Анализ системы управления электроприводов на карьерных экскаваторах

Крупнейший в Европе железорудный бассейн КМА объединяет три горнорудных предприятия – Лебединский, Стойленский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты (ГОК). Добыча полезных ископаемых путем открытых разработок на этих комбинатах ведется экскаваторами средней и большой производительности. Экскаваторный парк этих предприятий, рассматривая только экскаваторы-лопаты ЭКГ-4,6, ЭКГ-8И и ЭКГ-10, представлен следующими системами управления электроприводов:

а) Г-Д с магнитными усилителями, разработанная кафедрой АЭП МЭИ. В эксплуатации около 60 экскаваторов;

б) ТВ-Г-Д, разработанная ОАО «Электропривод». В эксплуатации около 15 экскаваторов;

в) ТВ-Г-Д, разработанная кафедрой АЭП МЭИ. В эксплуатации около 20 экскаваторов;

г) ТВ-Г-Д, разработанная электротехнической фирмой АО «Электросила». В эксплуатации около 15 экскаваторов.

В настоящее время за счет модернизаций разной глубины и объемов, проводимыми ГОКами осуществляется замена магнитных усилителей на тиристорные. Для экскаваторов, работающих в тяжелых условиях, эта задача является достаточно сложной в связи с более сложной системой управления. Разработчики системы Г-Д с тиристорными возбудителями учитывают сложный комплекс требований, которым должны удовлетворять новые системы управления основных электроприводов, главными из которых являются надежность и простота эксплуатации. Однако решаются эти проблемы по разному.

В системе управления ТВ-Г-Д (ОАО «Электропривод») цель достигается за счет максимального упрощения конструкции тиристорного преобразователя (типа Б3801), – он смонтирован в унифицированной блочной конструкции БУК, с однополупериодной схемой выпрямления без резервирования на экскаваторе. Применяется двухконтурная система подчиненного регулирования. В системе управления ТВ-Г-Д (АЭП МЭИ) цель достигается за счет применения моноблочной безналадочной конструкции тиристорного преобразователя, обеспечивающей отсутствие простоев экскаваторов за счет замены неисправного блока резервным. За основу принята нулевая трехпульсная схема выпрямления с минимальным числом электронных компонентов. Применяется двухконтурная система подчиненного регулирования с двухступенчатым зависимым задатчиком интенсивности, обеспечивающим ограничение и снижение динамических нагрузок механического оборудования главных электроприводов.

В системе управления ТВ-Г-Д (АО «Электросила») очевиден расчет разработчика на то, что высокую надежность может обеспечить применение неограниченно большого количества элементов за счет резервирования отдельных плат (ячеек) и силовых блоков, создания индивидуальных ячеек диагностики рабочих ячеек. Конструктивно – это кассеты с втычными платами, БУК-_Б. применяется двухконтурная система с рядом гибких связей, которые, как считает разработчик, не должны осложнить наладку и эксплуатацию электроприводов.

Задачу модернизации по заказам ГОКов ОАО «Рудоавтоматика» решает на базе разработанных кафедрой АЭП МЭИ по заданию НКМЗ преобразователей ПТЭМ-1Р первого поколения. На основании многолетнего опыта эксплуатации тиристорных преобразователей ПТЭМ-1Р, с учетом результатов трехлетних статических исследований их надежности на экскаваторах Михайловского ГОКа и с использованием современных электронных комплектующих на кафедре АЭП МЭИ группой экскаваторного электропривода под руководством профессора, д.т.н. Ключева В.И. выполнена разработка серии преобразователей ПТЭМ-2Р второго поколения. Новая серия преобразователей ПТЭМ-2Р обеспечивает широкие возможности создания современных и перспективных электроприводов, отвечающих условиям работы на экскаваторах и исключающих простои экскаваторов при возможных отказах электроники.

Основным видом электроприводов карьерных экскаваторов в ходе проведения модернизаций на горно-обогатительных комбинатах останется система ТВ-Г-Д постоянного тока. Она требует вложения огромных средств и позволяет повысить производительность экскаваторов, уменьшить износ механического оборудования и потребления энергии.

Системы управления основными электроприводами постоянно усовершенствуются, и для разрабатываемых сегодня модернизаций действующих экскаваторов можно рекомендовать систему ТП-Д постоянного тока, система управления для которой выполняется на тиристорных преобразователях той же серии ПТЭМ.

Применение транзисторного модульного преобразователя на IGBTмодулях в качестве возбудителя генератора возможно, но лишено практического смысла – в экскаваторных электроприводах трехпульсныетиристорныевозбудители в реверсивной нулевой схемой выпрямления обеспечивают регулирование тока возбуждения без пульсаций, быстродействие электропривода определяется заложенными форсировками напряжения возбуждения, а не частотой коммутации вентилей. Оправдано применение этих моделей в области экскаваторных электроприводов, где применяется частотно-управляемый асинхронный привод. Достоинством транзисторного варианта системы «Преобразователь частоты – асинхронный электродвигатель» является высокое качество регулирования тока в более широком диапазоне регулирования частоты.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1