Dynamics of non-uniformity loads of AFC Drives

• Autorzy: Dolipski M. , Remiorz E. , Sobota P.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0011

Warianty tytułu

PL

Dynamika nierównomierności obciążeń napędów w ścianowym przenośniku zgrzebłowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The length of armoured face conveyors currently used in hard coal mines most often ranges between 200 m and 300 m. The machines are equipped with a main and auxiliary drive. Asynchronous motors mounted in conveyor drives feature the capacity of several hundreds of kilowatts. The non-uniform distribution of loads onto individual drives is observed in practice. The numerical value of loads distribution onto the individual armoured face conveyor drives is represented by a drive load distribution factor. It is defined as a ratio between the load of an electric motor installed in a given drive and the total conveyor load. The article presents a physical armoured face conveyor model intended for examining dynamic phenomena influencing the load non-uniformity of drives. Motion in this physical model is described with the system of (4 · j + 5) non-linear ordinary differential quotations of the second order. A mathematical model is obtained by adding functions describing the interwork of sprocket drums with chains and functions approximating the mechanical characteristics of asynchronous motors powered by means of frequency inverters. A large number of computer simulations was performed using this model enabling to study the impact on the load non-uniformity of drives of such parameters as motor slip, motor supply voltage drop, variations in supply voltage frequency, differences in the gear ratio of transmissions and differentiation in the pitch of scraper chain links along the chain contour.

PL

Długość przenośników zgrzebłowych ścianowych stosowanych obecnie w kopalniach węgla kamiennego najczęściej mieści się w przedziale od 200 m do 300 m. Maszyny te wyposażone są zawsze w napęd główny i pomocniczy, przy czym pierwszy z nich wyniesiony jest do chodnika podścianowego. Silniki napędowe o mocy kilkuset kilowatów napędzają bęben łańcuchowy przez sprzęgło i przekładnię zębatą. Z kolei bębny łańcuchowe poruszają łańcuch zgrzebłowy, który tworzą dwa środkowe łańcuchy ogniwowe ze zgrzebłami przymocowanymi do ogniw poziomych łańcuchów. Ze względu na znaczne wydłużenia sprężyste łańcucha zgrzebłowego obciążonego urobkiem węglowym, konieczne jest jego wstępne napinanie. W zależności od wartości napięcia wstępnego łańcucha zgrzebłowego, oporów ruchu w gałęzi górnej i dolnej przenośnika oraz występujących drgań wzdłużnych, łańcuch może się znajdować w jednym z trzech stanów dynamicznych: w stanie stałego luzowania, w stanie okresowego luzowania lub w stanie nieluzowania. W przenośnikach ścianowych obserwuje się nierównomierny rozdział obciążeń na poszczególne napędy. Jego liczbową miarą jest współczynnik rozdziału obciążenia napędu. Jest on definiowany, jako stosunek obciążenia silnika elektrycznego zainstalowanego w danym napędzie do całkowitego obciążenia przenośnika (wzory 1 i 2). W praktyce niemożliwa staje się eliminacja wszystkich przyczyn nierównomiernego obciążenia napędu głównego i pomocniczego w przenośniku ścianowym. Wobec tego podejmuje się działania mające na celu wyrównywanie obciążeń napędów poprzez sterowanie wybranymi parametrami techniczno-ruchowymi przenośnika ścianowego. Badania komputerowe za pomocą własnego modelu dynamicznego wykazały, że jest to możliwe. Tymi parametrami są częstotliwości napięcia zasilania silników asynchronicznych, które powodują zmiany prędkości kątowych bębnów łańcuchowych. W artykule przedstawiono model fizyczny ścianowego przenośnika zgrzebłowego przeznaczony do badania zjawisk dynamicznych wpływających na nierównomierność obciążenia napędów (rys. 1). Opis ruchu w tym modelu fizycznym tworzy układ (4 · j + 5) nieliniowych równań różniczkowych zwyczajnych drugiego rzędu. Dokładając do tego funkcje opisujące współdziałanie bębnów łańcuchowych z łańcuchami oraz funkcje aproksymujące charakterystyki mechaniczne silników asynchronicznych zasilanych za pomocą przemienników częstotliwości (wzory od 3 do 9) otrzymuje się model matematyczny. Za pomocą tego modelu matematycznego wykonano dużą liczbę symulacji komputerowych umożliwiających badanie wpływu takich parametrów jak poślizg silnika, spadek napięcia zasilania silnika, zmiana częstotliwości napięcia zasilającego, różnica w przełożeniu reduktorów i zróżnicowanie podziałek ogniw łańcucha zgrzebłowego wzdłuż konturu łańcuchowego na nierównomierność obciążenia napędów. Na rysunkach od 4 do 10 pokazano wybrane charakterystyki czasowe przedstawiające wpływ wyżej wymienionych parametrów na nierównomierność obciążenia napędów w przenośniku ścianowym.

Słowa kluczowe

EN

armoured face conveyor; dynamic model; dynamic loads; non-uniformity of dynamic loads

PL

przenośnik ścianowy; model dynamiczny; obciążenia dynamiczne; nierównomierność obciążenia dynamicznego

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 1
• Strony: 155--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dolipski M.

• Institute of Mining Mechanisation, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Remiorz E.

• Institute of Mining Mechanisation, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Sobota P.

• Institute of Mining Mechanisation, Faculty of Mining and Geology, Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• Ahrens K., 1981. Die Antriebsbelastungen kettengetriebene Strebbetriebsmittel durch unter-schiedliche Kettenlängungen. Glückauf Forschungshefte, H. 3.
• Ahrens K., 1986. Antriebstechnische Fehlerdiagnose für kettengetriebene Strebbetriebsmittel. Glückauf, nr 13.
• Brychta P., Kaci V. M., 1989. Neue Antriebskomponenten zum Leistungsausgleich an kettengetriebenen Strebbetriebsmitteln. Glückauf, nr 9/10.
• Dolipski, M., 1997. Dynamika przenośników łańcuchowych. Podręcznik akademicki. Wyd. Pol. Śl., Gliwice.
• Dolipski, M., Sobota P., 1997. Badania obciążenia napędów przenośnika zgrzebłowego z silnikami dwubiegowymi w ścianie o wysokiej wydajności. Przegląd Górniczy, nr 5.
• Dolipski, M., Sobota P., Osadnik J., 1995. Analytical determination and computer investigation of loading distribution of an armoured face conveyor with different number chain sprockets’ teeth. Arch. Min. Sci., Vol. 40, No. 2.
• Dolipski, M., Sobota P., 1993. Ungleichmäβige Belastung von Antriebssystemen in kettengetriebenen Betribsmitteln. Antriebstechnik 32, nr 12.