Разработка и внедрение современных энергосберегающих систем управления электроприводами экскаваторов

ЗАО «Робитэкс»

Одно из основных направлений деятельности компании ЗАО «Робитэкс» плотно связано с предприятиями, экс% плуатирующими в производственном процессе горнодобывающую технику. Это направление нацелено на раз% работку и внедрение современных энергосберегающих систем управления электроприводами экскаваторов.

Выпускаемые ЗАО «Робитэкс» экскаваторные системы управления электроприводами или, так называемые низковольтные комплектные устройства (НКУ), предназначаются для установки на экскаваторы системы «генератор-двигатель». НКУ компании устанавливаются как на вновь изготовленные, так и на произведенные в разные годы экскаваторы, которые действуют до сих пор и были переоборудованы в ходе проведения капитальных ремонтов. Следует отметить, что львиная доля поставляемых комплектных устройств как раз приходится на ту часть экскаваторов, которые оборудуются НКУ в ходе капитальных ремонтов экскаваторов, прослуживших, как правило, достаточно длительный срок. Одной из особенностей поставки НКУ является большое разнообразие установленного на экскаваторе исполнительного электрооборудования, т.к. это экскаваторы, производимые разными заводами на протяжении последних нескольких десятков лет. Поэтому выпускаемые НКУ должны удовлетворять довольно большому разнообразию как применяемых генераторов и двигателей главных приводов, составу вспомогательных приводов, так и другого оборудования.22 1

Приведём простой пример. На сегодняшний день низковольтными комплектными устройствами производства ЗАО «Робитэкс» оборудуются экскаваторы-лопаты типа ЭКГU4.6 и ЭКГ-5А. Серии этих экскаваторов, начиная с ранних ЭКГ-4.6 и заканчивая современными ЭКГ-5А, производятся уже несколько десятков лет. За такой длительный период времени выпуска экскаваторы подвергались различного рода модернизациям и в плане их конструктивного исполнения, и в плане применяемого электрооборудования. Да и в процессе их дальнейшей эксплуатации менялись как электромашины главных и вспомогательных приводов, так и другие элементы электрооборудования.

Еще большее разнообразие в комплектации существует у экскаваторов ЭКГ-8 и ЭКГ-10. В них, помимо разнообразия марок устанавливаемых электрических машин и даже их разного количества (например, в напоре может быть один или два двигателя), имеется разный подход в осуществлении других, не менее значительных функций управления системами экскаваторов, например, систем управления тормозами двигателей.

Из опыта работы на различных горных предприятиях, эксплуатирующих экскаваторы, стало очевидным фактом, что для управления тормозами на разных экскаваторах применяются как минимум три типа систем управления тормозами: электропневматический, электромагнитный и электрогидравлический привод. Также существует комбинация из всех трех перечисленных систем. Каждый из этих способов имеет свои требования к величине и роду питающего тока, а также способу управления. Отдельная тема – это разнообразие наборов установленного оборудования во вспомогательные приводы, которые были обусловлены как конструкцией конкретного экскаватора при его выпуске на заводе-изготовителе, так и специфическими модернизациями, проводившимися непосредственно обслуживающим экскаватор персоналом.

И это только небольшие примеры особенностей поставки изделий ЗАО «Робитэкс» на действующие экскаваторы, которые переоборудуются в процессе проводимых капитальных ремонтов электрооборудования.

Все это разнообразие требований приходится учитывать при поставке очередного комплекта системы управления. В тоже время, интересы производства при проектировании НКУ заставляют уделять большое внимание унификации применяемых компонентов системы, т.к. производство НКУ для экскаваторов – это «штучное» производство, отличающееся очень высокой неритмичностью заказов.

Все выпускаемые системы управления главными приводами экскаваторов системы «генератор-двигатель» объединяет общая идеология и подходы к их созданию.

Для удовлетворения всего спектра запросов на поставку параметров систем управления, нашим предприятием выпускается две основные группы или серии устройств систем управления. Каждая серия НКУ объединяет в себе сходные по задачам и уровням сложности реализации системы управления. При этом каждая серия включает в себя несколько исполнений, довольно близких по назначению и техническим характеристикам, однако, в силу вышеприведенных причин требующих различного подхода к реализации тех или иных функций управления электрооборудованием экскаватора. Условное название первой серии устройств – это НКУЭU3, второй cерии – НКУЭ-10МК.

Изначально НКУЭ-3 предназначалось для комплектования новых экскаваторов, выпускаемых Уралмашзаводом. В 1999 г. заводом ОАО «Уралмаш» проводилась работа по повышению технического уровня карьерного экскаваторалопаты с объёмом ковша 5 м3, в связи с чем конструкторскому отделу Уралмашзавода и нескольким производственным предприятиям было выдано техническое задание на разработку и изготовление системы управления приводами данного экскаватора. Нашим предприятием в 2000 г. была разработана такая система на базе микропроцессорной техники и силовых IGBT транзисторов. Данная система в то время наилучшим образом удовлетворяла техническим и экономическим требованиям «Уралмаш». Позднее появилось исполнение НКУЭ-3 для экскаваторов ЭКГ-4.6.

Первый комплект НКУЭ-10МК изготовлен и установлен на экскаватор ЭКГ-8И в 2005 году. Первоначально это НКУ предназначалось для установки исключительно на карьерные экскаваторы Ижорского завода, значительный парк которых эксплуатируется в Качканарском ГОКе. Экскаваторы ЭКГ-8И и ЭКГ-10 имеют очень существенные отличия от пятикубовых экскаваторов Уралмашзавода как в плане энерговооружения, так и в наборе электрического оборудования экскаватора.

Объединяет эти две серии два общих момента:

- для управления возбуждением генераторов и двигателей главных приводов используется тот же универсальный электронный блок – моноблок, хотя и с измененным программным обеспечением;

- для наладки приводов и диагностики отказов возбуждения используется такой же пульт наладчика с применением тех же принципов работы.22 2

Различий же, диктуемых конструктивными особенностями экскаваторов, между сериями НКУЭ-3 и НКУЭ-10МК значительно больше. Прежде всего необходимо отметить, что в ЭКГU8 применен 4-машиный преобразовательный агрегат в отличие от 5-машинного в ЭКГ-5, иными словами, отсутствует генератор постоянного тока собственных нужд, работающий на обеспечение питанием возбуждения главных приводов, поэтому в НКУЭ-10МК для питания транзисторных возбудителей используется статический преобразователь. Кроме того, в силу значительно большей степени энерговооруженности в экскаваторах ЭКГ-8 и ЭКГ-10 применен гораздо более мощный и массивный преобразовательный агрегат, предъявляющий жесткие требования по питанию экскаватора от фидерной линии, особенно в момент пуска. Поэтому, жизненно необходимым является введение в состав НКУ системы плавного пуска преобразовательного агрегата, сводящих к минимуму негативное влияние пусков на фидер. Далее, в качестве высоковольтного приводного двигателя в экскаваторах типа ЭКГU8И применяется синхронная машина в отличие от используемой в ЭКГ-5 асинхронной с короткозамкнутым ротором. Синхронный двигатель требует применения системы обеспечения возбуждения с возможностью как автоматического, так и ручного управления током ротора. Можно упомянуть также и тот факт, что в ЭКГ-8 и 10 привод хода управляется раздельными двигателями, в отличие от ЭКГ-5, где для двигателя хода предусмотрен только один двигатель с переключаемой системой передачи вращения на правую и левую гусеницы.


Подводя итог всему вышесказанному, хотелось бы подчеркнуть, что выпускаемые ЗАО «Робитэкс» НКУ закрывают довольно широкий и разнообразный спектр карьерных экскаваторов, выпущенных в разное время и на разных предприятиях, таких как: «Новокраматорский машиностроительный завод» (НКМЗ); ГП «Крастяжмаш», а также ОАО «УЗТМ» и ОАО «Ижорские заводы», которые известны сегодня, как ОАО «Объединенные машиностроительные заводы» (Группа «Уралмаш-Ижора»).

Технические и коммерческие службы ЗАО «Робитэкс» тесно сотрудничают с заказчиками как на этапе производства, поставки готовой продукции, так и на всех последующих этапах эксплуатации выпущенного оборудования. Такое взаимодействие позволяет максимально гибко реагировать на все возникающие у заказчиков запросы, корректировать техническую часть изделий и улучшать качество продукции.

Журнал "Горная Промышленность" №3 (97) 2011, стр.22