книги из ГПНТБ / Дубинский, И. М. Электроснабжение передвижного оборудования при открытой добыче угля [практ. пособие]

И. М. ДУБИНСКИЙ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ПЕРЕДВИЖНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А»

М о с к в а 1974

В В Е Д Е Н И Е

Технический прогресс на угольных разрезах осуществляется на базе выпускаемого отечественной промышленностью нового высокопроизводительного оборудования для вскрышных работ и добычи угля. На открытых работах эксплуатируют механиче­ ские лопаты, имеющие емкость ковша 8; 12,5; 15 и 35 м3, драг­ лайны, имеющие емкость ковша 10, 15 и 25 м3, роторные экска­ ваторы с теоретической производительностью 1000 п 2500 м3/ч, отвалообразователи и транспортно-отвальные мосты. Создаются

Производительность оборудования непрерывного действия будет доведена до 12 500 м3/ч и более. Совершенствуется различное оборудование для буровзрывных работ, транспортирования и вспомогательных процессов.

Современное горнотранспортное оборудование оснащено мощными электроприводами и является крупным потребителем электроэнергии. Установленная мощность экскаватора ЭШ-15/90А равна 8000 квт, а ЭВГ-35/65М — более 23000 квт. С увеличением производительности машин мощность, сосредото­ ченная в одном агрегате, намного возрастет и достигнет десят­ ков тысяч киловатт. К экскаваторам и отдельным видам дру­ гого оборудования подводится напряжение 6 кв, которое в бу­ дущем будет повышено до 10 и 35 кв.

Особенностью эксплуатации большей части оборудования разрезов является рассредоточенность токоприемников и вместе с тем большая концентрация мощности в каждом из них. Элект­ рооборудование мало защищено от атмосферных влияний, тря­ ски, различных механических нагрузок и постоянно перемеща­ ется вместе с горными машинами в ходе технологического про­ цесса и при смене объектов работ. Поэтому к системам элект­ роснабжения открытой добычи угля и, в особенности, к подаче напряжения к передвижному оборудованию предъявляются спе­ цифические требования: обеспечение бесперебойного питания электроэнергией установленного качества, простота эксплуата­ ции, экономичность и безопасность обслуживания. Важное зна­ чение имеет также надежность электроснабжения передвижного оборудования разрезов, представляющего собой основной парк машин, от которых зависят объем добычи угля и производитель­ ность труда.

Э

Г л а в а I

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕДВИЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА РАЗРЕЗАХ

§ 1. Электрооборудование передвижных технологических машин

Основными потребителями электрической энергии на разре­ зах являются одноковшовые экскаваторы и горнотранспортные машины непрерывного действия. На некоторых разрезах их до­ ля в суммарном расходе электроэнергии достигает 80%.

Одноковшовые экскаваторы с механической лопатой и драг­ лайны используют для вскрытия и добычи угля при различных системах разработки. Рабочие операции экскаваторов обеспечи­ ваются тремя основными электродвигателями: подъема, на­

ряются с определенной частотой, зависящей от технологии и ор­ ганизации работ на объекте. Для обеспечения выполнения за­ данных параметров цикла по быстродействию, динамическим усилиям, диапазону регулирования скорости, максимальным на­ грузкам и другим факторам на экскаваторах управление элект­ роприводами производится по системе генератор — двигатель в различных исполнениях: с трехобмоточным генератором, с электромашинным или силовым магнитным усилителем, с тиристор­ ным возбудителем и т. п. Вращение генераторов производится сетевым электродвигателем, к которому подается напряжение от карьерной распределительной сети. Напряжение подается также на трансформатор собственных нужд, предназначенный для питания электродвигателей вспомогательных механизмов и цепей управления. Характеристика основного электрообору­ дования, применяемого на экскаваторах, приведена в табл. 1.

Режимы работы электродвигателей экскаваторов характери­ зуются частыми пусками и реверсами, быстрыми разгонами и остановками, резкими толчками и пиками нагрузок. Так, напри­ мер, электродвигатель подъема может включаться до 300 раз.

4

*Данные приведены для экскаваторов с Лг2 3.

вчас, а напора и поворота — до 700. В течение рабочего цикла постоянно изменяется нагрузка как отдельных электродвигате­ лей экскаватора, так и мощность, потребляемая всей машиной.

Величина нагрузки зависит от физических свойств грунта,

параметров забоя, вида и интенсивности погрузки, угла пово­ рота экскаватора на выгрузку, квалификации машиниста и других факторов.

Рассчитать достоверно графики нагрузки для различных ви­ дов работ практически невозможно. Теоретические расчеты на­ грузочных диаграмм позволяют лишь предварительно оценить энергетические и механические характеристики приводов при выборе их параметров. Более точно графики нагрузок и потреб­ ляемая мощность экскаваторов определяются для различных условий как средние величины, которые устанавливаются на ос­ новании множества замеров фактических нагрузок экскаваторов.

Комплексы машин непрерывного действия применяют для разработки, транспортирования и отвалообразования мягких вскрышных пород, а в отдельных случаях и для разработки вскрышных пород и полезных ископаемых повышенной крепости. При различных системах разработки используют в определен­ ном сочетании роторные и цепные многоковшовые экскаваторы, отвалообразователи, транспортно-отвальные мосты, перегружа­ тели и ленточные конвейеры. Характеристики их основного1 электрооборудования приведены в табл. 2 и 3.

5

Т а б л и ц а 2

Характеристика электрооборудования роторных и цепных многоковшовых экскаваторов

Роторные и цепные многоковшовые экскаваторы оснащены большим количеством электродвигателей, предназначенных для выполнения различных функций: приведения в движение ков­ шовой цепи или ротора, подъема и опускания стрелы, переме­ щения и поворота самого экскаватора и др. Одна машина мо­ жет иметь до 150 электродвигателей и более, суммарная уста­ новленная мощность которых достигает нескольких тысяч кило­ ватт. Применяют системы переменного и постоянного тока по системе Г—Д. Режимы нагрузки основных электродвигателей неравномерны, но в меньшей степени, чем у электродвигателей экскаваторов цикличного действия. Электроэнергия на экска­ ваторы подается при напряжении 3 и 6 кв, а низковольтные электродвигатели питаются от трансформатора собственных нужд.

На отвалообразователях и отвальных мостах установлены механизмы хода, поворота платформы и стрелы, подъема стре­ лы, конвейеры и различное вспомогательное оборудование. Для их привода используют асинхронные электродвигатели перемен­ ного тока, а при необходимости регулирования скорости — по­ стоянного тока, управляемые по системе Г—Д. Нагрузка при­ водов относительно постоянная, без резких пиков.

Т а б л и ц а 3

Характеристика электрооборудования отвалообразователей

Для привода конвейеров используют асинхронные электро­ двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором, имеющие продолжительный режим работы с практически постоянной по величине нагрузкой. Регулирование скорости, как правило, здесь не применяют.

На разрезах используют буровые станки различных типов: вращательного (шнековые и шарошечные), ударно-вращатель­ ного и ударно-канатного бурения. Все они имеют многодвига­ тельный привод, большей частью переменного тока. Для некото­ рых модификаций буровых станков применяют электродвигате­ ли постоянного тока.

Общая установленная мощность буровых станков составляет десятки и сотни киловатт (табл. 4).

В зависимости от типа станка и назначения его отдельных механизмов электродвигатели имеют различные режимы ра­ боты: от кратковременного до длительного. Характер изменения суммарной потребляемой мощности определяется видом бу­ рения.

Т а б л и ц а 4

Характеристика электрооборудования буровых станков

7

Нагрузка электропривода станков ударно-канатного бурения относительно постоянная, и величина средней мощности не за­ висит от крепости породы. При шарошечном бурении потребляе­ мая мощность также стабильна. График нагрузки при враща­ тельном бурении со шнеком имеет более неравномерный харак­ тер, и потребляемая мощность при увеличении глубины сква­ жины растет.

§ 2. Общие требования к электроснабжению передвижного оборудования

Род тока обусловливается системами электроприводов гор­ нотранспортного оборудования. Так как на машинах в основном установлены асинхронные и синхронные электродвигатели, то наибольшее применение имеет переменный трехфазный ток с ча­ стотой 50 гц. Электродвигатели постоянного тока, используемые в электроприводах мощных экскаваторов и на некотором дру­ гом оборудовании, получают питание от различных преобразо­ вательных устройств (двигатель-генераторы, выпрямители и др.), установленных непосредственно на машинах.

Величина напряжения на угольных разрезах различна. Для питания ручных переносных ламп и стационарного местного освещения, а также в схемах управления, сигнализации и теле­ механизации используют напряжение 12, 24, 36 и 60 в. Ручной инструмент и осветительные приборы получают питание от се­ тей 127 и 220 в. Низковольтное электрооборудование, установ­ ленное на некоторых машинах, имеет номинальное напряжение 380 (660) в. На основные вскрышные и добычные экскаваторы требуется подавать напряжение 6000 и 10 000 в. Выполненные институтом Центрогипрошахт расчеты и зарубежный опыт пока­ зывают, что технически и экономически целесообразно повыше­ ние номинального напряжения электроприемников разрезов до

20и 35 кв.

Для питающих линий электропередач внешнего электроснаб­

жения разрезов используют напряжение 6, 10, 35^ 110 и 220 кв. Величина напряжения питающих линий часто зависит и дикту­ ется условиями энергоснабжения в районе расположения разре­ зов, например: входят ли горные работы в общий промышлен­ ный комплекс, получающий электроэнергию от мощной энерго­ системы, или разрез находится в отдаленной местности и снаб­ жается электроэнергией от энергопоезда. Если величину напря­ жения можно выбирать, то его оптимальную величину устанав­ ливают путем технико-экономических сравнений вариантов по приведенным затратам. Внутри разрезов для распределительных сетей применяют 6 и 10 кв, а при согласовании с Госгортехнад­ зором— 35 кв.

Требования к системам электроснабжения разрезов сводятся к следующему: обеспечение горных машин электроэнергией в

8