К проблеме оптимизации эксплуатационных параметров

УДК 622.64:622.341.1

А. Е.  Гольберт,  горный   инженер-электромеханик

    К  проблеме оптимизации эксплуатационных параметров   ленточных конвейеров

   (Впервые опубликована в журнале «Уголь Украины» №9  за 1992 г. Печатается  с сокращениями и уточнениями. Так, на самом деле на рис.1 представлена зависимость для самодействующего ленточного конвейера длиной L=200 м, в отличие от ошибочно указанной в журнале L=1200 м. )

      Последние  десятилетия прослеживается  тенденция к росту производительности и скорости  ленточных  конвейеров.  В то же время специфика горных предприятий определяет периодический характер загрузки  конвейерных линий, которые более 40% времени работают с производительностью ,  не превышающей половины номинальной. В этой связи актуальна оптимизация эксплуатационных параметров конвейерных установок, в частности наклонных самодействующих.
      В  работах /1,2/ введены понятия рабочего торможения, критической и действующей  погонных нагрузок самодействующего ленточного конвейера. Приведены  формулы расчета его производительности, скорости  движения ленты, усилия рабочего торможения, мощности тормозного привода и др.  В указанных работах из-за множества теоретических выкладок меньше внимания уделено конструктивным моментам, имеющим практические цели.
Решение  проблемы регулирования скорости движения конвейерной ленты в зависимости  от  производительности  даст возможность сократить потребление конвейером  электроэнергии,  сократить удельный расход  конвейерной  ленты и других подвижных элементов конвейера,  уменьшить пылеобразование и  др.*  Если для конвейеров,  работающих в двигательном режиме,  решение  этого вопроса  связано  исключительно с созданием систем управляемых тиристорных  или других электроприводов,  то для самодействующей установки – с созданием оригинальных и совершенных устройств и приводов рабочего торможения,  первая попытка классификации  которых предложена в работе /3/. Создание серии постоянных тормозных моментов таким устройством чаще всего достаточно для регулирования скорости в функции производительности самодействующей  установки небольшой протяженности, типичной для условий шахт. При этом каждому значению производительности при заданном постоянном усилии рабочего тормоза соответствует определенная скорость. В то же время необходимо отметить, что длина самодействующего конвейера играет роль своеобразного масштабного коэффициента, рост которого уменьшает чувствительность установки к изменению производительности погрузочной системы и, следовательно, ограничивается соображениями целесообразности для различных условий.
        Применение рабочего торможения в простейшем виде (приложение постоянных тормозных усилий, моментов) дает возможность сместить рабочую точку самодействующей установки на графике зависимости скорости от производительности в область пониженных скоростей. Прикладывая различные постоянные тормозные усилия, можно задавать определенные уровни регулирования скорости установки. При этом необходимо установить нижний придел скорости, на которой двигатель конвейера переключается в тормозной режим, обеспечивающий ряд постоянных тормозных моментов, или отключается от питающей сети и установка функционирует в самодействующем режиме с применением рабочего торможения.
При первоначальном приложении тормозного усилия могут  возникать переходные процессы,  вызывающие значительные замедления, поэтому целесообразно последовательное, постепенное приложение тормозного усилия (момента) во времени, допустим, по линейному или др. закону.
       Нами установлено, что приложение постоянного тормозного момента к барабану или постоянного усилия тормоза к тяговому органу способствует использованию и расширению  «авторегулирующей  физической природы  природы» самодействующей установки**  и дает высокие показатели экономичности регулирования последней. В то же время получивший повсеместное распространение асинхронный привод в генераторном режиме имеет достаточно жесткую механическую характеристику, когда малому приращению скорости соответствует большое приращение тормозного момента  (прослеживается тенденция к стабилизации скорости).  Другими словами, возможность регулирования скорости самодействующих установок в  функции производительности, достигаемая приложением постоянного тормозного момента, не реализуется.
        Для эффективного применения рабочего торможения необходимы исследования, направленные на  совершенствование существующих и создание  таких новых устройств, которые способны обеспечить постоянные усилия (моменты) рабочего тормоза в широком диапазоне скоростей.   Это могут быть электроприводы  с достаточно мягкими механическими характеристиками. Однако их (мягких  характеристик)  получение, особенно при использовании асинхронных двигателей, вызывает  определенные трудности.

        ВЫВОДЫ.   Проделанная работа устанавливает общие подходы и принципы экономичного регулирования скорости  самодействующих конвейеров в зависимости от их производительности (загрузки, величины грузопотока),  позволяет разрабатывать на их основе системы автоматического регулирования скорости.

        Литература
1.Гольберт А. Е. Действующая погонная нагрузка самодействующего ленточного конвейера. – М., 1990. – 14с. Деп. в ЦНИЭИуголь 19.06.90. № 5151***.

2.Гольберт А. Е. Анализ работы самодействующего ленточного конвейера с применением рабочего торможения -  Разработка месторождений полезных ископаемых /Республиканский межведомственный научно-технический сборник, Выпуск 88. Киев «Тэхника» 1991. с.69 – 73.

3. Гольберт А. Е. Электрические устройства рабочего торможения самодействующего ленточного конвейера. – М., 1990. – 19с.
Деп. в ЦНИЭИуголь 19.06.90.
№ 5152****.
__________________
   * Для оптимизации режима работы ленточных конвейеров в различных источниках технической литературы последние десятилетия рекомендовалось регулировать скорость ленты. Так, доведя степень наполнения лотка до значения близкого к максимальному, по данным Ханса – Георга Марквардта можно сэкономить до 30% электроэнергии, затрачиваемой на транспортирование. Инженер и официальный присяжный эксперт Германии по транспортным устройствам непрерывного действия Ханс Лаухофф в своей статье в журнале Глюкауфф № 142 (№ 1-2 за 2006) опровергает эту точку зрения. По его мнению, регулированием скорости ленты горизонтального  конвейера при заполнении его лотка на 60 - 100% нельзя достичь энергосбережения и даже снижения эксплуатационных затрат.
     Наше отношение к результатам работы Ханса Лаухоффа скептическое. В то же время, даже если они (результаты) и являются достаточно корректными, полученные нами формулы и выводы не могут утратить своей актуальности и ценности. Вероятно, методы расчета, в силу причины обозначенной выше, претерпят некоторые изменения.
     Ниже приводим точку зрения авторов из ИГТМ НАН Украины:  В.Ф. Монастырский,  В.Ю. Максютенко,  Р.В. Кирия  // Эффективность работы ленточных конвейеров  на горных предприятиях. При транспортировании насыпных грузов ленточными конвейерами потери потребляемой приводом электроэнергии существенно зависят от производительности  конвейера, погонной нагрузки, натяжения и скорости ленты,  а также от времени её релаксации.  При  регулировании скорости ленты  в случае уменьшения производительности конвейера в два раза потребляемая мощность уменьшается примерно на 26%. Регулирование скорости ленты конвейера в случае изменения  его производительности  позволит снизить  энергозатраты   привода конвейера  в среднем на 30% за счет уменьшения механических сопротивлений в узлах «тары».

** Происхождение  (этимология)  термина  "автомат":  греч. automatos  -  самодействующий.
 
*** Действующая погонная нагрузка самодействующего ленточного конвейера [Текст] : деп. Донец. политехн. ин-т 19900619, N 5151-уп 90 / А. Е. Гольберт ; депонент Донец. политехн. ин-т (Донецк). - Введ. с 19900619. - [Б. м. : б. и.], 1990. - 16 с. : ил. - 2 назв.
Аннотация: В работе введены понятия и даны определения действующей и критической погонной нагрузки самодействующего ленточного конвейера, работающего с применением рабочего торможения. Получены формулы, связывающие основные эксплуатационные параметры самодействующих установок. Определены требования, предъявляемые к приводу рабочего тормоза. Работа конкретной самодействующей конвейерной установки, указано в статье, в установившемся режиме возможна только в том случае, когда погонная нагрузка, составляющая силы тяжести которой является движущей силой установки, принимает определенное значение, равное действующей погонной нагрузке. Применение рабочего торможения позволяет увеличить погонную нагрузку до предела, обусловленного приемной способностью, и, следовательно, открывает широкие возможности увеличения производительности самодействующего конвейера.
ГРНТИ 
55.33.39
ВИНИТИ 551.33.39.29.31
Рубрики: КОНВЕЙЕРЫ ЛЕНТОЧНЫЕ
НАГРУЗКА
ИССЛЕДОВАНИЕ
Доп.точки доступа:
Донец. политехн. ин-т (Донецк)

**** Электрические устройства торможения самодействующего ленточного конвейера /Текст/: деп. Донец.политехн.ин-т 19900619, # 5152-уп 90/ А.Е. Гольберт; депонент Донец. политехн. и-т (Донецк). - Введ. с 19900619.- /Б.м.:б.и./, 1990. -
20 с.: ил.- 5 назв.
Аннотация: Сделан ряд обобщений по вопросам электрических способов торможения конвейерных установок с асинхронным приводом. Приведены способы нетрадиционного использования существующих устройств электродинамического торможения в качестве механизмов рабочего торможения самодействующей ленточной конвейерной установки. Рекомендованы принципиально отличные от существующих тормозные электроприводы для для поддержания скорости движения ленты таких установок на заданном уровне. В работе сделана первая попытка классифицировать устройства рабочего торможения. Даны практические рекомендации по использованию, с целью получения тормозных моментов самодействующий установок, серийно выпускаемых взрывозащищенных аппаратов управления шахтными
подъемными установками.
ГРНТИ 55.33.39
ВИНИТИ 551.33.39.29.31
Рубрики: КОНВЕЙЕРЫ ЛЕНТОЧНЫЕ
ТОРМОЗА
Доп.точки доступа:
Донец. политехн. ин-т (Донецк).