецелесообразность применения для самосвалов грузоподъемностью свыше 200 т, большие массогабаритные размеры
ЭМТ с применением вентильных двигателей Плавность регулирования частоты вращения вала двигателя, постоянство момента на валу двигателя, высокий КПД, возможность применения одноступенчатого редуктора Высокая стоимость, связанная с использованием постоянных магнитов, чувствительность постоянных магнитов к температурному режиму
ЭМТ с применением частотно управляемого привода на основе АД Отсутствие щеточноколлекторного аппарата, меньшие хмассогабаритные размеры, высокие энергетические показатели, хорошие тяговодинамические показатели -
Применение тягового электропривода переменного тока на самосвалах всего диапазона грузоподъемностей позволяет сократить массогабаритные размеры самосвалов, тем самым повысив показатели габаритной мощности, которая определяется соотношением мощности трансмиссии к тяговому усилию кВт / кг [46,74]:
Ртр/Р, (2.1)