Система стабилизации момента привода обжиговой печи для производства окатышей

Statya_04

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Условные обозначения на рис. 3:

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

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

Выведем основные зависимости величин для используемых двигателей:

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

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

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



Комментарии (0)