Стенд для определения технического состояния многодвигательного механизма подъема одноковшового экскаватора Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 E02F9/20 E21C3/04 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет оперативно в условиях производства определить техническое состояние многодвигательных механизмов подъема одноковшовых экскаваторов, а также механизмов, кинематическая и электрическая схемы которых аналогичны механизму подъема экскаватора.

Известно устройство для испытания электрических машин в режиме резкопере- менной нагрузки, содержащее нагрузочную машину с обмоткой возбуждения, подключенной через блок регулирования к источнику питания, и блок создания пульсирующего момента с задатчиком.

Однако устройство предназначено для испытания только синхронных машин, кроме того, оно не может применяться непосредственно в условиях производства, а требует специальных условий.

Известен стенд для определения потерь в зубчатых передачах, содержащий источник постоянного напряжения, регулятор тока возбуждения источника, первую машину постоянного тока с независимым возбуждением, первый измерительный блок, вторую машину постоянного тока с независимым возбуждением, второй измерительный блок, механическую часть и тиристорное устройство в качестве нагрузки при работе одной из машин постоянного тока в режиме генератора.

Недостатками стенда являются; отсутствие возможности производить оперативное исследование технического состояния механизма непосредственно в условиях производства без демонтажа и последующего монтажа узла, что негативно сказывается на полученных результатах; необходимость использования сложного и громоздкого оборудования например, тири- сторного устройства для имитации нагрузки; значительные затраты времени на производстве измерений.

х|

О 00

(5ь 00

со

о

Наиболее близким к изобретению является стенд для определения технического состояния механизма подъема моногодви- гательного одноковшового экскаватора, содержащий-источник постоянного тока, измерительный блок, первая и вторая клеммы которого включены в якорную цепь привода одноковшового экскаватора последовательно с генератором, а третья и четвертая клеммы подключены параллельно якорю генератора, второй измерительный блок, та- хо генератор, то ко ограничиваю щи и регулируемый резистор и коммутационный блок, состоящий из двух двухполюсных переключателей и двух однополюсных переключателей, причем первый и второй контакты первого двухполюсного переключателя соединены с первым и вторым контактами второго двухполюсного переключателя, третий и четвертый контакты первого двухполюсного переключателя соединены с переключающим контактом первого однополюсного переключателя, первый и второй контакты которого соединены соответственно с первым и вторым контактами второго однополюсного переключателя, переключающий контакт которого соединен с третьим и четвертым контактами второго двухполюсного переключателя, переключающие контакты первого двухполюсного переключателя соединены с обмоткой возбуждения первого двигателя, переключающие контакты второго двухполюсного переключателя соединены с обмоткой возбуждения второго двигателя, а первый контакт первого од- нополюсного переключателя через токоограничивающий регулируемый резистор соединен с вторым контактом второго однополюсного переключателя и с выходом источника постоянного-тока обмоток возбуждения двигателей привода подьема, второй выход которого соединен с вторым контактом второго двухполюсного переключателя, вал первого двигателя жестко связан с входом тахогенератора, выход которого соединен с первым и вторым входом второго измерительного блока, третий вход которого соединен с первым выводом якоря первого двигателя, четвертый - с вторым выводом якоря второго двигателя и с первым входом третьего измерительного блока, второй вход которого соединен с вторым выводом якоря второго двигателя.

Недостатком стенда является ограниченность функциональных возможностей, связанная с тем, что стенд определяет техническое состояние электрических и механических элементов не всей кинетической схемы механизма подъема. Механические и

электрические потери синхронной машины и жестко соединенного с ним генератора подъема в прототипе не определяются. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности оперативного определения технического состояния многодвигательного механизма подъема одноковшового экскаватора в условиях производства за

0 счет возможности изменения режимов работы электродвигателей привода механизма подъема и синхронного привода источника постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что

5 стенд дополнительно снабжен четвертым измерительным блоком и регистрирующим блоком, причем к входу четвертого измерительного блока подключена питающая сеть, первый выход четвертого измерительного

0 блока является трехфазным входом статора синхронного двигателя, второй и третий выходы четвертого измерительного блока подключены к первому и второму входам управления тиристорного возбудителя, при

5 этом входы регистрирующего блока соединены с информационными выходами каждого измерительного блока.

Такой стенд для определения технического состояния многодвигатёльного меха0 низма подъема экскаватора позволяет непосредственно на рабочем месте (в забое) оперативно и достоверно путем аналитических расчетов и экспериментальных исследований дополнительно определить: общие

5 потери мощности ДР кинематический цепи забой-ЛЭП; потери холостого хода узла источника питания ДР0; потери по методике прототипа; на основании полученных результатов оперативно дать рекомендации

0 по устранению причин, вызывающих рост потерь, или конкретно указать элементы механизма, подлежащие замене для улучшения технического состояния механизма и уменьшения потерь в нем..

5 Расширение функциональных возможностей изобретения определяется следующим образом: прототип предусматривает определение технического состояния элементов части кинематической и электрической цепей механизма подъема, а именно: генератор постоянного тока - двигатели постоянного тока и редуктор - нагрузка. Пред- 5 лагаемое решение предусматривает более полное определение технического состояния исследуемого механизма, поскольку включает в исследования все элементы

0 электрической и кинематической цепей рассматриваемого механизма, а именно: ввод синхронного двигателя - синхронный двйгатель - генератор постоянного тока - двигатели постоянного тока и редуктор - нагрузка. Т.е. в предлагаемом решении имеется возможность определить потери в синхронном двигателе и суммарные потери в подшипниках синхронного двигателя и генераторов постоянного тока, валы которых жестко связаны с валом синхронной машины. Количество генераторов у разных горных машин может быть различным, например, у экскаватора ЭКГ-8; 12,5; 15; Э-Ш 20/90 одним валом с синхронным двигателем жестко связаны генераторы постоянного тока, питающие механизмы подъема, поворота, напора и хода. Потери холостого хода такой машины являются важной технической характеристикой, содержание которой в норме положительно скажется на энергопотреблении при реализации технического процесса.

Повышение точности оперативного определения технического состояния много- двигательного механизма подъёма экскаватора определяется следующим: возможность определять мощность, потребля- емую синхронным двигателем, позитивно сказывается на точности определения технического состояния механизма подъема, так как даёт представление о техническом состоянии новых элементов его электриче- ской и кинематической цепей; необходимость применения для измерения и записи мощности, потребляемой синхронным двигателем, преобразователей мощности, в которых точность определения и записи мощности, потребляемой синхронным двигателем и исследуемым механизмом, что ис- ключит методические субъективные погрешности, связанные с обработкой осциллограмм тока и напряжений машин по- стоянного тока.

На чертеже представлена принципиальная блок-схема стенда для определения технического состояния многодвигательного механизма-подъема одноковшового экс- каватора с возможной схемой реализации четвертого измерительного блока.

На чертеже обозначены: блок-схема стенда для определения технического со- стояния многодвигательного механизма подъема одноковшового экскаватора 1 с входом 2 и информационными выходами 3- 5, кроме того, четвертый измерительный блок 6 и регистрирующий блок 7, причем к входу 8 четвертого измерительного блока 6 подключена питающая сеть 9, первый выход 10 четвертого измерительного блока 6 является трехфазным входом 11 статора синхронного двигателя 12, второй 13 и третий 14 выходы четвертого измерительного блока б

подключены к первому 15 и второму 16 входам управления тиристорного возбудителя 17, при этом входы 18-20 и 21,22 регистрирующего блока 7 соединены соответственно с информационными выходами 3-5 стенда 1 и информационными выходами 23,24 четвертого измерительного блока 6, а на входы 25 и 26 соответственно тиристорного возбудителя 17 и регистрирующего блока 7 поданы напряжения питания, а вход 2 стенда 1 жестко связан с валом синхронного двигателя.

Четвертый измерительный блок б состоит из трансформатора тока 27 с силовым входом 28, силовым выходом 29 и измерительным выходом .30, трансформатора напряжения 31 с входом 32 и выходом 33, схемы стрелочных ваттметров для измерения активной мощности в узле нагрузки 34 с токовыми зажимами 35,36 и зажимами напряжения 37, преобразователя активной мощности 38 с входами по току 39,40, напряжению 41 и информационными выходами 23 и 24, 44 регистрирующего устройства. Первые токовые зажимы 35 схемы ваттметра 34 соединены с выходами 30 трансформатора тока 27, вторые токовые зажимы 36 схемы ваттметра 34 соединены через токовые зажимы 35,36 преобразователя активной мощности 38 с выходом 13 четвертого измерительного блока 6, второй выход 14 которого соединен с зажимами напряжения 37 схемы ваттметра 34, входами по напряжению 41 преобразователя активной мощности 38 и выходом 33 трансформатора напряжения 31. вход .32 - с питающей сетью 9..

Тиристорный возбудитель 17 представляет собой стандартное устройство, кото- рым в настоящее время снабжаются синхронные двигатели для питания обмотки возбуждения 42 синхронного двигателя 7, Регулирование тока возбуждения осуществляется стандартной схемой с помощью по- тенциометрического задатчика 43 с подвижным контактом 44.

Схема стрелочных ваттметров для измерения активной мощности 34 представляет собой одну из стандартных схем: для измерения, активной мощности методом двух ваттметров; методом одного ваттметра с искусственной нулевой точкой; методом включения ваттметра на разность токов.

В качестве преобразователя активной мощности узла нагрузки в сигнал постоянного напряжения 38 используются преобразователи серии П.02,30 на датчиках Холла.

Регистрирующее устройство представляет собой любое многоканальное (в рассматриваемом случае не менее шести

каналов) средство измерения для регистрации динамически изменяющихся величин, к которым можно отнести самописцы, магнитографы и светолучевые осциллографы. В предлагаемом описании в качестве регист- рирующего устройства подразумевается осциллограф с записью на бумагу УФ (Н102 или К145).

Предлагаемое решение работает следующим образом.

Подготовка и подключение средств измерения. При этом не предусматривается никаких демонтажных операций, что положительно сказывается на достоверности и оперативности определения технического состояния механизма. Единственная дополнительная монтажная операция- подсоединение тахогенератора, осуществляется с помощью подставки с телескопическими стойками - занимает не больше времени, чем настройка осциллографа.

Определение потерь холостого хода в электрических и механических цепях синхронного двигателя 12 и генераторов постоянного тока стенда 1. Синхронный двигатель является приводным двигателем генераторов всех механизмов экскаватора. Поэтому предлагается экспериментально- аналитический метод определения потерь холостого хода.в узле синхронный двига- тель - генератор механизма подъема, суть которого сводится к следующему.

При неизменной кинематической схем.е и электрической схеме механизма подъема и при отсутствии напряжения на выходах генераторов с помощью дополнительного измерительного блока определяется мощность холостого хода, потребляемая синхронным двигателем из сети Рсдо, которая включает потери в синхронном, двигателе электрические АРэдсо и механические АР мсдо, механические потери в генераторах, питающих все механизмы экскаватора . Если экспериментально определенная мощность Рсдо не превышает аналити- чески расчитанную, т.е. указанную в технической характеристике экскаватора, то допустимо считать, что техническое состояние электрической и кинематической схем узла синхронный двигатель - генера,- тор подъема механизма подъема экскаватора находится в удовлетворительном состоянии.

Если экспериментально определенная мощность Рсдо превышает допустимые пределы, то для определения технического состояния исследуемого механизма необходимо удалить механическую связь синхронного двигателя с генераторами напора и

поворота, оставив жесткую механическую связь синхронного двигателя с генератором подъема. Результат измерений, полученный в этом случае с четвертого измерительного блока 6, представляет собой сумму потерь холостого хода электрических А Рэдсо и механических Д Рмэдсо синхронного двигателя и механические потери генератора механизма подъема ДРмгпо. Если сумма этих потерь не превышает суммы аналогичных потерь, указанных в технических характеристиках синхронного двигателя и генератора механизма подъема, то техническое состояние рассматриваемого узла в ме- ханизме подъема можно считать удовлетворительным:

Если и в этом случае результаты замеров дополнительным измерительным блоком превышает сумму вышеуказанных потерь, приведенных в ехнических характеристиках синхронного двигателя и генератора механизма подъема, то для определения источника дополнительных потерь в этом узле механизма подъема необходимо убрать механическую связь между синхронным двигателем и генератором механизма подъема. Четвертым измерительным блоком 6 будут указываться собственно потери холостого хода синхронного двигателя. По результатам этого замера и сравнения полученных результатов с паспортными данными делается вывод о состоянии электрической и механической частей синхронного двигателя и механической части генератора механизма подъема. К тому же возможно точное определение места неисправности данного звена механизма подъема. Замеры в указанных случаях рекомендуется производить при коэффициенте мощности синхронного двигателя, равном единице, что соответствует режиму работы синхронного двигателя без генерации реактивной энергии в сеть, т.е. контролируемая мощность соответствует потерям холостого хода синхронного двигателя и потерям в подшипниках последнего и генератора механизма подъема.

Исходя из энергетической диаграммы, в режиме холостого хода с помощью четвертого измерительного блока 6 и информации, зарегистрированной регистрирующим устройством 7. получают потери холостого хода цепи: синхронный двигатель - вал - генератор подъема:

ДРо - ДРосд + ДРомхгп Д РОЭСД +

+ Д Ромхсд + ДРомхгп где Д Роэсд - электрические потери х.х. в синхронном двигателе;

А Ромхсо - механические потери х.х. в синхронном двигателе;

АРомх гп - механические потери в генераторе подъема.

В рабочем режиме четвертый измери- тельный блок даст информацию об общих потерях энергии цепи: синхронный двигатель - генератор подъема - двигатели подъема - ЛЭП - двигатели подъема т редуктор - барабан - канат. Поскольку ме то дика прототипа остается неизменной, можно утверждать, что потери в синхронном двигателе и механической части звена: синхронный двигатель - генератор постоянного тока механизма подъема:

ДР-Р-Рг,

где Р -количественная информация, выдаваемая четвертым измерительным блоком 6;

Рг - мощность, потребляемая генерато- ром механизма подъема.

Методика оценки остальных потерь и износа зубчатых передач полностью соответствует методике, изложенной в прототи-

пе/ ; . - . : .

Формула изобретения Стенд для определения технического состояния многодвигательного механизма подъема одноковшового экскаватора по авт. св. № 1629854, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности оперативного определения технического состояния механизма подъема экскаватора в условиях производства путем обеспечения изменения режимов работы электродвигателей привода механизма и синхронного привода источника постоянного напряжения, Он дополнительно снабжен четвертым измерительным блоком и регистрирующим блоком, причем к входу четвертого измерительного блока подключена питающая сеть, первый выход четвертого измерительного блока служит для подключения к трехфазному входу статора синхронного двигателя, второй и третий выходы четвертого измерительного блока подключены к первому и второму входам управления тиристорного возбудителя, при этом входы регистрирующего блока соединены с информационными выходами каждого измерительного блока.

Г

в

54

Стенд для определения технического состояния многодвигательного механизма подъема одноковшового экскаватора. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности оперативного определения технического состояния механизма подьема экскаватора в условиях производства за счет возможности изменения режимов работы электродвигателей привода механизма и синхронного привода источника постоянного напряжения. Для этого стенд дополнительно снабжен четвертым измерительным и регистрирующим блоками. 1 ил.