База знанийСтатьиСистема стабилизации момента привода обжиговой печи для производства окатышей

Система стабилизации момента привода обжиговой печи для производства окатышей

На сегодняшний день современные механизмы барабанного типа снабжают раздельным многодвигательным приводом. Однако большинство украинских горно-обогатительных предприятий используют механизмы, выпущенные 30‑40 лет назад и имеющие значительный износ механических элементов и устаревшую систему управления, неспособную справиться с колебаниями нагрузок, появившихся в результате износа. Оптимальным вариантом решения данной проблемы является замена венца и подвенцовых шестерён новыми, а также замена устаревшего электропривода на раздельный многодвигательный привод с современной системой управления. Однако такие меры нерациональны с точки зрения экономических затрат, и многие предприятия предпочитают всего лишь выполнять периодическое техобслуживание и использовать производительность машин на 60 %.

В последнее время на многих горно-обогатительных комбинатах участились аварии, связанные с разрушением анкерных болтов подшипниковых опор вал-шестерен привода обжиговых печей. Подобного рода аварии могут приводить либо к полному останову печи, либо к замедлению технологического процесса. Каждая минута простоя такой печи приводит к экономическим потерям всего предприятия.

Искажение геометрии рабочих машин барабанного типа (обжиговых печей, дробилок, мельниц), механические деформации элементов и износ приводных венцовых шестерен приводят к возникновению значительных колебаний усилий в механической части привода и в его опорной системе, сопровождающихся частыми авариями с разрушением анкерных болтов.

Замена анкерных болтов сопровождается демонтажем части бетонного фундамента подшипниковых опор, извлечением поврежденных болтов и заливкой бетоном новых. Таким образом, повреждение анкерных болтов приводит к значительным убыткам от простоя машины и повреждения конструкции, а устранение аварии является трудоемким процессом.

Колебания момента и скорости не позволяют увеличить скорость вращения печей до номинальной и ограничивают ее верхний предел на уровне порядка 60 %.

Снижение колебаний нагрузки на опорной системе может быть достигнуто созданием системы автоматического регулирования электропривода, обеспечивающей более надежную работу печи до замены венца за счет перераспределения нагрузок между левым и правым двигателем. Данный метод был выбран исходя из результатов изучения свойств бетона − материала опоры. Одно из важных свойств бетона − повышенная механическая прочность на усилие сжатия и хрупкость при усилии на растяжение. Суть метода − равномерно распределить нагрузку между двигателями, при этом переместив колебания нагрузки на группу двигателей, действующих на сжатие в отношении опоры.

Наш объект исследования − обжиговая печь барабанного типа. Трехмерное изображение механической передачи венец — подвенцовая шестерня, в которой происходят аварии, показано на рис. 1.

Statya_04-01Механизм оборудован двухдвигательным электроприводом постоянного тока, обмотки якорей которого соединены последовательно и питаются от общего трёхфазного управляемого тиристорного выпрямителя. Система управления двигателями (рис. 2) состоит из контура тока и контура поддержания скорости. Обмотки возбуждения двигателей питаются от отдельных нерегулируемых диодных выпрямителей. Данный электропривод — однозонный, т. е. ток возбуждения в ходе работы электропривода не регулируется. Его значение задается в процессе наладки с помощью реостатов R1, R2.

Statya_04-02Специалистами компании ЧАО «ЭЛАКС» разработана система управления приводом печи, которая обеспечивает снижение колебаний моментов приводных двигателей для предотвращения аварий в механической передаче.

Для снижения колебаний усилий предложена структурная схема автоматической системы стабилизации момента, показанная на рис. 3.

Условные обозначения на рис. 3:

  • ТПЯ — тиристорный преобразователь якорной цепи;
  • ТПВ1, ТПВ2 — тиристорные преобразователи цепей возбуждения;
  • ДТЯ — датчик тока якоря;
  • ДТВ1, ДТВ2 — датчики тока возбуждения;
  • ДС1, ДС2 — датчики скорости;
  • РС — регулятор скорости;
  • РТЯ — регулятор тока якоря;
  • РТВ1, РТВ2 — регуляторы тока возбуждения;
  • РМ2 — регулятор момента;
  • ФП1, ФП2 — функциональные преобразователи.

Statya_04-03Задание на скорость печи определяется требованиями технологического процесса. Сигнал задания (UЗС) поступает на вход САР и сравнивается с текущим значением скорости. Разница подается на вход регулятора скорости РС. Выход регулятора скорости служит заданием на ток якорной цепи (регулятор РТЯ). Постоянство скорости вращения печи поддерживается с помощью электродвигателя Д1 (привод правой вал-шестерни).

Выведем основные зависимости величин для используемых двигателей:

Statya_04-04Из приведенных формул видно, что регулирование момента каждого из двигателей с сохранением суммарного двигательного момента должно производиться особым образом: при увеличении момента одного двигателя момент второго должен снижаться и наоборот. Стоит также учесть, что быстродействие контура тока якоря на порядок выше, чем контура возбуждения. То есть колебания момента нагрузки в любом случае будут вызывать колебания тока якоря. Для сглаживания момента на одном из двигателей необходимо в его контур возбуждения подавать задание, противофазное изменению нагрузке и, соответственно, току. При этом, для сохранения суммарного момента, к другому двигателю необходимо подавать задание, синфазное нагрузке и току якоря.

Использование системы стабилизации момента позволяет снизить колебания момента в многодвигательных системах электропривода машин барабанного типа, улучшить условия работы изношенных механизмов, обеспечить выравнивание моментов электродвигателей, повысить эффективность их работы, увеличить срок их службы, снизить экономические затраты на обслуживание и ремонт, а также сократить время простоя оборудования.

ЧАО «ЭЛАКС» для реализации вышеуказанных технических решений предлагает систему управления электродвигателями собственной разработки на базе оборудования фирмы Siemens, в т. ч. с использованием тиристорных преобразователей последнего поколения Sinamics DCM. Данная модернизация подразумевает два возможных варианта — с заменой существующих электродвигателей и без замены, однако вариант с заменой двигателей является более предпочтительным и технически обоснованным. Мероприятия, предусмотренные вышеуказанной модернизацией, позволят выйти на проектную мощность печи и обеспечить показатели скорости и нагрузки (момента) до 100 %. Специалисты ЧАО «ЭЛАКС» имеют большой опыт в проектировании, изготовлении и наладке подобных систем на базе электроприводов постоянного и переменного тока.






Orgy