Отчёт по производственной практике

Взрывозащищенное  устройство управления электроприводом  моно-рельсовых дорог  ЭМДВ-75

Кац А. Б., Коноплянко А. И., Пименов Г. А.

   В настоящее время канатные монорельсовые  дороги, эксплуатируемые в уголь-ных  шахтах Украины, оснащаются электроприводом  на основе асинхронного электродвигателя с фазным ротором и реостатным регулированием скорости движения при помощи жидкостного реостата ВЖР-350. Этот вид электропривода получил широкое распространение ввиду сравни-тельно низкой стоимости и простоты работы при низких эксплуатационных показателях, а именно:

1. Невозможность плавного изменения скорости движения и получения устойчивых значений скоростей движения в требуемом диапазоне, так как вследствие мягких моментных характеристик электродвигатель в зоне промежуточных скоростей движения не может обеспечить требуемого момента и плавности разгона.
2. Большое потребление электроэнергии при регулировании скорости движения, так как со снижением частоты вращения энергия скольжения выделяется в жидкостном реостате. Электропривод имеет низкие к.п.д. и коэффициент мощности.
3. Сложность монтажа и обслуживания большого количества аппаратов, применяемых в пускорегулирующей аппаратуре электропривода.

   Опыт  внедрения на промышленных предприятиях электроприводов на основе электродвигателей с короткозамкнутым ротором с частотным регулированием частоты вращения позволил разработать взрывозащищенное устройство управления частотно-управляемым электроприводом подвесной канатной монорельсовой дороги ЭМДВ-75 для подземных условий эксплуатации.

   Частотный способ регулирования является наиболее перспективным и экономичным среди используемых в настоящее время способов регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей. Частотно-управляемый электропривод, реализованный на основе преобразователей частоты с инвертором ШИМ, наиболее полно удовлетворяет требованиям к электроприводу подъемно-транспортных механизмов, в частности к электроприводу шахтной подвесной канатной монорельсовой дороги.

   Частотно-управляемый  электропривод имеет существенные преимущества перед электроприводом с жидкостным реостатом, а именно:

1. Работа в широком диапазоне выходных частот с требуемым значением момента на валу, что обеспечивает плавность пуска и работу во всем диапазоне скоростей движения, в том числе и малых.
2. Высокие к.п.д. (0,96) и коэффициент мощности (0,97) преобразователя частоты.
3. Система автоматического управления частотно-управляемого электропривода обеспечивает практически любое значение скорости движения в требуемом диапазоне, чем обеспечивается плавность разгона, перемещения и останова состава монорельсовой дороги.
4. Трудоемкость монтажа и обслуживания частотно-управляемого электропривода ниже, чем существующего, что обуславливается малым числом отдельных аппаратов комплекта.

   Применение  частотно-управляемого электропривода подвесной канатной моно-рельсовой дороги позволит значительно улучшить эксплуатационные показатели, исключить рывки и удары в механических звеньях, снизить затраты на электроэнергию и обслуживание.

   Разработанное и изготовленное взрывозащищенное устройство управления частотно-управляемым электроприводом подземной монорельсовой дороги предназначено для регулирования скорости движения поездных составов подземных монорельсовых дорог в угольных шахтах, опасных по газу и угольной пыли c применением приводного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 75 и 90 кВт.

   Устройство  предназначено для работы при  следующих условиях:

• температура окружающего воздуха от минус 5 ^оС до плюс 35 ^оС;
• относительная влажность окружающего воздуха 100 % при температуре 35 ^оС;
• запыленность окружающей среды угольной пылью до 1000 мг/м3;
• окружающая среда не должна содержать агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию;
• климатическое исполнение – У2, степень защиты оболочки - IР54.

Устройство  обеспечивает:

• плавный разгон и останов приводного электродвигателя с программируемым темпом;
• движение поездных составов с заданной скоростью в диапазоне скоростей от 0 до 2,4 м/с;
• электрическое торможение приводного электродвигателя при движении груза на спусках;
• необходимые технологические блокировки и аварийный останов;
• возможность ручного управления от командоаппарата с рабочего места машиниста и дистанционного управления.

Устройство  имеет следующие виды защит:

• от короткого замыкания в приводном электродвигателе и его кабеле;
• от перегрузки;
• от обрыва фазы в кабеле приводного электродвигателя и питающей сети;
• от превышения и понижения значения питающего напряжения;
• от превышения температуры силового полупроводникового модуля преобразователя частоты;
• от снижения сопротивления изоляции.

Основные  технические данные ЭМДВ-75:

     На  рис. 1 представлен внешний вид  устройства ЭМДВ-75. Корпус устройства представляет собой сварную конструкцию, состоящую из трех отделений: отделение преобразователя частоты, отделение аппаратуры, сетевое отделение.

     Крышки  отделения преобразователя частоты  и отделения аппаратуры снабжены навесами, чем обеспечивается удобство обслуживания устройства.

     Взрывозащищенность  устройства ЭМДВ-75 обеспечивается видом  взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 22782.6, который достигается применением взрывонепроницаемой оболочки, имеющей высокую степень механической прочности. Взрыво-непроницаемость оболочки устройства обеспечивается применением щелевой взрывозащиты во взрывонепроницаемых соединениях.

     Искробезопасность внешних цепей обеспечивается схемными решениями блоков БКУ-2 и применением барьера искрозащиты типа БИЗ.

Рис 1. Внешний  вид устройства ЭМДВ-75

     Питающее  напряжение подается посредством разъединителя-предохранителя с внешней механической блокировкой. Питание преобразователя частоты  осуществляется при помощи вакуумного контактора, управляемого посредством кнопок, установленных на передней крышке устройства.

     Основу  устройства составляет преобразователь  частоты. При разработке изделия было принято решение о применении преобразователя частоты ACS800-01-0120-7, производимого фирмой АВВ.

     Преобразователь частоты состоит из неуправляемого выпрямителя, промежуточного звена постоянного тока и инвертора ШИМ. Управление преобразователем частоты и электроприводом в целом осуществляет цифровая микропроцессорная система управления, обеспечивающая выполнение требуемых законов частотного регулирования переменных величин при изменении частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

     Для управления электроприводом используются дискретные и аналоговые входы преобразователя частоты, для управления тормозом и сигнализации аварийного отключения - релейные выходы. Индикация о состоянии и текущих параметрах преобразователя частоты осуществляется на дисплее, установленном в правом окне устройства.

     Пуск электропривода и задание направления движения производится кнопками на пульте управления машиниста. Задание скорости движения в местном режиме управления осуществляется машинистом дороги при помощи командоаппарата. При этом с началом движения автоматически происходит растормаживание электрогидравлического тормоза, установленного на приводе монорельсовой дороги.

     Электрическое торможение при замедлении или спуске груза осуществляется с помощью тормозной системы, состоящей из транзисторного прерывателя и резистора. В тормоз-ном режиме система управления электроприводом автоматически подключает транзисторный прерыватель и резистор к звену постоянного тока при переходе приводного электродвигателя в генераторный режим.

     При срабатывании защит происходит аварийный останов преобразователя час-тоты и приводного электродвигателя, включается маслонасос тормоза, на панели засвечивается красный светодиод и на дисплее преобразователя высвечивается сообщение об аварии. После устранения причины сброс аварии производится нажатием кнопки "Сброс аварии ПЧ" на передней крышке устройства.

     Контроль  изоляции выходного кабеля и приводного электродвигателя осуществляется аппаратом контроля изоляции АКП.1. Величина сопротивления изоляции отображается на дисплее в левом окне устройства. При снижении сопротивления изоляции ниже 20 кОм происходит аварийное отключение преобразователя частоты с отключением питающего контактора.

     Испытания ЭМДВ-75, проведенные на стенде ОАО "Луганскгормаш" в реальных условиях монорельсовой  дороги подтвердили работоспособность принятых технических решений. На рис. 2 – 6 приведены осциллограммы, полученные при испытаниях ЭМДВ-75 на стенде. На осциллограммах по оси y записывались: значения линейной скорости V, момента электродвигателя M, мощности электродвигателя P в % от номинальных значений: Vн = 1,8 м/с; Мн = 725 Нм; Рн = 75 кВт и тока электродвигателя в А. Время - в секундах.

     Испытания на стенде с постоянной нагрузкой  номинальными токами электродвигателей мощностью 75 кВт и 90 кВт в длительном режиме до установившейся температуры подтвердили возможность охлаждения преобразователя частоты примененной системой охлаждения.

Рис. 2. Движение по горизонтальному участку с  различными скоростями.

Рис. 3. Подъем груза на участке с наклоном 20 град.

Рис. 4. Спуск  груза на участке с наклоном 20 град.