Модернизация системы управления электроприводом генератор-двигатель скипового подъема СС-1 на руднике Октябрьский

14TNR.DOC

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РУДНИКА «ОКТЯБРЬСКИЙ» 5
РАСЧЕТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 9
1. Распределительная подстанция РП303 12
2. Трансформаторная подстанция ТП303Т 13
3. Расчет токов короткого замыкания на РП 14
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 17
1. Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ 17
3. Выбор подъемных канатов 18
4. Выбор многоканатной подъемной машины 20
5. Условие не скольжения шкива по ведущему валу 21
6. Продолжительность подъемной операции 22
7. Кинематика подъемной установки 23
8. Динамика подъемной установки 25
РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОДЪЕМА 29
1. Расчет элементов электропривода ШПУ 29
2. Расчет системы подчиненного регулирования координатэлектропривода 37
АППАРАТУРА АВТОМАТИЗАЦИИ . 49
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .. .65
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ .. 70
Библиографический список .78
Современные шахты и рудники представляют собой высокомеханизированные горнодобывающие предприятия оборудованные различными электрифицированными машинами механизмами и установками. Важное значение имеют стационарные установки: подъемные вентиляторные водоотливные компрессорные. Основное звено этих установок – электропривод технический уровень и соответствие режимам работы машины которого в значительной степени определяют технико-экономические показатели установок в целом. Стационарные установки - наиболее сложные и энергоемкие: мощность приводных двигателей вентиляторных установок достигает 4000 кВт а приводов современных подъемных установок и компрессорных станций превышает 10 000 кВт.
В связи с этим совершенствование систем электропривода стационарных установок представляет собой актуальную научно-техническую задачу привлечение внимания специалистов к решению которой будет способствовать повышению технического уровня шахтных систем использующих электроэнергию.
Важнейшую pоль в добыче и пpоизводстве цветных и дpагоценных металлов игpает Hоpильский гоpно-металлуpгическии комбинат.
Пеpвые геологические сведения о Hоpильском pайоне были получены академиком А.М.Мидендоpфом котоpый в 1839-1842 годах исследовал севеpо-восток Сибиpи. В 1866 году Ф.Б.Шмидт составил кpаткое геологическое описание каменноугольного местоpождения на склонах гоpы Pудной. В 1919 году в pайоне Hоpильскапод pуководством H.И.Уpванцева пpоводились поиски каменного угля а в 1920 году пpоводились топогpафические и геологические съемки. В pезультате этих pабот были обнаpужены сульфидные pуды с высоким содеpжанием металлов платиновой гpуппы. В 1925-1926 годах пpи изучении сульфидного местоpождения гоpы Pудной были обнаpужены вкpапленные pуды по pучьям: Угольному и Медвежьему. В 1936 году был обнаpужен небольшой выход диффеpенциpованной интpузии у подошвы гоpы Отдельной. Позднее в pезультате pазведочного буpения были установлены значительные по своим pазмеpам и мощности тела сплошных медно-никелевых pуд и мощные залежи вкpапленных pуд. С утвеpждения в 1962г. запасов полезного ископаемого начался новый пеpиод pазвития Hоpильского гоpно-металлуpгического комбината.
Ритмичная и бесперебойная работа рудных шахт в значитальной мере зависит от уровня технического состояния и правильной эксплуатации основного технологического оборудования и сооружений.
Весьма актуальными задачами теории и практики электропривода подъемных машин являются разработка и исследование современных систем управления так как они составляют основу автоматизации обеспечивающую повышение производительности облегчение труда обслуживающего персонала.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕТИСТИКА РУДНИКА «ОКТЯБРЬСКИЙ»
Талнахский рудный узел объединяющий Талнахское и Октябрьское сульфидные медно-никеливые месторождения является в настоящее время основной сырьевой базой Норильского горно-металлургического комбината. Генетически связанный с крупным сложным по морфологии Талнахским интрузивом габбро-долеритов месторождение представляет собой концентрацию на относительно небольшой площади сульфидных медно-никелевых руд открытых в 1960-1965 гг. и заканчиваемых ( на глубине свыше 1500 метров ) разведкой в настоящее время.
Талнахский рудный узел (территория около 100 км2)расположен в Норильском горно-промышленном районе на правобережье Норилки и приурочен к юго-западной оконечности плато Хараелах в области денудации его системами рек Талнах и Хараелах. В пределах рудного узла выделяются два месторождения сульфидных медно-никелевых руд: Талнахское и Октябрьское приуриченные к различным ветвям Талнахского интрузива габбро-долеритов.
В административном отношении площадь месторождения относится к Дудинскому району Таймырского автономного Красноярского края. Разрабатываемые месторождения связаны между собой железной дорогой НГМК и с морским портом в Дудинке.
По характеру рельефа выделяют горную и равнинные части.Горная восточная часть занимающая более 60% площади поля представляет собой плато с абсолютными отметками 500-600 метров расчленённое на отдельные возвышенности. Поверхность плато пологого (1-3’) наклонена на восток. Юго-западные склоны возвышенностей круто обрываются к равнине. В районе месторождения потекают реки и мелкие ручьи с небольшим сбросом в зимнее время и сильно разливающиеся в весенне-летний период имеются мелкие озера.
Климат района суровый полярный. Снежный покров держится с середины сентября до середины июня. Среднегодовая температура воздуха равна 86°. Особенностью климата являются сильные ветры наиболее частые в зимний период.
Мерзлота распространена повсеместно. Мощность многолетне-мёрзлых пород в горной части достигает 300-400 метров в долинной под руслами рек и озёр развиты талики.
Источнтками промышленного и бытового водоснабжения являются артезианские скважины и р.Норилка.
Промышленное значение имеют Норильск-1 Талнахское и Октябрьское месторождения.
Все месторождения локализуются в сложной по строению зоне Норильско-Хараелахского разлома в узлах пересечения его с северной частью Норильской и южной частью Хараелахской мульд.
В пределах Талнахского рудного узла выделяются 4 рудоносные ветви: Центральная (юго-западная) Северо-Восточная Северо-Западная и Нижняя.
Рудник «Октябрьский» строится на базе запасов богатых и медистых руд западного фланга Октябрьского месторождения приуроченного к Северо-Западной (Хараелахской) ветви Талнахского рудоносного интрузива габбро-долеритов локализованного в сульфатно-карбонатно-глинистой толще пород нижне- и средне-девонского возраста.
Поле рудника «Октябрьский» пространственно приурочено к западной части Хараелахской ветви Талнахской дифференцированной интрузии.
Хараелахская интрузивная ветвь представляет собой сложной формы линзовидное тело вытянутое в север-северо-западном направлении мощностью до 200 м. Интрузив согласно ложится на метаморфизованные породы нижнего девона и полого погружается в северо-восточном направлении.
В пределах поля рудника наблюдается многоярусное развитие оруденения. Выделяются три промышленных типа медно-никелевых руд на глубинах от 450 до 1050 м: богатые (сплошные) вкрапленные в интрузии и «медистые» ( прожилково-вкрапленные во вмещающих интрузив породах ). Наибольшую ценность представляют богатые руды первоочередная выемка которых и ведется в настоящее время. В 1997 году будут продолжены работы по подготовительной проходке для отработки «медистых» руд.
Выpаботки вентиляционно-закладочного гоpизонта и вентиляционные восстающие частично будут пpойдены по габбpо-долеpитам с вкpапленным оpуденением. Хаpактеpистика этих поpод аналогичная описанной выше.
Естественная обводненность выpаботок на pабочих гоpизонтах весьма незначительна и пpоявляется в виде потения капежа и очень pедко - слабостpуйного излива (в основном на западном фланге шахты 1) составляя в целом по полю 90 м3час. Hаиболее обводненными являются выpаботки гоpизонтов – 650м и 850м суммаpный пpиток по котоpым достигает 35м3час. Основной пpиток подземных вод фоpмиpуется по стволам и суммаpно составляет 40 –70 м3час.
В 1997 году существенного увеличения пpитока подземных вод в выpаботки всех гоpизонтов не ожидается.
Газоносность pуд и поpод на гоpизонтах ведения гоpных pабот низкая в составе газа пpеобладают инеpтные компоненты.
Поpоды всех гоpизонтов pазpеза поля pудника в ненаpушенном состоянии имеют высокуюпpочность f=8-14. По меpе пpиближения к зонам тектонических наpушений пpочностные свойства их снижаются.
В целом поpоды обладают интенсивной тектонической наpушенностью пpи тpещиной пустотности в наpушенных участках в сpеднем 5-10%.
Hаpушенность сплошных pуд в зоне ведения очистных pабот оценивается на 60-70% как сильная в остальной части – сpедняя. Устойчивость pуды сpедняя. Hаpушенность габбpо-долеpитов залегающих в кpовле залежи богатых pуд такая же как и в pудах. В поpодах подошвы пpедставленных оpоговикованными аpгиллитами и мегpелями тpещины кpутопадающие откpытого типа. Hаpушенность от сильной до слабой. Устойчивость поpод соответственно сpедняя и слабая. Контакт кpовли pудной залежи с пеpекpывающими ее габбpо-долеpитами по всему полю изобилует многочисленными ответвлениями пpожилков сульфидов обpазующих на отдельных участках штоквеpковые зоны богатого оpуденения зачастую пеpеходящего во вкpапленные. По тpещинам в поpодах кpовли pазвиваются ослабляющие минеpалы тальк хлоpит сеpпентин. Выше взоне вкpапленного оpуденения габбpо-долеpиты pазбиты тpещинами отдельности на блоки от 1м3 и более.
В интеpвале до 10м ниже контакта подошвы pудной залежи почти всегда пpоисходит обpушение подстилающих поpод до плоского
Hиже подошвы сульфидной залежи в 25-40м залегает силл-долеpитов высокая устойчивость котоpых в сочетании со слабой устойчивостью аpгилитов и меpгелей являются осложняющимт фактоpом пpи пpоходке и эксплуатации pудоспусков а также вентиляционных восстающих.
Халькопиpитовые pазности сульфидных pуд в отбитой масссклонны к быстpому окислению с выделением тепла.Случаев самовозгоpания вкpапленных в интpузиве и медистых pуд до сих поp не наблюдалось.
Все поpоды pудника pуды газоносны. Абсолютная метаностность пpимеpно 200м3сут. В этой связи pудник «Октябpьский» pаботает на индивидуальном газовом pежиме без отнесения к опpеделенной категоpии по газу.
Потpебителями пневматической энеpгии на pуднике являются буpовые установки «Бумеp-135» «Бумеp-121» станки для буpения закладочных скважин БМH-9 машины для обоpки кpовли ПЕК-24 (МОК-10) комплексы для пpоходки восстающих выpаботок КПВ-Б установки для возведения набpызгбетонной кpепи «Олива» и БМ-68 пневмоцилиндpы механизмов околоствольных двоpов закладочный комплекс на повеpхности идpугие пневмопpиемники. Значительный pасход сжатого воздуха тpебуется на пневмотpанспоpт закладочного бетона.
Компpессоpная станцияpасположенная на основной пpомплощадке pудника состоит из шести pабочих и двух pезеpвных туpбокомпpессоpов типа К-500-61-1. Пpоизводительность каждого компpессоpа 525м3мин. pабочее давление 08 Мпа.
Для механизации подъемно-тpанспоpтных pабот пpи pемонте туpбокомпpессоpов используется мостовой электpический кpан гpу-зоподъемностью 205 тонн.
Компpессоpная станция pудника входит в единую систему пневмоэнеpгетического хозяйства Талнахского пpомpайона.
Подача сжатого воздуха к подземным потpебителям осуществляется по двум магистpальным воздухопpоводам Dу=600мм пpоложенным в стволах КС-1 и КС-2 и одному магистpальному воздухопpоводу Dу=500мм пpоложенному от компpессоpной до пpомплощадки вспомогательных стволов и далее по стволу ВСС.
Откачка пpитока pудничных вод обеспечивается главной и вспомогательной водоотливными установками заглубленного типа.
Главная водоотливная установка pасположенная на гоp.-800м пpоизводит выдачу воды на повеpхность по тpубопpоводам Dу=350мм
(2 pабочих и 2 pезеpвных) пpоложенным в стволах КС-1 и КС-2. Hасосные агpегаты вспомогательной водоотливной установки pасположенной на гоp.-950м подают воду в водосбоpники главной водоотливной установки. Схема водоотлива pудника пpедусматpивает самотечное поступление pудничных вод со всех гоpизонтов шахт 1 и 2 в водосбоpники соответственной главной и вспомогательной водоотливных установок а также в связи с имеющимся запасом пpоизводительности последних пpием на гоpизонтах –800м -950м pудничных вод пеpекачиваемых с гоpизонтов –1300м и –1050м pудника «Таймыpский».
Очистка водосбоpников пpинята способом взмучивания водой с откачкой обpазовавшейся пульпы pабочими насосами.
Для механизации монтажных тpанспоpтных и pемонтных pабот в насосных камеpах пpедусмотpено использование pучных талей специальных гpузовых платфоpм и гpузовых лебедок.
Рабочее количество оборудования
установка «Бумер-135»
Погрузочно-доставочная
Самоходная машина для
осмотра кровли ПЕК-24
заряжания шпуров ЗМКД-2
закладочных скважин БМН-9
Комплекс для проходки
восстающих выработок
Установка для подачи и
Погрузочная машина ПНБ-4Д
транспортировки оборудо-
вания и материалов ВОМ
Самоходная машина для
Общий водопpиток по pуднику на пеpиод полного pазвития гоpных pабот по медистым pудам с учетом остаточных водопpитоков по веpтикальным стволам и технологической воды от закладки выpаботанного пpостpанства буpения с водой оpошения выpаботок и т.д. ожидается в 120-200м3ч из котоpых естесственных пpиток подземных вод составит
РАСЧЕТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Основными потребителями электроэнергии на поверхности рудника являются электродвигатели 6Кв подъёмных машин турбокомпрессоры вентиляторы калориферы электроосвещение.
Потребители электроэнергии рудника «Октябрьский» по степени бесперебойности электроснабжения относятся к I и II категориям по классификации ПУЭ.
Источником электроэнергии для электроприёмников рудника «Октябрьский» является Норильская ТЭЦ-2 электроснабжение всех ГПП рудника осуществляется от ТЭЦ-2 по ВЛ 110Кв.
Схемы коммутации ГПП принимаются без выключателей на стороне высшего напряжения с установкой короткозамыкателей в цепях трансформаторов.
На ОРУ-110Кв принята упрощённая схема с отделителями и короткозамыкателями и «мостиком» со стороны ВЛ.
РУ 6Кв выполняется с одинарной системой шин секционированный на четыре секции с АВР на секционных масляных выключателей предусматриваются комплектные устройства БПРУ.
Предусматриваются следующие виды защит на трансформаторах ТРДН-25000110:
Продольная диф. Защита.
Максимальная токовая защита с выдержкой времени с вольтметровой блокировкой на стороне высшего напряжения.
Максимальная токовая защита с выдержкой времени на вводах 6Кв.
Газовая защита в баке трансформатора действующая на отключение и на сигнал.
Газовая защита в баке переключающего устройства действующая на отключение и на сигнал.
Реле уровня масла с действием на сигнал.
Защита от перегрузки с действием на сигнал.
Защиты дифференциальная газовая максимальная действуют на включение короткозамыкателя для отключения питающей линии 110 Кв со стороны ТЭЦ-2.
После включения короткозамыкателя в первую бестоковую паузу производится отключение повреждённого трансформатора с помощью отделителя.
На питающих линиях 110Кв на ТЭЦ-2 (яч.621) предусматривается 2-х ступенчатая токовая защита от междуфазных к.з. и 2-х ступенчатая земляная защита. Ячейка №6 оборудована вышеуказанной защитой для ячейки №21 необходимо предусматривать защиту вновь.
Предусматривается УРДВ. На секционных масляных выключателях предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени с ускорением при действии АВР.
На линиях ТП предусматривается максимальная токовая защита от однофазных замыканий с действием на сигнал.
На линиях электродвигателей турбокомпрессоров предусматривается дифференциальная защита от асинхронного хода с реле мощности защита от однофазных замыканий с действием на отключение защита минимального напряжения защита от перегрузки.
Предусматриваются следующие автоматические устройства:
АВР СМВ 6Кв при отключении одного из трансформаторов или питающей линии. При восстановлении напряжения на трансформаторе производится автоматический возврат к первоначальной схеме АВР с частотным пуском и контролем направления мощности.
АПВ вводов 6Кв на ГПП при отключении на длительное время одного из трансформаторов которое вводится вручную на оставшемся в работе трансформаторе.
АВР собственных нужд 220в.
Автоматическое управление переключателем напряжения под нагрузкой на силовых трансформаторах ГПП.
Управление обдувкой трансформаторов ГПП.
Автоматические осциллографы для записи аварийных процессов на ГПП.
Управление вводными и секционными выключателями 6Кв на ГПП предусматривается со щита управления на котором размещается также аппаратура защиты и автоматики силовых трансформаторов и секционных выключателей. Управление выключателями линий 6Кв производится с помощью ключей установленных на камерах. Защита силоваых трансформаторов и секционных выключателей 6Кв выполняется на переменном оперативном токе. В качестве источника энергии для отключения вводных и секционных выключателей 6Кв и отделителей 110 Кв используются предварительно заряженные конденсаторы.
Релейная защита управление автоматика и сигнализация отходящих линий 6Кв выполняется на выпрямленном оперативном токе с применением выпрямительных блоков БПТ и БПН с выходным напряжением 220В.
Для подключения блоков на выводах 6Кв предусматривается установка второго комплекта трансформаторов тока 2-х фазах.
Питание цепей соленоидов включения электромагнитных приводов выключателей предусматривается от комплектных выпрямительных устройств типа БПРУ.
Предусматривается аварийная и предупредительная сигнализация на подстанции приспособленная для выдачи телесигналов диспетчеру сетей и подстанций.
Предусматривается измерение тока на вводах 6;04Кв всех отходящих линий 6Кв. Измерение напряжения на шинах 6;04;022Кв.
Учёт активной и реактивной электроэнергии производится на вводах 6Кв на отходящих линиях 6Кв.
Распределительные устройства 110Кв открытого типа (ОРУ 110Кв) всех ГПП выполнены по упрощенной схеме с отделителями и короткозамыкателями.
На ОРУ 110Кв для обслуживания оборудования сооружаются решетчатые специальные площадки.
Из-за больших снежных заносов всё электрооборудование ОРУ 110Кв приподнято над землёй.
Распределительные устройства 6Кв всех ГПП (РУ-6Кв) выполняется закрытого типа комплектуются шкафами серии КРУ2-6Э с выключателями ВМГ-10К и приводами ПЭ-II.
Закрытая часть ГПП выполняется в одноэтажном исполнении с продуваемым кабельным подпольем.
Для защиты открытой части ГПП от прямых ударов молний на приёмных порталах 110Кв и зданиях ГПП устанавливаются стержневые молниеотводы. Для защиты оборудования от атмосферных перенапряжений на вводах ГПП со стороны 110Кв и на шинах 6Кв устанавливаются комплекты вентильных разрядников.
Трансформаторное масляное хозяйство проектом не предусматривается.
Ремонт ревизия трансформаторов и очистка масла производится централизованно в цехе ремонта трансформаторов комбината.
Отвод масла из-под гравия в аварийных случаях осуществляется в подземный резервуар для слива масла рассчитанный на полный объём масла одного трансформатора. Профилактический и текущий ремонт электрооборудования производится непосредственно на ГПП.
На всех ГПП предусмотрены открытые ремонтные площадки и электромастерские.
Распределительные подстанции 6Кв и трансформаторные подстанции 604Кв выбраны с учётом распределения нагрузок удобства обслуживания.
РП-6Кв комплектуются из ячеек КСИ-272 ТП-604Кв – КТП серийного производства что обеспечивает выполнение электромонтажных работ индустриальным методом.
Питание электромагнитных приводов выключателей предусмотрено от блоков питания типа БПРУ.
Скиповые подъемные машины СПМ (ЮПМ) размещены в башенном копре ствола СС-2 рудника «Октябрьский» и предназначены для выдачи горной массы с горизонта 1000 м.
Силовой трансформатор СПМ (ЮПМ) запитан напряжением 6 Кв от распределительной подстанции РП-303 ячейки 4 (3) которая в свою очередь запитана от ГПП-29 шкаф 4 (11). Со вторичных обмоток силового трансформатора напряжение подается на вентильные секции силового тиристорного преобразователя.
Произведем расчет электроснабжения участка скипового подъема СС-2 рудника «Октябрьский» по установленной мощности и коэффициенту спроса [8].
Выберем сечение и тип кабеля по максимально допустимому току нагрева и экономической плотности тока.
Расчетные нагрузки участка приведены в табл. 2.1.
1.Распределительная подстанция РП303
Для определения расчетной нагрузки воспользуемся методом расчета по установленной мощности и коэффициенту спроса.
Для группы однородных по режиму работы приемников расчетную нагрузку определим из выражений:
Рр=КсРном=085000=4000кВт; (2.1)
Qр=Ррtgj=400008=3000кВар; (2.2)
Sр==Ррcosj=400008=5000Кв×А (2.3)
где Кс – коэффициент спроса данной характерной группы приемников принимаемый по справочным материалам;
tgj - соответствует характерному для данной группы приемников cosj определяемому по справочным материалам;
Рном – номинальная мощность данной группы приемников.
Согласно [7] кабель для питания подъемных двигателей выберем по допустимому току нагрева и экономической плотности тока.
Так как секции распределительной станции симметричны расчетные токи будут равны. Определим их по формуле:
Iр1=Iр2===481А (2.4)
где Sр – полная расчетная нагрузка Кв×А;
Uном – номинальное напряжение сети Кв.
Сечение проводников проверим по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяем из соотношения[7]:
Fэк=Iрjэк=48117=283мм2 (2.5)
где jэк=17 – экономическая плотность тока при числе использования Ти=4500ч согласно таблице 1.3.36 из [7];
Fэк=Iрjэк=96217=566мм2.
Согласно табл. 1.3.18 из [8] приняли четыре кабеля ААБГ3185.
2.Трансформаторная подстанция ТП303Т
Рр=КсРном=07700=490кВт; (2.7)
Qр=Ррtgj=4901=490кВар; (2.8)
Sр==Ррcosj=49007=693Кв×А (2.9)
Согласно [7] кабель для питания трансформаторной подстанции выберем по допустимому току нагрева и экономической плотности тока.
Так как секции трансформаторной подстанции симметричны расчетные токи будут равны. Определим их по формуле:
Iр1=Iр2===64А (2.10)
Сечение проводников проверим по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определим из соотношения:
Fэк=Iрjэк=6417=37мм2 (2.11)
Fэк=Iрjэк=12717=75мм2.
Согласно табл. 1.3.18 из [8] приняли кабель ААБГ395.
2.Расчет токов короткого замыкания
Для расчета токов короткого замыкания составим схему замещения (рис.2.2.).
Используем метод расчёта в относительных единицах [8]:
Ес*=1 – ЭДС системы;
Задаёмся базисными условиями:
Sб=1000 МВ×А – базисная мощность;
Рис.2.2. Схема замещения
Uб=63 Кв – базисное напряжение.
Определяем базисный ток по формуле:
Вычислим сопротивления элементов системы.
Индуктивное сопротивление питающей сети:
где SКЗ=3000МВ×А – мощность короткого замыкания системы.
где Uкз1=105% Uкз1=78% - напряжение короткого замыкания [4];
Sт1 ном=35000Кв×А Sт2 ном=8000Кв×А – полная мощность трансформатора [4].
Для высоковольтных линий:
хв*=хув=04360=038 (2.17)
где хув=04Омкм – индуктивное сопротивление одного км кабеля;
Для кабельных линий:
хк*=хук=00750=082 (2.18)
где хук=007Омкм – индуктивное сопротивление одного км кабеля [8].
Рассчитаем ток короткого замыкания [8]:
Iкз(3)=Iб==229Ка (2.19)
Наибольшее значение ударного тока короткого замыкания определяем по формуле [8]:
где куд=18 – ударный коэффициент [8].
Действующее значение ударного тока определяем по формуле:
Iуд=I=583=88Ка. (2.21)
Принимаем комплектное распределительное устройство из табл.11.6 [9] КМ-1-10-20-У3 со следующими техническими характеристиками:
Номинальное напряжение Кв 6
Номинальный ток А 3200
Номинальный ток сборных шин А 3200
Номинальный ток отключения выключателя Ка 20
Стойкость главных цепей к токам КЗ:
электродинамическая Ка 51
термическая Кас 2030
Тип выключателя ВМП-10К
Тип привода к выключателю ПЭ-11
Система сборных шин одинарная
Габаритные размеры мм 75012002310
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Основными параметрами механической части шахтной подъемной установки (ШПУ) являются такие величины как оптимальная масса поднимаемого груза диаметр головных и хвостовых канатов оптимальные скорость ускорение и замедление движения эффективная мощность подъема. Расчет этих параметров и выбор соответствующих изделий – задача проектирования механической части ШПУ.
Технические решения принятые по механической части ШПУ служат основой для выбора той или иной системы электропривода. Этим завершается первый этап проектирования автоматизированного электропривода. Основная задача второго этапа проектирования – выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для ШПУ принятой на первом этапе проектирования. На основе технических решений принятых на первом и втором этапах проектирования выбирают регуляторы тока скорости и другие технические средства составляющие систему автоматического управления электроприводом «управляемый выпрямитель – двигатель» (УВ-Д).
Произведем расчет механической части электропривода согласно методике приведенной в [13].
1.Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ
Годовая проектная производительность подъема Аг=2345тыс.тгод
Глубина вертикального ствола Нст=1000м
Число горизонтов один
Назначение подъема подъемруды
Выход породы на подъем нет
Число рабочих дней в году 300
Число часов работы в сутки 18
Коэффициент резерва 15
Диаграмма скорости семипериодная
Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:
Нр=Нст+hзагр+hразгр+2=1000+30+35+2035=1066м (3.1)
где Нст – глубина вертикального ствола;
hзагр – расстояние по вертикали от отметки откаточного горизонта до нижней кромки загрузочного бункера;
hразгр – расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верхней кромки приемного бункера:
Часовая производительность ШПУ:
где Ач – часовая производительность ШПУ тч;
Аг – годовая производительность ШПУ тгод;
с – коэффициент резерва производительности (с=15) [13];
nд – число рабочих дней в году;
t – время работы подъемной установки в сутки ч.
Оптимальная грузоподъемность Qопт кг при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на подъемной установке будут минимальными определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:
Qопт=Ач=651=32452кг (3.3)
где Ач – часовая производительность кг;
Нп – высота подъема м;
tп – продолжительность паузы с.
Выбираем стандартный скип 2СН11-2 грузоподъемностью Qп=25т массой Qс=244т путем разгрузки h=24м[13].
Высота подъема с учетом высоты скипа hс=13м:
Н=Нр+hс=1066+13=1079м (3.4)
Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:
Нк=Н+lк=1066+13+18=1097м (3.5)
где Н – высота подъема м;
3.Выбор подъемных канатов
Линейную массу каната Pк кгм определим по формуле:
где Qп и Qс – масса полезного за один раз поднимаемого груза и
собственная масса скипа кг;
sв – временное сопротивление разрыву проволок каната Нм2;
rо – условная плотность каната кгм3;
Нк – расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива
Число подъемных канатов nк многоканатного подъема определили по формуле:
где Рк – линейная масса канатов кгм;
Dшт – диаметр шкива трения м;
jк – коэффициент зависящий от конструкции каната;
y - отношение Dшт к диаметру каната dк по ПБ для системы с
отклоняющими канатами y ³ 95.
Предварительно применим четыре каната nк=4 диаметром dк=465мм линейной массой каната Рк=84кгм разрывным усилием
Линейную массу gк уравновешивающих канатов определили по формуле:
где nк – количество подъемных канатов;
Рк – линейная масса подъемного каната кгм;
nук – количество уравновешивающих канатовкоторых по ПБ должно быть не менее двух.
Применили три стандартных плоских каната с размерами 170 275мм расчетной массой gк=115кгм.
Разность линейных масс:
nкРк=nукgк = 484-3112=09кгм (3.9)
Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.
4.Выбор многоканатной подъемной машины
Наметим к применению многоканатную подъемную машину ЦШ-54
со следующими техническими характеристиками [13]:
Диаметром канатоведущего шкива D=5м;
Количеством подъемных канатов n=4;
Статическим натяжением канатов 1450Кн;
Разностью статических натяжений канатов 350Кн;
Маховым моментом машины 6250Кн×м2;
Маховым моментом отклоняющих шкивов 500Кн×м2.
Фактические значения статических натяжений канатов и разности статических натяжений канатов расчитаем по формулам:
Тст max=(Qп+Qс+РкНк)g=(25103+244103+4841097)981=846103Н
Тст=846103 Н(факт)1450103Н(норма); (3.10)
Fст=[Qп+(Рк-q)Н]g=[25103+(484-3115)1079]981=236103Н
Fст=236103Н(факт)350103Н(норма). (3.11)
Коэффициенты запаса прочности Zо и Zmin рассчитали по формулам:
Zо===109(факт)>95(норма) (3.12)
= =63(факт)>45(нор) (3.13)
Qп Qс – масса полезного груза и масса сосуда кг;
nк nук – количество подъемных и уравновешивающих канатов;
Qр – суммарное разрывное усилие всех проволок каната Н;
Рк qк – линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов кгм;
Нк – расстояние от нижней приемной площадки до оси канатов ведущего шкива м;
lз – отвес уравновешивающих канатов в зумпфе м.
Окончательно применим многоканатную машину типоразмера
ЦШ-54 четыре подъемных каната типа ЛК-РО маркировочной группы
68 диаметром 465мм и три уравновешивающих каната размером
Техническая характеристика машины ЦШ-54.
Диаметр канатоведущего шкива Dш=5м; Количество подъемных канатов nк=4;
Маховый момент машины GD2м=6250Кн×м2;
Маховый момент отклоняющих шкивов GD2ош=500Кн×м2;
5.Условие не скольжения шкива по ведущему валу
Статический коэффициент безопасности Ксб рассчитываем по формуле:
где Fст max=(Qп+Qс+Ph+c)g – возможное наибольшее натяжение одной
ветви каната охватывающего ведущий шкив Н;
е – основание натурального логарифма;
f – коэффициент трения между канатами и футеровкой ведущего
a - угол охвата ведущего шкива рад;
с= - сопротивление движению одной ветви каната;
к=11 – для скипового подъема [13].
Максимально допустимые ускорение и замедление (а1 max а3 max)
определяем по формулам:
=228(факт)>2(норма) (3.15)
где m1=Qc+Qh==616103кг;
m2=Qп+Qс+PH=25103+244103+4841079=857103кг;
А=РLвш=48444=14784кг×м;
mош === 2039кг – приведенная масса всех отклоняющих шкивов кг;
Lвш – длина подъемного каната от уровня верхней приемной площадки до соприкосновения его с ведущим шкивом трения м.
Примем семипериодную диаграмму скорости со значениями ускорения и замедления а1=а3=06мс2 а=а²=03мс2 что составляет менее 80% от максимально допустимых значений по правилам безопасности и значениями скоростей V=V²=08мс2.
6.Продолжительность подъемной операции
Число подъемных операций в час nпч определили по формуле:
nпч=АчQп=651103244103=26. (3.17)
Расчетная продолжительность подъемной операции Трп определим
Трп=3600nпч=360026=139с. (3.18)
Продолжительность движения подъемных сосудов Тр рассчитаем по формуле:
Тр=Трп-tп=139-11=128с (3.19)
где tп – продолжительность паузы с [13].
Среднюю скорость подъема Vср определяем по формуле:
Vср=НТр=1079128=84мс (3.20)
где Н – высота подъема м.
Ориентировочную максимальную скорость подъема Vmax рассчитаем по формуле:
Vmax=acVср=13584=114мс (3.21)
где ас – множитель скорости принимаемый 115135 [13].
Требуемую частоту вращения nкт ш рассчитаем по формуле:
nкт ш=60VmaxpDкт ш=60114(3145)=44обмин. (3.22)
Ориентировочная мощность приводного двигателя:
Nор===3180кВт (3.23)
где к – коэффициент учитывающий сопротивление воздуха при движении подъемных сосудов трение в подшипниках направляющих шкивов жесткость канатов (к=11 [13]);
Qп – масса полезного груза кг;
Н – высота подъема м;
g=981мс2 – ускорение силы тяжести;
Тр – продолжительность движения подъемных сосудов с;
hп=093 – КПД подъемной установки;
r=13 – коэффициент динамического режима установки учитывающий динамическую нагрузку для скиповых многоканатных установок.
Наметим к применению двигатель типа П2-800-255-КУ4 мощностью 4000кВт с частотой вращения 50обмин [14].
7.Кинематика подъемной установки
Основание трапецеидальной диаграммы скорости То соответствующий путь Но и модуль ускорения ам определим по формулам:
То=Тр-t-t1-t²1-t²+=128-3-2-2-3+=121c (3.24)
где Тр – продолжительность движения с;
t t1 t² t²1 –продолжительность движения скипа при ходе по разгрузочным кривым с;
V и V² - скорость выхода из разгрузочных кривых и входа в них мс;
а1 и а3 – ускорение и замедление мс2.
Но=Н-2hр+=1079-224+=1075м (3.25)
hр – путь движения скипа в разгрузочных кривых м.
Ам=а1а3(а1+а3)=0606(06+06)=03мс (3.26)
Причем продолжительность t t1 движения порожнего скипа при ходе ролика его по разгрузочным кривым продолжительность t² t²1 движения груженого скипа при ходе ролика по разгрузочным кривым определим по формулам :
t=t²=Vа=Va²=0803=3с ; (3.27)
Продолжительность t1t3 и путь h1h3 движения скипа с ускорением а1 и замедлением а3 найдем по формулам :
t1=t3=== =19с ; (3.29)
h1=h3====122м (3.30)
Путь h2 и продолжительность t2 равномерного движения определим по формулам :
h2=Н-2hp-h1-h3=1079-224-122-122=830м ; (3.31)
t2=h2Vmax=830114=69с. (3.32)
Расчетную максимальную скорость подъема Vmax определили по формуле:
Vрм=амТо-=03121-=104мс. (3.33)
Требуемая частота вращения:
Продолжительность движения Т подъемных сосудов определили по
Т=t+t1+t1+t2+t3+t²1+t²=3+2+19+69+19+2+3=117с (3.35)
Фактический коэффициент резерва производительности Сф нашли по формуле:
где С=15 – коэффициент резерва производительности [13].
Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:
V=V²=08мс; t=t²=3с; hp=26м; Vma
t1=t3=19с; h1=h3=122м; h2=830м; t2=69с;
a=a²=03мс2; a1=a3=06мс2; Т=117с; Н=1079м;
8. Динамика подъемной установки
машины типа ЦШ-54 mм отклоняющих шкивов mош и двигателя типа П2-800-255-8КУ4 mд рассчитали по формулам :
mм=GD2мGd2шт=625010398152=255103кг ; (3.37)
mош=GD2ошGd2шт=50010398152=2039кг ; (3.38)
mд=GD2дGd2шт=240010398152=9786кг . (3.39)
где GD2м GD2ош GD2д – маховые моменты машины отклоняющих шкивов
и якоря двигателя Н×м2.
Длину подъемных канатов Lпк определяем по формуле:
Lпк=Н+2hвк+pDшт2=1079+235+31452=1157м (3.40)
hвк – расстояние от верхней приемной площадки до оси шкива
Dшт – диаметр шкива трения м.
Длину уравновешивающих канатов Lук определяем по формуле:
Lук=Н+30=1079+30=1109м (3.41)
где 30 – ориентировочная длина каната на образование петли в зумпфе ствола и закрепление каната к подъемным сосудам м.
Массу mп всех движущихся частей подъемной установки приведенную к окружности шкива трения определим по формуле:
mп=Qп+2Qc+LпкР+Lукq+mош+mм+mд=
=25103+2244103+1157484+11093115+255103+2039+9786=
где Qп и Qc – масса полезного груза и масса скипа кг;
P и q – линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов кг;
Lпк и Lук – длина подъемных и уравновешивающих канатов кг;
mош mм mд – масса отклоняющего шкива машины и якоря двигателя кг.
Движущие усилия F получаем из основного динамического уравнения академика М.М.Федорова (табл. 3.1):
F=[11Qп+(Н-2hx)(q-P)]g ± mпа=
=[1125103+(1079-2hx)(3115-484)]981 ± 188103а=
=283103-235hx ± 188103a . (3.43)
Эквивалентное усилие Fэк рассчитываем по формуле:
где Тп=куд(t+t1+t1+t3+t²+t²1)+t2+kпtп=05(32+22+192)+69+02511 =96с;
куд=05 кп=025 – коэффициенты учитывающие ухудшение услоохлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движения [13];
F и t – усилие и продолжительность элементарного участка на диаграмме усилий.
=(3394002+3393812)+(2829812+282981282943+2829432)+
+(3957442+3928742)+(2800742+280074260552+2605522)+
+(1477522+1448832)+(2576832+257683257254+2572542)+
+(2012542+2012212)=9158103Н .
Диаграммы движущих усилий приведены на рис.3.1
Коэффициент перегрузки при подъеме :
кпод===1282(норма) [13] (3.45)
где Fmax – максимальное движущее усилие при подъеме груза Н.
Номинальную мощность двигателя Рд выбираем из условия:
Рном ³ Рэф=Nэф===4317кВт . (3.46)
Окончательно примем двигатель П2-800-255-8КУ4 номинальной мощностью Рном=5000кВт [14] частотой вращения nном=63обмин так как разность между эквивалентной мощностью и номинальной превышает 5% т.е.:
а перегрузка в период разгона составит:
l===131 lдв=1 (3.47)
где lдв – перегрузочная способность выбранного двигателя.
РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОДЪЕМА
1.Расчет элементов электропривода подъемной установки
Основная задача второго этапа проектирования – выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для подъемной установки принятой в 3 разделе данного проекта.
Расчет произведен согласно [23571114].
1.1.Исходные данные для расчета динамики электропривода
Номинальная мощность Рном=5000кВт
Номинальная частота вращения nном=63обмин
Номинальное напряжение Uном=930В
Номинальный ток Iном=5740А
Номинальный момент Мном=774Кн×м
Номинальный поток возбуждения Фном=375Вб
Коэффициент полезного действия hном=905%
Ток возбуждения Iв=145А
Напряжение обмотки возбуждения Uв=200В
Число параллельных ветвей якоря 2а=16
Сопротивление обмотки якоря Rя20=000348Ом
Сопротивление дополнительных полюсов Rд20=0000631Ом
Сопротивление компенсационной обмотки Rк20=000235Ом
Сопротивление обмотки возбуждения Rв20=087Ом
Перегрузочная способность (рабочая) lр=16
Перегрузочная способность (выключающая) lв=18
Число витков якоря Wяд=108016
Число витков главного полюса Wпд=84
Число витков добавочного полюса Wдд=2
Число витков компенсационной обмотки на полюс Wкд=3
Номинальное напряжение Uс=6000В
Мощность короткого замыкания Sк=15000МВ×А
Эффективная мощность подъема Рэф=4317кВт
Максимальная скорость подъема Vmax=16мс
Средняя скорость Vср=84мс
Множитель скорости l=135
Радиус шкива трения Dшт=5м
Максимальное усилие Fmax=395743Н
1.2.Выбор тиристорного преобразователя
Наметим к применению силовую 12-пульсную схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи возбуждения двигателя и последовательным соединением выпрямительных мостов. После выбора тиристорного преобразователя силовую схему уточним.
Активное сопротивление якорной цепи Rяц определяем по формуле:
Rяц=к1к2(Rя20+Rд20+Rк20+Rщ)=11511(000348+0000631+000235+00005)=000880566Ом (4.1)
где к1=115 – коэффициент приведения к рабочей температуре 60°С;
к2=11 – коэффициент учитывающий сопротивление соединительных проводов;
Rя20 Rд20 Rк20 Rщ – сопротивление обмотки якоря дополнительных полюсов компенсационной обмотки и щеточного контакта Ом
Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью определим по формуле:
где Uном и Iном – номинальные напряжение и ток двигателя В А;
Rяц – сопротивление якорной цепи Ом;
Vmax – максимальная скорость подъема мс.
Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:
DUк ср=05eккuVmax=050065516=264В (4.3)
где ек – напряжение короткого замыкания трансформатора отн.ед..
Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:
Iэф=Рэф(VmaxкU)=4317103(1655)=4906А (4.4)
где Рэф – эффективная мощность подъема Вт.
Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам – выпрямленному току Id ном и выпрямленному напряжению Ud ном при соблюдении условий:
Id ном ³ Iэф и Ud ном ³ Uном.
Применим комплектный тиристорный электропривод КТЭУ-63001050-1249314-200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3-63001050Т-10ОУ4 с последовательным соединением мостов [4].
КПД тиристорного преобразователя рассчитываем по формуле:
где Udo – максимальное выпрямленное напряжение (угол управленияa=0) В;
DUк ср – коммутационное снижение выпрямленного напряжения В;
DUт=096В – среднестатистическое падение напряжения на тиристоре [3].
Передаточный коэффициент ктп тиристорного преобразователя определим по формуле:
ктп=Ud номUвх тп=10508=13125В (4.6)
где Ud ном – номинальное выпрямленное напряжение В;
Uвх тп=8В – входное напряжение управления В [3].
1.3.Выбор силового трансформатора
Полную мощность силового трансформатора Sт определим по формуле :
Sт=105=105=7500кВт (4.7)
где км ср вз – средневзвешенный коэффициент мощности.
Рном – номинальная мощность двигателя кВт.
Линейное напряжение вторичной обмотки необходимое для выбора трансформатора определим по формуле:
U2=(кзксх)(Vmaxкu+DUк ср+IэфRяц)=(11135)(1655+264+4906000881)=773В (4.8)
где кз=11 – коэффициент запаса [3];
ксх=135 – коэффициент схемы выпрямления [3];
кu – коэффициент пропорциональности В(мс);
DUк ср – коммутационное снижение напряжения В;
Iэф – эффективный ток А;
Vmax – максимальная скорость мс.
Выбор трансформатора производится по двум параметрам – полной мощности Sт ном и напряжению на вторичной обмотке U2ном при соблюдении условий:
Sт нои ³ Sт и U2ном ³ U2 .
Для комплектной поставки в составе преобразовательного агрегата типа ТП3-63001050-10ОУ4 применим масляный двухобмоточный с двумя активными частями в одном баке трансформатор типа ТДПД-800010У2 [4].
1.4.Расчет сглаживающего реактора
Сглаживающую индуктивность определяем из условия непрерывности выпрямленного тока. При этом принимается что при угле отпирания тиристоров a=80° и токе нагрузки 10% от номинального (01Id ном) режим прерывистого тока должен быть исключен.
Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока Rs рассчитываем по формуле:
RS=Rяц+=000880566+=001438Ом (4.9)
Индуктивность якоря двигателя Lд определяем по формуле Лиумвиля-Уманского:
Lд=с101=03110-3 Гн (4.10)
где с1=01 – коэффициент для компенсированных электродвигателей;
р=16 – число пар полюсов;
nдв ном – номинальная частота вращения двигателя обмин;
Uном – номинальное напряжение двигателя В;
Iном – номинальный ток двигателя А.
Индуктивность трансформатора Lт определим по формуле:
Lт=Lт1+Lт2=22=003610-3Гн (4.11)
где ек – напряжение короткого замыкания отн.ед.;
U2 ном – фазное напряжение вентильной обмотки В;
I2 ном – ток вентильной обмотки А;
f – частота питающей сети Гц.
Индуктивность сглаживающего реактора определяем по формуле:
где Uном – номинальное напряжение двигателя В;
Применим реактор типа СРОС3-3200МУХЛ4 на номинальный ток 3200А и с индуктивностью 05мГн [4].
Сопротивление реактора определяем по формуле:
Rр===12110-4Ом; (4.13)
где DРр – потери при номинальном выпрямленном токе [ ] Вт;
Iр ном – номинальный ток А.
Эквивалентное сопротивление цепи выпрямленного тока определим по формуле:
Rэ=Rяц+Rр+Rт+Rш=000880566+0000121+20000454+000047=0011Ом (4.14)
где Rяц – сопротивление якорной цепи Ом;
Rр – сопротивление сглаживающего реактора Ом;
Rт – сопротивление фазы трансформатора Ом;
Rш – сопротивление шинопровода Ом.
Эквивалентная индуктивность якорной цепи двигателя:
Lэ=Lт+Lр+Lд=004210-3+0510-3+03110-3=0852мГн (4.15)
где Lт – индуктивность трансформатора Гн;
Lр – индуктивность сглаживающего дросселя Гн;
Lд – индуктивность двигателя Гн.
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи рассчитаем по формуле:
Tэ=LэRэ=085210-30011=0077с. (4.16)
1.5.Расчет автоматического выключателя в якорной цепи
Коэффициент пропорциональности между движущим усилием и током якоря двигателя кf определим по формуле:
Электромеханическую постоянную времени электропривода определим по формуле [3]:
Тм=MrS(KUKF)=188103001438(5552)=095с (4.18)
где КU – коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью;
КF – коэффициент пропорциональности между движущим усилием и
током якоря двигателя;
Максимальный ток двигателя Imax рассчитаем по формуле:
Imax===7610А. (4.19)
Ток уставки Iуст срабатывания реле максимальной защиты определим по формуле:
Iуст=кнImax=117610=8371 А (4.20)
где кн=11 – коэффициент надежности [3].
Применим автоматический выключатель ВАТ-42-630010-Л-У4 с реле защиты РДШ-6000 и диапазоном тока уставки 8000-12000А [4].
1.6.Выбор тиристорного возбудителя
Индуктивность обмотки возбуждения двигателя определим по формуле: Lов=L+Lр=2Рwв2=16842 =31Гн (4.21)
где L – индуктивность обусловленная полезным потоком Гн;
Lр – индуктивность от полей рассеивания Гн;
р – число пар полюсов;
Wв=84 – число витков нв полюс;
sном=1.1 – коэффициент рассеивания при номинальном потоке;
DФ – изменение потока вызванное соответствующим изменением
ампер-витков (DIвWв) рис. Вб.
Рис.4.1 Кривая намагничивания электродвигателя
Постоянную времени цепи возбуждения Тв определим по формуле:
где Lов - индуктивность обмотки возбуждения Гн;
Rов - сопротивление обмотки возбуждения Ом.
Время рывка tр при высоте подъема Н=1079м согласно графику [3]:
Требуемое значение коэффициента форсировки кф определим формуле:
Тв=tрln»05кфtр кф=Тв(05tр)=306(052)=306 (4.23)
где Тв - постоянная времени возбуждения с.
Максимальное значение выпрямленного напряжения Umax определим по формуле:
Ud max=кфUв ном=306145=4437В (4.24)
где Uв ном - номинальное напряжение возбуждения В.
Применим тиристорный возбудитель ТПР9-320460Р-31У4 с номинальным током 320А и номинальным напряжением 460В [4].
Передаточный коэффициент ктв тиристорного возбудителя определим по формуле:
ктв=Ud номUвх тв=4608=575 (4.25)
где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение В;
Uвх тв=8В - выходное напряжение управления.
1.7.Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости
Применяем тахогенератор типа ПТ-42 с номинальной частотой вращения nтг ном=100обмин и номинальным напряжением Uтг ном=230В [4].
Максимальное напряжение на выходе тахогенератора Uтг max определим по формуле:
Uтг=Uтг ном(nдв номnтг ном)=230(63100)=145В (4.26)
где Uтг ном - номинальное напряжение тахогенератора В;
nдв ном - номинальная частота вращения двигателя обмин;
nтг ном - номинальная частота вращения тахогенератора обмин.
Передаточный коэффициент ктг рассчитаем по формуле:
ктг=Uтг maxnдв ном=14563=23В(обмин). (4.27)
Рассчитанные данные сведем в таблицу 4.1:
Эффективный ток Iэф=4906А
Максимальный ток Imax=7610А
Номинальный момент Мном=774кН×м
Номинальный поток возбуждения Фном=37.5Вб
Суммарное сопротивление цепи якоря Rя=0.00348Ом
Суммарная индуктивность цепи якоря Lя=0.01438Гн
Индуктивность сглаживающего реактора Lр=0.02мГн
Сопротивление обмотки возбуждения Rв=0.87Ом
Нормальное ускорение а1=06мс2
Нормальное замедление а3=06мс2
Тиристорный преобразователь
Постоянная времени Тm=002с
Максимальное выпрямленное напряжение Udmax=1050А
Коэффициент передачи Ктп=13125В
Тиристорный возбудитель
Постоянная времени Твm=306с
Максимальное выпрямленное напряжение Udmax=460В
Коэффициент передачи Ктв=575
Коэффициент форсировки Кф=306
Номинальный ток шунта Iном=200А
Система электропривода
Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя
и линейной скоростью Кv=55В(мс)
Коэффициент пропорциональности между движущим усилием
и током якоря Кf=52НА
Суммарная приведенная масса m=188103кг
2. Расчет системы подчиненного регулирования
координат электропривода
На основе технических решений принятых в главе 2 и главе 3 данного проекта выбираем регуляторы тока скорости и другие технические средства составляющие систему автоматического управления (САУ) электроприводом «управляемый выпрямитель - двигатель» (УВ-Д).
Рассчитаем параметры САУ на основе элементов УБСР-АИ входящих в состав комплектного электропривода КТЭУ.
Система построена по принципу подчиненного регулирования с зависимым регулированием тока возбуждения от тока якорной цепи при значениях тока якорной цепи менее 05Iдв ном .
Расчет конкретных параметров САУ произведем используя структурную схему (рис.4.2) построенную по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах.
При расчете принимаем следующие допущения:
- механическая система представляется в виде одно-массовой системы;
- демпфирующее действие вихревых токов в шихтованной станине электродвигателя не учитывается.
2.1.Расчет контура регулирования тока возбуждения
Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока возбуждения представлены на рис.4.3.
Постоянная времени фильтра Тфв рассчитывается по формуле:
где к=56 - коэффициент учитывающий уменьшение уровня пульсаций
m=6 - пульсация сигнала за период для мостовой схемы;
f=50Гц - частота питающей сети.
Постоянная времени контура тока возбуждения Тm в:
Тm в=Тm в+Тфв=002+00025=00225с (4.29)
где Тm в - постоянная времени тиристорного возбудителя с;
Тфв - постоянная времени фильтра с.
Параметры фильтра (Rф Сф ):
Сф=ТфвRф=00025100=2510-6 Ф (4.30)
где Rф=10100Ом - сопротивление фильтра;
Сф - емкость фильтра.
Uзв Uртв Udв Uв max Iв Ф
Рис.4.3. Структурная (а) и функциональная (б) схемы
контура регулирования тока
Передаточный коэффициент цепи обратной связи Кв:
где Rзтв и Rтв - входные сопротивления регулятора (Rзтв=Rтв);
Uдтв=10В - напряжение выхода датчика тока при номинальном токе Iв ном.
Статическую ошибку DIв для пропорционального регулятора определим по формуле:
DIв=Iв ном=145=21А 005145=725А (4.32)
где Iв ном - номинальный ток возбуждения А;
Тв - постоянная времени обмотки возбуждения с;
атв=2 - коэффициент настройки контура принимаемый по условию модульного оптимума;
Тmв - постоянная времени контура тока возбуждения с.
Реализовать условие Uдв=Uдтв и выбрать значение входных сопротивление регулятора тока возбуждения:
Требуемый коэффициент датчика тока Кдтв определим по формуле:
где Iш ном - номинальный ток шунта А;
Iв ном - номинальный ток возбуждения А;
Кв - передаточный коэффициент цепи обратной связи;
Кшв=Uш ном Iш ном - коэффициент шунта.
Предварительно применим ячейку датчика тока типа ДТ-3АИ (УБСР-АИ) коэффициент передачи которого регулируется в пределах 5331333. Для уменьшения требуемого коэффициента датчика тока применить два шунта типа 75ШСМ 200Асоединенных параллельно друг другу [4].
Сопротивление обратной связи регулятора тока возбуждения Rотв вычислим по формуле:
Rотв=Rзтв=10103=65кОм (4.34)
где Rзтв - входное сопротивление регулятора тока возбуждения Ом;
rв - сопротивление обмотки возбуждения Ом;
атв - коэффициент настройки контура на модульный оптимум;
Тmв - постоянная времени контура тока возбуждения с;
Ктв - передаточный коэффициент тиристорного возбудителя;
Кв - передаточный коэффициент обратной связи.
Установившиеся уровни выходного напряжения регулятора тока возбуждения для номинального и форсированного режимов Uртв ном Uртв ф рассчитаем по формулам:
Uртв ном===11В; (4.35) Uртв ф===34В 15В (4.36)
где Uв ном - номинальное напряжение обмотки возбуждения В;
Ктв - передаточный коэффициент обмотки возбуждения;
Кф - коэффициент форсировки.
Окончательно выберем ячейку датчика тока ДТ-3АИ (УБСР-АИ).
2.2.Расчет контура регулирования тока якорной цепи
Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока якорной цепи представлена на рис.4.4.
Постоянную времени фильтра Тфт на входе датчика тока рассчитываем по формуле:
Тфт===000125с (4.37)
m=12 - пульсация сигнала за период для двойной трехфазной мостовой схемы;
Емкость Т-образного фильтра рассчитаем по формуле:
Сф=ТфтRф=000125100=125мкФ (4.38)
где Rф - сопротивление принимаемое в пределах 10100Ом.
Эквивалентную не компенсируемую постоянную времени контура тока вычислим по формуле:
Тmт=Тmт+Тфт=002+000125=002125с (4.39)
где Тmт=002с - постоянная времени тиристорного преобразователя.
Примем согласованное управление током якоря Iя и током возбуждения Iв в функции напряжения на выходе регулятора скорости Uрс. Характеристика согласованного управления представлена на рис.
Применим условие начала реверсирования IвIя=05I т.е. уровень тока якоря с которого начинается изменение тока возбуждения составляет
Допустимое значение скорости изменения тока якоря рассчитывается по формуле:
===048с-1 или =0485740=2764Ас (4.40)
где Кп=2 - коэффициент учитывающий перегрузку по току якоря;
Тв - постоянная времени обмотки возбуждения двигателя с;
Кф - коэффициент форсировки;
iя рев - относительное значение тока якоря при котором начинается изменение тока возбуждения (реверс).
Uзт Iз max Uя Uрт Еп Iя
Рис.4.4. Структурная схема (а) и реализация (б)
контура регулирования тока якорной цепи
Максимальное значение параметра настройки регулятора тока ат определяется из условия:
Параметр настройки регулятора тока принять по условию модульного оптимума т.е. ат=2.
Передаточный коэффициент обратной связи контура тока определяются по формуле:
Кт==1=00015ВА (4.44)
где Rзт и Rт - входные сопротивления регулятора тока отношение которых принимается равным единице;
Uдт max - не должно превышать 15В (напряжение питания УБСР-АИ)
Коэффициент шунта определяется по паспортным данным:
Кш=Uш ном Iш ном=007510000=7510-6ВА (4.45)
где Uш ном=75мВ для шунта 75ШСМ [3];
Iш ном - номинальный ток шунта.
Коэффициент датчика тока определяется по формуле:
Параметры регулятора тока вычисляем по формуле:
Rзт=Rт====290кОм; (4.47)
Rот=ТяСот=64510-6(210-6001438)=224Ом (4.48)
где Тит - постоянная времени интегральной части ПИ-регулятора с;
Сот=23мкФ - емкость обратной связи регулятора тока;
Тя=LяRя - постоянная времени якорной цепи с;
Ктп Rя Lz - заданные величины.
Постоянная времени интегратора:
Где iя max=Iя max Iя ном=76105740=133.
Коэффициент усиления нелинейного элемента в линейной зоне:
Сопротивление обратной связи R3 при R1=10кОм:
R3=R1Кнэ=10Кнэ=10353=353Ом. (4.51)
Входное сопротивление R4 для усилителя У2 при С1=3мкФ:
R4=ТипС1=3(310-6)=100кОм. (4.52)
Напряжение ограничения усилителя У1:
Входное сопротивление R2 для усилителя У1:
2.3.Расчет контура регулирования скорости
Максимальное значение приращения движущего усилия DFст m определяют из условия:
DFст max 01F1=01339400=3394кН
где F1 - движущее усилие равное статическому в начальный момент
Примем максимальное значение движущего усилия при котором
в замкнутой системе регулирования скорость не должна изменится
Абсолютное значение статической ошибки в замкнутой системе управления DVа определим по формуле:
DVа=DFст max=3394103=0054мс (4.54)
где ас=2 - параметр настройки регулятора скорости;
Тmс=а2т(Тm+Тфт)+Тфс=4(002+00125)+002=015с - эквивалентная не компенсируемая постоянная времени контура скорости с;
ат=2 - параметр настройки регулятора тока;
Тm=002с - постоянная времени тиристорного преобразователя;
Тфт - постоянная времени фильтра на входе датчика тока с;
Тфс===002с - постоянная времени фильтра на
входе датчика скоростис;
К=3 - кратность уменьшения пульсации напряжения тахогенератора;
f===67Гц - частота полюсных пульсаций тахогенератора Гц;
КК КV - заданные величины;
Тм - электромеханическая постоянная времени электропривода с;
m RS - ранее рассчитанные величины.
Относительное значение статической ошибки при установившемся режиме в замкнутой системе определим по формуле:
Dn%=(DVaVmax)100%=(005416)100=034 1%. (4.55)
Время регулирования определили по формуле:
tрег=5d=5003=3с (4.56)
где d=003 - допустимая динамическая ошибка по скорости [3];
аmax - максимальное ускорение в период разгона и замедления мс2.
времени Z определили по формуле:
Z=tрегtнор=36=05с. (4.57)
где tнор=6с - нормированное время переходного процесса.
Принимаем график переходного процесса для параметров Z=05 Qт=015 [3].
Параметры настройки двухкратноинтегрирующего контура скорости определяем из условия равенства выражений:
всас2ат2Qm2=25 всасатQm=25Z.
Отсюда вс=25; ас=Z(атQm)=05(2015)=17. (4.58)
Приняли структурную и функциональную схемы контура регулирования скорости (рис.4.5)
Коэффициент обратной связи по скорости рассчитали по формуле:
Uдс - напряжение В снимаемое с датчика скорости при скорости подъема Vmax мс.
Используем ячейку датчика напряжения ДН-2АИ (УБСР-АИ) и присоединим его вход к выходу тахогенератора с помощью делителя напряжения Rд и Rд². Принять Uдс=Vmax [4].
Напряжение снимаемое с тахогенератора определили по формуле:
Uтг=Uтг ном=230=1495В (4.60)
nтг ном - номинальная частота вращения тахогенератора обмин;
nдв ном - номинальная частота вращения двигателя обмин.
Полное сопротивление делителя напряжения определим по формуле:
Rд=UтгIтг ном=149501=15кОм (4.61)
где Iтг ном - номинальный ток тахогенератора А.
Параметры делителя напряжения:
Pд=UтгIтг ном=149501=1495Вт.
Рис.4.5. Упрощенная структурная схема (а) и реализация
контура регулирования скорости (б)
Условие согласования: Rд=240010=240Ом
где Rвх д=24кОм - входное сопротивление датчика ДН-2АИ (УБСР-АИ)
Rд²=Rд-Rд=1500-160=1340Ом. (4.63)
Передаточная функция ПИ-регулятора скорости имеет вид:
Параметры ПИ-регулятора скорости:
Условие жесткости подъемных канатов:
так как Кпс³10 необходимо принять демпфирующий коэффициент
Постоянная времени интегральной части ПИ-регулятора скорости:
Тис==251720152=003с. (4.66)
Применим ячейку регулятора скорости РС-1АИ (УБСР-АИ).
Входные сопротивления регулятора скорости (Сос=2мкФ):
Rзс=Rс=ТисСос=003(210-6)=15кОм. (4.67)
Сопротивление обратной связи регулятора скорости:
Rос=RзсКпс=15000214=321кОм. (4.68)
Параметры фильтра на входе регулятора скорости:
Тф=всасТmс=2517015=064с; (4.69)
Сфс=Тф(05Rзс)=064(0515000)=085мкФ. (4.70)
АППАРАТУРА АВТОМАТИЗАЦИИ
КП-2 предназначен для построения автоматизированных систем логического управления электроприводом поточно-механизированных линий и работотехнологических комплексов для автоматизации управления экспериментом на испытательных стендах и в агропромышленных комплексах. КП-2 заменяет системы с жесткой логикой и представляет собой наращиваемую блочную конструкцию в защитном кожухе со степенью защиты IP51 по ГОСТ 14254-80.
2. Технические данные КП-2
КП-2 представляет собой программируемый контроллер переменного состава основные параметры которого определяются набором конструктивно электрически и логически совместимых блоков и модулей.
2.1. В состав КП-2 входят:
) БВВ - блок ввода - вывода с модулями источника питания МИП и центрального процессора МЦПВ;
) БД - .блок доступа к линии связи;
) БЗП - блок загрузки программ;
) МВВ - модули ввода-вывода устанавливаемые в БВВ.
2.2. КП - 2 выполняет следующие функции:
) управление работой технологического оборудования (манипуляторами поточно-механизированными линиями и т.д..) в соответствии с программой пользователя реализующей алгоритм управления;
) диагностирование состояния объекта в соответствии с программой пользователя;
) организация обмена данными между блоками ввода-вывода (БВВ) по двухпроводной линии связи;
) осуществление связи с ЭВМ верхнего уровня;
) копирование программы пользователя на магнитную ленту;
) получение распечатанного текста программы.
2.3.блока БВВ без модулей ввода-вывода не более 265 кг габариты блока БВВ 485 270 240.
2.4. Максимальное количество блоков БВВ в КП-2 равно восьми.
2.5. Максимальная длина двухпроводной линии связи между блоками - 1000 м.
2.6. Напряжение питания КП-2 ~220 В. при допустимом отклонении от минус15 до плюс10% с частотой 50 Гц
2.7. Мощность потребления блока БВВ не более 140 Вт.
2.8. Число мест в блоке БВВ для установки модулей МВВ-16
( максимальное количество входов-выходов в блоке БВВ до 256 ).
2.9. Язык программирования КП-2 представляет собой язык релейно-контактной символики ( ЯРКС ) дополненный операциями с кодами накапливающими узлами и операциями переходов.
2.10. Вычислитель КП-2 выполнен на базе однокристальной микро-ЭВМ К1816ВЕ31.
2.11. Объем памяти программ блока БВВ-2Кбайт (КП-2 в максимальной конфигурации обладает памятью в 16 Кбайт ).
2.12. Память программ энергонезависимая время сохранения информации при отключении МИП составляет не менее шести месяцев.
2.13. Время выполнения одной команды ЯРКС из основного набора не более 3 мкс;
время выполнения одной команды ЯРКС из расширенного набора не более 25 мкс;
время рабочего цикла выполнения 1 Кбайт команд из основного набора не более 5 мс.
3. Устройство и работа КП-2
В состав основного оборудования КП-2 входит до восьми блоков ввода-вывода и блок загрузки программ.
Конструктивно блок ввода-вывода выполнен на основе стандартной кассеты БУК-бм и имеет защитный металлический кожух обеспечивающий степень защиты 1Р51. Кожух может быть установлен в шкафу или автономно подвешен на стене помещения. Для визуального контроля за состоянием индикаторов на лицевой панели БВВ и кожухе имеется окно закрытое стеклом. Связь с объектом подвод питающего напряжения а также соединение с загрузчиком производится через разъемы типа ОНЦ установленные в нижней части кожуха. Со стороны БВВ подвод жгутов к разъемам выполнен через уплотняющие сальники. БВВ имеет принудительную вентиляцию. Для этого в кожухе установлены вентиляторы и фильтры для очистки поступающего воздуха.
Доступ к лицевой панели БВВ открывается после снятия передней защитной крышки. На лицевой панели размещены индикаторы и органы управления:
) выключатель питающего напряжения;
) колодки предохранителей;
) индикаторы наличия питания;
) переключатель режима работы ПУСК - СТОП;
) индикатор режима РАБОТА;
) кнопка контроля батареи;
) индикатор заряда батарей БАТ. НОРМ.
На лицевой панели БВВ расположены также крышка «кармана» для установки батарей резервного питания и соединительный разъем для подсоединения блока загрузки программ.
Кроме того на лицевую сторону БВВ выходят индикаторы всех установленных в данном БВВ модулей ввода-вывода.
В каждом БВВ имеется источник питания и собственный вычислитель.В качестве базового элемента вычислителя использована однокристальная микро-ЭВМ К1816ВЕ31. Объем памяти вычислителя предназначенный для размещения программы пользователя на языке релейно-контактной символикив каждом БВВ равен 2 Кбайт. Для установки модулей ввода-вывода в БВВ имеется 16 интегральных мест. С учетом того что отдельные модули ввода-вывода могут иметь до 16 входов или выходов общее число точек связи с объектом в одном БВВ может достигнуть 256.
В том случае когда этого числа входов и выходов недостаточно или КП-2 предназначен для управления территориально протяженным объектом устанавливается несколько БВВ.
Связь между блоками осуществляется по двухпроводной многоточечной магистрали. При этом если расстояние между БВВ не превышает 10 м ( например при установке в одном шкафу) подключение блоков ввода-вывода к межблочной магистрали осуществляется непосредственно. При расстоянии свыше 10 м. подсоединение блоков к линии связи производится через специальные блоки доступа.
Максимальное удаление БВВ друг от друга может составлять 1000 м.
Блок загрузки программы (БЗП) представляет собой интеллектуальный терминал оснащенный дисплеем и клавиатурой. С помощью БЗП производится генерация таблиц используемых модулей ввода-вывода загрузка и редактирование рабочей программы выявление неисправностей блоков отладка и слежение за исполнением программ. Все перечисленные функции выполняются в диалоговой удобной для пользователя форме. Для сохранения программ к БЗП может быть подключен накопитель на магнитной ленте а для получения документированного текста программ - устройство печати.
Для ввода программ используется блок клавиатуры с псевдосенсорными замыкателями.
В качестве основы языка программирования КП-2 используется язык релейно-контактной символики дополненный операциями над кодами и накапливающими узлами и операциями перехода. Помимо набора программы с помощью БЗП можно осуществлять смену режимов БВВ вести отладку анализировать ошибочные ситуации копировать и распечатывать программы.
Полный объем программы на языке релейно-контактной символики загружаемой в восемь БВВ составляет 16 Кбайт.Программа может обрабатывать по числу точек связи с объектом в общей сложности до 1920 аналоговых или булевых переменных или до 256 кодовых переменных. Кроме того пользователь в каждом БВВ может завести до 128 булевых и 128 кодовых внутренних переменных. Для обмена информацией между БВВ в распоряжении пользователя имеется 128 сетевых булевых переменных.
Для совместной работы нескольких удаленных друг от друга блоков ввода-вывода организуется локальная сеть КП-2. Для этого БВВ подключаются к проложенной по объекту линии связи через блоки доступа.
В качестве линии связи может быть использован радиочастотный коаксиальный кабель или витая пара телефонного кабеля. В крайних БД для предотвращения отражения сигнала устанавливаются согласующие резисторы.
Каждый из блоков БВВ может находиться в одном из трех режимов: «Загрузка» «Отладка» «Работа».
В режиме «Загрузка» может выполняться ввод вывод и редактирование программы. Процесс управления при этом остановлен т.е. рабочая программа не выполняется.
Из режима «Загрузка» БВВ может по команде с загрузчика быть переведен в режим «Отладка».
При переводе в режим «Отладка» происходит трансляция рабочей программы с языка релейно-контактной символики в машинный код. Исполнение программы в режиме «Отладка» идет без выдачи результата на объект.Допускается корректировка программы и принудительное присвоение значений переменным. При переводе ключа на лицевой панели в положение ПУСК БВВ переключается в режим «Работа».
В режиме «Работа» идет управление объектом по странслированной рабочей программе. О том что КП-2 находится в рабочем режиме свидетельствует включенный индикатор РАБОТА на лицевой панели БВВ. Никакие команды загрузчика кроме команд чтения страницы и слова состояния не выполняются. Выполнение первой из этих команд обеспечивает слежение за исполнением рабочей программы вторая команда служит для целей контроля состояния и диагностики. При переводе ключа в положение СТОП БВВ возвращается в режим «Отладка».
Обнаружение неисправности в работе аппаратуры БВВ приводит к фиксации кода ошибки в слове состояния БВВ. При этом на лицевой панели загорается индикатор ОШИБКА а БВВ переходит в режим «Загрузка».
4. Назначение и технические данные модулей ввода - вывода
4.1. Модули ввода ЦВФ11 ЦВФ12 предназначены для ввода дискретных сигналов постоянного и переменного тока в программируемый контроллер КП-2 или МСУВТ В10. Модули выполняют функции гальванической развязки сигналов внутренней магистрали устройства в состав которого входят модули и сигналов объекта.
Значение основных параметров модулей ввода ЦВФ11 ЦВФ12 приведено в табл. 5.1.
Значение основных параметров модулей ввода
Наименование параметров
Количество каналов ввода шт.
Напряжение входного сигнала В
Частота тока входного сигнала Гц
Напряжение гальванической развязки кВ не
Ток потребления по цепи +5 В А не более
Напряжение питания В
Ширина лицевой панели мм
**В модуле ЦВФ11 предусмотрен ввод сигналов переменного тока (частота 50 Гц) и постоянного тока.
Модули ввода выполнены с применением микросхем серии К555 оптопар транзисторных АОТ127 операционных усилителей К1501УД1 диодных мостов КЦ407 и дискретных компонентов. В модулях используется однослойный печатный монтаж. Связь с внутриконтроллерной магистралью осуществляется через разъем Х2. На лицевых панелях модулей размещены 16 светодиодов для визуального контроля состояния входных каналов. Модули ввода имеют 16 независимых каналов а полярность объектовых сигналов поступающих на их вход (разъем Х2 модулей) не имеет значения.
4.2. Модули вывода ВЦФ01 ВЦФ04 предназначены для подключения дискретных нагрузок к программируемому логическому контроллеру КПБ21-02-8-51УХЛ4(КП-2) или микросредств МСУВТ В10. Модули осуществляют гальваническую развязку приемников сигналов (нагрузки) от цепей внутренней магистрали КП-2 или МСУВТ В10 и обеспечивают коммутацию на нагрузке тока максимальная величина которого определяется типом коммутирующего элемента модуляа конкретная величина зависит от приложенного напряжения и нагрузки.
Значения основных параметров модулей вывода ВЦФ01 ВЦФ04 приведены в табл. 5.2.
Значения основных параметров модулей вывода.
Наименование параметра
Количество каналов вывода шт.
Ток коммутации А не более
Выходное напряжение В не более
Частота тока выходного сигнала Гц
Напряжение гальванической развяз-
Ток потребления модуля по цепи +5
*При подключении емкостной или индуктивной нагрузки выходное напряжение и ток коммутации определяются в соответствии с режимами коммутации по техническим условиям на коммутирующие элементы РПГ-8 и РПГ-2.
**В модулях ВЦФ03 и ВЦФ04 предусмотрена выдача сигналов переменного тока (частота 50 Гц) и постоянного тока.
В качестве коммутирующих элементов в модулях вывода используются:
) квазикомплементарная пара транзисторов КТ814 и КТ819 - в модуле ВЦФ01;
) симистор ТС-106-10 - в модуле ВЦФ02;
) реле РПГ-2- в модуле ВЦФ03;
) реле РПГ-8- в модуле ВЦФ04.
В модулях используется однослойный печатный монтаж. Связь с внутриконтроллерной магистралью осуществляется через разъем Х1. Вывод сигналов производится через разъем Х2. На лицевых панелях модулей размещены 16 светодиодов для визуального контроля состояния выходных каналов. Ширина лицевой панели ВЦФ01 ВЦФ03 - 195 мм панели ВЦФ04 - 395 мм. Модули вывода ВЦФ03 и ВЦФ04 имеют 16 независимых каналов а у модулей ВЦФ01 и ВЦФ02 выходные сигналы объединены в группы по четыре (1-4; 5-8; 9-12; 13-16). Полярность выходных сигналов имеет значения у модуля ВЦФ02 где сигналы объединенные на контактах разъема Х2 имеют положительную полярность (+) а 16 индивидуальных сигналов - отрицательную (-).
4.3. Модули ввода аналоговых сигналов и напряжения - МАВ20 тока - МАВ21 и температуры - МАВ24 - 27 предназначены для ввода и предварительной обработки аналоговых сигналов поступающих от объектов управляемых программируемым контроллером КП-2. Модули ввода входят в состав комплекса модулей УСО и обеспечивают гальваническую развязку аналоговых сигналов объекта и сигналов внутренней магистрали контроллера. Технические данные модулей МАВ20 МАВ21 и МАВ24 МАВ27 приведены в табл. 5.3.
Значение основных параметров модулей ввода.
Вид измеряемого сигнала
Диапазон входных напряжений В
Диапазон входных токов В
Тип используемого термометра сопротивления
Диапазон измеряемых температур С
Ток потребления по цепи +5 В А
Ширина лицевой панели мм.
4.4. Модули вывода аналоговых сигналов МАВ30 и МАВ31 предназначены для использования в составе программируемого контроллера КП-2 и обеспечивают преобразование двоичных кодов в пропорциональные уровни напряжения (МАВ30) и тока (МАВ31).
Двоичный код поступает на данные модули от модуля центрального процессора по межмодульной магистрали. Модуль МАВ30 имеет также дополнительный вход для приема кода от устанавливаемого рядом модуля позиционирования. Выходные цепи модулей гальванически изолированы от программируемого контроллера и друг от друга.
Основные технические данные модулей сведены в табл. 5.4.
Значение основных параметров модулей вывода.
Представление выходного сигнала
Число двоичных разрядов выходного кода шт.
Диапазон выходного напряжения В
Диапазон выходного тока мА
Допустимая нагрузка кОм.
Тип гальванической развязки
5. Устройство и работа блока задания программы (БЗП)
5.1. Модуль центрального процессора загрузчика.
В состав модуля центрального процессора (МЦПЗ) входят следующие узлы:
) однокристальная микро ЭВМ (ОЭВМ);
) схема формирования сигнала сброса (ССБР);
) постоянное запоминающее устройство системных программ (РПЗУСП);
) оперативное запоминающее устройство программ пользователя и данных (ОЗУПД);
) схема контроля оперативного ЗУ (СКПД);
) контроллер связи с блоком клавиатуры (КСКЛ);
) внешний таймер (ВТМ);
) контроллер прерываний (КПР);
) схема выборки режима загрузчика (СРЗ);
) дешифратор адреса внешнего устройства (ДШВУ);
) задающий генератор эталонной частоты (ЗГ);
) адаптер связи с блоками ввода-вывода (АДПБВВ);
) схема звуковой сигнализации (ЗС).
ОЭВМ управляет работой узлов модуля выполняет обработку информации необходимую для реализации функций загрузчика.
ССБР предназначена для формирования сигнала установки всех узлов центрального процессора в исходное состояние при включении питания или по инициативе пользователя.
РПЗУСП используется для хранения всех системных программ МЦПЗ.
ОЗУПД служит для хранения программ пользователя загружаемых в БВВ таблиц конфигурации КП-2 а также для текущих переменных самого загрузчика.
СКПД предназначена для обеспечения контроля содержимого ОЗПД по четности.
КСКЛ обеспечивает сопряжение выносной клавиатуры с ПЦПЗ и выполняет преобразование последовательного кода передаваемого клавиатурой в параллельный.
ВТМ служит для получения серии импульсов опорной частоты необходимой для приема данных из блока клавиатуры и ведение абсолютного таймера.
КПР предназначен для формирования сигналов прерывания по запросам узлов МЦПЗ.
СРЗ выполняет кодирование заданного режима работы загрузчика.
ДШВУ предназначен для формирования сигналов выборки одного из внешних устройств ОЭВМ: «ВЫБ ВТМ» «ВЫБ КПР» и сигнала выборки модуля отображения «ВЫБ АЦД».
ЗГ выполняет роль задающего генератора для внешнего таймера.
АДПНМЛ предназначен для согласования уровня сигналавыдаваемого ОЭВМ с микрофонным входом магнитофона а также для преобразования аналогового сигнала снимаемого с линейного входа магнитофона в цифровой последовательный код.
АДПБВВ предназначен для согласования последовательного порта ОЭВМ с линией связи идущей к БВВ.
Схема ЗС предназначена для формирования кратковременного звукового сигнала оповещения пользователя. При включении питания загрузчика или при нажатии на кнопку СБРОС схема ССБР вырабатывает сигнал сброса переводящий ОЭВМ ВТМ КСКЛ и КПР в исходное состояние. По окончании сигнала сброса ОЭВМ производит самодиагностику затем последовательно проверяет РПЗУСП и ОЗУПД на наличие ошибок. В случае успешного завершения тестирования устройств памяти ОЭВМ переходит к программной настройке ВТМ КПР и КСКЛ на необходимый режим работы одновременно проводится проверка работоспособности указанных узлов. По окончании диагностирования и настройки внешних устройств ОЭВМ выдает на экран ЭЛТ сообщение о готовности устройства к работе. Если в процессе тестирования узлов МЦПЗ будет обнаружена ошибка производится попытка локализации и определения типа ошибки.
Сообщение об ошибке ее источнике и возможные методы устранения выдается на экран БЭЛТ.
5.2. Модуль отображения.
В состав модуля отображения (МО) входят следующие узлы:
) задающий тактовый генератор (ТГ);
) порт ввода -вывода (ПВВ);
) буферное запоминающее устройство (БЗУ);
) счетчик адреса (СА);
) мультиплексор адреса (МА);
) схема управления режимом (СУР);
) регистр знакогенератора (РГЗГ);
) знакогенератор (ЗГ);
) мультиплексор сигнала яркости МПЯ);
) схема гашения луча (СГЛ);
) схема формирования сигналов синхронизации (ФСС)
) смеситель видеосигнала (СВС);
ТГ представляет собой автоколебательный генератор тактовых импульсов с частотой следования 14 МГц и служит для синхронизации работы всех узлов МО.
ПВВ обеспечивает связь МО с МЦПВ по магистрали МВО. С узлами МО он связан шиной данных (ШД) шиной адреса (ША) управляющими сигналами (ШУ).
БЗУ предназначено для хранения кодов символов отображаемых на экране ЭЛТ. При этом каждая ячейка БЗУ привязана к определенному знакоместу. Считывание информации из БЗУ происходит синхронно с процессом регенерации изображения на экране50 раз в секунду так что код отображаемого символа на вход знакогенератора в заданный момент времени.
Для подсчета и адресации точек на экране используется счетчик СА модуль перерасчета которого равен полному числу точек растра с учетом фиктивных областей изображения. Адрес точки получаемой в СА делится на группы поступающие к различным узлам МО. Ряд выходов СА образует адрес знака который по шине АЗН поступает на МА. Мультиплексор МА служит для коммутации адреса обращения к БЗУ. При записи новой информации или при чтении из БЗУ адрес обращения поступает по ША из ПВВ в процессе отображения адресации БЗУ происходит с входов СА. Сменой режимов обращения к БЗУ управляет СУР.
РГЗГ служит для хранения кода отображаемого символа на время получения строки матрицы знака. С выхода РГЗГ код символа поступает на вход знакогенератора. На другой вход знакогенератора по шине АСТР со счетчика СА поступает адрес строки в знаке. Знакогенератор ЗГпредставляющий собой ПЗУ в котором «прошиты» контуры всех используемых символов преобразует поступающие данные в код яркости КЯ строки изображаемого в данный момент знака.
Для формирования строки знаков их коды должны поступать на вход ЗГ не менее 8 раз ( семь знаков плюс одна строка пропуска между строками). Это обеспечивается циклическим опросом одних и тех же адресов буферной памяти.
Параллельный код яркости преобразуется в последовательный сигнал яркости точки в мультиплексоре МПЯ. Выбор точки в МПЯ происходит в зависимости от адреса столбца знака поступающего из СА по шине АСТБ. Для выделения точек растра сигнал яркости СЯ в МПЯ стробируется серией от тактового генератора.
СГ предназначена для выделения видимой части изображения.
Вместе со схемой ФСС которая формирует сигналы СГЛ используется для формирования полного видеосигнала в смесителе СВС.
При необходимости отображаемые данные могут быть прочитаны из МО. Для этого шина ШД объединяющая БЗУ и ПВВ выполнена как двунаправленная.
5.3. Блок клавиатуры.
На лицевой стороне БК расположено 77 клавиш которые по своему назначению могут быть разбиты на следующие группы:
) клавиши символов ЯРКС;
) клавиши ввода цифр;
) клавиши построения релейной схемы;
) клавиши управления курсором;
) клавиши редактирования программ;
) клавиши задания режима работы;
) функциональные клавиши общего назначения;
) клавиши управления НМЛ.
В состав БК входят следующие узлы:
) однокристальная микроЭВМ (ОЭВМ);
) регистр строк (РГСТБ);
) регистр столбцов (РГСТБ);
) память программ (ПП);
) усилитель линии связи(УЛС);
) усилитель звуковой сигнализации (УЗ);
) матрица замыкателей (МЗ);
) источник питания (ИП).
СФСБР предназначена для формирования сигнала сброса и блокировки УЛС при включении питания.
Однокристальная микроЭВМ выполняет опрос матрицы замыкателей формирование кода нажатой клавишипреобразование параллельного кода в последовательный.
РГСТР служит для буферного хранения адреса и формирования сигнала активного уровня на строках МЗ при опросе матрицы.
На РГСТБ фиксируется код считанный из матрицы.
ПП предназначена для хранения программ однокристальной микроЭВМ и таблиц генерации кодов клавиш.
УЛС выполняет согласование последовательного порта ОЭВМ с ЛСЗ.
УЗ предназначен для формирования звукового сигнала.
МЗ представляет собой матрицу однополюсных замыкателей выполненных способом печатного монтажа на гибкой пленке.
ИП предназначен для формирования напряжений питания схемы БК +
В и -15 В из входного напряжения (+8 В +15 В).
6 Язык программирования
Программа предназначенная для ввода в БВВ составляется на языке релейно-контактной символики (ЯРКС).Программанаписанная на ЯРКС состоит из символов сгруппированных в операторы.
При написании программы используются следующие символы:
) цифры ²0² ²1² ²9²;
) символы релейно-контактной логики;
) символы ²KOD² ²В²отображающие связь с аппаратурой для снятия и выдачи значений тока и напряжения;
) символы ²ТМ О.1² ²ТМ 1.0² ²ТМ 10.0² ²СЧ² ²РС² идентичные элементам задержки счетчику и шаговому искателю;
) символ перехода ² П >²;
) знаки арифметических действий ² + ² ² - ²;
) знаки сравнения ² = ² ² ² ² > ² ² ³ ² ² ² ² ²;
) специальные символы ² ² ² ² ² ²используемые для булевских операций ;
) символы обозначающие тип переменной или контакты ²О² ²А² ²С² ²В² ²К².
Язык релейно-контактной символики позволяет выполнять следующие операции:
) операции релейно-контактной логики;
) операции с кодами;
) операции перехода;
) операции с накапливающими узлами.
6.2.Операции релейно-контактной логики.
К операциям релейно-контактной логики относятся:
) нормально- открытый контакт в последовательной цепи ² ²;
) нормально-открытый контакт открывающий параллельную
) нормально открытый контакт замыкающий параллельную
) нормально -отрытый контакт открывающий и замыкающий параллельную ветвь ² ²;
) нормально-закрытый контакт в последовательной цепи ² ²;
) нормально-закрытый контакт открывающий параллельную
) нормально-закрытый контакт закрывающий параллельную
) нормально-закрытый контакт открывающий и закрывающий параллельную ветвь ² ²;
) выход с удержанием ² -- ².
Каждому оператору релейно-контактной логики ставится в соответствие переменная идентификатор которой принимает значение от 0 до 240 в зависимости от типа переменной.
переменные разделяются на три типа:
) объективная переменная;
) внутренняя переменная;
) сетевая переменная.
Объективные переменные соответствуют реальным входам и выходам объекта.
Внутренние переменные применяются для хранения промежуточных результатов при вычислении функций управления.
Сетевые переменные доступны для обмена БВВ входящих в сеть между собой.
Объектовая переменная обозначается символом ²О²и ее идентификатор (адрес) может принимать значения от 0 до 240.
Сетевая переменная обозначается символом ²С² и ее идентификатор может принимать значения от 0 до 128.
Внутренняя переменная обозначается символом ²В² и ее идентификатор может принимать значения от 0 до 128.
6.3 Операции с кодами.
К операциям с кодами относятся следующие:
) засылка кода ²[ код ]²;
) выдача кода ² -- ².
Операция ² Засылка кода ² ² Выдача кода ² ставится в соответствие переменная одного из следующих пяти типов:
) объективная переменная релейная;
) объективная переменная аналоговая;
) сетевая переменная;
) внутренняя переменная;
Аналоговая переменная обозначается символом ²А² и ее адрес (идентификатор) может принимать значения от 0 до 240 и должен быть кратен восьми.
Константы обозначаются символом ²К² и их значения могут меняться от 0 до 255.
6.4. Арифметические операции
К арифметическим операциям относятся:
Допускается соединять знаками арифметических действий только операторы ²[ код ]².
6.5. операции сравнения.
К операциям сравнения относятся:
- больше или равно ² ³ ²;
- меньше или равно ² ²;
Допускается соединять знаками сравнения только операторы
6.6. Логические операции.
К логическим операциям относятся:
- сложение по mod 2 ² -+>- ²
Допускается применять логические операции только к операторам
Сочетание ² ² ²[ код ]² соответствует инверсии значения переменной.
Перед операторами ² ² ²[ код ]² допускается применение логических операций и не допускаются знаки арифметических действий и операторы сравнения.
6.7.Операции перехода.
С помощью операции перехода передается управление в часть программы заканчивающуюся терминатором логической линии ( ²Выход² ²Выход с удержанием² ²Выдача кода²).
Мнемоническое обозначение операции перехода - ²- П >-².
Оператор ²Перехода² включает указание номера страницы программы на которую производится переход. Номер страницы может изменяться от 0 до 255. Страница - часть программы на ЯРКС содержащая релейную цепь заканчивающуюся терминатором логической линии.
6.8. Операции с накапливающими узлами.
К операциям с накапливающими узлами относятся:
) таймер с уставкой 0.1 с -²ТМ 0.1²;
) таймер с уставкой 1 с - ²ТМ 1.0²;
) таймер с уставкой 10 с ²ТМ 10.0²;
) распределитель ²РС².
При определении операций с накапливающими узлами задаются значения уставки которые могут изменяться от 0 до 255.
7 Программное обеспечение контроллера
Наиболее важной частью автоматизированной системы управления на базе программируемого контроллера КП-2 является программное обеспечение. В данном проекте рассмотрен вопрос применения контроллера для замены релейно-контакторной схемы автоматизации дозаторной скипового подъема ствола СС-2 рудника ²Октябрьский². Программа составлена на применяемом в КП-2 языке релейно-контактной символики (ЯРКС). Описание языка приведено в разделе 5.6.
В качестве примера поясняющего принцип построения программы взята цепь пуска транспортера (см. рис. 5.1).
Для упрощения обработки исходной информации и переоформления ее в виде программы наиболее сложные логические цепи (параллельно-последовательные участки) разбиваются на более простые и понятные для восприятия узлы. В нашем примере цепь пуска транспортера разбита на 4 узла и последний - 5-й является выходным сигналом используемый контроллером как итоговый по данной цепи.
Составление программы начинаем с узла В12. Словесное описание этого логического узла будет звучать так: цепь узла В12 замкнута если нажата кнопка «1SB» (замыкающий контакт кнопки замкнут) либо реле запуска транспортера уже включено (реле становится на самоподхват) кнопка «2SB» не нажата (размыкающий контакт не разомкнут) контакт реле К12 (режим работы дозаторной в режиме ²Ручной²) замкнут. Программу (этой части цепи) строим по описанной логической схеме. Вместо контактов релейно-контакторных аппаратов подставляем графические символы языка ЯРКС. В результате получается логическая программа с конечным результатом в виде внутренней переменной В12 (см. рис. 5.2). Для узлов В14 В15 и В16 принцип построения программы тот же что и для узла В12.
При составлении программы используются не только ²физические² (объектовые) переменные но и ²виртуальные² (внутренние). Алгоритм например для узла В13 (по цепи управления транспортером в режиме ²Ручной²) будет звучать так: цепь узла В13 будет замкнута если внутренняя переменная В12 ²замкнуты² (соблюдаются все условия на их включение как в примере с внутренней переменной В12 и замкнуты ²физические² контакты промежуточных реле К10 (затвор восточного дозатора закрыт) К9 (затвор западного дозатора закрыт) и К25 (отсутствие аварийного сигнала).
И наконец выводим последнее логическое заключение: чтобы запустить в работу ленточный транспортер необходимо чтобы были ²замкнуты² внутренние переменные В16 В14 и В15 (цепь пуска в автоматическом режиме) или ²замкнуты² внутренние переменные В12 и В15 (цепь пуска в ручном режиме). В этом случае внутренняя переменная В13 будет так же ²замкнута² т.е. цепь пуска транспортера собрана (см. рис. 5.2).
При дальнейшем составлении программы в цепях где это необходимо мы будем пользоваться не ²физическими² контактами реле К28 а переменной В13. Для включения в работу силовых аппаратов (в нашем случае это электромагниты пневматических клапанов управления затворами дозаторов) используются выходные объектовые переменные - О73 и О74 (модуль вывода) включаемая одной внутренней переменной В21. Обращение к одной и той же переменной (как входной объектовой так и внутренней) возможно при составлении любого числа логических строк программы.
Написание программы для других аппаратов схемы управления аппаратурой дозаторной на основе программируемого контроллера выполнено аналогично.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
1. Эксплуатационные расходы по старому варианту
Капитальные затраты по старому варианту.
Для определения капитальных затрат стоимость используемого оборудования сведём в таб.6.1.
Амортизационные отчисления и нормы амортизации
где а=6 % - нормы амортизации
К=774800 руб.- капитальные затраты по старому варианту;
S=006774800=46488руб.
Затраты на текущий ремонт и прочие расходы
где S- амортизационные отчисления;
S=0446488=18595 руб.
где S - затраты на текущий ремонт
S=015(46488+18595)=9762 руб.
Стоимость годового расхода электроэнергии
где Е – годовой расход электроэнергии тыс.кВт чгод
Ц-стоимость 1 тыс.кВт ч потребленной электроэнергии;
Расходы на заработную плату обслуживающему персоналу
Обслуживающий персонал подъемной установки состоит из следующих специалистов:
Заработная плата дневной смены в году
где N- количество часов дневных смен в году шт;
q- дневная часовая тарифная ставка руб;
=1814427=489888 руб.
=1814418=326592 руб.
Заработная плата ночной смены в году
где N- количество часов ночных смен в году шт;
q- ночная часовая тарифная ставка руб;
Размеры премиальных определяются как 43 % на протяжении девяти месяцев года
Отсюда определяем общую заработную плату в год
где А- заработная плата дневных смен в году руб;
А- заработная плата ночных смен в году руб;
А- размеры премиальных руб;
=489888+157986=647874 руб.
=326592+17199+105327=60391 руб.
=36288+117027=479907 руб.
=39916+128727=527887 руб.
Учитывая явочную численность персонала определяем общие расходы на заработную плату:
где ЧЧЧ - явочная численность электрослесарей чел;
Ч - явочная численность машинистов подъема чел;
47874+660391+2479907+2527887=6934796 руб.
Эксплуатационные расходы по старому варианту
где Е- стоимость годового расхода электроэнергии руб;
S- амортизационные отчисления руб;
S- затраты на текущий ремонт руб;
S- прочие расходы руб;
А- расходы на заработную плату;
Э=10400+46488+18595+9762+6934796=7787216 руб.
2. Эксплуатационные расходы по новому варианту
Капитальные затраты по новому варианту.
Для определения капитальных затрат стоимость используемого оборудования сведём в таб.6.3.
К=772200 руб.- капитальные затраты по старому варианту;
S=006772200=46332 руб.
S=0446332=18533 руб.
S=015(46332+18533)=97297 руб.
Расходы на заработную плату обслуживающему персоналу по новому варианту
Используя для расчета формулы (6.5) и (6.6) получаем годовую заработную плату:
Используя для расчета формулы (6.7) и (6.8) получаем данные о премии в год (9 месяцев):
Используя для расчета формулу (6.9) и (6.10) получаем заработную плату персонала по новому варианту:
7874+660391+479907+2527887=5807015 руб.
Из полученных данных определяем эксплуатационные расходы по новому варианту:
Э=10400+46332+18533+97297+5807015=6656962 руб.
3. Определение экономической эффективности проекта
где - эксплуатационные расходы по старому варианту руб;
Э - эксплуатационные расходы по новому варианту руб;
=012- нормативный коэффициент;
К- капитальные затраты по новому варианту руб;
=(7787216 – 6656962) – 012(774800 – 772200)=1127134 руб.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Вопросы охраны труда на руднике «Октябрьский» решаются в соответствии с требованиями ВСН-08-83 «Инструкция о составе и порядке разработки мероприятий по охране труда в проектах цветной металлургии» «Единых правил безопасности при разработке рудных нерудных и россыпных месторождений подземным способом» и других нормативных и руководящих документов применительно к горному производству.
1. Требования по электробезопасности
-на вводах 6кВ ГПП-30-бис PП-395-Т ПP-315-IТ pасположенных на пpомплощадке ВПС-1 для огpаничения мощности тpехфазного КЗ устанавливаются токоогpаничивающие pеактоpы;
-защита подземных кабельных сетей на стоpоне 04кв основана на пpинципе опеpежающего отключения комплекса коммутационных опеpаций исключающих возможность появления опасных электpических pазpядов в месте повpеждения кабеля или электpоаппаpата;
-защита выполнена автоматоми АФВ и пускателями установленными
на отводящих линиях 04кВ;
-защита от токов утечки в низковольтных подземных сетях выполняется с помощью pеле утечки УАКИ действующих на отключение пpи снижении уpовня изоляции в кабельных сетях ниже допустимых значений.
Схема электpоснабжения подземных электpоустановок на стоpоне 6кВ должна отвечать следующим условиям:
-мощность тpехфазногоКЗ в любой точке сети 6кв менее 50мВА;
-максимальная токовая защита на всех участках выполняется на отключение выключателя без выдеpжки вpемени типовыми камеpами
ЯК6400 ВВД-6 КPУВ-6;
-отключение всех электpически связанной повpежденной сети пpи замыканиях на землю и опасных токах утечки.
Ведение сваpочных и газопламенных pабот на повеpхности и в подземных выpаботках осуществлять в соответствии с «Инстpукцией по пpоизводству сваpочных и газопламенных pабот в подземных выpаботках и надшахтных зданиях».
Эксплуатация дизельного обоpудования в части пpотивопожаpной защиты подземных выpаботок гаpажей pемонтных пунктов по обслуживанию машин складов ГСМ пpи тpанспоpтиpовании ГЖ и обpащении с ними должна пpоизводиться в соответствии с «Инстpукцией по безопасному пpименению СОв подземных pудниках».
Выполнение меpопpиятий по возможности осуществления вентиляционных маневpов pевеpсиpования вент. стpуи и секциониpования гоpных выpаботок пpи возникновении пожаpа в соответствии с «Инстpукцией по поставлению планов ликвидации аваpий».
Контpоль за газовым составом pудничной атмосфеpы непосpедственно в забоях осуществляется с помощью поpтpативных экспpесс-пpибоpами типа ШИ-10 ШИ-11 пеpсоналом ПВС.
В зданиях и сооpужениях пpомплощадки ВПС-1 пpедусматpивается пожаpная сигнализацияв гоpных выpаботках и объеках повеpхности - pазличные виды телефонной связиpадиофикация и аваpийное оповещение pадиосвязью.
Обучение людей pаботающих на pуднике умению пользоватьсясpедствами пожаpотушения а также методами pаспознания окислительных пpоцессов и основными пpиемами боpьбы от самовозгоpания pуды.
Виды работвыполняемые сласарем дежурным по ремонту оборудования:
техническое обслуживание работающего оборудования;
установление причин неисправности оборудования демонтаж агрегатов узлов и деталей;
разборка очистка ремонт сдорка и установка отремонтированных агрегатов узлов и деталей на оборудование;
запуск отремонтированного оборудования в эксплуатацию.
К работе слесарем дежурным по ремонту оборудования допускаются лица в возрасте не моложе 21 года прошедшие специальное обучение сдавшие экзамены и получившие соответствующее удостоверение.
При поступлении на рудник слесарь должен пройти медицинское освидетельствование и в дальнейшем проходить его в установленном порядке с обязательной рентгенографией.
При поступлении на работу а также при переводе с одного участка на другой допуск слесарей к самостоятельной работе производится после инструктажа по технике безопасности.
Периодически один раз в пол года все слесари обязаны пройти повторный инструктаж по технике безопасности проводимый участковым техническим надзором ознакомиться под роспись с планом ликвидации аварий в части относящейся к месту их работы и с правилами личного поведения во время аварии.
Выполнять порученную работу слесарь должен в предусмотренной для этой цели спецодежде и спецобуви и при необходимости использовать предохранительные приспособления и средства индивидуальной защиты (предохранительный пояс очки и т.д.). Спецодежда должна быть соответствующих размеров куртка и рукава должны быть застёгнуты и не иметь свисающих концов каска зафиксирована под бородочным ремнём.
Слесарь обязан внимательно относиться к выполнению полученной работы следить за сигналами имеющими отношение как к его непосредственной работе так и за сигналами предупреждающими о возникновении опасности; не отвлекаться от работы посторонними разговорами и внимательно относиться к личной безопасности.
На месте ремонта оборудования слесарь должен иметь исправный инструмент и приспособления.
В своей работе слесарь должен руководствоваться общими инструкциями по безопасности труда рабочими технологическими инструкциями инструкциями на отдельные виды работ технологическими картами проектами производства работ картами безопасности
и настоящей инструкцией.
Слесарь по ремонту оборудования перед началом работы обязан:
Получить наряд на выполнение работы ознакомиться с мероприятиями по безопасному производству работ согласно наряда или другими нормативными документами (наряд допуском проектом организации работ технологическими картами) по которым должны выполняться работы расписаться в журнале выдачи нарядов ознакомиться с замечаниями и неполадками в работе предыдущей смены.
Перед производством ремонтных работ согласовать их с технологическим персоналом обслуживающим данное оборудование.
Осмотреть неисправное оборудование установить причину поломки и объём ремонтных работ.
Подготовить для производства ремонтных работ своё рабочее место оборудование приспособления предохранительные устройства и инструмент при этом убедиться что:
напильники отвёртки и т.д. имеют исправные ручки;
зубила керны не имели трещин заусениц и наклёпа;
молотки и кувалды имели слегка выпуклый без трещин заусениц и наклёпа боек надёжно были закреплены на ручках; рукоятки всех применяемых в работе инструментов имели гладкую поверхность и были изготовлены из твёрдых и вязких пород дерева;
размеры гаечных ключей соответствовали размерам гаек и головок болтов и не имели трещин «губки» ключей были строго параллельны.
Установить при необходимости предупреждающие знаки ограждения плакаты.
Отключить и заблокировать пусковую электроаппаратуру.
При производстве работ на оборудовании находящемся под давлением воздуха или жидкости перекрыть задвижку (вентиль) на подводящих трубопроводах вывесить на маховиках задвижек плакаты «Не открывать работают люди» и сбросить давление воздуха или жидкости.
Очистить от грязи и ржавчины узлы и агрегаты ремонтируемого оборудования.
Проверить наличие и состояние средств пожаротушения.
Слесарь по ремонту горного оборудования обязан:
Во время разборки и сборки агрегатов и узлов применять специальные съёмники и приспособления а при отсутствии их применять выколотки или молотки из мягких материалов (медь латунь).
При зачистке деталей после сварки а также рубке металла и троса зубилом работать в защитных очках.
Проводить чистку деталей с помощью сжатого воздуха только в очках и в направлении от работающих.
Производить сборку деталей в порядке обратном разборке узла применяя для совпадения отверстий только специальные оправки.
Производить мойку деталей горючими жидкостями только в специально отведённых и оборудованных для этого местах. Разлитые горючие жидкости должны быть убраны с помощью песка и опилок используемые при этом материалы должны быть убраны в специальные ящики с крышками вывезены на отвалы и уничтожены.
Работая с пневматическим инструментом соблюдать следующие меры безопасности:
присоединять и отсоединять шланги только после прекращения подачи воздуха и снятия давления с рабочей системы машины;
продуть шланги перед присоединением их к пневмоинструментам;
проверить работу инструмента вхолостую;
включить подачу воздуха только после установки инструмента в рабочее положение и обеспечения надёжного крепления шлангов.
При выполнении работ по перемещению грузов при помощи талей слесарь обязан выполнять требования инструкции по безопасности труда при эксплуатации грузоподъемных механизмов управляемых с пола и инструкции по безопасности труда для стропальщиков.
При работе с электроинструментами пользоваться резиновыми перчатками.
При работе на заточном станке пользоваться защитными очками. Зазор между подлокотником и наждачным кругом должен быть не более 3 мм.
Перемещение баллонов со сжатыми газами осуществлять только в специальных носилках или тележках.
При производстве работ на пневмосистеме трубопроводах сжатого воздуха:
перекрыть вентилем доступ сжатого воздуха;
сбросить остаточное давление;
убедиться в отсутствии воздуха по манометру;
на маховике вентиля вывесить плакат «Не открывать - работают люди»
При выполнении опиловочных и зачистных работ по металлу металлическую стружку и опилки удалять только щётками.
При работе на высоте или в стволе пользоваться исправными и рассчитанными на соответствующую нагрузку подмостями и лесами с перилами и сплошным настилом. Перегружать леса категорически запрещается.
При работе на высоте 15 м или в стволе пользоваться предохранительным поясом.
При производстве работ вблизи кабелей должны быть приняты меры предотвращающие их повреждение.
Работы с люлек и подъёмных сосудов производить в предохранительном поясе прикреплённом к прицепному устройству или подъёмному канату.
При производстве работ в выработках с контактным проводом и вблизи электрических кабелей контактный провод и электрокабели должны быть отключены.
При производстве часто повторяющихся работ руководствоваться соответствующими картами безопасности участков утверждённых главным инженером рудника.
Слесарю дежурному и по ремонту горного оборудования запрещается:
пользоваться неисправными грузоподъёмными механизмами талями домкратами лебёдками тельферами;
применять не соответствующие грузоподъёмные устройства и самостоятельно изготовленные стропа;
производить работы на трубопроводах находящихся под давлением (кроме работ дефектоскопии стенок трубопроводов);
наносить удары молотком кувалдой по закалённым деталям без выколотки или наставок из мягких материалов;
пользоваться неисправными неиспытанными монтажными поясами;
удлинять гаечные ключи любыми приспособлениями;
пользоваться неисправными инструментами (ключами с изношенным зевом молотками напильниками с плохо насажанными ручками зубилами с выбоинами на режущих кромках и наклёпками на торцах свёрлами с изношенными хвостовиками и т.д.);
загромождать проходы проезды в местах проведения ремонтных работ материалами оборудованием запчастями и т.д.
При нарушении любого из требований изложенных в данной инструкции работы выполняемые слесарем дежурным и по ремонту горного оборудования не производить.
После окончания работы слесарь обязан:
привести в порядок рабочее место (убрать детали материал приспособления очистить его от хлама и грязи;
промасленный обтирочный материал убрать в специальные металлический ящики;
убрать установленные перед началом работы ограждения и плакаты;
при необходимости проверить работу оборудования вхолостую;
отчитаться о проделанной работе и сообщить о своих замечаниях горнотехническому надзору участка.
Слесари дежурные и по ремонту горного оборудования нарушающие требования настоящей инструкции в зависимости от тяжести допущенных нарушений и их последствий привлекаются к дисциплинарной или уголовной ответственности в порядке установленном законодательством.
2. Охрана окружающей природной среды
Мероприятия по охране окружающей среды разработаны в соответствии с требованиями следующих директивных и нормативных документов по проектированию: закона СССР «Об охране атмосферного
воздуха» «Основ водного законодательства» «Основ земельного законодательства» СНиП 2.06.14-85 «Инструкция о составе порядке
В настоящем проекте для вскрытия медистых руд предусматривается проходка вспомогательного воздухо-подающего ствола ВПС-1 расположенного у границы зоны сдвижения с допустимыми деформациями 240 м от контуров богатых и медистых руд. При условиях отработки запасов с закладкой после проверки величины охранного целика по безопасной глубине для объектов охраны 2 категории согласно требованиям «Правил охраны зданий и сооружений» установлено что никаких дополнительных мер защиты подземных и поверхностных объектов от вредного влияния подземных разработок не требуется.
Принятые в проекте схема вскрытия медистых руд порядок отработки участков шахтного поля управлением горным давлением системы разработки и технологические процессы отвечают условиям безопасности горных работ и обеспечивает полноту извлечения и качество полезного ископаемого.
Управление горным давлением с использованием полной закладки выработанного пространства твердеющими смесями исключает возможность оставления медистых руд в целиках и предотвращает разрушение выше налегающей толщи горных пород которые могут быть использованы со временем как полезные ископаемые а также проникновение в рудник подземных вод из водоносного горизонта. Ведение горных работ по добыче медистых руд в проекте предусматривается с соблюдением требований «Единых правил охраны недр».
Медистые вкраплённые руды попутно добываемые при проходке горно-капитальных и эксплуатационных выработок проектом предусмотрено временно складировать в специально предусмотренных для этого выработках камерах нишах и выдавать их в организованном порядке для хранения в поверхностном складе вкраплённых руд стволов ВС-1ВС-3 а медистые на склад руды у ВСС.
Порода извлекаемая при проходке горных выработок идет частично использована для закладки выработанного пространства и остальные выдаваться на поверхность в породные отвалы.
Установка монтаж и пуск в эксплуатацию программируемого контроллера КП-2 кроме определенного экономического эффекта позволит к тому же поднять уровень производства на более высокую ступень. Внедрение новой элементной базы позволяет перевести управление подъемной установки в частности дозаторной на более высокий уровень.
Контроллер может работать как в составе крупной распределенной АСУ ТП связываясь с ЭВМ верхнего уровня по каналу цифровой связи так и в качестве автономного технического средства решающего комплекс задач логического управления регулирования представления и документирования информации о процессе управления.
Работать с контроллером может эксплуатационный персонал связанный с обслуживанием традиционной релейной и аналоговой аппаратуры и не знакомой с вычислительной техникой и методами программирования для ЭВМ. Также КП – 2 имеет высокие показатели надежности работы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Александров К.К. Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы.- М.:Энергоатомиздат 1990.- 288с.:ил.
Католиков В.Е. Динкель А.Д. Седунин А.М. Автоматизированный электропривод подъемных установок глубоких шахт.- М.:Недра 1983.-270с.:ил.
Католиков В.Е. Динкель А.Д. Седунин А.М. Тиристорный электропривод с реверсом возбуждения двигателя рудничного подъема.- М.:Недра 1990.-382с.:ил.
Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник И.Х.Евзеров А.С.Горобец Б.И.Мошкович и др.; Под ред. канд. техн. наук В.М.Перельмутера.- М.:Энергоатомиздат 1988.-319с.:ил.
Малиновский А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов.- М.:Недра1987.- 277с.:ил.
Озерной М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. Изд. 5-е перераб. и доп.- М.: Недра 1975.- 448с.:ил.
Правила устройства электроустановок Минэнерго СССР. -6-е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат 1986.-648с.:ил.
Справочник по электроснабжению п ромышленных предприятий.
Промышленные электрические сети. 2-е изд. перераб. и доп. Под общ. ред. А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского.- М.:Энергия 1980.- 576с.:ил.
Справочник по электроустановкам угольных предприятий.
Электроустановки угольных шахт: Справочник В.Ф.Антонов Ш.Ш.Ахметов С.А.Волотковский и др. Под общей редакцией В.В.Дегтярева
В.И.Серова Г.Ю.Цепелинского - М.:Недра 1988. - 727с.:ил.
Справочник энергетика угольной шахты. В.С.Дзюбан Я.С. Риман А.К.Маслий.- М.:Недра 1983.-542с.:ил.
Тиристорный электропривод рудничного подъема А.Д.Динкель В.Е.Католиков В.И.Петренко Л.М.Ковалев.-М.:Недра 1977.- 312с.:ил.
Усатенко С.Т. Каченюк Т.К. Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник.- М.: Издательство стандартов 1989.-325с.:ил.
Хаджиков Р.Н. Бутаков С.А. Горная механика: Учебник для техникумов.- 6-е изд. перераб. и доп.- М.:Недра 1982.-407с.
Электрооборудование шахтных подъемных машин Ю.Т.Калашников В.Е.Католиков Г.И.Шпильберг и др.- М.:Недра 1986.-285с.

611.DWG