Экскаваторный электропривод

Предлагаемое техническое перевооружение экскаваторов заключается в полной замене систем управления и силовой части электропривода, при этом замена электрических машин не требуется.

Модернизация электроприводов осуществляется для повышения эффективности эксплуатации экскаватора, как горной машины, которое достигается в результате повышения быстродействия электропривода, точности поддержания заданных режимов его работы в статике и динамике, снижения динамических нагрузок на механизмы в переходных режимах и режимах стопорения, и, в конечном итоге, увеличения производительности, межремонтных интервалов и срока службы экскаватора.

При модернизации электроприводов ЗАО «Робитэкс» руководствуется комплексным подходом, который состоит в тесном сотрудничестве с заводами-изготовителями экскаваторов с целью формулирования требований к электроприводу, использованию передовых технических решений, максимальному повышению энергоэффективности, исключению режима прямого пуска синхронного электродвигателя, улучшению эргономических показателей системы управления.
Процесс модернизации электроприводов включает:



- замену магнитных усилителей микропроцессорной системой управления;

- применение в системе возбуждения генераторов и двигателей главных приводов транзисторных преобразователей с широтно-импульсной модуляцией;

- перевод синхронного двигателя с прямого пуска на плавный бесступенчатый разгон;

- использование устройства автоматического регулирования тока возбуждения синхронного двигателя в зависимости от активного тока нагрузки;

- применение для управления релейно-контакторной схемой вспомогательных приводов распределенной микропроцессорной системы сбора данных и управления;

- применение в приводе открывания днища ковша транзисторного преобразователя;

- замену кулачковых контактных командоконтроллеров и сельсинных командоконтроллеров на резистивные либо индуктивные;

- замену пульта управления пультом машиниста с выносной информационной панелью и встроенным дисплеем системы сбора данных и управления;

- замену кабелей межшкафных и межблочных соединений.



Конструктивно система выполнена в виде шкафов, пультов и блоков, представляющих низковольтное комплектное устройство (НКУ) управления электроприводами НКУЭ-10МК для мехлопат ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12.5 и драглайнов ЭШ- 6/45, ЭШ-10/70 и их модификаций, а также низковольтное комплектное устройство (НКУ) управления электроприводами НКУЭ-3 для экскаваторов ЭКГ-3, ЭКГ-4.6, ЭКГ-5А и их модификаций.

Комплектное устройство управления электроприводами экскаваторов выполняет функции управления главными и вспомогательными приводами экскаватора, управления синхронным двигателем преобразовательного агрегата, блокировки и защиты приводов и рабочего оборудования экскаватора от аварийных режимов, контроля, световой индикации, визуализации и документирования состояния системы управления и электрооборудования. Будучи современной системой управления, НКУ предоставляет машинисту и эксплуатационному персоналу на жидкокристаллическом дисплее большой объем информации о показателях работы экскаватора и состоянии электроприводов. Информация хранится в долговременном и оперативном запоминающих устройствах.

Одна из важных функций системы управления приводами экскаваторов, производимой ЗАО «Робитэкс», состоит в плавном пуске и регулировании тока возбуждения синхронного двигателя. В отличие от известного способа пуска, когда двигатель включают на напряжение сети в асинхронном режиме и после выхода на подсинхронную скорость вводят в синхронизм, в НКУ производства ЗАО «Робитэкс» используется плавный разгон синхронного двигателя до подсинхронной скорости генератором напора-хода при отключённых от сети обмотках статора синхронного двигателя. Такое техническое решение позволяет полностью исключить просадки напряжения питающей сети и повысить срок службы синхронного двигателя за счёт исключения пусковых токов, большая величина и продолжительное действие которых вызывает нагрев обмоток статора, приводящий к сокращению срока службы электрической машины.

Параллельно с задачей регулирования выходных координат электропривода, система выполняет логическое управление с целью проверки возможности работы привода в том или ином режиме и подачи соответствующих сигналов разрешения и блокировок для обеспечения безопасной эксплуатации главных приводов и экскаватора в целом.

Комплектное устройство управления электроприводами экскаваторов включает моноблоки, расположенные в шкафу главных приводов, БРТИ, расположенные в шкафу главных приводов и шкафу управления тормозами (при наличии на экскаваторе электротормозов), пульт наладчика, шкаф вспомогательных приводов, блок управления выпрямителем в шкафу выпрямителей и разгона синхронного двигателя, шкаф освещения, шкаф контроля изоляции, а также командоконтроллеры и пульт машиниста, которые находятся в кабине экскаватора. НКУ имеют сертификаты соответствия и разрешение Ростехнадзора на применение.



Основные результаты модернизации систем управления экскаваторов сводятся к следующему:



- уменьшается инерционность и повышается качество регулирования выходных координат электроприводов;

- снижаются динамические нагрузки в переходных режимах и в режиме стопорения;

- устраняется зависимость наладочных параметров главных приводов от температуры;

- обеспечивается высокий коэффициент форсировки напряжения возбуждения генераторов;

- упрощается процесс наладки, когда все изменения параметров приводов производятся на уровне программных коэффициентов;

- устраняется отрицательное воздействие на карьерные сети прямых пусков синхронного двигателя и увеличивается ресурс преобразовательного агрегата;

- автоматически регулируется ток возбуждения синхронного двигателя в функции тока статора, что позволяет стабилизировать cosϕ и снизить расход электроэнергии;

- обеспечивается программная реализация блокировок и защит, что значительно уменьшает количество электромагнитных реле и повышает надёжность и безопасность работы системы;

- бесконтактное управление приводом открывания днища ковша;

- резистивные и индуктивные командоконтроллеры позволяют плавно задавать скорость движения привода, полностью снять нагрузку с ног машиниста экскаватора и облегчить работу рук. Современные элементы управления гораздо компактнее и более долговечны, чем заменяемые при модернизации;

- информирование машиниста экскаватора с помощью жидкокристаллического дисплея о текущем состоянии системы и ведение протоколов событий и аварий;

- уменьшается количество и длина кабельных межблочных соединений в системе за счёт применения распределенной системы сбора данных и управления.



Экономический эффект модернизации системы управления главными приводами экскаваторов с применением НКУЭ обеспечивается:



- энергосбережением;

- повышением производительности за счет уменьшения износа механического оборудования и соответствующего увеличения межремонтных сроков;



Отдельно следует отметить достижение близких к оптимальным механических характеристик каждым главным электроприводом, форма которых обеспечивает наилучшие технологические режимы работы приводов. Многолетний опыт эксплуатации модернизированных экскаваторов позволяет уверенно утверждать, что система управления главными электроприводами карьерных экскаваторов, поставляемая ЗАО «Робитэкс», обладает отличительными особенностями и преимуществами, которые приводят к значимому повышению эксплуатационных характеристик экскаваторов и улучшению технико-экономических показателей горного предприятия в целом.