Экскаватордың электр жабдығы
11
12
13
14
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобаның (немесе жұмыстың) мақсаты ЭКГ-5А шөмішті
экскавторының негізгі электр жетектерін басқару жүйесін салыстырмалы
талдау және таңдау болып табылады. Құрылымына айтарлықтай өзгерісті
енгізусіз қолданыстағы машинаны жаңғыртудың алдағы таңдауын жасау.
Жаңа енгізілімнің нәтижесі электр қуатын тұтынудың төмендетілуіне,
өнімнің өзіндік қуатының алдағы уақыттағы төмендеуіне алып келуі тиіс.
15
Аннотация
Целью дипломного проекта является сравнительный анализ систем
управления главными электроприводами ковшового экскаватора ЭКГ-5А. С
последующим выбором для модернизации действующей машины без
внесения значительных изменений в конструкцию.
Результатом нововведения должно стать снижение потребления
электроэнергии. С последующим снижением себестоимости выпускаемой
продукции.
16
Мазұмыны
Қысқартулар мен белгіленулер тізімі
Кіріспе
11
12
1
БОГУРАЕВНЕРУД ААҚ Васильевск
карьері туралы жалпы мәлімет
14
1.1
1.2
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.3
4.3.1
4.3.2
5
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.4
Карьердің технологиялық жабдығының сипаттамасы
Экскаватордың жұмыс жабдығы
Экскаватордың электр жабдығы
Электр жабдықтың құрамы мен міндеті
Негізгі электр жетегіне қойылатын талап
Негізгі жетектердің сипаттамасы
Экскаватордардың электр жетектерінің басқару жүйелеріне
шолу және салыстырмалы талдау жасау. Электр жетекті
таңдаудың негіздемесі
Электр жетектерінің жалпы сипаттамасы
Генератор-қозғалтқыш жүйесіндегі электр жетек
Тұрақты токтың тиристорлық түрлендіргіш қозғалтқыш
жүйесі бойынша электр жетек
Жиіліктін статикалық түрлендіргіші - қысқа тұйықталған
роторлы асинхрондық электр қозғалтқыш жүйесі бойынша
электр жетек
Электр жетек нұсқасын таңдаудың негіздемесі
Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Еңбек қорғау бойынша ұйымдастыру және техникалық шаралар
Электр тогының адамға әсері. Статикалық электрленуден
қорғану шараларын таңдау
Электр тогының адамға әсері
Статикалық электрленуден қорғану шараларын таңдау
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Өрт сөндіру жүйесін есептеу
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету
Өрт сөндіру жүйесін есептеу
Техника-экономикалық бөлім
Еңбек ақы төлеу
Материалдық шығындар
Электр энергиясы
Амортизация
Экономикалық тиімділік
Жобаның ұйымдастыру-техникалық
шараларының экономикалық тиімділігі
Қорытынды
17
15
17
20
20
21
22
27
27
29
36
43
48
49
49
52
52
54
55
55
57
60
60
62
63
65
67
68
70
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қысқартулар мен белгіленулер тізімі
71
БАЖ
ААҚ
МБК
БТ-Қ
Г-Қ
- бұрғылап ату жұмыстары
- "Ашық аксионерлік қоғам"
- "Мемлекеттік біртұтас кәсіпорын"
- басқарылатын түрлендіргіш-қозғалтқыш
- генератор-қозғалтқыш
18
ТТ-Қ - тиристорлы түрлендіргіш-қозғалтқыш
ТЖҚ - төменгі вольтті комплекті құрылғылар
АҚ
- асинхронды қозғалтқыш
ҚҚО - қозғалтқыштың қозу орамдары
ГҚО - генератордың қозу орамдары
ТОБ - ток отсечка блогы
ҚТТБ- қоздыру токтарын тұрақтандыру блогы
СҚҚ - сүзгілік қалпына келтіруші құрылғы
ТЕМТ- Тиристорлық эскаваторлық моноблокты түрлендіргіштер
ТДИ - токтың дербес инверторы
ТЖТ - тікелей жиілікті түрлендіргіш
КДИ - кернеудің дербес инверторы
Кіріспе
Тау-кен өнеркәсібінің техникалық ілгерілеуі әлеуетті, үлкен дара қуатты
жоғары өнімді және жаңа сапалы энергетикалық сипаттамалары бар
жабдықты әзірлеумен, жасаумен және енгізумен байланысты. Мұндай
жабдықты енгізу еңбек өнімділігі мен шығарылатын өнім сапасының артуына
19
мүмкіндік береді, әйтсе де бір мезетте электр қуатын тұтынудың өсуіне
себепші болады, автоматтандырылған электр жетегі мен электр
жабдықтаудың жетілдірілген сұлбасын қолдануды талап етеді. Бұл аршу және
өндіру тау-кен жұмыстары көлемдерінің арттырумен, карьер тереңдігін
арттырумен, кенеусіз кендерді өңдеуге тартумен тікелей байланысты болады.
Электр жабдық жүйелерін тұрақты жетілдіру, қолданылатын электр жабдығы
жұмысының тиімділігі мен сенімділігін арттыру, жартылай өткізгішті және
микроэлектронды техника негізіндегі жаңа электр жабдығын қолдану талап
етіледі.
Қазіргі уақытта тау-кен өнеркәсіптерінің электр жабдықтау жүйелерінің
сенімділігі мен қауіпсіздігін арттыратын электр жабдығы мен аппаратурасын
әзірлеу мен меңгеруге айрықша көңіл бөлінуде.
Тау-кен машиналарында өтпелі режимдерде
(тәртіп)
жоғары
тезәрекеттілікті және басқарудың қажетті сапасын қамтамасыз ететін
автоматтандырылған электр жетегінің жаңа жүйелерін қолдану аясы
кеңейтілуде. Бұл экскаватордың синхронды қозғалтқыштарының тиристорлық
қозғаушылары, шарошечті бұрғылау станоктарының айналдырғышының
тиристорлық электр жетегі, карьер экскаваторларының тиристорлық электр
жетегі.
Экскаватордың негізгі механизмдерінің бірі тиристорлық электр жетегі
генераторлар мен Г-Қ жүйесіндегі тұрақты ток қозғалтқыштарын қоздыру
үшін және электромашиналық агрегаттың орнына жиынтықты түрлендіргіш
ретінде қолданылады.
Ашық тау-кен жұмыстарында қолданылатын негізгі машина экскаватор
болып табылады.
Қазіргі заманғы қуатты экскаватор электр жабдығының толыққандығы
бойынша, электр машиналарының жалпы орнатылған қуаты бойынша орташа,
ал кейде ірі өнеркәсіптік кәсіпорындарымен теңесетін күрделі жоғары өнімді
жер қазатын машина болып табылады. Мұндай экскаваторлардың барлық
негізгі механизмдері әдетте, автоматтық реттеудің тұйық жүйесін
сипаттайтын басқарудың сол не басқа сұлбасының басқарылатын
түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйесі бойынша жеке электр жетегімен
жабдықталады. Экскаватордың негізгі механизмдерінің маневрлілігі, олардың
жұмыс сенімділігі мен машина өнімділігі негізінен электр жетегі жүйесінің
техникалық мүмкіндіктеріне, жөндеу сапасы мен пайдалану шарттарына
айтарлықтай тәуелді болады.
Жөндеудің жоғары сапасы мен сауатты пайдалану, бір жағынан,
экскаваторлардың негізгі механизмдері электр жетектеріне қойылатын
талаптар жайлы, және де басқа жағынан, электр жетегінің жеке элементтері,
сондай-ақ, электр жетегінің барлық жүйесі туралы жалпы айқын түсінігі
болуы тиіс жөндеушілер мен техникалық қызметкерлердің электр жабдығын
пайдалануға байланысты жақсы дайындықтарын талап етеді.
Дипломдық жобаның мақсаты ЭКГ-5А шөмішті экскавторының негізгі
электр жетектерін басқару жүйесін салыстырмалы талдау болып табылады.
20
Құрылымына айтарлықтай өзгерісті енгізусіз қолданыстағы машинаны
жаңғыртудың алдағы таңдауын жасау.
Жаңа енгізілімнің нәтижесі электр қуатын тұтынудың төмендетілуіне,
өнімнің өзіндік қуатының алдағы уақыттағы төмендеуіне алып келуі тиіс.
1 БОГУРАЕВНЕРУД ААҚ Васильевск карьері туралы жалпы
мәлімет
Васильевск карьері Репнянское кен орнынан ашық жолмен құм тасын
шығарады, кен орны 1966 жылдан бері пайдаланылып келеді. Карьер Ростов
облысының Каменское және Красносулинск аудандарының шекараларында
орналасқан.
21
Қыртыс қарапайым құрылысқа ие. Аумақ алаңының тікелей топырақ
қабатында саз балшықты тақтатастар байқалады. Соңғылары жеке телімдерде
созылып жатуы арқылы құм сазды және құмды тақтатастарға өтеді. Құм
тастың жалпы қуаты 23 м-ден 32 м-ге дейін өзгереді, орта есеппен 30 м
құрайды. Ұлғаю шығыс бағытқа қыртыстың құлау жағына қарай байқалады.
Тас-көмір шөгінділерінің астына батқан құм тастың жабынында
разрезінде құм тастың аз қуатты қабаттары мен мен әктастардан (ізбестас)
тұратын тақтатастармен алмасатын саз балшықты тақтатастар байқалады.
Төрттік шөгінділер (қабаттану) саз сияқты балшықтар және топырақ
қабатымен берілген. Балшықтар тығыз, жабысқақ, сарғыш-қоңыр түсті, ізбесті
қосылулардан және тас-көмір жыныстарының сынықатрынан тұрады.
Балшықты топырақтар барлық жерде таралмаған және карбон
жыныстары, соның ішінде, құм тастардың қабаты топырақ қабатымен тікелей
жабылған жеке бытыраңқы телімдерде байқалады. Аршыма жыныстарының
жалпы қуаты 25,0 м-ден 57,5 м-ге дейін өзгереді және де орта есеппен 42 м
құрайды. Топырақ-өсімдіктік қабат 0,2-ден 0,5 м-ге дейінгі қуатқа ие, орта
есеппен 0,4 м құрайды және ішінара тас-көмір жыныстарының сынықтарынан
тұрады.
Кен орны жеткіліксіз ылғалды ауданда орналасқан. Жазда ең көп
дегенде жерасты суларының қорегін қамтамасыз ететін нөсер түрінде өткінші
жауын жауады.
Зерттелген тереңдік шегінде аумақта барлық жерде таралуға ие пайдалы
қабаттың құм тасымен ұштасқан бір сулы деңгейжиек ерекшеленеді.
Карьердегі күтілетін ең жоғарғы деңгейдегі су ағыны 3 лс құрайды.
Минералдау дәрежесі бойынша аумақтың суы тұщы нашар минералдалған
түрге жатады.
Карбонның суы сульфат-гидрокарбонатты кальцийлі су түріне жатады,
шамалы кермек (тұзы көп). Су технологиялық жолдарды суару үшін
пайдаланылады.
Карьерді (ашық кен) судан құрғату шалағай сутөкпемен жүзеге
асырылады. Тоған карьердің өндірілген кеңістігінің ең төменгі жеріне
салынған.
Құм тас ГОСТ-8267-93 талаптарына жауап беретін құрылыстық
қиыршық тасты жасауда типтік шикізат болып табылады. Қиыршықтастың
ДСЗ-дағы маркасы ГОСТ-тан ауытқуларға ие болмайды және де 600-ден
1200-ге дейін аралықты құрайды.
Кен шығаруды пайдалану жүйесі - көліктік, кен орнының тау-
техникалық шарттарына сай келеді және жобаға сәйкес жүргізіледі.
БАЖ (Бұрғылап ату жұмыстары) көмегімен қопсытылған құм тас ЭКГ-
5А экскаваторымен Белаз 7522 автосамосвалына артылады және одан әрі
өңдеу үшін ДСЗ-ға тасымалданады. Аршыма тау жыныстары, қопсытылған
БАЖ ЭКГ-5А экскаваторымен Белаз 7522 автосамосвалына артылады және
ішкі үйінділерге тасымалданады.
22
Өндіру, аршу және бульдозерлік тау-кен жұмыстары шаруашылық
тәсілмен жүргізіледі. Богураевнеруд ААҚ бұл үшін барлық қажетті тау-
көліктік жабдығына ие. Қопарылыс жұмыстары Волгоградвзрывпром МБК
мамандандырылған ұйымымен жасалады. Технолгиялық үдерістің сұлбасы 1-
суретте келтірілген.
1.1 сурет - Технологиялық үдерістің сұлбасы
1.1
Карьердің
(ашық
кеніш)
технологиялық
жабдығының
сипаттамасы
Карьердің технологиялық жабыдығына бұрғылау станоктары,
экскаваторлар, сутөкпе сорғылары жатады.
Карьердегі негізгі машина экскаватор болып табылады.
ЭКГ-5А экскаваторы шынжыр табанды жүрісте толық бұрылатын электрлік
тік күрекке ие. Ол алдын ала жарылыспен қопсытылған ауыр таулы
жыныстарды қазып алуға және көлікке артуға арналған. ЭКГ-5А экскаваторы
өнеркәсіптік, гидротехникалық және басқа да ғимараттар құрылысы кезінде
ашық тау-кен жұмыстарында пайдаланылады.
1.1 кесте - ЭКГ - 5А экскаваторының техникалық сипаттамалары
23
Атауы
Өлшем бірлігі
Шамасы
900-ге бұрылу және қайырмадағы
жұмыс кезіндегі циклдың есептік
ұзақтығы
с
23
1970 жылдардың соңынан бері Оралдық ауыр машина жасау зауытымен
шығарылады. Осы бүкіл уақыт ішінде бұл машиналардың 5 мыңнан астамы
шығарылды. Негізгі мәліметтері 1.1 - кестеде келтірілген.
ЭКГ экскаваторы әртүрлі нұсқаларда шығарылады.
ЭКГ-5В. Қазу кезінде кедергінің артуына орай автоматты түрде іске
қосылатын кіріктірме қысымды тістері бар экскаватор шөміші көсіп алу
үдерісі кезінде тау шоғырын қиратуды қамтамасыз етеді. Жарықшақты
жыныстарды және алдын ала жарылыспен қопсытусыз аз және орташа
қаттылықтағы көмірлерді өңдеуге мүмкіндік береді. Экологиялық және басқа
24 Шөміштің сыйымдылығы
3
м
5,2
Стреланың ұзындығы
М
10,5
Тұтқаның ұзындығы
М
7,8
Күштің жылдамдығы
мс
0,45
Орнатылған қозғалыс кезіндегі
платформаның айналу
жылдамдығы
айнмин
3,0-3,5
Көтергіш күш кемінде
кН
490,33
Шөмішті көтеру жылдамдығы
мс
0,87
Ең жоғарғы қысым күші
кН
201
Экскаватордың жазық алаң
бойымен орын ауыстыру
жылдамдығы
кмсағ
0,55
Машина массасы (қосымша
ауырлық салмағынсыз)
Т
156
Қосымша ауырлық салмағы
(зауытпен қамтамасыз етілмейді)
Т
40
Көсіп алудың ең үлкен радиусы
М
14,5
Өре тұру деңгейіндегі көсіп алу
радиусы
М
9,04
Көсіп алудың ең жоғары биіктігі
М
10,3
Түсірудің ең үлкен радиусы
М
12,65
Сағалық бөлігінің радиусы
М
5,25
Бұрма платформа астындағы
саңылау
М
1,85
Шынжыр табан жүрісінің
ұзындығы
М
5,83
Электр жетегінің түрі
Г-Қ
50 Гц тұжырымдалатын ток кернеуі
В
6000
Тораптық қозғалтқыш қуаты
кВт
250
да себептерге байланысты бұрғылап ату жұмыстарын жүргізу мүмкін емес
болған жағдайда бұл машинаны қолдану перспективалы болып келеді.
ЭКГ-5Д. Экскаватордың ерекшелігі электр берілісі жүйелері жоқ болған
жағдайда пайдалы қазбаларды немесе аршу жыныстарын қазып шығару мен
көліктік жабдықтарға артуға мүмкіндік беретін негізгі механизмдердің электр
қозғалтқыштарын қоректендіретін тұрақты ток генераторын айналдырушы
дизельдері болып табылады. Қашықтықтан бақылау жүйесі машинистің
кабинасында отырып дизельдердің жұмысын қадағалауға мүмкіндік береді.
ЭКГ-5УС. Жұмыс жабдығының ұзартылған сызықтық параметрлері бар
экскаватор биігірек забойларды өтеуге арналғын, жүк көтерімділігі 75-110
тонна блатын ауыр жүкті автосамосвалдарға тау жыныстарын арту
мүмкігдігіне ие.
Карьер жұмысында барлығы төрт ЭКГ-5А экскаваторы іске кірістірілді.
1.2 Экскаватордың жұмыс жабдығы
Тік күрек түріндегі экскаватордың механикалық жабдығы құрамына
кіреді (2-сурет): жұмыс жабдығы, бұрылатын платформа 4 және қозғалтқыш
арбасы 3. Жұмыс жабдығы стреладан 5, шөмішті 1 тұтқадан 2 және шөміштің
түбін ашатын тетіктен тұрады. Эскаваторды қозғалту тетігі қозғалқыш арбада
орналасқан.
Экскавациялау процесі тау сілемін өңдеуге негізделеді, яғни забойдағы
қазудың циклдық режимімен оны қирату, және шөмішті жүк түсіру орнына
тасу. Шөміш көлемі 2,5...5 м3 болатын машиналар үшін циклдың ұзақтығы
5...32 с құрайды және шөміш пен жұмыс жабдығының геометриялық
өлшемдерінің артуымен бір мезетте өсіп отырады.
Цикл келесі технологиялық операциялардан тұрады: қазу, тиелген
шөмішті бір уақыттағы платформа бұрылысымен түсіру орнына көтеру, жүкті
түсіру және бос шөмішті забойға қайтару.
25
1.2 сурет - Экскаватордың жұмыс жабдығы
Экскаватордың негізгі механизмдерінің жұмысын қысқаша
қарастырайын. Қазу кезінде бастапқыда шөміш төменгі жағдайда болады;
күнқағар мен шөміштің тістері забой түбімен шөмішті топыраққа ойып
орнатуға жеткілікті бұрыш жасауы үшін жұмыстың ыңғайлылығы шөмішті
осындай жағдайға түсіру мүмкіншілігін талап етеді.
Көтергіш арқанның керілісі және тұтқаны қатар алға шығарудың
әсерінен, барысында шөміш өзінің тау массасы қиратылып және шөміш
толтырылатын жұмыс қимылын іске асырады. Бұл ретте шөміш тістерінде
қажетті күштер мен кесу жылдамдықтары жасалады. Қысымды (тегеурін)
механизммен дамытылған күштер мен жылдамдықтар қазу шөміштің қалыпты
жылдамдығында іске асырылуы үшін жердің қаттылығына байланысты
жоңқаның (жаңқа) қалыңдығын реттеуді қамтамасыз етеді. Тұтқаның
жазықтық тұрыс арқылы өтуі кезінде тұтқаны қысатын көтергіш арқан күшін
жасаушысы күрт артады және тұтқаның үдемелі қозғалысы тоқтатылады.
Қазу процесі кезінде шөміштің топыраққа дұрыс тереңдетліуі ерекше
маңызға ие, өйткені, машинист алдағы жылжыту үшін тегіс алаңды
қамтамасыз етуі керек. Егер қазудан кейін шұңқырлар мен төбешіктер
қалатын болса, онда соңында алаңды тегістеу бойынша қосымша арнайы
жұмыс талап етілетін болады.
Сондай-ақ, шөмішті максималды толтыруға жеткеннен кейін қазуды дер
кезінде тоқтату да маңызды болып табылады.
Қазу аяқталғаннан соң экскаватордың айналмалы бөлігін түсіруге қарай
бұру басталады. Түсіруге қарай бұру уақытында шөміш биіктігі мен радиусы
26
бойынша түсіруге қажетті орынға жылжытылуы тиіс. Түсіру арнайы электр
қозғалтқышпен ашылатын шөміш түбі арқылы жасалады.
Түсіру орнына жақындап келу кезінде бұрылысты тура түсіру орнының
үстінде аяқтау үшін шөміш қысым білігінің айналасында тұтқаның айналмалы
қозғалысымен сәйкес бір мезетте көтеріледі немесе төмендетіледі.
Түсіруге тасымалдау уақытында құлайтын топырақ соққысын
мүмкіндігінше бәсеңдету үшін шөміш шанақтың үстіне барынша төмен түсуі
керек. Түсіру соңында дәл сол мезетте қазуды бастауға сәйкес жағдайға
қайтару үшін шөмішті түсірумен ілесетін забойға кері бұрылыс басталады.
Забойға бұрылыс тұтқаны тартумен қоса қабаттаса жүреді. Жоғарыда
сипатталған барлық операциялардың үздіксіз ауысымы экскаватордың негізгі
жұмыс процесін - жұмыс циклын құрайды.
Карьер экскаваторының жұмысы жеке операциялардың жылдам
ауысымымен, жылдамдатылған және баяулатылған жұмыс режимдеріне
бірқалыпты, бірақ қарқынды ауысудың нақты шарттарына байланысты талап
етілетін маневр жасаудың қажеттілігімен сипатталады. Сондай-ақ, бір уақытта
жұмыс жасайтын жеке механизмдер жылдамдықтарының үйлесімділігі де
қажет. Көтеру және қысымды механизмдердегі қазу процесі кезінде кездейсоқ
сипатқа ие және топырақтың түріне, забойдың күйі мен жарылыс (қопарылыс)
жұмыстарының жүргізу сапасына тәуелді болатын елеулі шамадан тыс жүктер
туындайды.
Жеке механизмдердің кинематикалық сұлбасы айтарлықтай дәрежеде
осы механизмдердің электр жетектеріне техникалық талаптарды анықтайды.
Кинематикалық сұлбалардың кейбір ерекшеліктеріне тоқталайын.
Қысымды
механизмде кинематикалық сұлбалардың екі түрі
қолданылады: ЭКГ-10 және ЭКГ-15 экскаваторларындағы арқан сұлбасы және
карьер экскаваторларының қалған барлық түрлеріндегі - тісті-рейкалы сұлба.
Арқан тегеурінді экскаваторларда тісті-рейкалы тегеурінді
экскаваторларға қарағанда тоқтату кезінде пайда болатын шамадан тыс артық
жүк аздау болады.
Қысымды механизмдерде шөміштің тұтқамен тығыз байланысуынан
электр жетегімен жүзеге асырылатын шамадан тыс артық жүктен қорғану
кенеттен болатын тоқтатуларда әрқашан да күштердің қажетті шектеуін
қамтамасыз ете бермейді. Сондықтан да бұл механизмде шекті жағдай
жалғастырғышының көмегімен қосымша қорғанысты пайдаланады.
Көтеру және бұру механизмдері кинематикасының ерекшелігі олардың
құрамында элементтері үлкен қаттылықпен сипатталатын бәсеңдеткіштердің
(редуктор) болуында. Мұның салдарынан артық жүкті жіберу кезінде пайда
болатын серпімді уақыттар рауалы (мүмкін) мәндерден асып кетуі мүмкін.
Тісті берілістерде электр жетегі саңылаулардың бірқалыпты таңдауын
қамтамасыз етпеген жағдайдағы соққы жүктеменің әсерінен саңылаулар
болады. Бұрылыс бәсеңдеткіштеріндегі ірі модульдік тісті іліністер металл
құрылымдары, ең алдымен - стрелалар үшін аса қауіпті резонанстық
тербелістерді тудыруы мүмкін. Бұл режимнен қорғану электр жетегінің
27
ерекше тербелгішке қарсы сипаттамаларымен, бұрылыс электр
қозғалтқыштарын жалғау сұлбалаларымен және жай жүретін
қозғалтқыштарды қолданумен (беріліс қатынастарының сәйкес азаюы кезінде)
қамтамасыз етілуі мүмкін. Шөміштің шапшаң ауысуы басты электр жетектері
тарапынан үш координаталық әсер ету жүйесімен сипатталады.
Забойды жұмыспен өтеу өлшемі бойынша мерзімді түрде жүріс
механизмін орындайтын экскаваторды жылжыту қажеттігі туындайды.
Негізгілеріне шартты түрде жүк түсіруге қажетті шөміш түбін ашу
механизмінің аз қуатты электр жетегі жатады.
2 Экскаватордың электр жабдығы
2.1 Электр жабдықтың құрамы мен міндеті
Экскаватордың электр жабдығы: негізгі және қосалқы механизмдерді
қозғалту мен басқаруға, экскаваторды сырттай және іштей жарықтандыруға,
экскаватордың қауіпсіз эксплуатациясы (пайдалану) үшін айнымалы ток
тізбегіндегі, негізгі жетектердің зәкір шынжырларындағы және басқару
тізбектеріндегі оқшаулауды бақылауға, экскаватордың төлқұжатт
параметрлерін қамтамасыз етуге арналған.
Экскаваторлардың электр жабдығы өзгешелігімен, үлкен алуан
түрлілігімен және қуаттардың елеулі шоғырлануымен ерекшеленеді.
Сонымен, экскаватордың платформасында жұмылдырылған: қуатты электр
машиналар тобы, күштік қайта жасаушы жабдық, электрмен жабдықтаудың
жоғары вольтты жүйесі, әртүрлі қосалқы электр жетектері, автоматты және
қашықтықтан басқару жүйелері, жарықтандыру электр жабдығы, ауаның
вентиляциясы (желдету), жылыту және кондициялау.
Негізгі механизмдерге тікелей топырақ экскавациялау процесін іске
асыратындарын жатқызады: көтергіш механизм, бұрамы тетік, қысымды
механизм.
Экскаватор электрмен жабықтаудың карьер желісінен айнымалы үш
фазалы токпен қоректенеді. Сақиналық ток қабылдағыш арқылы электр
энергиясы бұрылу платформасында орналасқан жоғары вольтты тарату
шкабына жіберіледі. Экскаваторлардың, бұрғылау станоктарының орнын
ауыстырумен байланысты операциялар, олардың механикалық бөлігін жөндеу
кезінде жұмыстың жетекшісі тарапынан жұмысты жүргізетін тұлғаның,
экскаваторды басқарушы машинистің іс - қимылын көзбен бақылау болған
жағдайда жүргізіледі.
28
2.2 Негізгі электр жетегіне қойылатын талап
Ең маңыздысы оның электрлік және механикалық жабдығының
минималды жүктемелері кезіндегі машинаның ең жоғары өнімділігін
қамтамасыз ету талабы болып табылады.
Бұл жалпы талапты орындау үшін электр жетек жүйесі келесі
қасиеттерге ие болуы тиіс:
- электр жетек барлық жұмыс режимдерінде ықтимал тоқтатқыш
мәндермен момент пен токтың сенімді шектеуін қамтамасыз ету керек, яғни
экскаватор әрбір механизмінің (тетік) жұмыс жағдайына байланысты жобалау
мен жөндеу кезіндегі толтыруды кең шамада өзгертуге болатындай
экскаваторлық үлгінің механикалық сипаттамасына ие болуы тиіс;
- электр жетек 4-6 диапазонында жылдамдықты үнемді реттеуді және
бұрамы тетігін тежеу немесе шөмішті түсіру кезіндегі шығарылатын энергия
рекуперациясын қамтамасыз етеді;
-
командоконтроллердің нөлдік жағдайына сәйкес механикалық
сипаттаманың жұмыс телімінің қаттылығы электрлік тежеу жолымен шөмішті
түсірудің айтарлықтай төмен жылдамдығын қамтамасыз етуі тиіс;
- уақыттың шекті мәндерінде қойылған шектеулердің минималды
ұзақтығына ие өтпелі үрдістерді, экскаватордың механикалық жабдығының
минималды динамикалық жүктемелерін қамтамасыз ететін оның өзгеру мен
жеделдеу қарқынын қалыптастыру айтарлықтай қарапайым және сенімді
құралдармен жүзеге асырылуы керек.
- күш тізбектерінің қосылу сұлбасы және электр жетегін басқару
жүйесінің динамикалық қасиеттері сызықты механикалық сипаттамалы электр
жетегінің электромеханикалық жүйедегі механикалық тербелістерге
көрсететін мүмкін бәсеңдетуші әрекетін орындауға мүмкіндік туғызуы керек;
- сұлба оңай және барынша сенімді болуы тиіс.
Барлық аталған талаптарды барлық режимдерде негізгі
координаталарды реттеудің дәлдігі мен сапасының жоғары көрсеткіштерімен
тетік жылдамдығын үздіксіз басқаруды қамтамасыз ететін электр жетек
жүйесі ғана қанағаттандырады.
Сондықтан да, қазіргі уақытта шөміш сыйымдылығы 2 м3 асатын
біршөмішті экскаваторлардың негізгі механизмдерінің жеке электр жетектері
үшін басқарылатын түрлендіргіш-қозғалтқыш (БТ-Қ) жүйесі бойынша зәкір
шынжырында кернеуді өзгертумен басқарылатын тәуелсіз қозуы бар тұрақты
токтың қозғалтқыштары қолданылуда. Басқарылатын түрлендіргіш ретінде
тұрақты ток генераторы (Г-Қ) немесе тиристорлы түрлендіргіш (ТТ-Қ)
пайдаланылуы мүмкін.
Бастапқы үш талаптарды қанағаттандыру үшін басқару жүйесі басқару
сұлбасына сол не басқа түрдегі күшейткіштің генератор өрісін енгізуге
мүмкіндік беретін айтарлықтай жоғары күшейту коэффициентіне ие болуы
керек.
29
2.3 Негізгі жетектердің сипаттамасы
Көтеру механизмінің электр жетегі шөмішті вертикаль жазықтыққа
ауыстырудың жылдамдығы мен бағытын басқаруға арналған.
Забойдағы қазу процесі кезінде шөмішті көтерудің технологиялық
функцияларының негізгілері мыналар: көліктегі жүкті түсіру үшін шөмішті
көтеру не түсіру немесе забойға қайтару кезінде шөмішті ысырып тастау не
түсіру.
Тетік көтергіш жүкшығырдан және арқандардан тұрады. Реверсивтік
жүкшығыр редуктор (бәсеңдеткіш) арқылы жеке қозғалтқыштармен
қозғалысқа келтіріледі (3-сурет).
Қозғалтқыштың жұмыс режимі - қарқынды, қайталама-қысқа мерзімді.
Қозғалтқыштардың құрылымдық орындауы жалғастырғышты
(муфта)
бәсеңдеткішпен (редуктор) жалғау және тежеуіш тегершікті (шкив) орнату
үшін біліктің екі шеті бойынша көлденең. Тұрақты ток қозғалтқыштарын
қолдану кезінде қозғалтқыштар жылдамдықтарын реттеу жеке
түрлендіргіштерді қоректендіру кезінде зәкірлер кернеуінің өзгерісімен
жүргізіледі.
Шөмішті жылдам түсіру үшін жүк түсіруден соң забой етегінде қозуды
әлсірету қолданылады.
Жетектің жедел тоқтатылуы жүк тиелген шөмішті ұстап қалу режимін
қоса есептегенде - электрлік. Жетек аялдамалық қалыптық тежегішпен және
шөмішті қайта көтеруді шығару үшін жолды шектеудің шеткі
командоаппаратымен жабдықталған.
Көтеру электр жетектерінің негізгі электр жетектері тобында
жүктеменің берілген мәніне сәйкес негізгілері шөмішті көтеру жылдамдығы
мен экскаватор өнімділігі болып табылады.
Күректің қысым механизмінің электр жетегі жылдамдығы шөмішті
тұтқаның көлденең жазықтықта ілгері жылжуының жылдамдығы мен бағытын
басқаруды қамтамасыз етеді. Забойдағы қазу, забойдан шығару, көлік
жабдығына ауыстыру немесе қайырма және забойға қайтару кезінде шөміш
жағдайын басқаруға арналған.
Электр жетегінің көмегімен оператор забойға қажетті қысым күшін
береді, шөміштің тереңдетілу дәрежесі мен қазу трассасын таңдайды.
Көлік жабдығының қорабына жүк түсіру және дәл басқаруды талап
ететін басқа да маневрлер кезінде шөміштің орналасу жағдайын түзету кезінде
электр жетектің рөлі маңызды.
Электрлендірілген машиналардың (кешендердің) электр жетегін іске
қосу, тартылыс күші шынжырларындағы және басқару шынжырларындағы
ақаулықтарды анықтау және қалпына келтіру өкім бойынша немесе жедел
журналда жазып, пайдалану тәртібінде жүргізіледі.
30
2.1 сурет - Көтеру жетегінің кинематикалық сұлбасы
Тетік қысым жүкшығырынан және тісті берілістен (жылжу) тұрады (4-
сурет).
Рейкалы беріліс бәсеңдеткіш (редуктор) арқылы жеке
қозғалтқыштармен қозғалысқа келтіріледі. Қозғалтқыштың жұмыс режимі
мен конструктивтік (құрылымдық) орындау көтеру электр жетектеріне ұқсас.
Тетікті шамадан тыс динамикалық жүктемелерден қорғау үшін жетек икемді
және фрикциялық
(үйкелме)
түйіндерден тұратын шекті уақыт
жалғастырғышымен жабдықталуы мүмкін.
31
Шапшаң тежеу - қалыптық түрдегі аялдамалық тежеуішті қолданумен
электрлік.
Тұтқаның жұмыс жүрісі механикалық күшпен қамтамасыз етіледі, ал
шөмішпен қате маневр жасау кезінде болатын соққыны жеңілдету үшін
қосымша ретінде шеткі командоаппараттар сигналы бойынша қарқынды
тежеу қолданылады.
Бұрамы тетіктің электр жетегі жұмыс
жабдығы орнатылған
экскаватордың толық бұрылатын платформасының айналма қозғалысының
жылдамдығы мен бағытын басқарады.
2.2 сурет - Қысымдық механизмнің кинематикалық сұлбасы
32
Электр жетек платформаны айналдыру жолымен забойдан шөмішті
шығаруға, жүк түсіру орнына және кері жылжытып ауыстыруға арналған.
Шөмішті көлік жабдығына дәл түсіру кезінде платформаның толық
тоқтауы қажет, қайырмаға жүк түсіру жүріп келе жатқанда, яғни
платформаның реверс процесінде орындалады. Тетіктің ерекшелігі елеулі
шамалардағы инерция моментінің өзгерісінде.
Тетік үлкен беріліс саны бар бәсеңдеткіштен (редуктор) және шығатын
жүріс арбасында орналасқан қозғалмайтын тісті шір (венец) бойымен
айналатын тегершік-біліктерден тұрады (5-сурет). Жетек әдеттегіше көп
қозғалтқышты. Шапшаңдаудың бірқалыпты үдей түсуі мен басқарылатын
жылдамдыққа ие жұмыстың реверсивтік режимі жеке қозғалтқыштармен
қамтамасыз етіледі.
Бұрамы тетіктің электр қозғалтқыштарының біліктерінде
(вал)
электрпневматикалық және электрмагниттік қашықтықтан басқаруға ие
аялдамалық қалыптық тежегіштер орнатылған. Қозғалтқыштардың
конструктивтік орындауы біліктің екі шетімен вертикальды.
2.3 сурет - Бұрамы тетіктің кинематикалық сұлбасы
Экскаваторлардың жұмыс жабдығының жұмыс істеу жағдайын
сипаттайтын негізгі факторлар.
Тербелістер (діріл). Экскаватордың негізгі тербелісі экскаватор шөмішін
забойдың түбіне қарай жылжыту кезінде болады. Әдетте бірқалыпты емес
сипатқа ие бұл жылжыту жердің түрі мен оны қиратудың дәрежесіне тәуелді
болады. Тербелістердің басқа бір түрі платформаның айналуы кезінде орын
33
алады және тәуелді болады. дөңгелекті шеңбердің тісті ілінісінің күйі мен
тісті беріліс модулінің бағыттаушы шамаларына, тетіктің жылдамдығы мен
шапшаңдығына тәуелді болады.
Елеулі тербелістер экскаваторды жылжыту кезінде пайда болады;
тербелістердің сипаттамасы трассаның (жоларна) жағдайына, сондай-ақ,
тетіктің құрылымына тәуелді болады. Одан кейін, электр машинасы мен
жүкшығырдың айналуымен байланысты тербелістер де орын алады.
Нашар қопсытылған тасты жерлермен жұмыс жасау мен машинистердің
жеткіліксіз біліктілігінде қозғалыстағы шөміш кедергіден өте алмай қалған
кезінде соққылар болуы мүмкін.
Климаттық жағдайлар. Экскваторлар әртүрлі климаттық жағдайларда -
арктикалықтан тропикалыққа дейінгі, сондай-ақ, жалпы +50°С-тан -50°С-ге
дейін құлайтын қоршаған орта температурасының тәуліктік және маусымдық
өзгерістері кезінде пайдаланылады. Экскаватор электр жабдығының бір бөлігі
ашық аспан астында пайдаланылады (жүріс, қысым механизмінің электр
қозғалтқыштары, қосылатын пункттер және т.б.). Сонымен бірге, ұзақ
мерзімді тоқтаудан кейін пайда болуы мүмкін ылғал конденсациясымен де
санасқан жөн.
Қоршаған ауаның ластануы. Көмір және кен карьерлерінің ауасы электр
жабдық жұмысына ықпал етуі мүмкін болатын шаң-тозаңның үлкен
мөлшерінен тұрады. Электр жабдығын қоршаған ортаның тозаңдылығы кен
шығарылатын жыныстың, көлік жабдықтарының, электр жабдықтың
орнатылған орнының, жыл мезгілінің сипаттамсына байланысты айтарлықтай
кең көлемде теңселеді.
Зерттеулер тозаңдылықтың электр жабдығының жылуөткізгіштігі мен
оқшаулану күйіне шамалы әсері бар екендігін көрсетті. Дегенмен, шөкпе
тозаңның жұқа тығыздалған қабаттары бар болған жағдайда оқшаулау
деңгейін төмендеуі және ток өткізгіш элементтерінің құрылуы мүмкін.
Электр машиналары мен жиынтықты құрылғылардың құрылымы шаң-
тозаңның басылып қалуы мен ток өткізгіш қабаттардың құрылуынан
қорғанысты қамтамасыз етуі тиіс.
Дифферент және ауытқу. Шөміш сыйымдылығы 10 м3 болатын
экскаваторлар жұмыс жасайтын алаңдар электр жабдықтың жеке түйіндерінде
(тіректер, мойынтіректер және т.б.) қосымша механикалық жүктемелерді
шарттайтын дифферент пен ауытқудың орын алуына байланысты
деңгейлендірілмейді.
Бұрылыс платформасының айналуы
да электр
машиналардың құрылымдарында ескеруі міндетті қосымша күш салуларды
жасайды.
Эксваваторды пайдаланудың қарастырылған шарттарынан, сондай-ақ,
қызмет атқарушылардың жұмыс шарттарынан электр жабдығының
құрылымына келесідей талаптар келіп шығады:
- тербелу, шайқалу және басқа да динамикалық жүктемелерге
есептелген, сондай-ақ, экскаватордың ауытқуы мен дифферентін ескерген
жоғарыланған механикалық беріктік;
34
-
қоршаған орта әсерлерінен қорғаныс
(ластанған ауадан,
температураның төмендеуі мен ауытқуынан және ылғалдылықтан);
-
Тікелей эскаватордағы электр жабдықтың орналасу, монтаж
(құрастыру), жөндеу және техникалық қызмет көрсетудің қолайлылығы;
- өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету.
Эскаваторлық электр жабдығын әзірлеу мен пайдалану тәжірибесі
карьер экскаваторлары үшін тербелу мен шайқалуға қатысты талаптар М18
орындалуымен қанағаттандырылатынын
көрсетеді. Салқын климатты
аудандардағы климаттық жағдайларға байланысты талаптар шанақтың ішінді
орнатылған электр жабдықтары үшін УХЛЗ және сыртта орнатылған электр
жабдықтары үшін УХЛ1 орындауымен қанағаттандырылады.
Сәйкесінше қоңыржай климаттық аудандар үшін УЗ мен У1 орындауын
қолдануға болады. Алайда, электр жабдық номенклатурасын қысқарту
тиімділігін назарға ала отырып, әртүрлі климаттық аймақтарда экскаваторды
пайдалануды қамтамасыз ету үшін УХЛ орындауымен шектелген жөн.
Аталған талаптарды экскаваторлық электр жабдығының
құрылымындарында суыққа төзімді материалдарды, орналастырылған
желдеткіштерден жабық мәжбүрлік салқындатуды, ылғалға төзімді
оқшаулауды, ірі машиналардың алмалы-салмалы табандарын (станина),
микроклимат пен блоктар амортизациясын қамтамасыз ететін жиынтықты
құрылғылардың блоктық орындалуын қолданады.
3 Экскаватордардың электр жетектерінің басқару жүйелеріне шолу
және салыстырмалы талдау жасау. Электр жетекті таңдаудың
негіздемесі
3.1 Электр жетектерінің жалпы сипаттамасы
Қазіргі уақытта өндіріс пен пайдалануда электр жетектің үш түрі бар:
1927 жылдан осы уақытқа дейін тұрақты токтың генератор-электрқозғалтқыш
жүйесі бойынша электр жетегі; 1980 жылдан осы уақытқа дейін тұрақты
токтың тиристорлық түрлендіргіші ТТ-Қ жүйесі бойынша электр жетегі.
Бұдан бөлек, НПЧ-АД жүйесі бойынша жиіліктің статикалық
түрлендіргіштері бар айнымалы ток электр жетегі де пайдалануда.
2.1 - кестеде әртүрлі электр жетектерінің артықшылықтары мен
кемшіліктері келтірілген. Көп санды жарияландырымдар мен әртүрлі электр
жетектеріне салыстырмалы талдау жасау қазіргі уақытта және жақын
болашақта бұл жүйелердің өндіріс пен пайдалануда салыстырмалы
мүмкіндіктерге ие болады, ал олардың нақты қолданысы пайдалану
қызметінің құны мен дайындығына тәуелді болады деген қортынды жасауға
алып келеді.
Тұрақты ток жетекті экскаваторлар бәсекеге қабілетті, өйткені олар
пайдаланудың технологиялық талаптары мен шарттарын қанағаттандырады,
әрекет етуі қарапайым және баршаға түсінікті.
35
Бұл жетектер жоғары жүктемелер мен аз жылдамдықтармен жұмыс
жасауға бейімделген, рекуперацияның жақсы сипаттамаларына ие, ал қазіргі
заманғы электроникасы электр жетектің ескірген жүйесі ие барлық ең
жақсыларын алуға мүмкіндік береді.
3.1 кесте - Электр
жетектерінің негізгі түрлерінің басты артықшылық- тары
мен кемшіліктері
Г-Қ электр жетекті экскаваторларды тұрақты ток жетекті машиналарды
пайдаланып, бірегейлендіруге талпынып жатқан тау-кен өнеркәсіптерінде
пайдалануды жалғастыруда.
Қазіргі
уақытта статикалық
түрлендіргіштері бар экскаваторлар
ықтималды пайдалану сапасы күрделірек сервис қолдауымен қамтамасыз
етілуі мүмкін жерлерде сұранысқа ие.
36 Электр жетегінің
түрі
Артықшылығы
Кемшілігі
Тұрақты токтың
генератор-
қозғалтқышы (Г-
Қ)
2 және 3-пен салыстырғанда
электрмен жабдықтаудың
қоректендіру жүйесінің ең
жақсы үйлесімділігі. Көп
жылдық өндіріс пен
пайдаланудың тәжірибесі.
Электр жабдық жиынтығының
құны айтарлықтай төмен, 2-ге
қарағанда -20-25 %-ға, ал 3-ке
қарағанда - 30-40 % төмен.
3-пен салыстырғанда
щёткалы-коллекторлық
аппараттың бар болуы.
2 және 3 салыстырғанда
электрмашиналық
түрлендіргіштік
агрегаттың бар болуы;
жоғарылатылған
электрмагниттік
инерция.
Тұрақты токтың
тиристорлық
түрлендіргіш-
қозғалтқышы
1-мен салыстырғанда
электрмашиналық агрегаттың
жоқтығы; кемітілген
электрмагниттік инерция.
1-мен салыстырғанда
қоректендіру желісімен
нашар үйлесімділігі
(cosφ және гармониялық
құрам). ФКУ талап
етіледі.
Жиіліктің
статикалық
түрлендіргіші -
қысқа
тұйықтаулы
роторлы
асинхронды
қозғалтқыш
1 және 2 салыстырғанда аса
қарапайым қысқа тұйықты
роторлы аз инерциялы
асинхронды электр
қозғалтқыштың қолданылуы.
1-мен салыстырғанда -
электрмашиналық
түрлендіргіштік агрегаттың
жоқтығы. 1 және 2
салыстырғанда щёткалы-
коллекторлық аппараттың
жоқтығы.
1 және 2 салыстырғанда
тежегіш режимін жүзеге
асырудың қиындығы
және басқару жүйесінің
күрделілігі; жоғарырақ
құны.
Ғылым мен техниканың қазіргі даму кезеңінде экскаваторлық электр
жетегінің бірқатар даму бағыттарын ерекшелеуге болады.
Тұрақты ток жетектерінде:
- Г-Қ жүйесі бойынша:
- қозу мен басқарудың жартылай өткізгішті жүйелеріндегі магниттік
күшейткіштерді ауыстыру. Қазірде УЗТМ осындай жиынтықтағы ЭКГ-5
шығарады;
- әлсіз карьер желілері үшін маңызды екпінді қозғалтқыш ретінде
түрлендіргіш агрегаттардың бір генераторы қолданылатын кезде бірқалыпты
іске қосу құрылғысын пайдалану;
- Г-Қ жүйесінің өзін статикалық тиристорлық түрлендіргішке ауыстыру:
-
бұл жоспарда экскаватордың нақты үлгісінде отандық
кәсіпорындардың әзірлеулері бар, атап айтқанда, Рудоавтоматика ААҚ 2009
жылдың басында ЭКГ-5 орнатуға арналған ТЖҚ КЭР тәжірибелік үлгісін
шығарды,
бұл
түрлендіргішті орнату кезінде машина құрылымына
айтарлықтай өзгерістерді енгізу талап етілмейді.
Айнымалы ток жетектерінде:
- экскаватордың негізгі электр жетегі ретінде асинхронды қысқа
тұйықты қозғалтқыштарды қолдану;
- бұл бағыт экскаваторлық орындаудың электрлік машиналарының
жоқтығымен баяулайды, алайда американдық Бьюсайрус фирмасы
алғашқылардың бірі болып 80-жылдардан айнымалы токтағы негізгі жетектері
бар экскаваторлар өндірісін бастады.
Бұдан әрі қолданыстағы машинаны жаңғыртудың оңтайлы нұсқасын
таңдау мақсатында электр жетектерінің барлық жүйелері қарастырылады.
3.2 Генератор-қозғалтқыш жүйесіндегі электр жетек
Генератор - қозғалтқыш жүйесі - реттелетін электр жетегі; мұндағы
тұрақты ток қозғалтқышы жеке генератордан қоректенеді. Ал бұл генератор
(тәуелсіз қоздыруы бар) бірінші реттік қозғалтқыш көмегімен айналысқа
түседі. Қозғалтқыш- генератор генератор кернеуінің өзгерісі арқылы электр
жетегінің бұрыштық жылдамдығының реттелуін қамтамасыз етеді. Электр
жетегі параметрлерін реттеу үшін қоздыру орамдарын қоректендіретін
магниттік күшейткіштер немесе тиристрлік түрлендіргіштері бар автоматты
реттеу жүйесі қолданылады. Қозғалтқыш - генератор қуаты ондаған МВт - қа
жететін аса күрделі жетектерде (қақтау стандары, шахталық көтеру
қондырғылары, қағаз жасау машиналары),
металлургия өндірісінде
(электролиттік ванналарды қоректендіруде), тағыда басқа қолданылады.
Бөліктерінің айналмалылығына байланысты қозғалтқыш - генератор, қазір
тиімді және сенімді шала өткізгіштік түрлендіргіштерімен алмастырыла
бастады.
37
Түрлендіргіш (қайта жасаушы) электрмашиналық агрегат асинхронды
электр қозғалтқыш пен үш тұрақты ток генераторына ие. Әрбір генератордан
негізгі механизмдердің бірі электр қозғалтқыштар тобының қуат көзін алады.
Тиісті негізгі тетік әрекетсіз болған жағдайда жүріс электр қозғалтқышы
негізгі генераторлардың бірінен қоректенеді.
Қозғалтқыштардың бұрыштық жылдамдықтарының қажетті өзгерісі
генератор мен электр қозғалтқышқа берілетін сәйкес кернеудің қоздыру тогын
реттеуді қамтамасыз етеді.
Тұрақты ток қозғалтқышын
(Қ)
қоректендіретін тұрақты ток
асинхронды қозғалтқыш (АҚ) білігімен жалғанған қозғалтқыштың қозу
орамдары (ҚҚО) қоректенетін қоздырғыш генераторынан келіп түседі (6-
сурет). Генератордың қозу орамдары
(ГҚО)
қоректі ала алады:
тиристорлардағы түрлендіргішпен басқарылатын қоздырғыштан, күштік
магниттік күшейткіштен.
3.1 сурет - Г-Қ жүйесі бойынша электр жетектің жалпылама сұлбасы
Г-Қ жүйесі бойынша электр жетектің механикалық сипаттамаларының
(3.2-сурет) теңдеуі келесідей түрде болады:
(3.2.1)
мұндағы: n - қозғалтқыш білігінің айналу жиілігі, айнмин;
Er - генератордың Э.Қ.К, В;
Rз - генератор мен қозғалтқыш орамының кедергілерінен
және жалғағыш өткізгіштер кедергісінен тұратын зәкір шынжырдың кедергісі
(Ом)
38
(Rз = Rз.г + Rз.қ +Rөтк).
(3.2.2)
Механикалық сипаттамлар теңдеуінен генератордың әрбір Er мәніне бос
жүрістің белгілі жылдамдығы мен өзінің сипаттамасы тән.
Сонымен, Г-Қ жүйесінің механикалық сипаттамалары - бұл тұрақты
беріктікті абсцисса осіне әлсіз қисайған параллель түзулердің жанұясы.
3.2 сурет - Г - Қ жүйесі бойынша электр жетектің механикалық
сипаттамалары
1 - табиғи;
2-6 - жасанды.
(3.2.3)
ЭКГ-5А экскаваторының көтеру механизмінің электр жетегі мысалы
негізінде Г-Қ жүйесінің жұмысын қарастырайын.
Генераторлар тәуелсіз және шунтты қоздырғыш орамдарына ие.
Генераторлар қоздыраты токты басқару үшін көпірлік сұлбамен қосылған
балластық кедергілері бар үш фазалық магниттік күшейткіштер негізінде
статикалық реверсивтік қоздырғыштар қолданылған (8-сурет).
39
Жүктеменің көпірлік сұлбасы генератордың тәуелсіз
қоздырғышатрының жарты орамынан және екі балластық кедергілерден
тұрады (9-сурет). Екі үш фазалық магниттік күшейткіштер ПДД-1.5В
түріндегі УК-УМСП блоктарында құрастырылған.
3.3 сурет - Магниттік күшейткіштердің электрлік принципиалды
сұлбасы
Күшейткіштер арасындағы гальваникалық байланысты жою үшін
олардың әрқайсысы УК-УМСП блоктарында құрылған үш бір фазалық үш
орамды трансформаторлардың жекеленген екінші реттік орамдарынан қуат
көзін алады.
Трансформаторлардың бірінші реттік орамдары 220 В кернеулік үш
фазалық айнымалы ток желісінен қоректену кезінде үшбұрыш түрінде, ал
екінші реттк орамдар жұлдыз түрінде байланысып жалғанған. Блоктың әрбір
күшейткіші алты басқару орамына ие:
- беріліс орамы (УМС-2);
- кернеу бойынша қатты және иілгіш теріс кері байланыспен
біріктірілген орам (УМС-6);
- негізгі тізбек тогы бойынша қатты теріс кері байланыстың екі орамы
(УМС-4 және УМС-5);
- негізгі тізбек тогы бойынша иілгіш теріс кері байланыстың орамы
(УМС-1);
- ығысу орамы (УМС-3).
Әрбір күшейткіштің аттас орамдары, ығысу орамдарын қоспағанда,
өзара бірізді-қарсы байланысқан. Сонымен, белгілі полярлықтың басқару
40
сигналы жүктеме тогын арттыра отырып, күшейткіштердің бірі үшін оң болса,
ал басқасы үшін күшейткіш шығысында жүктеме тогын кеміте отырып. теріс
болады.
УК-УМС
токтары
балластық кедергілерде
қалыптасады
және
генератордың тәуелсіз орамдарында шегеріледі. Басқару сигналының жоқ
кезінде тәуелсіз қозу орамдарындағы кернеулер нөлге тең болуы үшін
магниттік күшейткіштердің бастапқы токтары тең болуы шарт: I01 = I02.
Күшейткіштердің магниттік сипаттамалары өзгешеленуі мүмкін
болғандықтан, жүктеменің бастапқы токтарын теңестіру үшін 3BC, 4BC
түзеткіштерінің тұрақты тогымен қоректендірілетін бір күшейткіштің ЗН1-
ЗК1 және екінші күшейткіштің ЗН2-ЗК2 ығысу орамдары қолданылады.
УМС-2 беріліс орамы генератор кернеуінің мәні мен полярлылығын
және де сәйкесінше, қозғалтқыш айналуының жиілігі мен бағытын
анықтайтын шама мен бағытты УК-УМС магниттік күшейткішінің негізгі
магниттейтін ағынын жасайды. Беріліс орамындағы токтың шамасы мен
бағыты командоконтроллермен өзгертіледі.
Қатты және иілгіш теріс кері байланыспен біріктірілген УМС-6 орамы
беріліс ағынына қарсы әрекет ететін генератор зәкіріндегі (якорь) кернеуге
пропорциялы магниттейтін ағынды жасайды.
Аталған орам қолданысы іске асыруға мүмкіндік береді:
- өтпелі процесті шапшаң реттеу;
- жүк артылған шөмішті ұстау кезінде жетекті электрлік тоқтату (тежеу);
- кернеуді қайта реттеуден жүйені тұрақтандыру.
Негізгі тізбек тогы бойынша қатты теріс кері байланыстың УМС-4 және
УМС-5 орамдары генератор шығысында кернеудің әртүрлі полярлығында
экскаваторлық сипаттамларды жасау үшін, сондай-ақ, тежеуіштер салу
кезінде негізгі тізбектің қалдық тогын азайту үшін қызмет етеді.
Ток орамының әрекеті екі кернеулерді салыстыру қағидатына
негізделген: қозғалтқыштың, генератордың қосымша полюстарындағы
кернеудің төмендеуі және транзистор Т1 мен термотәуелді бөлгіш арасында
қосылған стабилитрон Ст1 мен диодтардың Д7-Д10 салыстыру кернеулері
(10-сурет).
Негізгі тізбектегі токтың артуымен қозғалтқыш пен генератордың
қосымша полюстарындағы кернеудің құлауы да артады. Кернеудің бұл
құлауы стабилитрон Ст1 мен диодтардың Д7-Д10 салыстыру кернеуінен аз
болған жағдайда УМС-4 немесе УМС-5 орамы арқылы ток өтпейді, өйткені Т1
транзистор жабық.
Негізгі тізбектегі токтың артуымен термотәуелді бөлгіштегі кернеудің
құлауы да өседі. Кернеудің белгілі шамасына жеткеннен соң стабилитронды
Ст1 тесіп өтеді және транзистор Т1 ашылады.
УМС-4 немесе УМС-5 орамдары арқылы УМС-2 беріліс орамына қарсы
бағытталған ағынды жасайтын ток өте бастайды. Басқарудың нәтижелік
ағыны күрт төмендеп, салдарынан магниттік күшейткіштер шығысындағы ток
41
та, сәйкесінше генератор кернеуі де күрт азаяды. Қозғалтқыштың айналу
жиілігі азайып, жетек тежеледі.
УК-ВТП ауыстырып-қосқыштарының
(ток аударғыш)
тұтқасын
ажырату күйіне орнату немесе УК-Л контакторы мен УК-Р9 релесін
ажырату кезінде тежегіштер көтеру, қысым және бұрылыс-жүрісінің
жетектеріне қондырылады. Көтеру жетегінің УМС-4 немесе УМС-5 ток
орамдары 11 транзистордан өтіп кете отырып, тікелей қозғалтқыш пен
генеатордың қосымша полюстарындағы кернеудің құлауымен УК-4СДП
кедергісі және УК-ВТП ауыстырып-қосқыш түйісулері немесе УК-РЗ не УК-
Р9 блок-түйісулері арқылы қосылады.
42
3.4 сурет - Көтеру жетегінің принципиалды электрлік сұлбасы
Бұл көтеру генераторы зәкіріндегі қалдық кернеуден токтың қарқынды
кемуін қамтамасыз етеді.
Негізгі тізбек тогы бойынша иілгіш теріс кері байланыстың орамы
УМС-1 қызмет етеді:
- негізгі тізбек тогының (момент) бірқалыпты өзгерісін;
43
- ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
12
13
14
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобаның (немесе жұмыстың) мақсаты ЭКГ-5А шөмішті
экскавторының негізгі электр жетектерін басқару жүйесін салыстырмалы
талдау және таңдау болып табылады. Құрылымына айтарлықтай өзгерісті
енгізусіз қолданыстағы машинаны жаңғыртудың алдағы таңдауын жасау.
Жаңа енгізілімнің нәтижесі электр қуатын тұтынудың төмендетілуіне,
өнімнің өзіндік қуатының алдағы уақыттағы төмендеуіне алып келуі тиіс.
15
Аннотация
Целью дипломного проекта является сравнительный анализ систем
управления главными электроприводами ковшового экскаватора ЭКГ-5А. С
последующим выбором для модернизации действующей машины без
внесения значительных изменений в конструкцию.
Результатом нововведения должно стать снижение потребления
электроэнергии. С последующим снижением себестоимости выпускаемой
продукции.
16
Мазұмыны
Қысқартулар мен белгіленулер тізімі
Кіріспе
11
12
1
БОГУРАЕВНЕРУД ААҚ Васильевск
карьері туралы жалпы мәлімет
14
1.1
1.2
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.3
4.3.1
4.3.2
5
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.4
Карьердің технологиялық жабдығының сипаттамасы
Экскаватордың жұмыс жабдығы
Экскаватордың электр жабдығы
Электр жабдықтың құрамы мен міндеті
Негізгі электр жетегіне қойылатын талап
Негізгі жетектердің сипаттамасы
Экскаватордардың электр жетектерінің басқару жүйелеріне
шолу және салыстырмалы талдау жасау. Электр жетекті
таңдаудың негіздемесі
Электр жетектерінің жалпы сипаттамасы
Генератор-қозғалтқыш жүйесіндегі электр жетек
Тұрақты токтың тиристорлық түрлендіргіш қозғалтқыш
жүйесі бойынша электр жетек
Жиіліктін статикалық түрлендіргіші - қысқа тұйықталған
роторлы асинхрондық электр қозғалтқыш жүйесі бойынша
электр жетек
Электр жетек нұсқасын таңдаудың негіздемесі
Өмір тіршілік қауіпсіздігі
Еңбек қорғау бойынша ұйымдастыру және техникалық шаралар
Электр тогының адамға әсері. Статикалық электрленуден
қорғану шараларын таңдау
Электр тогының адамға әсері
Статикалық электрленуден қорғану шараларын таңдау
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Өрт сөндіру жүйесін есептеу
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету
Өрт сөндіру жүйесін есептеу
Техника-экономикалық бөлім
Еңбек ақы төлеу
Материалдық шығындар
Электр энергиясы
Амортизация
Экономикалық тиімділік
Жобаның ұйымдастыру-техникалық
шараларының экономикалық тиімділігі
Қорытынды
17
15
17
20
20
21
22
27
27
29
36
43
48
49
49
52
52
54
55
55
57
60
60
62
63
65
67
68
70
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қысқартулар мен белгіленулер тізімі
71
БАЖ
ААҚ
МБК
БТ-Қ
Г-Қ
- бұрғылап ату жұмыстары
- "Ашық аксионерлік қоғам"
- "Мемлекеттік біртұтас кәсіпорын"
- басқарылатын түрлендіргіш-қозғалтқыш
- генератор-қозғалтқыш
18
ТТ-Қ - тиристорлы түрлендіргіш-қозғалтқыш
ТЖҚ - төменгі вольтті комплекті құрылғылар
АҚ
- асинхронды қозғалтқыш
ҚҚО - қозғалтқыштың қозу орамдары
ГҚО - генератордың қозу орамдары
ТОБ - ток отсечка блогы
ҚТТБ- қоздыру токтарын тұрақтандыру блогы
СҚҚ - сүзгілік қалпына келтіруші құрылғы
ТЕМТ- Тиристорлық эскаваторлық моноблокты түрлендіргіштер
ТДИ - токтың дербес инверторы
ТЖТ - тікелей жиілікті түрлендіргіш
КДИ - кернеудің дербес инверторы
Кіріспе
Тау-кен өнеркәсібінің техникалық ілгерілеуі әлеуетті, үлкен дара қуатты
жоғары өнімді және жаңа сапалы энергетикалық сипаттамалары бар
жабдықты әзірлеумен, жасаумен және енгізумен байланысты. Мұндай
жабдықты енгізу еңбек өнімділігі мен шығарылатын өнім сапасының артуына
19
мүмкіндік береді, әйтсе де бір мезетте электр қуатын тұтынудың өсуіне
себепші болады, автоматтандырылған электр жетегі мен электр
жабдықтаудың жетілдірілген сұлбасын қолдануды талап етеді. Бұл аршу және
өндіру тау-кен жұмыстары көлемдерінің арттырумен, карьер тереңдігін
арттырумен, кенеусіз кендерді өңдеуге тартумен тікелей байланысты болады.
Электр жабдық жүйелерін тұрақты жетілдіру, қолданылатын электр жабдығы
жұмысының тиімділігі мен сенімділігін арттыру, жартылай өткізгішті және
микроэлектронды техника негізіндегі жаңа электр жабдығын қолдану талап
етіледі.
Қазіргі уақытта тау-кен өнеркәсіптерінің электр жабдықтау жүйелерінің
сенімділігі мен қауіпсіздігін арттыратын электр жабдығы мен аппаратурасын
әзірлеу мен меңгеруге айрықша көңіл бөлінуде.
Тау-кен машиналарында өтпелі режимдерде
(тәртіп)
жоғары
тезәрекеттілікті және басқарудың қажетті сапасын қамтамасыз ететін
автоматтандырылған электр жетегінің жаңа жүйелерін қолдану аясы
кеңейтілуде. Бұл экскаватордың синхронды қозғалтқыштарының тиристорлық
қозғаушылары, шарошечті бұрғылау станоктарының айналдырғышының
тиристорлық электр жетегі, карьер экскаваторларының тиристорлық электр
жетегі.
Экскаватордың негізгі механизмдерінің бірі тиристорлық электр жетегі
генераторлар мен Г-Қ жүйесіндегі тұрақты ток қозғалтқыштарын қоздыру
үшін және электромашиналық агрегаттың орнына жиынтықты түрлендіргіш
ретінде қолданылады.
Ашық тау-кен жұмыстарында қолданылатын негізгі машина экскаватор
болып табылады.
Қазіргі заманғы қуатты экскаватор электр жабдығының толыққандығы
бойынша, электр машиналарының жалпы орнатылған қуаты бойынша орташа,
ал кейде ірі өнеркәсіптік кәсіпорындарымен теңесетін күрделі жоғары өнімді
жер қазатын машина болып табылады. Мұндай экскаваторлардың барлық
негізгі механизмдері әдетте, автоматтық реттеудің тұйық жүйесін
сипаттайтын басқарудың сол не басқа сұлбасының басқарылатын
түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйесі бойынша жеке электр жетегімен
жабдықталады. Экскаватордың негізгі механизмдерінің маневрлілігі, олардың
жұмыс сенімділігі мен машина өнімділігі негізінен электр жетегі жүйесінің
техникалық мүмкіндіктеріне, жөндеу сапасы мен пайдалану шарттарына
айтарлықтай тәуелді болады.
Жөндеудің жоғары сапасы мен сауатты пайдалану, бір жағынан,
экскаваторлардың негізгі механизмдері электр жетектеріне қойылатын
талаптар жайлы, және де басқа жағынан, электр жетегінің жеке элементтері,
сондай-ақ, электр жетегінің барлық жүйесі туралы жалпы айқын түсінігі
болуы тиіс жөндеушілер мен техникалық қызметкерлердің электр жабдығын
пайдалануға байланысты жақсы дайындықтарын талап етеді.
Дипломдық жобаның мақсаты ЭКГ-5А шөмішті экскавторының негізгі
электр жетектерін басқару жүйесін салыстырмалы талдау болып табылады.
20
Құрылымына айтарлықтай өзгерісті енгізусіз қолданыстағы машинаны
жаңғыртудың алдағы таңдауын жасау.
Жаңа енгізілімнің нәтижесі электр қуатын тұтынудың төмендетілуіне,
өнімнің өзіндік қуатының алдағы уақыттағы төмендеуіне алып келуі тиіс.
1 БОГУРАЕВНЕРУД ААҚ Васильевск карьері туралы жалпы
мәлімет
Васильевск карьері Репнянское кен орнынан ашық жолмен құм тасын
шығарады, кен орны 1966 жылдан бері пайдаланылып келеді. Карьер Ростов
облысының Каменское және Красносулинск аудандарының шекараларында
орналасқан.
21
Қыртыс қарапайым құрылысқа ие. Аумақ алаңының тікелей топырақ
қабатында саз балшықты тақтатастар байқалады. Соңғылары жеке телімдерде
созылып жатуы арқылы құм сазды және құмды тақтатастарға өтеді. Құм
тастың жалпы қуаты 23 м-ден 32 м-ге дейін өзгереді, орта есеппен 30 м
құрайды. Ұлғаю шығыс бағытқа қыртыстың құлау жағына қарай байқалады.
Тас-көмір шөгінділерінің астына батқан құм тастың жабынында
разрезінде құм тастың аз қуатты қабаттары мен мен әктастардан (ізбестас)
тұратын тақтатастармен алмасатын саз балшықты тақтатастар байқалады.
Төрттік шөгінділер (қабаттану) саз сияқты балшықтар және топырақ
қабатымен берілген. Балшықтар тығыз, жабысқақ, сарғыш-қоңыр түсті, ізбесті
қосылулардан және тас-көмір жыныстарының сынықатрынан тұрады.
Балшықты топырақтар барлық жерде таралмаған және карбон
жыныстары, соның ішінде, құм тастардың қабаты топырақ қабатымен тікелей
жабылған жеке бытыраңқы телімдерде байқалады. Аршыма жыныстарының
жалпы қуаты 25,0 м-ден 57,5 м-ге дейін өзгереді және де орта есеппен 42 м
құрайды. Топырақ-өсімдіктік қабат 0,2-ден 0,5 м-ге дейінгі қуатқа ие, орта
есеппен 0,4 м құрайды және ішінара тас-көмір жыныстарының сынықтарынан
тұрады.
Кен орны жеткіліксіз ылғалды ауданда орналасқан. Жазда ең көп
дегенде жерасты суларының қорегін қамтамасыз ететін нөсер түрінде өткінші
жауын жауады.
Зерттелген тереңдік шегінде аумақта барлық жерде таралуға ие пайдалы
қабаттың құм тасымен ұштасқан бір сулы деңгейжиек ерекшеленеді.
Карьердегі күтілетін ең жоғарғы деңгейдегі су ағыны 3 лс құрайды.
Минералдау дәрежесі бойынша аумақтың суы тұщы нашар минералдалған
түрге жатады.
Карбонның суы сульфат-гидрокарбонатты кальцийлі су түріне жатады,
шамалы кермек (тұзы көп). Су технологиялық жолдарды суару үшін
пайдаланылады.
Карьерді (ашық кен) судан құрғату шалағай сутөкпемен жүзеге
асырылады. Тоған карьердің өндірілген кеңістігінің ең төменгі жеріне
салынған.
Құм тас ГОСТ-8267-93 талаптарына жауап беретін құрылыстық
қиыршық тасты жасауда типтік шикізат болып табылады. Қиыршықтастың
ДСЗ-дағы маркасы ГОСТ-тан ауытқуларға ие болмайды және де 600-ден
1200-ге дейін аралықты құрайды.
Кен шығаруды пайдалану жүйесі - көліктік, кен орнының тау-
техникалық шарттарына сай келеді және жобаға сәйкес жүргізіледі.
БАЖ (Бұрғылап ату жұмыстары) көмегімен қопсытылған құм тас ЭКГ-
5А экскаваторымен Белаз 7522 автосамосвалына артылады және одан әрі
өңдеу үшін ДСЗ-ға тасымалданады. Аршыма тау жыныстары, қопсытылған
БАЖ ЭКГ-5А экскаваторымен Белаз 7522 автосамосвалына артылады және
ішкі үйінділерге тасымалданады.
22
Өндіру, аршу және бульдозерлік тау-кен жұмыстары шаруашылық
тәсілмен жүргізіледі. Богураевнеруд ААҚ бұл үшін барлық қажетті тау-
көліктік жабдығына ие. Қопарылыс жұмыстары Волгоградвзрывпром МБК
мамандандырылған ұйымымен жасалады. Технолгиялық үдерістің сұлбасы 1-
суретте келтірілген.
1.1 сурет - Технологиялық үдерістің сұлбасы
1.1
Карьердің
(ашық
кеніш)
технологиялық
жабдығының
сипаттамасы
Карьердің технологиялық жабыдығына бұрғылау станоктары,
экскаваторлар, сутөкпе сорғылары жатады.
Карьердегі негізгі машина экскаватор болып табылады.
ЭКГ-5А экскаваторы шынжыр табанды жүрісте толық бұрылатын электрлік
тік күрекке ие. Ол алдын ала жарылыспен қопсытылған ауыр таулы
жыныстарды қазып алуға және көлікке артуға арналған. ЭКГ-5А экскаваторы
өнеркәсіптік, гидротехникалық және басқа да ғимараттар құрылысы кезінде
ашық тау-кен жұмыстарында пайдаланылады.
1.1 кесте - ЭКГ - 5А экскаваторының техникалық сипаттамалары
23
Атауы
Өлшем бірлігі
Шамасы
900-ге бұрылу және қайырмадағы
жұмыс кезіндегі циклдың есептік
ұзақтығы
с
23
1970 жылдардың соңынан бері Оралдық ауыр машина жасау зауытымен
шығарылады. Осы бүкіл уақыт ішінде бұл машиналардың 5 мыңнан астамы
шығарылды. Негізгі мәліметтері 1.1 - кестеде келтірілген.
ЭКГ экскаваторы әртүрлі нұсқаларда шығарылады.
ЭКГ-5В. Қазу кезінде кедергінің артуына орай автоматты түрде іске
қосылатын кіріктірме қысымды тістері бар экскаватор шөміші көсіп алу
үдерісі кезінде тау шоғырын қиратуды қамтамасыз етеді. Жарықшақты
жыныстарды және алдын ала жарылыспен қопсытусыз аз және орташа
қаттылықтағы көмірлерді өңдеуге мүмкіндік береді. Экологиялық және басқа
24 Шөміштің сыйымдылығы
3
м
5,2
Стреланың ұзындығы
М
10,5
Тұтқаның ұзындығы
М
7,8
Күштің жылдамдығы
мс
0,45
Орнатылған қозғалыс кезіндегі
платформаның айналу
жылдамдығы
айнмин
3,0-3,5
Көтергіш күш кемінде
кН
490,33
Шөмішті көтеру жылдамдығы
мс
0,87
Ең жоғарғы қысым күші
кН
201
Экскаватордың жазық алаң
бойымен орын ауыстыру
жылдамдығы
кмсағ
0,55
Машина массасы (қосымша
ауырлық салмағынсыз)
Т
156
Қосымша ауырлық салмағы
(зауытпен қамтамасыз етілмейді)
Т
40
Көсіп алудың ең үлкен радиусы
М
14,5
Өре тұру деңгейіндегі көсіп алу
радиусы
М
9,04
Көсіп алудың ең жоғары биіктігі
М
10,3
Түсірудің ең үлкен радиусы
М
12,65
Сағалық бөлігінің радиусы
М
5,25
Бұрма платформа астындағы
саңылау
М
1,85
Шынжыр табан жүрісінің
ұзындығы
М
5,83
Электр жетегінің түрі
Г-Қ
50 Гц тұжырымдалатын ток кернеуі
В
6000
Тораптық қозғалтқыш қуаты
кВт
250
да себептерге байланысты бұрғылап ату жұмыстарын жүргізу мүмкін емес
болған жағдайда бұл машинаны қолдану перспективалы болып келеді.
ЭКГ-5Д. Экскаватордың ерекшелігі электр берілісі жүйелері жоқ болған
жағдайда пайдалы қазбаларды немесе аршу жыныстарын қазып шығару мен
көліктік жабдықтарға артуға мүмкіндік беретін негізгі механизмдердің электр
қозғалтқыштарын қоректендіретін тұрақты ток генераторын айналдырушы
дизельдері болып табылады. Қашықтықтан бақылау жүйесі машинистің
кабинасында отырып дизельдердің жұмысын қадағалауға мүмкіндік береді.
ЭКГ-5УС. Жұмыс жабдығының ұзартылған сызықтық параметрлері бар
экскаватор биігірек забойларды өтеуге арналғын, жүк көтерімділігі 75-110
тонна блатын ауыр жүкті автосамосвалдарға тау жыныстарын арту
мүмкігдігіне ие.
Карьер жұмысында барлығы төрт ЭКГ-5А экскаваторы іске кірістірілді.
1.2 Экскаватордың жұмыс жабдығы
Тік күрек түріндегі экскаватордың механикалық жабдығы құрамына
кіреді (2-сурет): жұмыс жабдығы, бұрылатын платформа 4 және қозғалтқыш
арбасы 3. Жұмыс жабдығы стреладан 5, шөмішті 1 тұтқадан 2 және шөміштің
түбін ашатын тетіктен тұрады. Эскаваторды қозғалту тетігі қозғалқыш арбада
орналасқан.
Экскавациялау процесі тау сілемін өңдеуге негізделеді, яғни забойдағы
қазудың циклдық режимімен оны қирату, және шөмішті жүк түсіру орнына
тасу. Шөміш көлемі 2,5...5 м3 болатын машиналар үшін циклдың ұзақтығы
5...32 с құрайды және шөміш пен жұмыс жабдығының геометриялық
өлшемдерінің артуымен бір мезетте өсіп отырады.
Цикл келесі технологиялық операциялардан тұрады: қазу, тиелген
шөмішті бір уақыттағы платформа бұрылысымен түсіру орнына көтеру, жүкті
түсіру және бос шөмішті забойға қайтару.
25
1.2 сурет - Экскаватордың жұмыс жабдығы
Экскаватордың негізгі механизмдерінің жұмысын қысқаша
қарастырайын. Қазу кезінде бастапқыда шөміш төменгі жағдайда болады;
күнқағар мен шөміштің тістері забой түбімен шөмішті топыраққа ойып
орнатуға жеткілікті бұрыш жасауы үшін жұмыстың ыңғайлылығы шөмішті
осындай жағдайға түсіру мүмкіншілігін талап етеді.
Көтергіш арқанның керілісі және тұтқаны қатар алға шығарудың
әсерінен, барысында шөміш өзінің тау массасы қиратылып және шөміш
толтырылатын жұмыс қимылын іске асырады. Бұл ретте шөміш тістерінде
қажетті күштер мен кесу жылдамдықтары жасалады. Қысымды (тегеурін)
механизммен дамытылған күштер мен жылдамдықтар қазу шөміштің қалыпты
жылдамдығында іске асырылуы үшін жердің қаттылығына байланысты
жоңқаның (жаңқа) қалыңдығын реттеуді қамтамасыз етеді. Тұтқаның
жазықтық тұрыс арқылы өтуі кезінде тұтқаны қысатын көтергіш арқан күшін
жасаушысы күрт артады және тұтқаның үдемелі қозғалысы тоқтатылады.
Қазу процесі кезінде шөміштің топыраққа дұрыс тереңдетліуі ерекше
маңызға ие, өйткені, машинист алдағы жылжыту үшін тегіс алаңды
қамтамасыз етуі керек. Егер қазудан кейін шұңқырлар мен төбешіктер
қалатын болса, онда соңында алаңды тегістеу бойынша қосымша арнайы
жұмыс талап етілетін болады.
Сондай-ақ, шөмішті максималды толтыруға жеткеннен кейін қазуды дер
кезінде тоқтату да маңызды болып табылады.
Қазу аяқталғаннан соң экскаватордың айналмалы бөлігін түсіруге қарай
бұру басталады. Түсіруге қарай бұру уақытында шөміш биіктігі мен радиусы
26
бойынша түсіруге қажетті орынға жылжытылуы тиіс. Түсіру арнайы электр
қозғалтқышпен ашылатын шөміш түбі арқылы жасалады.
Түсіру орнына жақындап келу кезінде бұрылысты тура түсіру орнының
үстінде аяқтау үшін шөміш қысым білігінің айналасында тұтқаның айналмалы
қозғалысымен сәйкес бір мезетте көтеріледі немесе төмендетіледі.
Түсіруге тасымалдау уақытында құлайтын топырақ соққысын
мүмкіндігінше бәсеңдету үшін шөміш шанақтың үстіне барынша төмен түсуі
керек. Түсіру соңында дәл сол мезетте қазуды бастауға сәйкес жағдайға
қайтару үшін шөмішті түсірумен ілесетін забойға кері бұрылыс басталады.
Забойға бұрылыс тұтқаны тартумен қоса қабаттаса жүреді. Жоғарыда
сипатталған барлық операциялардың үздіксіз ауысымы экскаватордың негізгі
жұмыс процесін - жұмыс циклын құрайды.
Карьер экскаваторының жұмысы жеке операциялардың жылдам
ауысымымен, жылдамдатылған және баяулатылған жұмыс режимдеріне
бірқалыпты, бірақ қарқынды ауысудың нақты шарттарына байланысты талап
етілетін маневр жасаудың қажеттілігімен сипатталады. Сондай-ақ, бір уақытта
жұмыс жасайтын жеке механизмдер жылдамдықтарының үйлесімділігі де
қажет. Көтеру және қысымды механизмдердегі қазу процесі кезінде кездейсоқ
сипатқа ие және топырақтың түріне, забойдың күйі мен жарылыс (қопарылыс)
жұмыстарының жүргізу сапасына тәуелді болатын елеулі шамадан тыс жүктер
туындайды.
Жеке механизмдердің кинематикалық сұлбасы айтарлықтай дәрежеде
осы механизмдердің электр жетектеріне техникалық талаптарды анықтайды.
Кинематикалық сұлбалардың кейбір ерекшеліктеріне тоқталайын.
Қысымды
механизмде кинематикалық сұлбалардың екі түрі
қолданылады: ЭКГ-10 және ЭКГ-15 экскаваторларындағы арқан сұлбасы және
карьер экскаваторларының қалған барлық түрлеріндегі - тісті-рейкалы сұлба.
Арқан тегеурінді экскаваторларда тісті-рейкалы тегеурінді
экскаваторларға қарағанда тоқтату кезінде пайда болатын шамадан тыс артық
жүк аздау болады.
Қысымды механизмдерде шөміштің тұтқамен тығыз байланысуынан
электр жетегімен жүзеге асырылатын шамадан тыс артық жүктен қорғану
кенеттен болатын тоқтатуларда әрқашан да күштердің қажетті шектеуін
қамтамасыз ете бермейді. Сондықтан да бұл механизмде шекті жағдай
жалғастырғышының көмегімен қосымша қорғанысты пайдаланады.
Көтеру және бұру механизмдері кинематикасының ерекшелігі олардың
құрамында элементтері үлкен қаттылықпен сипатталатын бәсеңдеткіштердің
(редуктор) болуында. Мұның салдарынан артық жүкті жіберу кезінде пайда
болатын серпімді уақыттар рауалы (мүмкін) мәндерден асып кетуі мүмкін.
Тісті берілістерде электр жетегі саңылаулардың бірқалыпты таңдауын
қамтамасыз етпеген жағдайдағы соққы жүктеменің әсерінен саңылаулар
болады. Бұрылыс бәсеңдеткіштеріндегі ірі модульдік тісті іліністер металл
құрылымдары, ең алдымен - стрелалар үшін аса қауіпті резонанстық
тербелістерді тудыруы мүмкін. Бұл режимнен қорғану электр жетегінің
27
ерекше тербелгішке қарсы сипаттамаларымен, бұрылыс электр
қозғалтқыштарын жалғау сұлбалаларымен және жай жүретін
қозғалтқыштарды қолданумен (беріліс қатынастарының сәйкес азаюы кезінде)
қамтамасыз етілуі мүмкін. Шөміштің шапшаң ауысуы басты электр жетектері
тарапынан үш координаталық әсер ету жүйесімен сипатталады.
Забойды жұмыспен өтеу өлшемі бойынша мерзімді түрде жүріс
механизмін орындайтын экскаваторды жылжыту қажеттігі туындайды.
Негізгілеріне шартты түрде жүк түсіруге қажетті шөміш түбін ашу
механизмінің аз қуатты электр жетегі жатады.
2 Экскаватордың электр жабдығы
2.1 Электр жабдықтың құрамы мен міндеті
Экскаватордың электр жабдығы: негізгі және қосалқы механизмдерді
қозғалту мен басқаруға, экскаваторды сырттай және іштей жарықтандыруға,
экскаватордың қауіпсіз эксплуатациясы (пайдалану) үшін айнымалы ток
тізбегіндегі, негізгі жетектердің зәкір шынжырларындағы және басқару
тізбектеріндегі оқшаулауды бақылауға, экскаватордың төлқұжатт
параметрлерін қамтамасыз етуге арналған.
Экскаваторлардың электр жабдығы өзгешелігімен, үлкен алуан
түрлілігімен және қуаттардың елеулі шоғырлануымен ерекшеленеді.
Сонымен, экскаватордың платформасында жұмылдырылған: қуатты электр
машиналар тобы, күштік қайта жасаушы жабдық, электрмен жабдықтаудың
жоғары вольтты жүйесі, әртүрлі қосалқы электр жетектері, автоматты және
қашықтықтан басқару жүйелері, жарықтандыру электр жабдығы, ауаның
вентиляциясы (желдету), жылыту және кондициялау.
Негізгі механизмдерге тікелей топырақ экскавациялау процесін іске
асыратындарын жатқызады: көтергіш механизм, бұрамы тетік, қысымды
механизм.
Экскаватор электрмен жабықтаудың карьер желісінен айнымалы үш
фазалы токпен қоректенеді. Сақиналық ток қабылдағыш арқылы электр
энергиясы бұрылу платформасында орналасқан жоғары вольтты тарату
шкабына жіберіледі. Экскаваторлардың, бұрғылау станоктарының орнын
ауыстырумен байланысты операциялар, олардың механикалық бөлігін жөндеу
кезінде жұмыстың жетекшісі тарапынан жұмысты жүргізетін тұлғаның,
экскаваторды басқарушы машинистің іс - қимылын көзбен бақылау болған
жағдайда жүргізіледі.
28
2.2 Негізгі электр жетегіне қойылатын талап
Ең маңыздысы оның электрлік және механикалық жабдығының
минималды жүктемелері кезіндегі машинаның ең жоғары өнімділігін
қамтамасыз ету талабы болып табылады.
Бұл жалпы талапты орындау үшін электр жетек жүйесі келесі
қасиеттерге ие болуы тиіс:
- электр жетек барлық жұмыс режимдерінде ықтимал тоқтатқыш
мәндермен момент пен токтың сенімді шектеуін қамтамасыз ету керек, яғни
экскаватор әрбір механизмінің (тетік) жұмыс жағдайына байланысты жобалау
мен жөндеу кезіндегі толтыруды кең шамада өзгертуге болатындай
экскаваторлық үлгінің механикалық сипаттамасына ие болуы тиіс;
- электр жетек 4-6 диапазонында жылдамдықты үнемді реттеуді және
бұрамы тетігін тежеу немесе шөмішті түсіру кезіндегі шығарылатын энергия
рекуперациясын қамтамасыз етеді;
-
командоконтроллердің нөлдік жағдайына сәйкес механикалық
сипаттаманың жұмыс телімінің қаттылығы электрлік тежеу жолымен шөмішті
түсірудің айтарлықтай төмен жылдамдығын қамтамасыз етуі тиіс;
- уақыттың шекті мәндерінде қойылған шектеулердің минималды
ұзақтығына ие өтпелі үрдістерді, экскаватордың механикалық жабдығының
минималды динамикалық жүктемелерін қамтамасыз ететін оның өзгеру мен
жеделдеу қарқынын қалыптастыру айтарлықтай қарапайым және сенімді
құралдармен жүзеге асырылуы керек.
- күш тізбектерінің қосылу сұлбасы және электр жетегін басқару
жүйесінің динамикалық қасиеттері сызықты механикалық сипаттамалы электр
жетегінің электромеханикалық жүйедегі механикалық тербелістерге
көрсететін мүмкін бәсеңдетуші әрекетін орындауға мүмкіндік туғызуы керек;
- сұлба оңай және барынша сенімді болуы тиіс.
Барлық аталған талаптарды барлық режимдерде негізгі
координаталарды реттеудің дәлдігі мен сапасының жоғары көрсеткіштерімен
тетік жылдамдығын үздіксіз басқаруды қамтамасыз ететін электр жетек
жүйесі ғана қанағаттандырады.
Сондықтан да, қазіргі уақытта шөміш сыйымдылығы 2 м3 асатын
біршөмішті экскаваторлардың негізгі механизмдерінің жеке электр жетектері
үшін басқарылатын түрлендіргіш-қозғалтқыш (БТ-Қ) жүйесі бойынша зәкір
шынжырында кернеуді өзгертумен басқарылатын тәуелсіз қозуы бар тұрақты
токтың қозғалтқыштары қолданылуда. Басқарылатын түрлендіргіш ретінде
тұрақты ток генераторы (Г-Қ) немесе тиристорлы түрлендіргіш (ТТ-Қ)
пайдаланылуы мүмкін.
Бастапқы үш талаптарды қанағаттандыру үшін басқару жүйесі басқару
сұлбасына сол не басқа түрдегі күшейткіштің генератор өрісін енгізуге
мүмкіндік беретін айтарлықтай жоғары күшейту коэффициентіне ие болуы
керек.
29
2.3 Негізгі жетектердің сипаттамасы
Көтеру механизмінің электр жетегі шөмішті вертикаль жазықтыққа
ауыстырудың жылдамдығы мен бағытын басқаруға арналған.
Забойдағы қазу процесі кезінде шөмішті көтерудің технологиялық
функцияларының негізгілері мыналар: көліктегі жүкті түсіру үшін шөмішті
көтеру не түсіру немесе забойға қайтару кезінде шөмішті ысырып тастау не
түсіру.
Тетік көтергіш жүкшығырдан және арқандардан тұрады. Реверсивтік
жүкшығыр редуктор (бәсеңдеткіш) арқылы жеке қозғалтқыштармен
қозғалысқа келтіріледі (3-сурет).
Қозғалтқыштың жұмыс режимі - қарқынды, қайталама-қысқа мерзімді.
Қозғалтқыштардың құрылымдық орындауы жалғастырғышты
(муфта)
бәсеңдеткішпен (редуктор) жалғау және тежеуіш тегершікті (шкив) орнату
үшін біліктің екі шеті бойынша көлденең. Тұрақты ток қозғалтқыштарын
қолдану кезінде қозғалтқыштар жылдамдықтарын реттеу жеке
түрлендіргіштерді қоректендіру кезінде зәкірлер кернеуінің өзгерісімен
жүргізіледі.
Шөмішті жылдам түсіру үшін жүк түсіруден соң забой етегінде қозуды
әлсірету қолданылады.
Жетектің жедел тоқтатылуы жүк тиелген шөмішті ұстап қалу режимін
қоса есептегенде - электрлік. Жетек аялдамалық қалыптық тежегішпен және
шөмішті қайта көтеруді шығару үшін жолды шектеудің шеткі
командоаппаратымен жабдықталған.
Көтеру электр жетектерінің негізгі электр жетектері тобында
жүктеменің берілген мәніне сәйкес негізгілері шөмішті көтеру жылдамдығы
мен экскаватор өнімділігі болып табылады.
Күректің қысым механизмінің электр жетегі жылдамдығы шөмішті
тұтқаның көлденең жазықтықта ілгері жылжуының жылдамдығы мен бағытын
басқаруды қамтамасыз етеді. Забойдағы қазу, забойдан шығару, көлік
жабдығына ауыстыру немесе қайырма және забойға қайтару кезінде шөміш
жағдайын басқаруға арналған.
Электр жетегінің көмегімен оператор забойға қажетті қысым күшін
береді, шөміштің тереңдетілу дәрежесі мен қазу трассасын таңдайды.
Көлік жабдығының қорабына жүк түсіру және дәл басқаруды талап
ететін басқа да маневрлер кезінде шөміштің орналасу жағдайын түзету кезінде
электр жетектің рөлі маңызды.
Электрлендірілген машиналардың (кешендердің) электр жетегін іске
қосу, тартылыс күші шынжырларындағы және басқару шынжырларындағы
ақаулықтарды анықтау және қалпына келтіру өкім бойынша немесе жедел
журналда жазып, пайдалану тәртібінде жүргізіледі.
30
2.1 сурет - Көтеру жетегінің кинематикалық сұлбасы
Тетік қысым жүкшығырынан және тісті берілістен (жылжу) тұрады (4-
сурет).
Рейкалы беріліс бәсеңдеткіш (редуктор) арқылы жеке
қозғалтқыштармен қозғалысқа келтіріледі. Қозғалтқыштың жұмыс режимі
мен конструктивтік (құрылымдық) орындау көтеру электр жетектеріне ұқсас.
Тетікті шамадан тыс динамикалық жүктемелерден қорғау үшін жетек икемді
және фрикциялық
(үйкелме)
түйіндерден тұратын шекті уақыт
жалғастырғышымен жабдықталуы мүмкін.
31
Шапшаң тежеу - қалыптық түрдегі аялдамалық тежеуішті қолданумен
электрлік.
Тұтқаның жұмыс жүрісі механикалық күшпен қамтамасыз етіледі, ал
шөмішпен қате маневр жасау кезінде болатын соққыны жеңілдету үшін
қосымша ретінде шеткі командоаппараттар сигналы бойынша қарқынды
тежеу қолданылады.
Бұрамы тетіктің электр жетегі жұмыс
жабдығы орнатылған
экскаватордың толық бұрылатын платформасының айналма қозғалысының
жылдамдығы мен бағытын басқарады.
2.2 сурет - Қысымдық механизмнің кинематикалық сұлбасы
32
Электр жетек платформаны айналдыру жолымен забойдан шөмішті
шығаруға, жүк түсіру орнына және кері жылжытып ауыстыруға арналған.
Шөмішті көлік жабдығына дәл түсіру кезінде платформаның толық
тоқтауы қажет, қайырмаға жүк түсіру жүріп келе жатқанда, яғни
платформаның реверс процесінде орындалады. Тетіктің ерекшелігі елеулі
шамалардағы инерция моментінің өзгерісінде.
Тетік үлкен беріліс саны бар бәсеңдеткіштен (редуктор) және шығатын
жүріс арбасында орналасқан қозғалмайтын тісті шір (венец) бойымен
айналатын тегершік-біліктерден тұрады (5-сурет). Жетек әдеттегіше көп
қозғалтқышты. Шапшаңдаудың бірқалыпты үдей түсуі мен басқарылатын
жылдамдыққа ие жұмыстың реверсивтік режимі жеке қозғалтқыштармен
қамтамасыз етіледі.
Бұрамы тетіктің электр қозғалтқыштарының біліктерінде
(вал)
электрпневматикалық және электрмагниттік қашықтықтан басқаруға ие
аялдамалық қалыптық тежегіштер орнатылған. Қозғалтқыштардың
конструктивтік орындауы біліктің екі шетімен вертикальды.
2.3 сурет - Бұрамы тетіктің кинематикалық сұлбасы
Экскаваторлардың жұмыс жабдығының жұмыс істеу жағдайын
сипаттайтын негізгі факторлар.
Тербелістер (діріл). Экскаватордың негізгі тербелісі экскаватор шөмішін
забойдың түбіне қарай жылжыту кезінде болады. Әдетте бірқалыпты емес
сипатқа ие бұл жылжыту жердің түрі мен оны қиратудың дәрежесіне тәуелді
болады. Тербелістердің басқа бір түрі платформаның айналуы кезінде орын
33
алады және тәуелді болады. дөңгелекті шеңбердің тісті ілінісінің күйі мен
тісті беріліс модулінің бағыттаушы шамаларына, тетіктің жылдамдығы мен
шапшаңдығына тәуелді болады.
Елеулі тербелістер экскаваторды жылжыту кезінде пайда болады;
тербелістердің сипаттамасы трассаның (жоларна) жағдайына, сондай-ақ,
тетіктің құрылымына тәуелді болады. Одан кейін, электр машинасы мен
жүкшығырдың айналуымен байланысты тербелістер де орын алады.
Нашар қопсытылған тасты жерлермен жұмыс жасау мен машинистердің
жеткіліксіз біліктілігінде қозғалыстағы шөміш кедергіден өте алмай қалған
кезінде соққылар болуы мүмкін.
Климаттық жағдайлар. Экскваторлар әртүрлі климаттық жағдайларда -
арктикалықтан тропикалыққа дейінгі, сондай-ақ, жалпы +50°С-тан -50°С-ге
дейін құлайтын қоршаған орта температурасының тәуліктік және маусымдық
өзгерістері кезінде пайдаланылады. Экскаватор электр жабдығының бір бөлігі
ашық аспан астында пайдаланылады (жүріс, қысым механизмінің электр
қозғалтқыштары, қосылатын пункттер және т.б.). Сонымен бірге, ұзақ
мерзімді тоқтаудан кейін пайда болуы мүмкін ылғал конденсациясымен де
санасқан жөн.
Қоршаған ауаның ластануы. Көмір және кен карьерлерінің ауасы электр
жабдық жұмысына ықпал етуі мүмкін болатын шаң-тозаңның үлкен
мөлшерінен тұрады. Электр жабдығын қоршаған ортаның тозаңдылығы кен
шығарылатын жыныстың, көлік жабдықтарының, электр жабдықтың
орнатылған орнының, жыл мезгілінің сипаттамсына байланысты айтарлықтай
кең көлемде теңселеді.
Зерттеулер тозаңдылықтың электр жабдығының жылуөткізгіштігі мен
оқшаулану күйіне шамалы әсері бар екендігін көрсетті. Дегенмен, шөкпе
тозаңның жұқа тығыздалған қабаттары бар болған жағдайда оқшаулау
деңгейін төмендеуі және ток өткізгіш элементтерінің құрылуы мүмкін.
Электр машиналары мен жиынтықты құрылғылардың құрылымы шаң-
тозаңның басылып қалуы мен ток өткізгіш қабаттардың құрылуынан
қорғанысты қамтамасыз етуі тиіс.
Дифферент және ауытқу. Шөміш сыйымдылығы 10 м3 болатын
экскаваторлар жұмыс жасайтын алаңдар электр жабдықтың жеке түйіндерінде
(тіректер, мойынтіректер және т.б.) қосымша механикалық жүктемелерді
шарттайтын дифферент пен ауытқудың орын алуына байланысты
деңгейлендірілмейді.
Бұрылыс платформасының айналуы
да электр
машиналардың құрылымдарында ескеруі міндетті қосымша күш салуларды
жасайды.
Эксваваторды пайдаланудың қарастырылған шарттарынан, сондай-ақ,
қызмет атқарушылардың жұмыс шарттарынан электр жабдығының
құрылымына келесідей талаптар келіп шығады:
- тербелу, шайқалу және басқа да динамикалық жүктемелерге
есептелген, сондай-ақ, экскаватордың ауытқуы мен дифферентін ескерген
жоғарыланған механикалық беріктік;
34
-
қоршаған орта әсерлерінен қорғаныс
(ластанған ауадан,
температураның төмендеуі мен ауытқуынан және ылғалдылықтан);
-
Тікелей эскаватордағы электр жабдықтың орналасу, монтаж
(құрастыру), жөндеу және техникалық қызмет көрсетудің қолайлылығы;
- өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету.
Эскаваторлық электр жабдығын әзірлеу мен пайдалану тәжірибесі
карьер экскаваторлары үшін тербелу мен шайқалуға қатысты талаптар М18
орындалуымен қанағаттандырылатынын
көрсетеді. Салқын климатты
аудандардағы климаттық жағдайларға байланысты талаптар шанақтың ішінді
орнатылған электр жабдықтары үшін УХЛЗ және сыртта орнатылған электр
жабдықтары үшін УХЛ1 орындауымен қанағаттандырылады.
Сәйкесінше қоңыржай климаттық аудандар үшін УЗ мен У1 орындауын
қолдануға болады. Алайда, электр жабдық номенклатурасын қысқарту
тиімділігін назарға ала отырып, әртүрлі климаттық аймақтарда экскаваторды
пайдалануды қамтамасыз ету үшін УХЛ орындауымен шектелген жөн.
Аталған талаптарды экскаваторлық электр жабдығының
құрылымындарында суыққа төзімді материалдарды, орналастырылған
желдеткіштерден жабық мәжбүрлік салқындатуды, ылғалға төзімді
оқшаулауды, ірі машиналардың алмалы-салмалы табандарын (станина),
микроклимат пен блоктар амортизациясын қамтамасыз ететін жиынтықты
құрылғылардың блоктық орындалуын қолданады.
3 Экскаватордардың электр жетектерінің басқару жүйелеріне шолу
және салыстырмалы талдау жасау. Электр жетекті таңдаудың
негіздемесі
3.1 Электр жетектерінің жалпы сипаттамасы
Қазіргі уақытта өндіріс пен пайдалануда электр жетектің үш түрі бар:
1927 жылдан осы уақытқа дейін тұрақты токтың генератор-электрқозғалтқыш
жүйесі бойынша электр жетегі; 1980 жылдан осы уақытқа дейін тұрақты
токтың тиристорлық түрлендіргіші ТТ-Қ жүйесі бойынша электр жетегі.
Бұдан бөлек, НПЧ-АД жүйесі бойынша жиіліктің статикалық
түрлендіргіштері бар айнымалы ток электр жетегі де пайдалануда.
2.1 - кестеде әртүрлі электр жетектерінің артықшылықтары мен
кемшіліктері келтірілген. Көп санды жарияландырымдар мен әртүрлі электр
жетектеріне салыстырмалы талдау жасау қазіргі уақытта және жақын
болашақта бұл жүйелердің өндіріс пен пайдалануда салыстырмалы
мүмкіндіктерге ие болады, ал олардың нақты қолданысы пайдалану
қызметінің құны мен дайындығына тәуелді болады деген қортынды жасауға
алып келеді.
Тұрақты ток жетекті экскаваторлар бәсекеге қабілетті, өйткені олар
пайдаланудың технологиялық талаптары мен шарттарын қанағаттандырады,
әрекет етуі қарапайым және баршаға түсінікті.
35
Бұл жетектер жоғары жүктемелер мен аз жылдамдықтармен жұмыс
жасауға бейімделген, рекуперацияның жақсы сипаттамаларына ие, ал қазіргі
заманғы электроникасы электр жетектің ескірген жүйесі ие барлық ең
жақсыларын алуға мүмкіндік береді.
3.1 кесте - Электр
жетектерінің негізгі түрлерінің басты артықшылық- тары
мен кемшіліктері
Г-Қ электр жетекті экскаваторларды тұрақты ток жетекті машиналарды
пайдаланып, бірегейлендіруге талпынып жатқан тау-кен өнеркәсіптерінде
пайдалануды жалғастыруда.
Қазіргі
уақытта статикалық
түрлендіргіштері бар экскаваторлар
ықтималды пайдалану сапасы күрделірек сервис қолдауымен қамтамасыз
етілуі мүмкін жерлерде сұранысқа ие.
36 Электр жетегінің
түрі
Артықшылығы
Кемшілігі
Тұрақты токтың
генератор-
қозғалтқышы (Г-
Қ)
2 және 3-пен салыстырғанда
электрмен жабдықтаудың
қоректендіру жүйесінің ең
жақсы үйлесімділігі. Көп
жылдық өндіріс пен
пайдаланудың тәжірибесі.
Электр жабдық жиынтығының
құны айтарлықтай төмен, 2-ге
қарағанда -20-25 %-ға, ал 3-ке
қарағанда - 30-40 % төмен.
3-пен салыстырғанда
щёткалы-коллекторлық
аппараттың бар болуы.
2 және 3 салыстырғанда
электрмашиналық
түрлендіргіштік
агрегаттың бар болуы;
жоғарылатылған
электрмагниттік
инерция.
Тұрақты токтың
тиристорлық
түрлендіргіш-
қозғалтқышы
1-мен салыстырғанда
электрмашиналық агрегаттың
жоқтығы; кемітілген
электрмагниттік инерция.
1-мен салыстырғанда
қоректендіру желісімен
нашар үйлесімділігі
(cosφ және гармониялық
құрам). ФКУ талап
етіледі.
Жиіліктің
статикалық
түрлендіргіші -
қысқа
тұйықтаулы
роторлы
асинхронды
қозғалтқыш
1 және 2 салыстырғанда аса
қарапайым қысқа тұйықты
роторлы аз инерциялы
асинхронды электр
қозғалтқыштың қолданылуы.
1-мен салыстырғанда -
электрмашиналық
түрлендіргіштік агрегаттың
жоқтығы. 1 және 2
салыстырғанда щёткалы-
коллекторлық аппараттың
жоқтығы.
1 және 2 салыстырғанда
тежегіш режимін жүзеге
асырудың қиындығы
және басқару жүйесінің
күрделілігі; жоғарырақ
құны.
Ғылым мен техниканың қазіргі даму кезеңінде экскаваторлық электр
жетегінің бірқатар даму бағыттарын ерекшелеуге болады.
Тұрақты ток жетектерінде:
- Г-Қ жүйесі бойынша:
- қозу мен басқарудың жартылай өткізгішті жүйелеріндегі магниттік
күшейткіштерді ауыстыру. Қазірде УЗТМ осындай жиынтықтағы ЭКГ-5
шығарады;
- әлсіз карьер желілері үшін маңызды екпінді қозғалтқыш ретінде
түрлендіргіш агрегаттардың бір генераторы қолданылатын кезде бірқалыпты
іске қосу құрылғысын пайдалану;
- Г-Қ жүйесінің өзін статикалық тиристорлық түрлендіргішке ауыстыру:
-
бұл жоспарда экскаватордың нақты үлгісінде отандық
кәсіпорындардың әзірлеулері бар, атап айтқанда, Рудоавтоматика ААҚ 2009
жылдың басында ЭКГ-5 орнатуға арналған ТЖҚ КЭР тәжірибелік үлгісін
шығарды,
бұл
түрлендіргішті орнату кезінде машина құрылымына
айтарлықтай өзгерістерді енгізу талап етілмейді.
Айнымалы ток жетектерінде:
- экскаватордың негізгі электр жетегі ретінде асинхронды қысқа
тұйықты қозғалтқыштарды қолдану;
- бұл бағыт экскаваторлық орындаудың электрлік машиналарының
жоқтығымен баяулайды, алайда американдық Бьюсайрус фирмасы
алғашқылардың бірі болып 80-жылдардан айнымалы токтағы негізгі жетектері
бар экскаваторлар өндірісін бастады.
Бұдан әрі қолданыстағы машинаны жаңғыртудың оңтайлы нұсқасын
таңдау мақсатында электр жетектерінің барлық жүйелері қарастырылады.
3.2 Генератор-қозғалтқыш жүйесіндегі электр жетек
Генератор - қозғалтқыш жүйесі - реттелетін электр жетегі; мұндағы
тұрақты ток қозғалтқышы жеке генератордан қоректенеді. Ал бұл генератор
(тәуелсіз қоздыруы бар) бірінші реттік қозғалтқыш көмегімен айналысқа
түседі. Қозғалтқыш- генератор генератор кернеуінің өзгерісі арқылы электр
жетегінің бұрыштық жылдамдығының реттелуін қамтамасыз етеді. Электр
жетегі параметрлерін реттеу үшін қоздыру орамдарын қоректендіретін
магниттік күшейткіштер немесе тиристрлік түрлендіргіштері бар автоматты
реттеу жүйесі қолданылады. Қозғалтқыш - генератор қуаты ондаған МВт - қа
жететін аса күрделі жетектерде (қақтау стандары, шахталық көтеру
қондырғылары, қағаз жасау машиналары),
металлургия өндірісінде
(электролиттік ванналарды қоректендіруде), тағыда басқа қолданылады.
Бөліктерінің айналмалылығына байланысты қозғалтқыш - генератор, қазір
тиімді және сенімді шала өткізгіштік түрлендіргіштерімен алмастырыла
бастады.
37
Түрлендіргіш (қайта жасаушы) электрмашиналық агрегат асинхронды
электр қозғалтқыш пен үш тұрақты ток генераторына ие. Әрбір генератордан
негізгі механизмдердің бірі электр қозғалтқыштар тобының қуат көзін алады.
Тиісті негізгі тетік әрекетсіз болған жағдайда жүріс электр қозғалтқышы
негізгі генераторлардың бірінен қоректенеді.
Қозғалтқыштардың бұрыштық жылдамдықтарының қажетті өзгерісі
генератор мен электр қозғалтқышқа берілетін сәйкес кернеудің қоздыру тогын
реттеуді қамтамасыз етеді.
Тұрақты ток қозғалтқышын
(Қ)
қоректендіретін тұрақты ток
асинхронды қозғалтқыш (АҚ) білігімен жалғанған қозғалтқыштың қозу
орамдары (ҚҚО) қоректенетін қоздырғыш генераторынан келіп түседі (6-
сурет). Генератордың қозу орамдары
(ГҚО)
қоректі ала алады:
тиристорлардағы түрлендіргішпен басқарылатын қоздырғыштан, күштік
магниттік күшейткіштен.
3.1 сурет - Г-Қ жүйесі бойынша электр жетектің жалпылама сұлбасы
Г-Қ жүйесі бойынша электр жетектің механикалық сипаттамаларының
(3.2-сурет) теңдеуі келесідей түрде болады:
(3.2.1)
мұндағы: n - қозғалтқыш білігінің айналу жиілігі, айнмин;
Er - генератордың Э.Қ.К, В;
Rз - генератор мен қозғалтқыш орамының кедергілерінен
және жалғағыш өткізгіштер кедергісінен тұратын зәкір шынжырдың кедергісі
(Ом)
38
(Rз = Rз.г + Rз.қ +Rөтк).
(3.2.2)
Механикалық сипаттамлар теңдеуінен генератордың әрбір Er мәніне бос
жүрістің белгілі жылдамдығы мен өзінің сипаттамасы тән.
Сонымен, Г-Қ жүйесінің механикалық сипаттамалары - бұл тұрақты
беріктікті абсцисса осіне әлсіз қисайған параллель түзулердің жанұясы.
3.2 сурет - Г - Қ жүйесі бойынша электр жетектің механикалық
сипаттамалары
1 - табиғи;
2-6 - жасанды.
(3.2.3)
ЭКГ-5А экскаваторының көтеру механизмінің электр жетегі мысалы
негізінде Г-Қ жүйесінің жұмысын қарастырайын.
Генераторлар тәуелсіз және шунтты қоздырғыш орамдарына ие.
Генераторлар қоздыраты токты басқару үшін көпірлік сұлбамен қосылған
балластық кедергілері бар үш фазалық магниттік күшейткіштер негізінде
статикалық реверсивтік қоздырғыштар қолданылған (8-сурет).
39
Жүктеменің көпірлік сұлбасы генератордың тәуелсіз
қоздырғышатрының жарты орамынан және екі балластық кедергілерден
тұрады (9-сурет). Екі үш фазалық магниттік күшейткіштер ПДД-1.5В
түріндегі УК-УМСП блоктарында құрастырылған.
3.3 сурет - Магниттік күшейткіштердің электрлік принципиалды
сұлбасы
Күшейткіштер арасындағы гальваникалық байланысты жою үшін
олардың әрқайсысы УК-УМСП блоктарында құрылған үш бір фазалық үш
орамды трансформаторлардың жекеленген екінші реттік орамдарынан қуат
көзін алады.
Трансформаторлардың бірінші реттік орамдары 220 В кернеулік үш
фазалық айнымалы ток желісінен қоректену кезінде үшбұрыш түрінде, ал
екінші реттк орамдар жұлдыз түрінде байланысып жалғанған. Блоктың әрбір
күшейткіші алты басқару орамына ие:
- беріліс орамы (УМС-2);
- кернеу бойынша қатты және иілгіш теріс кері байланыспен
біріктірілген орам (УМС-6);
- негізгі тізбек тогы бойынша қатты теріс кері байланыстың екі орамы
(УМС-4 және УМС-5);
- негізгі тізбек тогы бойынша иілгіш теріс кері байланыстың орамы
(УМС-1);
- ығысу орамы (УМС-3).
Әрбір күшейткіштің аттас орамдары, ығысу орамдарын қоспағанда,
өзара бірізді-қарсы байланысқан. Сонымен, белгілі полярлықтың басқару
40
сигналы жүктеме тогын арттыра отырып, күшейткіштердің бірі үшін оң болса,
ал басқасы үшін күшейткіш шығысында жүктеме тогын кеміте отырып. теріс
болады.
УК-УМС
токтары
балластық кедергілерде
қалыптасады
және
генератордың тәуелсіз орамдарында шегеріледі. Басқару сигналының жоқ
кезінде тәуелсіз қозу орамдарындағы кернеулер нөлге тең болуы үшін
магниттік күшейткіштердің бастапқы токтары тең болуы шарт: I01 = I02.
Күшейткіштердің магниттік сипаттамалары өзгешеленуі мүмкін
болғандықтан, жүктеменің бастапқы токтарын теңестіру үшін 3BC, 4BC
түзеткіштерінің тұрақты тогымен қоректендірілетін бір күшейткіштің ЗН1-
ЗК1 және екінші күшейткіштің ЗН2-ЗК2 ығысу орамдары қолданылады.
УМС-2 беріліс орамы генератор кернеуінің мәні мен полярлылығын
және де сәйкесінше, қозғалтқыш айналуының жиілігі мен бағытын
анықтайтын шама мен бағытты УК-УМС магниттік күшейткішінің негізгі
магниттейтін ағынын жасайды. Беріліс орамындағы токтың шамасы мен
бағыты командоконтроллермен өзгертіледі.
Қатты және иілгіш теріс кері байланыспен біріктірілген УМС-6 орамы
беріліс ағынына қарсы әрекет ететін генератор зәкіріндегі (якорь) кернеуге
пропорциялы магниттейтін ағынды жасайды.
Аталған орам қолданысы іске асыруға мүмкіндік береді:
- өтпелі процесті шапшаң реттеу;
- жүк артылған шөмішті ұстау кезінде жетекті электрлік тоқтату (тежеу);
- кернеуді қайта реттеуден жүйені тұрақтандыру.
Негізгі тізбек тогы бойынша қатты теріс кері байланыстың УМС-4 және
УМС-5 орамдары генератор шығысында кернеудің әртүрлі полярлығында
экскаваторлық сипаттамларды жасау үшін, сондай-ақ, тежеуіштер салу
кезінде негізгі тізбектің қалдық тогын азайту үшін қызмет етеді.
Ток орамының әрекеті екі кернеулерді салыстыру қағидатына
негізделген: қозғалтқыштың, генератордың қосымша полюстарындағы
кернеудің төмендеуі және транзистор Т1 мен термотәуелді бөлгіш арасында
қосылған стабилитрон Ст1 мен диодтардың Д7-Д10 салыстыру кернеулері
(10-сурет).
Негізгі тізбектегі токтың артуымен қозғалтқыш пен генератордың
қосымша полюстарындағы кернеудің құлауы да артады. Кернеудің бұл
құлауы стабилитрон Ст1 мен диодтардың Д7-Д10 салыстыру кернеуінен аз
болған жағдайда УМС-4 немесе УМС-5 орамы арқылы ток өтпейді, өйткені Т1
транзистор жабық.
Негізгі тізбектегі токтың артуымен термотәуелді бөлгіштегі кернеудің
құлауы да өседі. Кернеудің белгілі шамасына жеткеннен соң стабилитронды
Ст1 тесіп өтеді және транзистор Т1 ашылады.
УМС-4 немесе УМС-5 орамдары арқылы УМС-2 беріліс орамына қарсы
бағытталған ағынды жасайтын ток өте бастайды. Басқарудың нәтижелік
ағыны күрт төмендеп, салдарынан магниттік күшейткіштер шығысындағы ток
41
та, сәйкесінше генератор кернеуі де күрт азаяды. Қозғалтқыштың айналу
жиілігі азайып, жетек тежеледі.
УК-ВТП ауыстырып-қосқыштарының
(ток аударғыш)
тұтқасын
ажырату күйіне орнату немесе УК-Л контакторы мен УК-Р9 релесін
ажырату кезінде тежегіштер көтеру, қысым және бұрылыс-жүрісінің
жетектеріне қондырылады. Көтеру жетегінің УМС-4 немесе УМС-5 ток
орамдары 11 транзистордан өтіп кете отырып, тікелей қозғалтқыш пен
генеатордың қосымша полюстарындағы кернеудің құлауымен УК-4СДП
кедергісі және УК-ВТП ауыстырып-қосқыш түйісулері немесе УК-РЗ не УК-
Р9 блок-түйісулері арқылы қосылады.
42
3.4 сурет - Көтеру жетегінің принципиалды электрлік сұлбасы
Бұл көтеру генераторы зәкіріндегі қалдық кернеуден токтың қарқынды
кемуін қамтамасыз етеді.
Негізгі тізбек тогы бойынша иілгіш теріс кері байланыстың орамы
УМС-1 қызмет етеді:
- негізгі тізбек тогының (момент) бірқалыпты өзгерісін;
43
- ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz