Pełny numer elektro.info 9/2015 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wdrożone projekty przekształtnikowych napędów jezdnych maszyn roboczych i napędów głównych przenośników taśmowych o regulowanej prędkości taśmy górnictwa powierzchniowego

Implemented designs of converter drive systems for machinery and regulated speed conveyor belts in the surface mining
Artykuł zawiera wdrożone przy udziale autora projekty przekształtnikowych napędów jazdy roboczych maszyn górnictwa węgla brunatnego i napędów taśmy w przenośnikach taśmowych.
Artykuł zawiera wdrożone przy udziale autora projekty przekształtnikowych napędów jazdy roboczych maszyn górnictwa węgla brunatnego i napędów taśmy w przenośnikach taśmowych.
Rys. redakcja EI

Artykuł zawiera wdrożone przy udziale autora projekty przekształtnikowych napędów jazdy roboczych maszyn górnictwa węgla brunatnego i napędów taśmy w przenośnikach taśmowych. Wykazano możliwość uzyskania nowych cech trakcyjnych maszyn górniczych i zwiększania ich sprawności./The paper includes designs of converter drives for brown coal mining machinery and conveyor belt drives implemented with the author’s participation. A possibility to obtain new traction properties of mining machines and enhance their efficiency has been demonstrated.

W artykule/In this article:

• Konieczność stosowania przekształtników energoelektronicznych w napędach jazdy maszyn wydobywczych i napędach taśmy w przenośnikach taśmowych/Necessity to use electric power converters in drive systems of mining machinery and conveyor belts
• Wybrane osiągnięcia i wdrożenia napędów jazdy maszyn gąsienicowych/Selected achievements and implementations of the caterpillar machine drive systems

• Wybrane osiągnięcia i wdrożenia napędów taśmy o regulowanej prędkości w taśmowych przenośnikach powierzchniowych/Selected achievements and implementations of the drives for regulated speed conveyor belts in surface belt conveyors
• Zaburzenia różnicowe (międzyfazowe) i zaburzenia wspólne (doziemne) w systemie napędowym z przemiennikiem częstotliwości/Differential (interphase) distortions and common mode (ground) distortions in the drive systems with frequency converters
• Osiągnięte wyniki/Achieved results
• Podsumowanie/Summary

streszczenie

Artykuł zawiera wdrożone przy udziale autora projekty przekształtnikowych napędów jazdy roboczych maszyn górnictwa węgla brunatnego i napędów taśmy w przenośnikach taśmowych. Wykazano możliwość uzyskania nowych cech trakcyjnych maszyn górniczych i zwiększania ich sprawności. Przenośniki taśmowe z przekształtnikowymi stacjami napędowymi cechują się płynną regulacją prędkości taśmy dostosowaną do wydajności transportowanego urobku. Stosowanie przekształtników z modulacją szerokości impulsów MSI w izolowanych elektroenergetycznych sieciach górniczych powoduje powstawanie wysokoczęstotliwościowych zaburzeń doziemnych. Odkształcone prądy zaburzeń doziemnych można ograniczać przez stosowanie dodatkowych filtrów biernych LC, skuteczność tych filtrów została potwierdzona eksperymentalnie.



abstract

The paper includes designs of converter drives for brown coal mining machinery and conveyor belt drives implemented with the author’s participation. A possibility to obtain new traction properties of mining machines and enhance their efficiency has been demonstrated. Belt conveyors with converter drive stations are characterized by smooth regulation of belt speed adjusted to the output of the transported mining product. The use of PWM converters in isolated mining power networkcauses high-frequency ground disturbances. Distorted currents of ground disturbances can be limited with the use of additional passive LC filters. Effectiveness of these filters was experimentally proved.

Przenośniki taśmowe z przekształtnikowymi stacjami napędowymi cechują się płynną regulacją prędkości taśmy dostosowaną do wydajności transportowanego urobku. Stosowanie przekształtników z modulacją szerokości impulsów MSI w izolowanych elektroenergetycznych sieciach górniczych powoduje powstawanie wysokoczęstotliwościowych zaburzeń doziemnych. Odkształcone prądy zaburzeń doziemnych można ograniczać przez stosowanie dodatkowych filtrów biernych LC, skuteczność tych filtrów została potwierdzona eksperymentalnie.

Konieczność stosowania przekształtników energoelektronicznych w napędach jazdy maszyn wydobywczych i napędach taśmy w przenośnikach taśmowych

  • Celem podstawowym wdrożonych projektów było opracowanie wysokosprawnych systemów napędowych transportu bliskiego (wewnątrzzakładowego), w szczególności do transportu i wydobycia węgla brunatnego oraz nadkładu w polskich kopalniach odkrywkowych, w pierwszej kolejności dla potrzeb Kopalni Węgla Brunatnego „Konin”.
  • Opracowane rozwiązania napędów miały też umożliwić zautomatyzowanie i zdalny monitoring pracy podstawowych maszyn górniczych w ciągu technologicznym KTZ (koparka – taśmociąg – zwałowarka).
  • System napędowy powierzchniowych przenośników taśmowych miał się cechować zdolnością regulacji prędkości taśmy, aby ograniczyć straty przy pracy jałowej lub przy mniejszym od nominalnego obciążeniu.
  • Podstawowe gąsienicowe maszyny górnicze: koparki i zwałowarki, miały cechować się dużą manewrowością i akceptowalnymi przez górników właściwościami dynamicznymi.
  • Bardzo ważnym celem dodatkowym było zapewnienie niezawodności systemów napędowych układu jazdy podstawowych maszyn górniczych na poziomie nie niższym niż przy stosowaniu klasycznych rozwiązań układów napędowych z wykorzystaniem silników prądu stałego lub indukcyjnych silników pierścieniowych.
  • Różna konstrukcja mechaniczna gąsienicowych koparek i zwałowarek – występowanie gąsienic skrętnych lub nieskrętnych, wymagała wielu badań laboratoryjnych i badań na maszynach górniczych, aby opracować algorytmy sterowania umożliwiające osiągnięcie dużego momentu rozruchowego i oczekiwanych przez górników właściwości dynamicznych w pracy manewrowej maszyn.
  • Zastosowane przez autora rozwiązania napędów jazdy w koparkach i zwałowarkach umożliwiły uzyskanie napędów o dużej sprawności i w pełni akceptowanych przez górników właściwościach trakcyjnych tych maszyn.
  • Praca manewrowa podstawowych maszyn górniczych z napędami jazdy opartymi na przemiennikach częstotliwości i silnikach klatkowych cechuje się dużą sprawnością, między innymi wskutek wykorzystania energii pracy generatorowej hamujących silników i przekazywania tej energii, do silników będących w tym samym czasie w stanie pracy silnikowej [1].

Belt conveyors with converter drive stations are characterized by smooth regulation of belt speed adjusted to the output of the transported mining product. The use of PWM converters in isolated mining power networkcauses high-frequency ground disturbances. Distorted currents of ground disturbances can be limited with the use of additional passive LC filters. Effectiveness of these filters was experimentally proved.

Necessity to use electric power converters in drive systems of mining machinery and conveyor belts

• The main objective of implemented designs was to develop highly efficient drive systems of handling equipment (in-house transport), in particular for brown coal and overburden mining and transport in Polish open-pit mines and first of all to meet the needs of the “Konin” Brown Coal Mine.

• The developed solutions of drives were also to enable automation and remote monitoring of the basic mining machine operations in technological flights consisting of excavator – conveyor belt – stacker.

• The drive system of surface conveyor belts was to be characterized by the ability to regulate belt speed in order to reduce losses at no-load running or at loads below the nominal one.

• The basic caterpillar mining machines – excavators and stackers – were to reveal high maneuverability and possess dynamic properties acceptable to miners.

• A very important additional objective was reliability of traction drive systems of the basic mining machines, not worse than in the case of classical drive system solutions with the use of DC motors or slip-ring motors.

• A different mechanical construction of caterpillar excavators and stackers – the use of turnable and non-turnable caterpillars – required extensive laboratory tests and direct research into mining machines to develop control algorithms enabling achievement of high torques for the start-up and dynamic properties expected by miners during machine maneuvers.

• The drive system solutions applied by the author in excavators and stackers allowed us to obtain highly efficient drives which had traction characteristics fully accepted by miners.

• The maneuvering of basic mining machines with drive systems based on frequency converters and squirrel-cage motors is characterized by high efficiency, among others, due to the work power of braking motor generators and energy transfer to the engines being in the engine operation mode at the same time [1].

Wybrane osiągnięcia i wdrożenia napędów jazdy maszyn gąsienicowych

Oryginalnym autorskim osiągnięciem projektowym było opracowane założeń i projekty napędów jazdy podstawowych maszyn gąsienicowych górnictwa węgla brunatnego z zastosowaniem niskonapięciowych przemienników częstotliwości dla potrzeb Kopalni Węgla Brunatnego „Konin”. Prace trwały w latach 2000–2011.

Autor, koordynował i nadzorował przebieg procesu projektowego, wykonawczego i uruchomieniowego realizowanych zadań technicznych dla KWB „Konin”.

Rys. 1. Model układu jezdnego koparki gąsienicowej SRs1200. Jest konstrukcja koparki bez skrętnych gąsienic jezdnych; rys. J. R. Szymański Fig. 1. Model of the SRs1200 caterpillar excavator traction unit. It is the structure without turnable caterpillars; fig. J. R. Szymanski.

Rys. 1. Model układu jezdnego koparki gąsienicowej SRs1200. Jest konstrukcja koparki bez skrętnych gąsienic jezdnych; rys. J. R. Szymański

Fig. 1. Model of the SRs1200 caterpillar excavator traction unit. It is the structure without turnable caterpillars; fig. J. R. Szymanski.

Na rys. 1. przedstawiono model układu napędowego koparki SRs1200 wykorzystanego do przygotowania algorytmu sterowania napędem jazdy koparki w różnych warunkach terenowych. Koparka z przekształtnikowym napędem jest w stanie skręcać w miejscu przy przeciwnych kierunkach jazdy gąsienic strony lewej i prawej (rys. 2a., rys. 2b. i rys 2c.).

W szczególności realizowane zadania techniczne obejmowały budowę napędów jazdy z wykorzystaniem przemienników częstotliwości dla koparek węgla brunatnego typu: SRs1200 i Rs560 oraz zwałowarki typu A2RsB5000M.

Zagadnienia zbudowania właściwych algorytmów sterowania wielosilnikowymi napędami jazdy były dużym wyzwaniem dla zespołu wdrożeniowego [1]. Zastosowanie regulacji częstotliwościowej prędkości silników z wykorzystaniem regulatora adaptacyjnego, który dostosowywał wartości momentów napędowych silników do różnych warunków jazdy, umożliwiło uzyskanie nowych właściwości dynamicznych układu jazdy zmodernizowanych maszyn górniczych i zapewniło uzyskanie dużej sprawności tych napędów.

Rys. 2a. Model podwozia pojazdu z jednym zespołem gąsienic skrętnych i jednym zespołem gąsienic nieskrętnych - jazda na wprost.a) Rys. 2b. Model podwozia pojazdu z jednym zespołem gąsienic skrętnych i jednym zespołem gąsienic nieskrętnych - skręt w lewo.b) Rys. 2c. Model podwozia pojazdu z jednym zespołem gąsienic skrętnych i jednym zespołem gąsienic nieskrętnych - skręt w prawo.c)

Rys. 2. Model podwozia pojazdu z jednym zespołem gąsienic skrętnych i jednym zespołem gąsienic nieskrętnych: a) jazda na wprost, b) skręt w lewo, c) skręt w prawo. Konstrukcja układu jezdnego zwałowarek A2RsB5000M KWB Konin i koparek SchRs-4600 – K41 KWB Bełchatów); rys. J. R. Szymański

Fig. 2. Model of the vehicle undercarriage with one set of turnable caterpillars and one set of non-turnable caterpillars: a) travelling ahead; b) turning left; c) turning right. Construction of the traction unit of the A2RsB5000M stacker (“Konin” Brown Coal Mine) and SchRs-4600 – K41 excavators (“Bełchatów” Brown Coal Mine); fig. J. R. Szymański

Selected achievements and implementations of the caterpillar machine drive systems

The original achievement of the Author in the field of design was development of assumptions and design of drive systems for basic caterpillar machines used in brown coal industry with the use of low-voltage frequency converters to meet the needs of the “Konin” Brown Coal Mine. The works were carried out over the years 2000 – 2011.

The Author coordinated and supervised the processes of design, execution and implementation of technical tasks carried out for the “Konin” Brown Coal Mine. Figure 1 presents a model of the electric drive system for the SRs1200 excavator used to prepare an algorithm for the excavator drive control in different field conditions. The excavator with a converter drive is able to turn in place at the opposite travel directions of the right and left caterpillar (Figure 2a., Figure 2b. and Figure 2c.).

The particular focus of the technical tasks carried out was construction of drive systems with the use of frequency converters for the brown coal mining excavators of the type: SRs1200 and Rs560, and a stacker of the type: A2RsB5000M. The problem of developing appropriate algorithms for the multi-motor drive control posed a great challenge to the implementing team [1]. The use of frequency regulation for the engine speed with the application of an adaptive controller adjusting the values of engine driving torques to different conditions enabled obtaining new dynamic properties of the traction unit in modernized mining machines and ensured high efficiency of these drives.

Literatura/Bibliography

1. J. Szymański, Z. Kasztelewicz, Digital Control Method of Caterpillar Electric Drives in Surface Mine Machines, str. 223-237, Archives of Mining Science [Archiwum Górnictwa], Polish Academy of Science, Vol.54, No 2, 2009.
2. J. Szymański, Z. Kasztelewicz, Energy Saving Control Method of Electrical Drives in Conveyor Belts with Regulated Speed in Surface Brown Coal Mine, - str. 319-329, Archives of Mining Science  [Archiwum Górnictwa], Polish Academy of Science, Vol.53, No 2, 2008.
3. J. Szymański - uczestnik zespołu: Projekt celowy nr 10 T12 022 2000 C/5273 ,Modernizacja układu jezdnego koparek eksploatowanych w kopalniach węgla brunatnego (serii SRs 1200), Instytut Technologii Eksploatacji-Państwowy Instytut Badawczy (ITeE-PIB) w Radomiu, 2000-2001.
4. J. Szymański - uczestnik zespołu: Projekt celowy nr 6 T12 2004C/06507 „Opracowanie i wdrożenie układów napędowych systemu przenośników taśmowych z automatyczną regulacją prędkości taśmy”, Instytut Technologii Eksploatacji-Państwowy Instytut Badawczy (ITeE-PIB) w Radomiu, 2005-2006.
5. J. Szymański, Napęd przekształtnikowy w górnictwie i przemyśle wydobywczym, Przegląd Elektrotechniczny, Nr 9, 2009.
6. J. Szymański, Odkształcenia napięć w nieuziemionych układach zasilania typu IT wytwarzane przez przemienniki częstotliwości, Przegląd Elektrotechniczny, Nr 1, 2012.
7. J. Szymański, Filtr napięcia zaburzeń wspólnych napięciowych elektronicznych przetwornic częstotliwości zasilanych z jednofazowego nieuziemionego układu zasilanie typu IT, Patent PAT.219220, 2014.
8. J. Szymański, Filtr napięcia zaburzeń wspólnych napięciowych elektronicznych przetwornic częstotliwości zasilanych z trójfazowej sieci nieuziemionej IT, Patent PAT.219221, 2014.
9. J. Szymański, Przenośniki węglowe o regulowanej prędkości taśmy - aspekty techniczne i ekonomiczne, Górnictwo i Geoinżynieria, Rok 33, Zeszyt 2, 2009 r.
10. K. Leśniewski, Zastosowanie falowników średniego napięcia do napędu przenośników taśmowych w KWB Turów. Szkoła Górnictwa odkrywkowego – AGH Kraków, Materiały konferencyjne, Zakopane, 2017.
11. J. Szymański, Napięcie zaburzeń wspólnych przemienników częstotliwości w układach kolejowych – monografia, Wydanie I – Wydawnictwo UTH Radom, 2015.

Czytaj też: Pojazdy elektryczne (część 1) - przyszłość transportu i energetyki? >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
W celu uzyskania dostępu do pełnego tekstu
niniejszego artykułu wyślij SMS o treści:
AP.EL4ZL na nr 74068
Opłata za wysłanie SMS-a: 4 zł + VAT (4,92 zł brutto)
Serwis SMS obsługiwany przez Dotpay
Usługa dostępna jest w sieciach: T-mobile, Orange, Plus GSM, Play, Heyah, Sami Swoi. Usługę Premium SMS obsługuje Dotpay.
Właścicielem portalu jest Grupa MEDIUM Sp. z o.o. S.K.A., z siedzibą w Warszawie, przy ul. Karczewskiej 18.
Zwrotnym sms-em otrzymasz Kod Dostępu, który wpisz w poniższe okienko. Kod będzie aktywny przez 24 godziny od pierwszego zalogowania.
Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 10/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kamery termowizyjne - zobacz jaką wybrać »

Termografia w wersji Smart dla profesjonalistów (...) czytaj dalej »


Zobacz inspirujące łączniki do nowoczesnych pomieszczeń »

Czym chronić dużą liczbę obwodów sygnałowych »

Jakie włączniki do nowoczesnych wnętrz Ochrona przed przepięciami dla wielkiej liczby sygnałów?
Zaproponuj projektantom wysmakowaną awangardę i nowoczesność charakteryzujące współczesne wnętrza... czytaj dalej » Dzięki nowym połączeniom Push-in oraz zastosowaniu szczególnych elementów składowych (...) czytaj dalej »

Sposoby oznaczania kabli i przewodów »

Sposoby oznaczania kabli i przewodów Zobacz w jaki sposób trwale opisywać kable i przewody w instalacjach  czytaj dalej »


Oto dlaczego warto korzystać z usług materiałowych dla instalatorów »
Usługi materiałowe dla instalatorów

Poznaj korzyści zintegrowanych usług materiałowych dla instalatorów, detalistów, przemysłu, instytucji publicznych w zakresie branży elektrotechnicznej, instalacyjno-sanitarnej, grzewczej, wentylacyjnej i klimatyzacyjnej(...) czytaj dalej »


Projekt systemu rejestracji zakłóceń elektrycznych - zobacz » Poznaj niezbędne elementy układów zasilania wrażliwych odbiorów »
Projekt systemu rejestracji zakłóceń elektrycznych nowa generacja urządzeń ups kompensacyjne
Pokazał się siwy dym i w powietrzu zawisł złowieszczy zapach spalenizny… No cóż – prototyp. Nerwowe przeglądanie schematów (…) czytaj dalej »
Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy (...) czytaj dalej»

Jak projektować schematy elektryczne i jakiego używać oprogramowania wspomagającego »

Jak projektować schematy elektryczne i w jakim programie Niniejszy artykuł zawiera informacje o projektowaniu schematów elektrycznych i używaniu oprogramowania wspomagającego projektowanie w branży elektrycznej i automatyce(...) czytaj dalej »


   
Nowoczesne systemy napędowe
i pozycjonowania wymagają zastosowania rozwiązania zapewniającego
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
11/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego
  • - Rozdzielnice elektryczne stosowane w budynkach mieszkalnych
Zobacz szczegóły
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl