CC BY
34
3. Мазуренко В. В. Исследование технологической схемы ступенчатого водоотлива глубоких шахт последовательно включенными насосами // Водоотлив глубоких шахт: сб. ст. М.: Недра. 1967. С. 84-87.
4. Нечутким Г. Л/. Состояния и проблемы водоотлива глубоких шахт// Водоотлив глубоких шахт: сб. ст. М.: Недра, 1967. С. 67-70.
5. Попов В М. Водоотлив с глубоких горизонтов в условиях североуральских бокситовых рудников// Вопросы горной электромеханики: сб. ст. М : Недра, 1969. С. 55-62.
УДК 622.673
СОПРЯЖЕНЫ ОЕ МОДЕЛ И РОВА H И Е ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ НАЛАДКЕ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК С ПОМОЩЬЮ АППАРАТУРЫ «СИЛЬКАН»
Г. Д. Трифанов
В статье дано описание современной аппаратуры для проведения ревизии и наладки шахтных подъемных установок, приведена математическая модель шахтной подъемной установки, позволяющая осуществить наладку подъемных установок с обеспечением минимальных динамических нагрузок в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: шахтная подъемная установка, аппаратура для наладки, математическая модель.
The article describes modern equipment for inspection and adjustment of mine hoisting installations: a mathematical model of a mine hoisting installation is given, allowing to implement adjustment of hoisting installations, providing minimum dynamic loacs during operation.
Key words: mine hoisting plant, equipment for setting up, mathematical model.
В соответствии с требованиями Правил безопасности ПБ 03-553-03 [1] и Руководства по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных установок (2], ежегодно после ревизии и наладки подъемных установок должны производиться их контрольные испытания. При проведении контрольных испытаний проверяется соответствие основных фактических параметров предохранительного тормоза требованиям действующих нормативных документов:
- коэффициентов статической надежности тормоза;
- времени срабатывания тормоза;
- замедлений, создаваемых предохранительным тормозом при подъеме и спуске расчетного груза.
В настоящее время многие наладочные организации, осуществляющие ревизию и наладку шахтных подъемных установок, применяют системы измерительные (СИ) «Силькан», предназначенные для контроля, диагностики и наладки тормозных систем, снятия диаграмм движения подъемных сосудов, наладки и анализа состояния систем управления приводом шахтных подъемных установок.
СИ «Силькан» выполняют оперативное измерение, визуализацию и документирование параметров работы тормозной системы и электропривода шахтной подъемной установки. Подробная и наглядная информация о работе тормозной системы и электропривода позволяет:
- оперативно и достоверно определять причины отклонений в режимах работы установки:
— повысить качество и сократить время проведения ревизии и наладки.
Программное обеспечение СИ «Силькан» выполняет обработку, сохранение и представление информации о параметрах работы тор-
мозной системы и привода подъемной установки. По результатам замеров рассчитываются параметры тормозной системы и строится тормозная характеристика. Сохраненные результаты замеров впоследствии можно воспроизвести и составить отчет.
Основные технические данные и характеристики СИ «Силькан» приведены в таблице.
Технические характеристики СИ «Силькан»
Технические характеристики Значение параметра
1. Измерительные каналы 1 - 2
Диапазон измерения напряжения постоянного тока, мВ 1 1ривслснная погрешность измерении, %, не более ±100 ± 1
Диапазон измерения силы постоянного тока (шунт тип 75 ШСМ -паление напряжения на шунте (0 + 75) ыВ), Л Привсленная погрешность измерений. %. не более ±5, ± 300. ± 500. ±1000 ±1,5
2. Измерительные каналы 3-4
Диапазон измерения напряжения постоянного тока, В Привсленная погрешность измерений. %. не более ±5 ±0.5
Диапазон измерения входного напряжения постоянного тока с использованием делителя напряжений ДН-1000/250-5, В Привсленная погрешность измерений, %, не более ±250, ± 1000 ±2.0
3. Измерительный канал 5
Диапазон измерения силы постоянного тока, мА Привсленная погрешность измерений, %, не более 4-20 ±1
Диапазон измерения лавления с использованием датчика давления (тип «Карат-ДИ» или аналогичные). МПа Приведенная погрешность измерений, %, не более 0-1 ±2.5
4. Измерительные каналы 6-7
Диапазон измерения деформации с использованием датчиков деформации (тснзорсзнсторы КФ5П1-10-400-А-12 в комплекте с усилителем сигнала Signal Amplifier CMJ-CE). mkWm ± 3000
5. Измерительные каналы 8-10
Диапазон измерения напряжения постоянного тока. В Приведенная погрешность измерений, %. не более ± 1 ±0.5
Диапазон измерения постоянного тока с использованием токовых клешей (PROVA 15 или аналогичные). А Приведенная погрешность измерений, не более ± 4,± 30 ±3.0
6. Измерительные каналы 8-10
Диапазон измерения напряжения переменного тока промышленной частоты (50t 1) Гц. В Приведенная погрешность измерений, %. не более 0- 1 ±1.0
Диапазон измерения переменного тока промышленной частоты (50±1) Гц с использованием токовых клешей (PROVA 15, АТА-2502 или аналогичные). А Приведенная погрешность измерений, %, не более 0 + 0,4; 0+4; 0 + 30; 0 + 200; 0 + 1000 ±3,5
7. Измерительные каналы 11-18
Диапазон измерения напряжения постоянного тока (УБСРХ В I (риведенная погрешность измерений. не более ±30 ± 1
8. Измерительный канал 19
Определение момента разрыва цепи ТП (моделирование аварийной ситуации) при настройке тормозной системы подъемной установки. Рабочее напряжение постоянного тока. В 0+ 5
Окончание таблицы
Технические характеристики Значение параметра
9. Измерительный канал 20
Диапазон измерения пройденного пуп« с использованием датчика угла поворота (тип 81-06331-500 1>с1^сЬсг). м Относительная погрешность измерений, %, не более 0.5 + 2000 ±1
Относительная погрешность расчета скорости и ускорения движения органа навивки или шкива трения подъемной машины, %, не более ±2
10. Относительная погрешность временных интервалов при графическом изображении измеренного сигнала, %. не баз ее ± 1
11. Мощность, потребляемая от сети переменного тока при номинальном напряжении. ВА. не более 20
12. Масса блока коммутации, г, не более 7000
13. Габаритные размеры блока коммутации, мм, не более 420x310x160
СИ «Силькан» имеют разрешение на применение Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Разрешение № РРС 00-25231) и сертифицированы как тип средств измерений Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Сертификат об утверждении типа средств измерений RU.C.34 004.А № 24737).
Высокая точность измерения основных параметров работы шахтных подъемных установок с помощью СИ «Силькан» позволяет осуществлять сопряженное моделирование динамических процессов при работе подъемной установки и предохранительном торможении. Расчет параметров движения подъемных сос>дов и динамических нагрузок в канатах, подвесных устройствах и других элементах подъемной установки обеспечивает возможность наладки тормозной системы, системы управления приводом и защит от переподъема и превышения скорости при неподвижной подъемной установке.
Математическая модель барабанных подъемных установок может быть представлена системой с тремя степенями свободы [3]. Подъёмные канаты приняты упругой и вязкой нитью, в которой отсутствуют напряжения сжатия. Масса канатов учтена с помощью метода Релея, который заключается в том. что характер деформации системы, подвергающейся динамическим воздействиям, принимается соответствующим характеру се деоорма-ции при статическом нагружении.
Принятая модель подъемной установки описывается системой дифференциальных уравнений второго порядка с переменными коэффицие1ггами:
™гУ= у)+с,(*~У')' Я,> /п,*=к(х-г)+с,(лт-г)-/г,, (1)
где тж = тпы + тт
приведенная к ободу органа навивки масса движущихся частей подъемной машины;
т, = пК.у +»„« + />(£«, + О/2 " масса груженого сосуда с учетом массы каната; т, = тм + + -хщ)12 - масса порожнего сосуда; = ^ - ^ = ~ т, )=
= И"'™,+ ~ ~ р(н™ ~ 2х. )/2) - разность статических натяжений канатов;
ЕГ Ер
с =-; с, =- - коэф-
фициенты жесткости груженой и порожней
ветвей канатов соответственно; ц = —-;
л
bJc.ni.
цг = —--коэффициенты вязкости гру-
л
женой и порожней ветвей канатов соответст-
вснно: таи, тз%. тшя - приведенные массы подъемной машины, двигателя и шкива соответственно; т а - масса поднимаемой руды; тыГ /и ы-массы скипов груженой и порожней ветвей соответственно; Нка - высота подъема:
- длина струны; р - масса одного метра каната; хп - местоположение груженого скипа в шахтном стволе; 8 - логарифмический декремент продольных колебаний сосуда на канате; Е- модуль упругости каната; суммарная площадь поперечного сечения проволок каната.
Величиныт ,т ,т ,т .т ,т ,Н ,
ям' да' ш» пса' ту' с«' под
Ь^р,6, Е. Е- не являются функциями време>«и.
При предохранительном торможении подъемной установки перемещения подъемных сосудов по сравнению с длинами каната незначительны, поэтому изменением как длины каната, так и коэффициентов жесткостей элементов системы в процессе торможения можно пренебречь. В результате дифференциальные уравнения системы (I) могут быть преобразованы в дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами, а силы внешнего трения /? и Л могут быть приняты постоянными.
Решение системы дифференциальных уравнений при конкретных значениях положения подъемных сосудов и скорости их движения в момент срабатывания, взятых начальных условиях с подстановкой текущих, взятых из текущих значений тормозного усилия, позволяет рассчитать динамические процессы при торможении на любом участке движения подъемных сосудов. Точно так же можно рассч»ггать динамические нагрузки в канатах в переходных режимах работы привода.
Пример обработки результатов испытаний шахтной подъемной установки без учета динамических процессов в канатах приведен на рис. I.
На рисунке представлены следующие графики:
- сигнал ТП определяет момент подачи сигнала на предохранительное торможение;
- линейное перемещение I - позволяет определить момент остановки подъемней машины и тормозной путь;
- скорость V- значение скорости, вычисленное поданным с датчика перемещения;
Рис. 1. Регистрация и расчет параметров работы тормозной системы: ТП - сигнал разрыва цепи Til; Cl, С2 - лефс рмапия тормозных тяг; L - линейное перемещение, м; V- скорость, рассчитанная программным комплексом, м/с; 1/1 - напряжение с тахогснератора. В
-Скорость на оболе барабана
--Тормодаос усилие
Рис. 2. Расчетные фафики ускорений подъемного сосуда при предохранительном торможении
-деформации тяг (С 1, С2) характеризуют изменение тормозного усилия;
- напряжение с тахогенсратора позволяет качественно сравнить изменение скорости по данным аппарату ры «Силькан» и тахогенсратора.
Для определения продолжительности протекания процессов па графиках установлены специальные метки, которые позволяют рассчитать продолжительность холостого хода, время срабатывания тормоза и торможения машины.
На рис. 2 приведен расчетный график колебаний подъемного сосуда на канате, полученный решением системы дифференциальных уравнений 1 при предохранительном торможении.
Благодаря теоретическим исследованиям динамики шахтных подъемных установок (3J выявили: характер изменения тормозной характеристики, положение подъемных сосудов в момент начала торможения существенно влияют на величину- динамических нагрузок
в элементах подъемной у становки. Тгким образом. применение сопряженного моделирования при наладке шахтных подъемных у становок с помощью аппаратуры «Силькан» позволит настроить параметры тормозной системы и привода подъемной установки таким образом, чтобы динамические нагрузки в ней были минимальными.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03) / Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности». М., 2005.200 с.
2. Руководство по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных установок I В. ?. Бсжок, Б. Н. Чайка. Н. Ф. Кузьмснко (и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1982. 39! с.
3. Степанов А. Г. Динамика шахтных подъемных установок Пермь: Иг>во УрО РАН. 1994.203 с.
