автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и формирование процесса пуска асинхронного электропривода шаровой барабанной мельницы с использованием регулятора напряжения

Введение.

ГЛАВА 1. Электропривод измельчающих механизмов

1.1. Способы измельчения материалов.

1.2. Классификация измельчающих механизмов.

1.3.Устройство и технологический процесс барабанных мельниц.

1.4. Классификация электропривода барабанных мельниц.

Выводы.

ГЛАВА 2. Описание и расчет параметров типовой ременной передачи

2.1. Обзор литературы по электроприводу с ременной передачей.

2.2. Ременная передача как элемент кинематической схемы электропривода.

2.3. Расчет параметров типовой клиноременной передачи.

2.4. Расчет потерь в клиноременной передаче.

Выводы.

ГЛАВА 3. Разработка математической модели и исследование динамики двухмассовой системы электропривода

3.1. Модель клиноременной передачи.

3.2. Расчет параметров модели при различных загрузках барабана мельницы.

3.3 Применение методов планируемого эксперимента для анализа динамики электропривода шаровой барабанной мельницы.

3.3.1 Планируемый эксперимент без учета электромагнитных переходных процессов в асинхронном двигателе.

3.3.2. Планируемый эксперимент с учетом электромагнитных переходных процессов в асинхронном двигателе.

Выводы.

ГЛАВА 4. Разработка математической модели и исследование динамики трехмассовой системы электропривода

4.1. Расчет параметров типовой двухступенчатой клиноременной передачи.

4.2. Расчет потерь в двухступенчатой клиноременной передаче.

4.3. Модель двухступенчатой клиноременной передачи.

4.4 Расчет параметров модели при различных загрузках барабана мельницы.

4.5 Применение методов планируемого эксперимента для анализа динамики электропривода шаровой барабанной мельницы.

4.5.1 Планируемый эксперимент без учета электромагнитных переходных процессов в асинхронном двигателе.

4.5.2. Планируемый эксперимент с учетом электромагнитных переходных процессов в асинхронном двигателе.

Выводы.

Во многих технологических и производственных процессах - на горнообогатительных и керамических фабриках, в системах пылеприготовления тепловых электростанции, на домостроительных комбинатах, химических заводах, широко используются механизмы для измельчения различных материалов, к числу которых относятся шаровые барабанные мельницы (ШБМ) периодического действия.

Особенностью работы таких мельниц являются тяжелые для электропривода условия пуска, определяемые значительной инерционностью барабана мельницы и большими моментами сопротивления при пуске, зависящими от загрузки мельницы и положения ее барабана. Вследствие этого, при существующих релейно-контакторных схемах управления асинхронного электропривода (ЭП) пуск ШБМ осуществляется, как правило, путем раскачивания ее барабана за счет нескольких включений и реверсов асинхронного двигателя (АД), что вызывает ускоренный износ механических передач и самого АД.

Кроме этого, раскручивание барабана мельницы обычно сопровождается пробуксовкой клиноременной передачи (КРП), входящей в состав электропривода, что вызывает ее повышенный износ и ускоренный выход из строя. По имеющимся данным, период между ремонтом или заменой АД и ремней КРП составляет 2-4 месяца.

Наличие КРП в составе ЭП требует использования двух или многомассовых расчетных схем электропривода и вносит специфику в характер динамических процессов в электроприводе.

В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является разработка динамической модели ЭП с учетом специфики КРП и нагрузки и исследование с ее помощью процесса пуска АД при различных сочетаниях параметров КРП и загрузки ШБМ и его формирование с использованием регулятора напряжения для исключения пробуксовки ремней КРП.

Цель работы определяет следующие задачи исследования:

1. определение характеристик и параметров механической нагрузки ЭП ШБМ;

2. разработка моделей одноступенчатой и двухступенчатой КРП с учетом потерь в ней и условии пробуксовки;

3. разработка компьютерной модели ЭП ШБМ;

4. исследование и оптимизация процесса пуска ЭП при различных представлениях механической характеристики АД для одноступенчатой и двухступенчатой КРП и получение в аналитическом виде зависимости времени пробуксовки КРП от параметров КРП, нагрузки и времени пуска;

5. оценка влияния электромагнитных переходных процессов в АД и потерь КРП на пробуксовку КРП;

6. В качестве технического средства, позволяющего формировать требуемый характер динамических процессов в ЭП, предполагается использование простых и широко используемых тиристорных регуляторов напряжения. При необходимости эти преобразователи могут работать в режиме экономайзеров при малых загрузках ШБМ, а также обеспечивать в режиме квазичастотного управления позиционирование барарбана ШБМ и повышение (вплоть до критического) пусковых моментов АД.

Выводы

1. Неучет потерь в клиноременной передаче мало влияет на характер пробуксовки ремней в КРП.

2. Пробуксовка ремней в КРП может быть устранена при пуске за счет плавного изменения подводимого к АД напряжения.

3. При анализе динамики ЭП необходим учет ЭМПП в АД, амплитуда и частота колебаний координат ЭП увеличиваются.

4. Пробуксовка ремней в двухступенчатой КРП имеет место не во всех проведенных опытах хотя при ее появлении, ее длительность больше, чем в одноступенчатой КРП.

5. Затухание переходных процессов в двухступенчатой КРП происходит медленнее, чем в одноступенчатой КРП.

В итоге проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. При выборе или проверке приводного электродвигателя ШБМ должна учитываться составляющая момента сопротивления, определяемая дебалан-сом загрузки ШБМ.

2. При прямом (неуправляемом) пуске АД ШБМ практически при любой загрузке ШБМ имеет место пробуксовка ремней КРП.

3. Пробуксовка КРП может быть устранена при пуске за счет плавного изменения подводимого к АД напряжения в разомкнутой структуре системы РН-АД в одноступенчатой и двухступенчатой КРП.

4. Электромагнитные переходные процессы в АД затягивают прцесс пуска ЭП и оказывают влияние на процесс пробуксовки КРП и должны учитываться.

5. Потери в КРП не оказывают существенного влияния на процесс пробуксовки КРП.

6. Наиболее значимым фактором, влияющим на процесс пробуксовки, является начальное натяжение ремней КРП.

1. Андреев A.B. Передачи трением.- М. : Машиностроение, 1978.- 176с.

2. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами.- Л.: Энергоиздат, 1982.- 392с.

3. Бленд Д. Нелинейная динамическая теория упругости.- М.: Мир, 1972, с. 179-181.

4. Боков В. П., Чернилевский Д. В., Будько П. П. Детали машин: Атлас конструкции.-М.: Машиностроение, 1983.- 115с.

5. Борцов Ю. А., Соколовский Г. Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями.- СПб.: Энергоатомиздат., 1992.- 288с.

6. Борцов Ю. А., Суворов Г. В. Методы исследования динамики сложных систем электропривода.-М.: Л.: Энергия, 1966, с. 157-159.

7. Вейц В. Л. и др. Динамика автоматизированного регулируемого электропривода транспортно-технологических и конвейерных установок Киев, 1982.- 165с.

8. Вейц В. Л. и др. Динамика управляемого электромеханического привода сасинхронными двигателями.- Киев, 1988.- 271с.

9. Вейц В. Л., Кочура А. Е., Мартыненко А. М. Динамические расчеты приводов машин.- Л.: Машиностроение, 1971.- 352с.

10. Верницкий В. В. Силовые параметры клиноременных передач с учетом упругих характеристик ремня и режимов его работы.- Механика, 1975.-197с.

11. Верницкий В. В., Мартынов В. К. Оценка изгибной жесткости клиновых ремней.- Механика, 1977.- 169с.

12. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе.- М.:-Л.: Энергия, 1977.- 432с.

13. Вирабов Р. В. Тяговые свойства фрикционных передач,- М.: Машиностроение, 1982.-263с.

14. Вирабов Р. В., Петрова Т. М. Тяговые свойства фрикционных передач сэластичным телом.- Вестник машиностроения, 1969, № 11, с. 18-22.

15. Воробьев И. И. Передачи с гибкой связью в приводах станков.- М.: Машиностроение, 1971.- 143с.

16. Герберт В. Распределение растягивающих напряжений в корде клиновидных ремней,- Труды американского общества инженеров-механиков, 1977, № 1, с. 16-24.

17. Гузенков П. Г. Детали машин. 3-е изд.- М.: Высшая школа, 1982.- 352с.

18. Дружинин Н. Н. Непрерывные станы как объект автоматизации,- М.: Металлургия, 1967.-259с.

19. Егоров В. Н., Шестаков В. М. Динамика систем электропривода,- Л.: Энергоатомиздат, 1983.-216с.

20. Земляков В. Д., Фисенко С. А. Динамические нагрузки в электромеханической системе блюминга в режиме буксования. Электротехника, 1989, № 5.

21. Каган Я. А., Ипполитов А. С. Конструирование шаровых барабанных и молотковых мельниц.-М.: Энергия, 1973.- 152с.

22. Казовский Е. Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока, изд-во АН СССР, 1962.- 642с.

23. Квартальнов Б. В. Динамика автоматизированных электроприводов с упругими механическими связями.- М.: -Л. Энергия, 1965.- 88с.

24. Ключев В. И. Ограничение динамических нагрузок электропривода.- М.: Энергия, 1971.-320с.

25. Ключев В. И. Теория электропривода.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 560с.

26. Ключев В. И., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов.- М.: Энергия, 1980.- 360с.

27. Ковач К. П. Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока.-М.: Госэнергоиздат, 1963.- 744с.

28. Краильский И. В. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968,- 480с.

29. Лебедев П. А., Пронин Б. А. Определение осевых усилий в клиноремен-ных вариаторах.- В кн.: Передаточные механизмы.- М.: Машиностроение,1966, с. 3-16.

30. Основы автоматизированного электропривода / М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шинянский.- М.: Энергия, 1974.- 567с.

31. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний: Учеб. пособие для втузов.- 2-е изд., перераб.- М.: Наука, 1980.- 270с.

32. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления.- М.: Наука, 1979.- 255с.

33. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов / С. А. Чернавский, Г. А. Снесарев, Б. С. Козинцов и др.- 5-е изд.,.-М.: Машиностроение, 1984.- 560с.

34. Пронин Б. А., Ревков Г. А. Бесступенчатые клиноременные и фрикцион-ные передачи.- М.: Машиностроение, 1980.- 320с.

35. Светлицкий В. А. Передачи с гибкой связью.- М.: Машиностроение, 1967. 155с.

36. Светлицкий В. А., Нарайкин О. С. Упругие элементы машин.- М.: Машиностроение, 1989.- 260с.

37. Сиденко П. М. Измельчение в химической промышленности.- М.: Химия, 1977.- 368с.

38. Соколов М. М., Масандилов Л. Б., Шинянский А. В. Исследование электромагнитных переходных процессов в асинхронных двигателях.-М.: Электричество, 1965, № 12.

39. Соколов М. М., Масандилов Л. Б., Шинянский А. В. Экспериментальное исследование электромагнитных переходных процессов в асинхронных электродвигателях единой серии А.- М.: Электричество, 1965, № 8.

40. Соколов М. М., Петров Л. П., Масандилов Л. Б., Ладензон В. А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе.- М.: Энергия, 1967.- 200с.

41. Соколовская Ф. М., Тамулевич Г. Д. Клиновые ремни.- М.: Химия, 1973.-159с.

42. Утеуш Э. В. и др. Основные принципы регулирования и автоматизациишаровых мельниц, Труды Харьковского института горного машиностроения, автоматики и вычислительной техники, т. 13, 1964.- 150с.

43. Утеуш Э. В., Утеуш 3. В. Основы автоматизации измельчения материалов в шаровых мельницах.- М.: Химия, 1968.- 156с.

44. Утеуш Э. В., Утеуш 3. В. Способ автоматического регулирования процесса измельчения в барабанных мельницах, 1962.-209с.

45. Учебное пособие по проектированию и расчету автоматизированного электропривода./М. М. Соколов, 1973.- 122с.

46. Фаробин Я. Е. Фрикционные передачи автомобилей и тракторов.- М.: Машгиз, 1962.- 162с.

47. Часовников Л. Д. Передачи зацеплением,- М.: Машиностроение, 1969.-* 488с.

48. Чернин И. М., Кузьмин А. В., Ицкович Г. М. Расчеты деталей машин. Минск: Вышейш. Школа, 1974.- 592с.

49. Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода.-М.: Энергия, 1979.- 616с.

50. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода.- М.: Энерго-издат, 1981.- 576с.

51. Шубенко В. А. Вопросы динамики автоматизированных асинхронных электроприводов.- М.: Электричество, 1960. № 1.

52. Шубенко В. А., Зенкин Н. И., Карочкин А. В. К вопросу о влиянии электромагнитных переходных процессов на принципы построения схем автоматического управления короткозамкнутыми асинхронными двигателями, Труды УПИ, сб. 106, 1960.

53. Экспериментальное исследование скольжения клинового ремня ./ Р. В. Вирабов, Р. С. Галаджев, В. А. Чаков, С. И. Чепурной.- Вестник машиностроения, 1979, № 5, с. 12-14.

54. Элементы теории эксперимента./ Ильинский Н. Ф.- М.: Моск. Энерг. ин-т, 1988.- 100с.