Оптимизация работы очистного комбайна с частотно-регулируемым приводом резания

Abstract

Значительные запасы угля в Украине сосредоточены в тонких пологих пластах, мощностью до 1 метра. В этих условиях используются очистные комбайны, в основном, со шнековым исполнительным органом. Современные очистные комбайны обладают высокой энерговооруженностью и способны добывать уголь на больших скоростях перемещения. При этом в условиях тонких пластов возникают проблемы с погрузкой шнеком отделенной горной массы. Повышение погрузочной способности комбайнов является актуальной задачей, одним из вариантов решения которой может быть регулирование скорости вращения шнека. Целью данной статьи является определение рациональных параметров работы комбайна, оснащенного частотно-регулируемым приводом резания, осуществляющего выемку тонких пластов, при изменении внешних условий. Приведены зависимости устойчивого момента и устойчивой мощности от частоты питающего напряжения. Определен диапазон регулирования частоты вращения шнека по критерию устойчивого момента. Рассмотрены режимы работы комбайна, при изменении сопротивляемости угля резанию, с использованием регулируемого привода резания и без него. Показаны преимущества регулируемого привода резания по сравнению с нерегулируемым. Составлен алгоритм функционирования системы, при изменении сопротивляемости резанию, с учетом применения частотно-регулируемых приводов резания и перемещения. Рассмотрено применение данного алгоритма на примере конкретной лавы. Предложенные решения позволяют определять оптимальные значения скорости перемещения комбайна и частоты вращения шнека, что способствует увеличению погрузочной способности шнека, а, следовательно, производительности комбайна, что особенно актуально для выемки тонких пластов.

Суттєві запаси вугілля в Україні зосередженні у тонких пологих пластах, потужністю до 1 метра. У цих умовах використовуються очисні комбайни , в основному, із шнековим виконавчим органом. Сучасні очисні комбайни володіють високою енергоозброєністю та здатні добувати вугілля на великих швидкостях переміщення. При цьому в умовах тонких пластів виникають проблеми з навантаженням шнеком відокремленої гірничої маси. Підвищення навантажувальної здатності комбайнів є актуальним завданням, одним з варіантів рішення якого може бути регулювання швидкості обертання шнека. Метою даною статті є визначення раціональних параметрів роботи комбайна, оснащеного частотно-регульованим приводом різання, що здійснює виїмку тонких пластів, при зміні зовнішніх умов. Приведені залежності стійкого моменту та стійкої потужності від частоти напруги живлення Визначений діапазон регулювання частоти обертання шнеку за критерієм стійкого моменту. Розглянуті режими роботи комбайна, при зміні опірності вугілля різанню, із використанням регульованого приводу різання та без нього. Показані переваги регульованого приводу різання у порівнянні із нерегульованим. Складений алгоритм функціонування системи, при зміні опірності різанню, з урахуванням застосування частотно-регульвоаних приводів різання та переміщення. Розглянуто застосування даного алгоритму на прикладі конкретної лави. Запропонований алгоритм дозволяє визначити оптимальні значення швидкості переміщення комбайна та частоти обертання шнека, що сприяє збільшенню навантажувальної здатності шнека, а, отже, і продуктивності комбайн, що особливо актуально для виїмки тонких пластів.

Considerable coal resources in Ukraine are concentrated in thin seams whose thickness is up to 1 meter. In these conditions, shearers, mainly drum shearers, are used. State-of-art shearers possess high power and can extract coal at high haulage velocities. In this case, there are problems with loading detached mining mass by auger in conditions of thin seams. Increase of shearer loading power is a live problem, and one of the solutions could be regulation of the auger rotation frequency. Purpose of the article is to determine rational operating parameters for the shearer equipped with variable-frequency cutting drive and extracting thin seams at changing external conditions. Dependence of stable torque and stable power on frequency of supply voltage is shown. Range of auger rotation frequency regulation is determined by criterion of the stable torque. Modes of the shearer operation are considered with and without variable-frequency cutting drive and at variable resistance to cutting. Advantages of variable-frequency cutting drive are proved. An algorithm is created for the system functioning at variable coal resistance to cutting with variable-frequency cutting and haulage drives. Employment of the algorithm is demonstrated on example of specific longwall. The proposed algorithm allows determining optimal values for the shearer haulage velocity and the auger rotation frequency. It contributes to increase of the auger loading power and, therefore, shearer efficiency that is especially actual for extraction of thin seams.