Электропривод, применяемый на дренажной шахте Лебединского ГОКа
В настоящее время на Лебединском ГОКе для привода подъемной установки применяется асинхронный привод с реостатным управлением.
Важнейшими элементами схемы управления асинхронным электроприводом являются (рис. 6.1): асинхронный двигатель М, контакторы К1 и К2, выключатель QF, добавочный металлический резистор в цепи ротора, контакторы К3 – К11, система автоматического управления САУ, тахогенератор ТГ, сельсинный командоаппарат КА и профильный диск ПД, блок программирования БПМ аппарата АЗК-1, контактор K12 и блок динамического торможения БДТ.
Профильным диском ПД в функции пути задается скорость подъемного сосудаUз. Тахогенератор ТГ измеряет действительное значение скорости Uд. Сигналы задания скорости Uз и обратной связи по скорости Uд подаются на вход САУ, которая выдает команды на переключение контакторов К1 и К2, К12, К3 - K11. В результате этих переключений и при участии регулируемого механического тормоза формируется действительная диаграмма скорости подъемного сосуда.
Рис. 6.1. Схема управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором
При релейно-контакторной схеме управления происходит ступенчатое изменение пускового момента, что вызывает ощутимые динамические нагрузки в элементах подъемной машины и ускоряет изнашивание канатов и редукторов. Для повышения плавности пуска следует увеличить количество пусковых ступеней. Вследствие этого в схемах управления пуском асинхронного двигателя используют пять-восемь ступеней металлических резисторов.
Такой привод имеет малые капитальные затраты и затраты времени на восстановление при отказе оборудования. Обладает относительной простотой обслуживания и возможностью использования электрической энергии из общепромышленной сети без какого-либо преобразования.
Однако данный вид электропривода имеет существенные недостатки:
¾ низкий КПД, из-за ощутимых потерь мощности в цепи ротора, следовательно, неэффективную трату электрической энергии;
¾ невозможно построение замкнутых систем автоматического управления, соответственно, неудовлетворительная управляемость;
¾ почти все подъемные установки с асинхронным электроприводом с реостатным управлением в цепи ротора управляются диспетчером ручным способом, при этом присутствует и играет существенную роль человеческий фактор.В 90% случаев он является причиной аварий на подъемных установках.
Главным критерием выбора системы электропривода подъемной установки значится технико-экономическое сравнение разных вариантов. Главными показателями для сравнения различных систем являются:
¾ капитальные затраты на электрооборудование (стоимость оборудования, энергозатрат, монтажа оборудования, а так же вес оборудования и габаритные размеры);
¾ эксплуатационные данные (установленная мощность привода, КПД, коэффициент мощности, надежность системы привода, простота и доступность обслуживания, стоимость обслуживания и ремонта и т.д.);
¾ энергоэффективность (установленная мощность привода, КПД, коэффициент мощности, влияние на питающую сеть);
¾ управляемость системой привода (точность поддержания заданной скорости, диапазон регулирования скорости).
В настоящее время асинхронный привод с реостатным регулированием скорости шахтных подъемных установок не соответствует запросам, предъявляемым к управлению подъемной установкой, что ощутимо сдерживает автоматизацию режимов работы, и тем самым увеличивает эксплуатационные затраты за счет неэффективного расходования электроэнергии. В свою очередь следует заметить, что контакторное управление двигателем не может предоставить достаточную плавность переключений, соответственно, возникают броски тока в обмотках двигателя при коммутационных переключениях.
При всех недостатках асинхронный привод с реостатным управлением широко применяется на малозагруженных клетьевых подъемах и вспомогательных стволах.
Постоянное совершенствование силовой преобразовательной техники и ее унификация ведут к уменьшению стоимости преобразователей и снижению капитальных затрат на установку. Существенно улучшаются технико-экономические показатели, а также происходит обеспечение желаемых динамических режимов, возможность реализации сложных законов управления программным путем, связь с системами управления высшего уровня.
Учитывая недостатки асинхронного электродвигателя с контакторным управлением в приводе подъема Лебединского ГОКа, в работе выбрана система ПЧ-АД. Это позволяет не менять электродвигатель, что уменьшает капитальные затраты на модернизацию электропривода подъемной машины.
При модернизации существующего электропривода на частотно-регулируемый необходимо иметь в виду, что при регулировании скорости изменением частоты возникает необходимость регулирования амплитуды питающего напряжения, которое определяет величину магнитного потока, максимального момента и жесткость механических характеристик двигателя.