В данной статье предлагается замена системы электропривода вращения на систему гидропривода. На освободившееся пространство в машинном отделении, вместо тиристорного преобразователя устанавливается новая маслостанция, предназначенная для гидропривода вращения. В результате изучения конструкционных особенностей станка можно сделать заключение о возможности применения высокомоментного гидромотора вращательного действия и насоса с объемным регулированием подачи, который в свою очередь при необходимости сможет обеспечить работу других механизмов (передвижение станка).
Месторождение «Мурунтау» расположено в центральной части Кызылкумов, большая часть которого расположена в Навоийской области, и лишь крайняя западная часть — в Каракалпакстане. Северную часть Навоийской области занимает Тамдыниский район, на территории которого расположено рудное поле и месторождение. На рисунке 1 [4, ст. 28] приведена схема электроснабжения карьера «Мурунтау».
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема электроснабжения карьера «Мурунтау»
Основными потребителями сетей 0,4кВ карьера являются буровые станки типа СБШ-250МН — 14 шт. Данный вид станка питается напряжением 380В TV1–6/0,4 и TV2–6/0,4 от передвижной трансформаторной подстанции 6/0,4кВ. Все механизмы станка имеют электрический привод. Общая установленная мощность электродвигателей равна 386кВт. Номинальное напряжение 380В.
Определяем расчетную нагрузку для СБШ-250МН-32 [2, ст. 184];
= 5486,85 кВА
= 14×386×0,65= 3512,6 кВт
= 3512,6×1,2=4215,12 квар
Станок буровой шарошечный марки СБШ-250МНА-32 служит для бурения вертикальных и наклонных (16 и 33 к вертикали) взрывных скважин при добыче полезных ископаемых открытым способом и других буровзрывных работ. Станок состоит из гусеничного хода, машинного отделения, кабины машиниста и мачты. Основным рабочим механизмом бурового станка является механизм вращения [2, ст. 354]. Данный станок в основном применяется для крепких и очень крепких горных пород с коэффициентом крепости 6–17 по шкале проф. Протодьяконова.
Таблица 1
Технические характеристики бурового станка СБШ-250МН-32
|
Исполнение, мм |
-01 |
-02 |
|
Диаметр скважины, мм, |
250, 270 |
300 |
|
Длина штанги, м |
8,2 |
10 |
|
Количество штанг |
4 |
3 |
|
Глубина бурения, м |
32 |
28 |
|
Способ пылеподавления |
мокрое |
мокрое |
|
Напряжение питания, В |
380; 6000 |
380; 6000 |
|
Мощность двигателя вращателя, кВт |
90; 120 пост. ток |
90; 120 пост. ток |
|
Скорость спуска/подъема бур. снаряда, м/мин. |
15/15 |
15/15 |
|
Скорость подачи бурового става на забой, м/мин. |
0…3 |
0…3 |
|
Эффективность компрессора, м3/мин. |
50 |
50 |
|
Частота вращ. бур. става, об/мин |
0…120 |
0…120 |
|
Мощность двиг. привода хода, кВт |
2х50 |
2х50 |
Рассмотрим работу электропривода головки бурового снаряда. Вращательное движение буровому инструменту передается буровой головкой, с помощью бурового става. Головка бурового снаряда состоит из: электрический двигателя, передающего вращающий момент редуктору; двухступенчатого редуктора с передаточным числом 11,05, предназначенного для передачи вращающего момента от электродвигателя к шинно-зубчатой муфте; шинно-зубчатой муфты прослеживающей для передачи вращающего момента от электродвигателя к опорному узлу и воспринимающей ударную нагрузку при бурении, тем самым предохраняя редуктор с электродвигателем от толчков и вибрации, возникающих при бурении; опорного узла, предопределенного для передачи осевого усилия и крутящего момента при бурении на буровой став и далее на долото, а так же подвода воздушно-водяной смеси для охлаждения долота и очистки скважины от буровой мелочи [3, ст. 136];.
На сегодняшний день привод вращения станков типа СБШ-250МНА-32 выполнен на основе использования электромотора постоянного тока типа ДПВ-52 и тиристорного преобразовательного агрегата типа ТЕЗ-160/460Р. Двигатель ДПВ-52 имеет специальные обмотки независимого возбуждения на напряжение 85–117В. Все четыре катушки возбуждения соединены последовательно и имеют два выходных конца. Номинальное напряжение якоря двигателя в системе Г-Д отличается от стандартных напряжений 220 или 440В. Управление электродвигателем ДПВ-52 вращателя бурового става осуществляется с помощью агрегата ТЕЗ-160/ 460Р. Буровой агрегат получает питание из трехфазовой сети переменного тока напряжением 380В [4, ст. 97].
Таблица 2
Технические характеристики электрооборудования бурового станка СБШ-250МН
|
Тип |
Напряжение питания Uн, В |
Тип питающего кабеля, мм2 |
Марка двигателя |
Механизм |
||
|
Вращения |
Подачи |
Хода |
||||
|
СБШ-250МН |
380 |
2хКГН-3х120+1х35) |
Компрессор А-325 М2 (200кВт) |
Привод по системе ТП-Д с двигателем ДТВ-52 (60кВт) |
Гидравлический |
Два асинхронных двигателя с к. з. ротором (44кВт) |
Электродвигатель постоянного тока ДПВ-52 имеет следующие технические характеристики: мощность — 60кВт; напряжение — 380В; ток — 220А; частота вращения: номинальная — 1230об/ мин, максимальная — 2200об/ мин; максимальный момент при трогании — 1130н×м; максимальный момент — 932н×м [2, ст. 355];
Использование электродвигателей постоянного тока ДПВ-52 обусловлено рядом их достоинств:
– рациональное регулирование скорости в обширных пределах;
– большой пусковой момент даже при пониженном напряжении сети;
– высокая перегрузочная способность. Двигатели могут совершенствовать максимальный момент во много раз превосходящий номинальный. Большие перегрузки не вызывают остановки двигателей;
– более надежная работа аппаратуры автоматического управления;
Несмотря на перечисленные достоинства электродвигателей постоянного тока (ДПВ-52) им присущи ряд недостатков:
а) меньшая безопасность электродвигателей. Двигатель постоянного тока (ДПВ-52) является конструктивно сложным [3, ст. 120]. Присутствие коллектора, щеток и связанного с ними искрения, особенно при ухудшении коммутации, создает большие осложнения в эксплуатации, требуя непрерывного квалифицированного надзора и частых ремонтов.
б) высокая ценность двигателей постоянного тока (ДПВ-52).
в) потери в лишней ступени преобразования электроэнергии желательность в использовании тиристорного выпрямителя (устройство ТЕЗ 160/460Р) для преобразования переменного тока в постоянный ток, вызывает помимо соответствующих капитальных затрат, постоянные потери энергии в тиристорном выпрямителе.
г) необходимость вследствие использования тиристорного преобразователя высокой инженерно-технической подготовки обслуживающего персонала.
д) большие объемные размеры и большой вес электродвигателя усложняют монтажные и ремонтные работы.
Все выше перечисленные недостатки приводят к мысли об использовании не электрической электроэнергии, а какой-нибудь другой, более удобной в эксплуатации, более простой в конструкции, вида энергии.
Рис. 2. Общий вид и конструкция гидромотора
Применение гидропривода позволяет производить прогрессивные конструкции машин, уменьшить их габаритные размеры, повысить прочность, распространить возможности автоматизации управления. Гидропривод обеспечивает возможность создания многоприводных систем, реализации большой мощности в ограниченных габаритах, больших пусковых моментов при надежной защите от перегрузки, точное управление перемещениями и скоростями механизмов, автономное энергоснабжение и высокую надежность. Применение гидропривода в буровых станках во многом определяет безопасность труда рабочих, что является одним из основных критериев, определяющих возможность внедрения систем гидропривода [4, ст. 112]. На рисунках ниже изображена конструкция гидромотора.
Ниже проанализируем работу гидропривода вращения. Задаемся нагрузкой на гидромоторе
. Возьмем гидромотор типа МРФ-1000/25 со следующими техническими параметрами:
— рабочий объем гидромотора;
- переход давлений в гидромоторе;
— номинальное давление перед гидромотором;
— максимальное давление перед гидромотором;
— давление в сливной линии гидромотора;
- номинальная угловая скорость;
— максимальная угловая скорость;
— минимальная угловая скорость;
-момент на валу гидромотора;
— момент инерции гидромотора;
— гидромеханический КПД гидромотора;
— КПД гидромотора.
Суммарная мощность электродвигателей существующего привода равна
Суммарная мощность электродвигателей предлагаемого привода равна
Разница мощности при замене на предлагаемые приводы
Определим стоимость из расходованной электроэнергии за год
где 
=181сум. — стоимость потребляемой электроэнергии по данным “Узбекэнерго”.
Определяются годовые потери мощности:
где Т = 8800 — количество часов в году;
— коэффициент использования станка;
— коэффициент спроса оборудования;
Существующий вариант
;
Предлагаемый вариант
;
Существующий вариант
Предлагаемый вариант
Определили экономию электроэнергии:
В связи с вышеизложенными данными предлагаемая гидравлическая система обладает рядом преимуществ: отсутствие редуктора и электродвигателя основательно уменьшает и облегчает конструкцию буровой головки. Исключена еще одна ремонтная единица — редуктор. Все это облегчает ремонтные и монтажные работы; простота системы гидропривода вращения позволяет очень быстро найти неисправность и переводить ее экипажем станка, а не специальными специалистами; использование гидропривода позволяет максимально обезопасить ремонтные работы на мачте; конструкция станка и используемая на нем гидроаппаратура позволяет нам, использовать данную систему гидропривода не меняя основной конструкции станка.
Исходя из вышеизложенного, предлагаем заменить систему электропривода вращения на систему гидропривода. Что позволяет убрать из эксплуатации электродвигатель ДПВ-52, тиристорный преобразователь и заместить их на высоко моментный гидромотор и систему гидропривода к нему.
Литература:
1. Плащанский Л. А. Основы электроснабжения горных предприятий. — Издательство МГГУ, 2002г.
2. Чеботаев Н. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. — Горная книга, 2006г.
3. Жуковский А.А и др. Привод и системы управления буровых станков. — М.: Недра, 1990г.
4. Хамзаев А. А. «Методика корректировки уставок устройств релейной защиты при изменении конфигурации электрической сети золоторудного карьера «Мурунтау», г.Зарафшан, Навойский горно-металлургический комбинат» УГГУ, 2010г.
