Регулируемый электропривод шахтных электровозов. В связи с развитием полупроводниковой техники и микропроцессорных средств управления в настоящее время появилась возможность создать высокоэкономичный и надежный тяговый регулируемый электропривод переменного тока на основе преобразователя частоты и асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Мировая тенденция в этой области связана с сокращением электроприводов постоянного тока и их вытеснением регулируемым электроприводом переменного тока. Так, в Японии, Германии, США, Англии, Франции и в России все большее распространение получает тяговый электротранспорт на основе частотнорегулируемого электропривода (магистральные электровозы, метрополитен, трамвай, троллейбус).
Как показывают расчеты и результаты экспериментальных работ, тяговый электропривод шахтных электровозов переменного тока в сравнении с существующим электроприводом постоянного тока позволит получить экономию электроэнергии до 35 % (с учетом рекуперации), снижение практически в 2 раза трудозатрат на техническое обслуживание, экономию расхода меди до 20 %, снижение массогабаритных параметров, повышение КПД, улучшение динамических свойств электровоза и т.д.
Для разработки и внедрения в производство и эксплуатацию перечисленных выше регулируемых электроприводов целесообразно разработать унифицированную серию полупроводниковых преобразователей частоты во взрывозащищенном исполнении мощностью от 100 до 1200 кВт на напряжение 660, 1140 и 6000 В, а также устройств плавного пуска во взрывозащищенном исполнении мощностью от 63 до 500 кВт на напряжение 660 и 1140 В.
Устройство автоматизированного управления водоотливными установками с целью экономии электроэнергии. Устройство рассчитано на автономную работу в главном водоотливе шахты в системе с зонной тарификацией оплаты за потребленную электроэнергию. В процессе работы контроллер создает базу данных по производительности водоотливных установок и притоку в водосборник. Основная задача сводится к опустошению водосборника на момент наступления менее благоприятного периода оплаты.
Устройство позволит выполнять:
· контроль исправности оборудования водоотлива;
· анализ производительности насосов;
· анализ скорости наполнения водосборника в текущий временной интервал;
· защиту основного насоса в наиболее благоприятный период или при достижении верхнего уровня;
· запуск дополнительного или резервного насоса при наступлении внештатной ситуации.
При мощности электродвигателя водоотлива 1000 кВт суточная экономия в оплате за потребленную электроэнергию составляет 1440 грн. или около 500,0 тыс. грн. в год.
Комплекс электрооборудования на напряжение 3(3,3)-6 кВ.
Одним из эффективных мероприятий по улучшению техникоэкономических показателей систем подземного электроснабжения шахт и рудников и повышения их пропускной способности является применение напряжения 3(3,3)-6 кВ в системах электроснабжения добычных и транспортных машин. При этом увеличивается радиус экономичного электроснабжения, снижается расход цветных металлов, уменьшаются потери энергии в сети, появляется резерв дальнейшего роста ее пропускной способности [5].
Показателями экономической эффективности применения в шахтах систем электроснабжения с электрооборудованием на напряжение 3(3,3)-6 кВ являются: повышение производительности горных машин и увеличение объема добычи благодаря улучшению качества подведенного напряжения к токоприемникам; снижение потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения; сокращение капитальных затрат на сооружение кабельных линий в результате уменьшения количества стволовых кабелей и снижения сечения кабелей распределительных сетей.
На ближайшую перспективу потребуется разработка и внедрение следующего электрооборудования:
· КТП с вторичным напряжением 3(3,3)-6 кВ мощностью 1000 и 1600 кВА;
· комбайновых и конвейерных двигателей на напряжение 3(3,3)-6 кВ мощностью до 500 кВт.
Электрические ресурсоэнергосберегающие двигатели. Концепция создания высоконадежных ресурсоэнергосберегающих двигателей для горных машин частично изложена выше, так как двигатель входит в систему электропривода, составляя ее основную часть. Из концепции развития электропривода вытекает необходимость разработки и внедрения в эксплуатацию:
· новых, более надежных асинхронных конвейерных двигателей с фазным ротором, устойчиво работающих в системе АВК;
· асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для комбайнов, стругов и конвейеров, входящих в комплекс электрооборудования на напряжение 3 кВ.
Отечественные низковольтные двигатели по габаритам и массе, особенно комбайновые и струговые, не только не уступают лучшим зарубежным аналогам, но и превосходят их. В то же время по надежности двигателей мы отстаем от зарубежных показателей.
Кроме того, учитывая рост энерговооруженности горных машин и необходимость повышения мощности двигателей, а также практическую исчерпанность возможностей дальнейшего повышения эффективности воздушного и водяного охлаждения, представляется актуальным разработка и внедрение в производство жидкостно-заполненных двигателей, так как при этом решаются вопросы более эффективного отвода тепла от статора и особенно от ротора.
Концепция создания новых взрывозащищенных двигателей рассматривает двигатель в системе общешахтного информационного обеспечения и автоматического и телемеханического управления. С учетом достижений в области микроэлектронной и микропроцессорной техники возможно оснащение каждой машины встроенными устройствами диагностики и контроля параметров с передачей информации диспетчеру шахты.
Выводы
1. В цепочке "разработка - производство - сбыт" главной проблемой для производителей продукции во всем мире является сбыт.
2. Перспективным научным направлением НИОКР в области взрывозащищенного и рудничного электрооборудования является создание конкурентоспособного ресурсоэнергосберегающего электрооборудования, обеспечивающего безопасную и производительную работу предприятий угольной, химической, нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей и других базовых отраслей промышленности Украины с потенциально взрывоопасными условиями производства.
3. При создании взрывозащищенных конкурентоспособных ресурсоэнергосберегающих трансформаторов и КТП необходимо учитывать их совместимость с общешахтными системами автоматики, телемеханики и контроля.
4. Перспективной тенденцией развития аппаратостроения является замена групп пускателей комплектными устройствами управления и защиты горных машин.
5. Перспективными объектами применения регулируемых электроприводов, позволяющими получить наибольший ресурсоэнергосберегающий эффект, являются шахтные ленточные и скребковые конвейеры, механизмы подачи очистных комбайнов, струговые комплексы для безлюдной выемки угля, подземные подъемные машины, шахтные водоотливы и электровозная откатка.
6. Эффективным мероприятием повышения пропускной способности и получения экономии электропотребления шахтных электрических сетей является применение напряжения повышенного уровня (3-6 кВ), а, следовательно, разработка соответствующих комплексов электрооборудования является перспективной.
7. При разработке электродвигателей нового технического уровня следует предусматривать возможность оснащения каждой машины устройствами диагностики, контроля параметров и передачи информации.
Список литературы
1. Омельченко А.Н., Лазебник Р.М. Определение конкурентоспособности взрывозащищенного электрооборудования // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч.тр. УкрНИИВЭ.-Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд",2005.-С.21-27.
2. Чернов И.Я., Грушко В.М., Шилов В.В. и др. О развитии и совершенствовании взрывозащищенных трансформаторных подстанций для шахт // Уголь Украины.-1997.-№5.-С.21-23.
3. Вареник Е.А., Ландкоф Л.Б., Чернов И.Я., Грушко В.М., Макаров К.Д. Тенденции изменения материалоемкости трансформаторных источников и основных приемников электроэнергии выемочных участков угольных шахт // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч.тр. УкрНИИВЭ.-Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2005.-С.49-58.
4. Вареник Е.А. Создание и внедрение ресурсоэнергосберегающего электрооборудования // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч.тр. УкрНИИВЭ.-Донецк: ООО "Юго-Восток, Лтд", 2006.-С.9-14.
5. Миновский Ю.П. Повышение уровня напряжения для питания высокоэнерговооруженных забойных машин // Горные машины и автоматика.-2001.-№8.-С.16-21.