10.1 Характеристика транспортного оборудования и электроприводов

10.1.1 Общие сведения

Конвейеры широко применяются в различных отраслях промышленности для перемещения сыпучих и штучных грузов.

Для перемещения сыпучих грузов на агломерационных фабри­ках, в доменных цехах металлургических заводов, на тепловых станциях, в горнодобывающей промышленности применяют ленточные конвейеры (рисунок 10.1).

Рисунок 10.1

Между барабанами 2 и 7 натяжной 1 и приводной 6 станций расположе­на гибкая лента 5. Барабан 2, ось которого может перемещаться в направляющих 12, под действием груза 13 создает предварительное натяжение ленты. Это натяжение обеспечивает передачу без про­скальзывания тягового усилия от барабана приводной станции.

Чтобы исключить провисание верхней рабочей и нижней холо­стой ветвей ленты, вдоль трассы устанавливают поддерживающие ролики 11. Барабан приводной станции через редуктор 8 соединен с двигателем 10.

Для сглаживания возможных ударов в процессе пуска и тормо­жения валы двигателя и редуктора соединяют упругой муфтой 9. Транспортируемый груз подается на ленту через загрузочную во­ронку 3 и выгружается плужком 4.

Длина ленточного конвейера может достигать 2...3 км при ско­рости движения ленты 1,5... 3 м/с и ширине ленты 2 м. Такой конвейер может обеспечивать производительность 700 т/ч.

Ленточные конвейеры применяют не только для транспорти­рования груза в горизонтальной плоскости. При перемещении с углом наклона более 20°, когда возможно осыпание груза, уста­навливают ленточный скребковый конвейер. Для перевозки людей используют разновидность конвейера – эскалатор. Несущий орган в эскалаторах – замкнутая цепь, охва­тывающая звездочки приводной и натяжной станций и снабжен­ная ступенями.

Поточные линии машиностроительных и автомобильных заво­дов оборудованы подвесными конвейерами. Грузозахватывающие приспособления шарнирно присоединены к каткам, движущим­ся по монорельсу. Тяговое усилие каткам сообщается от двигателя цепью через звездочку приводной станции. Разновидность подвесного конвейера — канатную дорогу — ис­пользуют как транспортное средство для пассажирских и грузовых перевозок.

Роль монорельса в такой дороге выполняет канат, подвешенный на специальных опорах. Тяговое усилие от двигателя к грузонесущему приспособлению сообщается посредством дополнительного каната приводной и натяжной станций канатной дороги.

Часто производственный процесс обслуживает группа конвей­еров, объединенных общим технологическим циклом в единую поточно-транспортную систему (ПТС), например процесс смесе­образования в металлургическом производстве (рис. 10.2).

Рисунок 10.2

В ПТС конвейеры могут образовывать несколько параллельных (конвей­еры 2 и 3, б и 7, 9 и 10) или последовательных (5, 4 и 1) цепей. При этом движение тянущих органов конвейеров должно быть строго согласованным, в противном случае может возникнуть на­рушение технологического процесса, что приведет к снижению качества выпускаемой продукции. Чтобы избежать этого при пус­ке ПТС или ее остановке включение двигателей конвейеров должно производиться в определенной последовательности. Так, в схе­ме, представленной на рис. 10.2, первым должен включаться двигатель Ml, а затем М4, М8, М2, МЗ, М5, М9, М10, Мб, М7. Остановка ПТС без образования завала и сохранения постоянного содержания компонентов обеспечивается, если двигатели будут отключаться в последовательности МЗ, М5, М2, М4, М9, M10, М8, М6, М7 и M1.

Конвейеры в зависимости от их назначения и области приме­нения могут эксплуатироваться в разнообразных условиях, в том числе крайне неблагоприятных: на открытом воздухе, на высоте над уровнем моря, превышающей 1000 м (ленточные конвейеры горнодобывающих предприятий, высокогорные канатные доро­ги), а также в помещениях, содержащих пары активных веществ и характеризующихся повышенной влажностью, загрязненностью, высокой температурой окружающей среды (красильные и сушиль­ные линии, термические цехи). Это определяет необходимость использования для данной группы механизмов электрооборудо­вания, по типу и исполнению удовлетворяющего перечисленным условиям. К нему предъявляются жесткие требования по безопас­ности и простоте обслуживания, надежности работы. В первую очередь это относится к приводным двигателям, которые, как правило, должны иметь закрытое исполнение и обладать повы­шенным пусковым моментом.

Режим работы приводных двигателей конвейеров – продол­жительный с редкими пусками и остановками и диапазоном ре­гулирования скорости, не превышающем 1:3.

10.1.2 Управление электроприводами механизмов конвейера

Непрерыв­ный, однонаправленный характер работы конвейеров определяет длительный режим работы их электроприводов, которые выпол­няются нереверсивными, за исключением редких случаев, когда требуется изменение направления движения, например, для эскалаторов. Конвейеры транспортного назначения имеют одну неизменную скорость движения и не требуют регулируемого электропривода. Для некоторых конвейеров, обслуживающих технологи­ческие процессы (сборочные конвейеры, красильные и сушиль­ные линии и т. п.), в которых при смене собираемого или обраба­тываемого изделия требуется изменение скоростного режима, при­меняется регулируемый электропривод.

Несколько конвейеров могут объединяться общим производственным процессом в единую транспортную систему. В этом слу­чае движения отдельных конвейеров должны быть строго согласо­ваны между собой по скорости. К электроприводам таких конвей­еров предъявляются требования синхронизации скоростей.

К электроприводам механизмов транспортных средств с непрерывным режимом работы предъявляются требования по обеспечению плавности пуска и торможения с надежным ограничением ускорения и рывка, а также максимального момента двига­теля и его производной. Для канатных и ленточных конвейеров большой протяженности это требование обусловлено наличием больших масс поступательно движущихся элементов, приведен­ный момент инерции которых может в 10...20 раз превышать мо­мент инерции двигателей, и значительной податливостью тянущих канатов и транспортерной ленты. Большие маховые массы установки увеличивают возможность пробуксовывания приводных барабанов и шкивов относительно лент и канатов при пуске. Рез­кое приложение момента при наличии упругих механических свя­зей вызывает механические колебания при пуске, в результате чего в ленте или канате возникают дополнительные динамичес­кие усилия. Требование плавности пуска и замедления остается в силе и для установок с коротким тяговым элементом. В одних слу­чаях ограничение ускорения и рывка до требуемых норм диктует­ся условиями транспортирования людей (эскалаторы, канатные дороги), в других — условием надежного сцепления транспорти­руемых изделий с лентой (ленточные конвейеры) или уменьше­нием раскачивания люлек и кабин (подвесные конвейеры).

Все перечисленные требования определяют выбор системы электропривода для данной группы механизмов. Наиболее распрост­раненным типом электропривода механизмов непрерывной транс­портировки является нерегулируемый привод переменного тока на основе асинхронных или синхронных двигателей. Для устано­вок, где не возникает необходимость регулирования скорости дви­жения и момента при пуске, применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Мощность привода с асинхронным короткозамкнутым рото­ром ограничивается обычно несколькими сотнями киловатт. Использование двигателей большей мощности приводит к замет­ному снижению коэффициента мощности питающей сети, а так­же к существенному падению напряжения в сети при пуске кон­вейера. Применение синхронного двигателя для более мощных установок позволяет существенно повысить энергетические показатели привода. Однако установки такой мощности (например, крупные ленточные и канатные конвейеры) обладают большой механической инерционностью и характеризуются тяжелым про­должительным пуском, достигающим 30...100 с. Такой пуск мо­жет вызвать недопустимые превышение температуры синхрон­ного двигателя и снижение напряжения сети на относительно большом интервале времени разгона. Поэтому синхронные двигатели, несмотря на ряд их очевидных преимуществ, широкого распространения в качестве привода конвейерных установок не получили.

Проблема пуска мощных конвейеров ранее решалась приме­нением асинхронных двигателей с фазным ротором, обеспечи­вающих ограничение пусковых токов и формирование требуе­мой пусковой характеристики привода. В установках мощностью 1000 кВт и более предпочтителен двух- или трехдвигательный привод.

Для однодвигательного привода конвейеров, скорость которых в процессе работы должна регулироваться, ранее использовались короткозамкнутые двигатели с механическими редукторами с переменным передаточным числом или многоскоростные двигатели, Вместо редуктора применялись также регулируемые электричес­кие и гидравлические муфты.

Для плавного пуска использовались асинхронные двигатели с фазным ротором. Ограничение ускорения такого двигателя обес­печивается введением в цепь ротора необходимого количества пусковых ступеней резисторов, число которых может достигать 10...20. Для ограничения ускорения при использовании коротко- замкнутых двигателей вводится добавочный резистор в цепь ста­тора. Согласованное движение конвейеров ПТС достигается при­менением специальных схем включения двигателей. В частности, эта задача может быть решена с помощью электропривода, вы­полненного по системе электрического вала, или использовани­ем параллельного подключения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и преобразователя частоты. Асинхрон­ные двигатели с короткозамкнутым ротором простейших оди­ночных конвейеров управляются при помощи магнитных пуска­телей или автоматами с максимальной и тепловой защитой от перегрузки. Для управления асинхронными двигателями с фаз­ным ротором мощных одиночных конвейеров используют маг­нитные станции с электрической аппаратурой для защиты и ав­томатического пуска двигателя.

Наиболее сложны схемы управления конвейерами ПТС. При совместно работающих конвейерах дол­жна предусматриваться блокировка, обеспечивающая пуск и ос­тановку двигателей без возникновения завала транспортируемого груза. Запускают двигатели конвейеров в последовательности, об­ратной направлению движения груза, а остановку линии начина­ют отключением двигателя конвейера, с которого груз поступает на следующие конвейеры. Полная остановка линии может про­изойти и при одновременном отключении двигателей. По команде на остановку прекращается поступление груза на головной кон­вейер и по истечении времени, необходимого для прохождения грузом всей трассы линии, все двигатели автоматически отключа­ются. При остановке какого-либо конвейера двигатели всех конвейеров, подающих груз на остановившийся конвейер, должны остановиться, а следующие за ним конвейеры могут продолжать работать.

При конвейерах большой длины с многодвигательным электроприво­дом ставится задача автоматического регулирования отдельных дви­гателей с целью перераспределения нагрузки между ними и обес­печения равномерности натяжения ленты по ее длине. Это отно­сится как к работе с установившейся скоростью движения ленты, так и к процессу пуска конвейера.