Вданной работе рассмотрены вопросы выбора и расчета параметров системы управления электроприводом, способствующей улучшению технологического процесса бурения (стр. 1 из 5)

Аннотация

В данной работе рассмотрены вопросы выбора и расчета параметров системы управления электроприводом, способствующей улучшению технологического процесса бурения.

Выбранна система управления электроприводом переменного тока с тиристорным преобразователем частоты со звеном постоянного тока .

Для расчета мощности двигателя привода применены различные методики, позволившие выбрать по наибольшему из результатов двигатель, обеспечивающий работу вращателя в основных режимах бурения .

Результаты проверены с применением ПЭВМ.

Abstract

In the given work the problems of choice and account paramets of a control system of the electric drive promoting improving of technological process of drilling are considered.

Choice a control system of the electric drive of an alternating current with tiristor by a converter of frequency with a link of a direct current.

The various techniques permitting to select on greatest from outcomes a drive, ensuring work vrashately in main modes of drilling are applied for account of a potency of a drive of the drive.

The outcomes are checked with application IBM.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3

1.Определение мощности приводов буровых станков……………………………4

2.Расчет параметров двигателя……………………………….…………………….7

3.Моделирование переходных процессов………………….……………………..11

4.Технические требования к электроприводу…………………………………….12

5.Частотное управление (выбор преобразователя)……………………………….14

6.Функциональная схема электропривода с векторным управлением….……….16

7.Режимы работы электромеханических систем буровых станков

шарошечного бурения……………………………………………………….…….18

8.Расчет регуляторов системы векторного управления АД………………….……21

Список литературы………………………………………………………………...30

Введение

Развитие горной промышленности происходит в значительной степени на основе внедрения открытых горных разработок. Затраты на буровые работы составляют до 30% всех затрат необходимых для добычи 1т. полезного ископаемого.

Для сравнительно крепких пород применяются станки вращательного, ударно-вращательного бурения, а для пород высокой крепости, особенно при малых объемах бурения - станки ударного бурения.

Из различных способов проходки взрывных скважин наиболее широкое распространение в нашей стране, а также за рубежом получил способ проходки с помощью станков шарошечного бурения.

Все станки шарошечного бурения самоходные и состоят из следующих основных частей оборудования ( рис. 1):

-ходовой тележки

-рабочего органа, включающего мачту (вышку), механизм вращателя бурового става, механизм подачи бурового инструмента на забой скважины

-механизма для наращивания и разборки става

-механизма подъема бурового става

-устройства для очистки скважины и пылеподавления

-механизма для подъема мачты в рабочее положение и опускания мачты в транспортное положение

-механизма для горизонтирования станка

-электрооборудования

-машинного помещения

-кабины управления

1. Определение мощности приводов буровых станков

Рассмотрим способы выбора мощности главного привода станка шарошечного бурения - вращателя.

Режим работы вращателя характеризуется большой неравномерности нагрузки, вызванной неравномерностью свойств забоя, характером процесса разрушения, возникновением значительных вибраций при работе бурового станка.

При расчете мощности электропривода вращателя бурового станка используется эмпирическая методика .

Существуют две основные методики расчета. В первой предполагается что в нормальном режиме работы, т.е. при бурении без пробуксовок шарошки должны перекатываться по забою, сминая и скалывая участки породы. Внедрение зубьев в породу происходит за счет усилия подачи. При расчете усилий, возникающих в механизме вращения рабочего инструмента, предполагается, что сжимающие и скалывающие силы принимают одинаковое участие в разрушении породы и определяются прочностью пород при бурении.

В соответствии с этой методикой средняя мощность двигателя определяется выражением:

,кВт;

где Ms - момент сопротивления бурению на шарошке, Нм;

- частота вращения долота, об/мин;

- коэффициент полезного действия механизма вращателя;

Момент Ms (Нм), необходимый для вращения долота, можно найти по формуле:

Ms=

;

где Ns - сопротивление породы скалыванию, Н;

- диаметр долота, см;

Ktr - коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважины;

Zs – число шарошек в долоте.

Для определения сопротивления Ns (Н) скалыванию используется формула:

где Hst – глубина внедрения шарошек в породу, см;

Bb – средняя прочность породы данного типа, при вращательном бурении, Па.

Hst=

;

где Vb – скорость бурения см/мин;

Ksk – коэффициент учитывающий снижение скорости бурения из-за неполного скалывания породы между зубьями.

Скорость бурения зависит от частоты вращения долота N

, крепости буримых пород f_pr и усилия подачи Np. Область рекомендуемых значений усилия подачи долота диаметром D

c достаточной для инженерных расчетов точностью определяется уравнением:

Np=(0.6…0.7)f_prD

1000;

где f_pr – коэффициент крепости пород по шкале проф. Протодьяконова.

Cкорость вращения двигателя вращателя N

d определяется передаточным числом редуктора i_p:

d=i_pN

Принимаем исходные данные:

=25 см; N

=81 об/мин; Ktr=1.12 ; Kp

=0.65 ; Zs=3 ;

i_p=11.05 ; Ksk=0.5

Результаты расчетов сводим в таблицу:

- для силового режима:

f_pr	6	10	12	14	16
Hst, см	0.2058	0.1646	0.1317	0.0905	0.0658
Np 10^-3,кН	105	175	210	245	280
Ns, H	48225.3	53086.4	55308.6	49737.7	40000
Ms, Нм²	4501.03	4954.7	5162.14	4642.2	3733.3
Рα, кВт	58.71	64.63	67.33	60.55	48.69
Мα, Нм	626.7	689.83	719.7	646.32	519.78
Nαd, об/мин	895.05	895.05	895.05	895.05	895.05

- для скоростного режима:

f_pr	12	10	6	4	2
Bb 10⁶	112	86	62.5	51.5	18.2
Nα, об/мин	80	105	120	140	150
Np, кН	200	180	160	120	100
Vb, см/мин	13	18	25	30	36
Hst, см	0.1083	0.1143	0.139	0.1429	0.16
Ns 10³, Н	45.5	36.9	32.55	27.6	10.92
Мs, Нм²	4246.7	3440	3098.2	2575.95	1019.2
Pα, кВт	54.7	58.16	58.71	58.07	24.62

3. Расчет параметров двигателя

По результатам расчета мощности выбираем двигатель 4А280S6У3 (75 кВт, 380 Вт, 1000 об/мин).

Паспортные данные этого двигателя:

Рн=75 кВт ; Un=380 Bт ; cos

_n=0.89 ; h_n=92 % ; Sn=0.02 ;

f_n=50 Гц ;

=7 ; Sk=0.083 ; J=2.9 кг/м²

I_n=

=139 A

Г – образная схема замещения АД для номинального режима.

Iн X₁R₁ X₂ R₂/S_н

X₁ R₁