Гордеев-Бургвиц СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ МОЩНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Учебное пособие Москва 2014 УДК 621.879.323 ББК 32.965 Г67 СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ Рецензенты: доктор технических наук, профессор Г.Е. Иванченко, академик МАИН; доктор технических наук, профессор К.Я. Вильданов, член-корреспондент Академии электротехнических наук Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ Гордеев-Бургвиц, М. <...> Г67 Системы автоматического управления взаимосвязанными электроприводами мощных экскаваторов : монография / М.А. Гордеев-Бургвиц ; М-во образования и науки Росс. <...> Даны результаты и анализ полевых испытаний изобретенных систем на действующих экскаваторах. <...> Непосредственное измерение координат ковша с помощью датчиков угловых и линейных перемещений . <...> Разработка и исследование способов и систем управления электроприводами подъема и тяги в процессе транспортирования ковша в функции длин канатов . <...> Исследование и разработка способа и системы управления электроприводами в режиме транспортирования ковша в функции нагрузок приводов . <...> Разработка системы управления электроприводами в режиме растяжки ковша . <...> Полное уравнение САУТК и защитой от растяжки . <...> Вывод аналитического выражения верхней границы зоны выбора варьируемых параметров . <...> Исследование на ЦВМ аналоговой системы автоматического управления транспортированием ковша в функции длин канатов . <...> Исследование на ЦВМ цифроаналоговой САУ транспортированием ковша (ЦАСАУТК) экскаватора ЭШ 75.85 . <...> Исследование динамики САУТК в функции нагрузок приводов моделированием на ЦВМ . <...> Экспериментальное исследование системы управления электроприводом тяги при автоматическом транспортировании ковша в функции длин канатов . <...> Экспериментальное исследование системы управления электроприводом тяги при автоматическом транспортировании ковша в функции нагрузок приводов . <...> В настоящее время как в отечественном <...>
Системы_автоматического_управления_взаимосвязанными_электроприводами_мощных_экскаваторов_(1).pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ
М.А. Гордеев-Бургвиц
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫМИ
ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ МОЩНЫХ
ЭКСКАВАТОРОВ
Учебное пособие
Москва 2014
Стр.1
УДК 621.879.323
ББК 32.965
Г67
СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Г.Е. Иванченко,
академик МАИН;
доктор технических наук, профессор К.Я. Вильданов,
член-корреспондент Академии электротехнических наук
Монография рекомендована к публикации
научно-техническим советом МГСУ
Гордеев-Бургвиц, М.А.
Г67
Системы автоматического управления взаимосвязанными
электроприводами мощных экскаваторов : монография /
М.А. Гордеев-Бургвиц ; М-во образования и науки Росс. Федерации,
Моск. гос. строит. ун-т. Москва : МГСУ, 2014. 208 с.
(Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ).
ISBN 978-5-7264-0892-7
Рассмотрены способы и технические средства предотвращения тяжелых
аварий и повышения безопасности работы мощных шагающих
экскаваторов с практикой внедрения разработанных систем. Обоснована
постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными
и практическими задачами. Описаны найденные алгоритмы управления
взаимосвязанными электроприводами, способы управления и
технические средства их реализации. Изложены схемные решения и
примеры построения САУ электроприводами на основе получения информации
о координатах рабочего органа драглайна. Даны результаты
и анализ полевых испытаний изобретенных систем на действующих
экскаваторах.
Для конструкторов-разработчиков систем управления драглайнами.
УДК 621.879.323
ББК 32.965
ISBN 978-5-7264-0892-7
© ФГБО У ВПО «МГСУ», 2014
Стр.2
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 5
Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
И ОСНОВНЫЕ ПУТИ ЕГО РЕШЕНИЯ .......................................10
1.1. Предпосылки автоматизации рабочего цикла экскаваторов ..........10
1.2. Критический анализ известных систем управления
электроприводами подъема и тяги в процессе автоматического
транспортирования ковша драглайна ..............................................12
1.3. Критический анализ известных систем защиты от растяжки .........20
1.4. Цель, задачи и методы исследований ...............................................29
Глава 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ И СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ В ПРОЦЕССЕ
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ КОВША ..............................................32
2.1. Анализ способов и средств получения информации
о положении ковша ...........................................................................32
2.1.1. Непосредственное измерение координат ковша
с помощью датчиков угловых и линейных перемещений ....33
2.1.2. Реализация способа получения информации о положении
ковша без непосредственного измерения его координат ....36
2.2. Разработка и исследование способов и систем управления
электроприводами подъема и тяги в процессе
транспортирования ковша в функции длин канатов .......................39
2.2.1. Аналоговая система с линейными датчиками ......................44
2.2.2. Аналоговая система с нелинейными датчиками ..................46
2.2.3. Цифроаналоговая система автоматического управления
транспортированием ковша (ЦАСАУТК) ............................53
2.3. Исследование и разработка способа и системы управления
электроприводами в режиме транспортирования ковша
в функции нагрузок приводов ..........................................................61
2.4. Разработка системы управления электроприводами в режиме
растяжки ковша .................................................................................68
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ
В ПРОЦЕССАХ ЗАЩИТЫ ОТ РАСТЯЖКИ
И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ КОВША ..........................................77
3.1. Математическое описание систем управления
электроприводами в режиме защиты от растяжки
и при автоматическом транспортировании ковша ..........................78
3.1.1. Двигатели ...............................................................................79
3.1.2. Тиристорный преобразователь ..............................................80
3.1.3. Регулятор тока ........................................................................80
3.1.4. Звено ограничения ................................................................81
3.1.5. Регулятор напряжения ...........................................................81
3.1.6. Уравнение суммы длин канатов ............................................82
3
Стр.3
3.1.7. Сельсины-датчики суммы длин канатов ..............................82
3.1.8. Магнитный усилитель системы защиты
от растяжки (УР) ....................................................................83
3.1.9. Система автоматического транспортирования ковша .........85
3.1.10. Полное уравнение САУТК и защитой от растяжки .............85
3.2. Синтез и качество переходных процессов систем
автоматизации и защиты от растяжки ..............................................87
3.2.1. Вывод аналитического выражения верхней границы
зоны выбора варьируемых параметров .................................99
3.2.2. Построение переходных процессов ....................................102
3.3. Исследование динамики систем управления электроприводами
в процессе транспортирования ковша математическим
моделированием на ЦВМ ...............................................................104
3.3.1. Исследование на ЦВМ аналоговой системы
автоматического управления транспортированием
ковша в функции длин канатов ...........................................104
3.3.2. Исследование на ЦВМ цифроаналоговой САУ
транспортированием ковша (ЦАСАУТК) экскаватора
ЭШ 75.85 ..............................................................................110
3.3.3. Исследование динамики САУТК в функции нагрузок
приводов моделированием на ЦВМ ...................................118
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАЗРАБОТАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ В ПРОЦЕССЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО
ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ КОВША И ЗАЩИТЫ
ОТ РАСТЯЖКИ .............................................................................126
4.1. Разработка устройства для записи траекторий движения ковша
драглайна .........................................................................................126
4.2. Экспериментальное исследование системы защиты
от растяжки ......................................................................................129
4.3. Экспериментальное исследование системы управления
электроприводом тяги при автоматическом транспортировании
ковша в функции длин канатов ......................................................138
4.4. Экспериментальное исследование системы управления
электроприводом тяги при автоматическом транспортировании
ковша в функции нагрузок приводов .............................................145
4.5. Технико-экономическая эффективность внедрения системы
автоматического управления процессом транспортирования
ковша экскаватора ЭШ 100.100 ......................................................151
4.6. Технико-экономическая эффективность внедрения системы
защиты стрелы от растяжки на серийных экскаваторах
ЭШ 15/90A .......................................................................................152
3АКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................153
Библиографический список .........................................................................156
ПРИЛОЖЕНИЯ ...........................................................................................173
Стр.4