Управление электроприводом грунтового насоса и вспомогательного насоса

Управление электроприводами грунтового и вспомогательного насосов обеспечивает корректную работу земснаряда при разработке грунта и перемещении. Системы управления учитывают непостоянную нагрузку и необходимость реверсирования.

Оперативные лебедки и их привод

• Назначение:
  • Становые лебедки — перемещение корпуса вдоль продольной оси;
  • Папильонажные лебедки — движение в направлении поперечной оси (лево/право).
• Технические особенности:
  • Нагрузка — непрерывно-циклическая с пиками до 20 раз выше рабочей скорости (0,4–0,5 м/мин);
  • Оптимальная скорость папильонирования: 0,4–0,5 м/мин для песчаных забоев до 10 м.
• Типы двигателей:
  • Многоскоростные асинхронные (секционированные статорные обмотки) — устаревшие из-за ступенчатости регулировки;
  • Двигатели постоянного тока — с плавным управлением частотой вращения (диапазон 20:1) и реверсом.

Системы управления электроприводом

3.1 Система генератор-двигатель (Г-Д)

• Двигатель постоянного тока М2 питается от генератора G, приводимого асинхронным двигателем M1;
• Регулировка частоты вращения М2 через изменение напряжения на обмотке возбуждения генератора;
• Возможность увеличения частоты вращения сверх номинальной за счет управления возбуждением двигателя.

3.2 Система магнитный усилитель-двигатель (МУ-Д)

• Используется для двигателей постоянного тока с реверсированием и диапазоном частот 20:1;
• Компоненты системы:
  • Дроссель насыщения (ДН) с обмотками ОРД1-3 (рабочие) и ОУД1-4 (управление);
  • Промежуточный магнитный усилитель (ПМУ) с обмотками ОРМ1-3 (рабочие) и ОУМ1-6 (управление);
  • Трансформатор Т2 для подключения обмоток ПМУ и ДН;
  • Выпрямители ВпД и ВпМ для внутренней обратной связи;
  • Управляемый вентиль УВ (тиристор) для отсечки по току.
• Работа системы:
  • Обратная связь по току/напряжению через ОУМ1 и ОУМ5 для стабилизации частоты;
  • Экскаваторная характеристика привода через обмотку ОУМ3:
  • При низком токе: управление через задающую обмотку ОУМ6 (участок А–В);
  • При превышении тока: открытие тиристора УВ, снижение напряжения на ПМУ (участок В–С).
• Компоненты и их функции:
  • Трансформатор тока ТТ1 — обратная связь по току через ОУМ1;
  • Трансформатор тока ТТ2 — управление вентилем УВ через резистор R1;
  • Выпрямитель Вп1 — питание обмотки ОУМ3;
  • Обмотка ОУМ2 — смещение параметров ПМУ;
  • Обмотки ОУД3 и ОУД4 — управление дросселем насыщения.

Требования к управлению

• Синхронизация с гидрорыхлением и позиционированием земснаряда;
• Реверсирование для работы в условиях засорения тросов крупными включениями;
• Регулировка скорости папильонирования через частоту вращения двигателей;
• Использование двигателей с глубоким управлением (например, постоянного тока) для плавности и надежности.

Технические характеристики приводов

Процесс пуска и эксплуатации

1. Подготовка:
   • Проверка герметичности всасывающего колена и фланцевых соединений;
   • Запуск дизель-генератора (ДГ) и включение системы вакуумирования.
2. Запуск грунтового насоса:
   • Включение после достижения минимального уровня воды в колодце;
   • Управление из рубки через ПУС с блокировкой запуска без вакуумирования.
3. Регулировка скорости лебедок:
   • Маневровые скорости без нагрузки до 20× рабочей (до 8–10 м/мин);
   • Снижение скорости до 0,4–0,5 м/мин при полной загрузке рыхлителя.
4. Реверсирование:
   • Активируется через пульт при завале грунта или засорении тросов;
   • Система МУ-Д обеспечивает плавный переход направления вращения.

Схема управления двигателем постоянного тока

• Основные элементы:
  • Дроссель насыщения (ДН) и промежуточный магнитный усилитель (ПМУ);
  • Трансформаторы Т1, Т2 и выпрямители ВпД, ВпМ;
  • Управляемый вентиль УВ (тиристор) для отсечки по току.
• Работа системы:
  • Питание двигателя М2 от генератора G с регулируемым напряжением;
  • Стабилизация частоты через обратную связь по току (ОУМ1) и напряжению (ОРМ1-3);
  • Экскаваторная характеристика:
    • На участке А–В: линейная зависимость скорости от напряжения;
    • На участке В–С: автоматическое снижение скорости при превышении тока нагрузки.
• Элементы управления:
  • Регулировка напряжения на обмотке возбуждения для изменения частоты;
  • Реверс через инверсию поля возбуждения;
  • Защита от перегрузок через тиристор УВ и обмотку ОУМ3.

Техническое обслуживание

• Ежедневные действия:
  • Проверка уровня смазки в редукторах лебедок;
  • Контроль температуры подшипников (не выше 70°C);
  • Тестирование реверсирования и скоростных режимов.
• Периодические работы:
  • Регулировка зазоров в подшипниках и реверсивных контактах;
  • Проверка изоляции обмоток (сопротивление ≥1 МΩ);
  • Замена изношенных тиристоров УВ и регулировка выпрямителей.
• Запреты:
  • Запуск насоса без предварительного вакуумирования;
  • Регулировка скорости при полной блокировке ротора.

Расчетные зависимости

• Мощность двигателя определяется по опытным данным с учетом:
  • Сопротивления грунта;
  • Расстояния до якорных точек;
  • Углов папильонажных тросов.
• Пример:
  • Для забоя глубиной 8 м — скорость папильонирования 0,45 м/мин;
  • Максимальная нагрузка на лебедки при засорении — 80% от номинальной мощности.

Автоматизация и защита

• Система АПС блокирует запуск насоса при:
  • Низком уровне воды в колодце;
  • Нарушении изоляции цепей;
  • Перегреве подшипников (сигнализация на пульте).
• Управление из рубки:
  • Дистанционный пуск/остановка ДНА и ДГ;
  • Регулировка скорости через джойстик пульта;
  • Автоматическое включение подогрева при температуре ниже -20°C.

Инструкции по работе

• Запуск ДНА только после прогрева дизеля и проверки вакуума ≥53 кПа;
• Регулировка напора через шиберные затворы на гидрорыхлении;
• Остановка при срабатывании автоматов или резком росте тока на 20–30% от номинала.

Критические ситуации

Дополнительные указания

• Использование двигателей постоянного тока для приводов лебедок и рыхлителей;
• Контроль уровня топлива в цистерне перед пуском ДГ;
• Запрет на реверсирование лебедок при полной загрузке (нагрузка > 85% от номинала);
• Проверка герметичности гибких соединений пульпопроводов перед началом работ.

Заключение

Корректное управление электроприводами требует:

• Соблюдения температурных и токовых ограничений;
• Использования двигателей с плавной регулировкой (например, МУ-Д);
• Периодической проверки выпрямителей и тиристоров УВ;
• Записи всех операций в вахтенном журнале.

Нарушение требований влечет за собой риск перегрузки цепей или повреждения ротора грунтового насоса.

Управление электроприводом грунтового насоса и вспомогательного насоса

Корректная работа земснаряда при разработке грунта и перемещении зависит от системы управления электроприводами грунтового и вспомогательного насосов. Учет непостоянной нагрузки и необходимости реверсирования обеспечивает надежность процесса.

Оперативные лебедки и их привод

• Назначение:
  • Становые лебедки — перемещение корпуса вдоль продольной оси;
  • Папильонажные лебедки — движение в направлении поперечной оси (лево/право).
• Технические особенности:
  • Нагрузка — непрерывно-циклическая с пиками до 20 раз выше рабочей скорости (0,4–0,5 м/мин);
  • Оптимальная скорость папильонирования: 0,4–0,5 м/мин для песчаных забоев до 10 м.
• Типы двигателей:
  • Многоскоростные асинхронные (секционированные статорные обмотки) — устаревшие из-за ступенчатости регулировки;
  • Двигатели постоянного тока — с плавным управлением частотой вращения (диапазон 20:1) и реверсом.

Системы управления электроприводом

3.1 Система генератор-двигатель (Г-Д)

• Двигатель постоянного тока М2 питается от генератора G, приводимого асинхронным двигателем M1;
• Регулировка частоты вращения М2 через изменение напряжения на обмотке возбуждения генератора;
• Возможность увеличения частоты вращения сверх номинальной за счет управления возбуждением двигателя.

3.2 Система магнитный усилитель-двигатель (МУ-Д)

• Используется для двигателей постоянного тока с реверсированием и диапазоном частот 20:1;
• Компоненты системы:
  • Дроссель насыщения (ДН) с обмотками ОРД1-3 (рабочие) и ОУД1-4 (управление);
  • Промежуточный магнитный усилитель (ПМУ) с обмотками ОРМ1-3 (рабочие) и ОУМ1-6 (управление);
  • Трансформатор Т2 для подключения обмоток ПМУ и ДН;
  • Выпрямители ВпД и ВпМ для внутренней обратной связи;
  • Управляемый вентиль УВ (тиристор) для отсечки по току.
• Работа системы:
  • Обратная связь по току/напряжению через ОУМ1 и ОУМ5 для стабилизации частоты;
  • Экскаваторная характеристика привода через обмотку ОУМ3:
    • При низком токе: управление через задающую обмотку ОУМ6 (участок А–В);
    • При превышении тока: открытие тиристора УВ, снижение напряжения на ПМУ (участок В–С).
• Компоненты и их функции:
  • Трансформатор тока ТТ1 — обратная связь по току через ОУМ1;
  • Трансформатор тока ТТ2 — управление вентилем УВ через резистор R1;
  • Выпрямитель Вп1 — питание обмотки ОУМ3;
  • Обмотка ОУМ2 — смещение параметров ПМУ;
  • Обмотки ОУД3 и ОУД4 — управление дросселем насыщения.

Технические характеристики приводов

Процесс пуска и эксплуатации

1. Подготовка:
   • Проверка герметичности всасывающего колена и фланцевых соединений;
   • Запуск дизель-генератора (ДГ) и включение системы вакуумирования.
2. Запуск грунтового насоса:
   • Включение после достижения минимального уровня воды в колодце;
   • Управление из рубки через пульт управления (ПУС) с блокировкой запуска без вакуумирования.
3. Регулировка скорости лебедок:
   • Маневровые скорости без нагрузки до 20× рабочей (до 8–10 м/мин);
   • Снижение скорости до 0,4–0,5 м/мин при полной загрузке рыхлителя.
4. Реверсирование:
   • Активируется через пульт при завале грунта или засорении тросов;
   • Система МУ-Д обеспечивает плавный переход направления вращения.

Схема управления двигателем постоянного тока

• Основные элементы:
  • Дроссель насыщения (ДН) и промежуточный магнитный усилитель (ПМУ);
  • Трансформаторы Т1, Т2 и выпрямители ВпД, ВпМ;
  • Управляемый вентиль УВ (тиристор) для отсечки по току.
• Работа системы:
  • Питание двигателя М2 от генератора G с регулируемым напряжением;
  • Стабилизация частоты через обратную связь по току (ОУМ1) и напряжению (ОРМ1-3);
  • Экскаваторная характеристика:
    • На участке А–В: линейная зависимость скорости от напряжения;
    • На участке В–С: автоматическое снижение скорости при превышении тока нагрузки.
• Элементы управления:
  • Регулировка напряжения на обмотке возбуждения для изменения частоты;
  • Реверс через инверсию поля возбуждения;
  • Защита от перегрузок через тиристор УВ и обмотку ОУМ3.

Требования к управлению

• Синхронизация с гидрорыхлением и позиционированием земснаряда;
• Реверсирование для работы в условиях засорения тросов крупными включениями;
• Регулировка скорости папильонирования через частоту вращения двигателей;
• Использование двигателей с глубоким управлением (например, постоянного тока) для плавности и надежности.

Автоматизация и защита

• Система АПС блокирует запуск насоса при:
  • Низком уровне воды в колодце;
  • Нарушении изоляции цепей;
  • Перегреве подшипников (сигнализация на пульте).
• Дистанционное управление из рубки:
  • Пуск/остановка ДНА и ДГ;
  • Регулировка скорости через джойстик;
  • Автоматическое включение подогрева при температуре ниже -20°C.

Действия при неисправностях

Техническое обслуживание

• Ежедневные действия:
  • Проверка уровня смазки в редукторах лебедок;
  • Контроль температуры подшипников (не выше 70°C);
  • Тестирование реверсирования и скоростных режимов.
• Периодические работы:
  • Регулировка зазоров в подшипниках и реверсивных контактах;
  • Проверка изоляции обмоток (сопротивление ≥1 МΩ);
  • Замена изношенных тиристоров УВ и регулировка выпрямителей.
• Запреты:
  • Запуск насоса без предварительного вакуумирования;
  • Регулировка скорости при полной блокировке ротора.

Инструкции по эксплуатации

• Соблюдение температурных и токовых ограничений;
• Использование двигателей постоянного тока для приводов лебедок и рыхлителей;
• Контроль уровня топлива в цистерне перед пуском ДГ;
• Запрет на реверсирование лебедок при нагрузке > 85% от номинала.

Заключение

Эффективное управление электроприводами требует:

• Соблюдения условий плавучести и остойчивости;
• Использования двигателей с плавной регулировкой (например, МУ-Д);
• Периодической проверки выпрямителей и тиристоров УВ;
• Записи всех операций в вахтенном журнале.

Нарушение требований влечет риск перегрузки цепей или повреждения ротора грунтового насоса.

Электропитание и принцип распределения электроэнергии

Система электропитания земснарядов и грунтонасосных установок обеспечивает надежное распределение энергии для приводов, освещения и вспомогательного оборудования. Особенности зависят от мощности электроприемников и требований безопасности.

Электропитание установок

• Плавучие землесосные снаряды:
  • Используют электроприводы с разной мощностью (до 250 кВт и выше);
  • Система включает пункты подключения сварочного оборудования, освещения и обогревателей.
• Стационарные грунтонасосные установки:
  • Отсутствие рыхлителя и лебедок упрощает схему питания;
  • Понижающий трансформатор 6000/400 В устанавливается в отдельном киоске.
• Выбор напряжения:
  • Определяется мощностью наибольшего электроприемника (например, грунтового насоса);
  • Трансформаторы понижают напряжение для устройств с меньшей мощностью.

Напряжения для электроприемников

Принцип распределения электроэнергии

1. Поставка электроэнергии с напряжением 6000 В через кабель на плавучих понтонах;
2. Передача энергии в распределительный щит РУ-6кВ (расположен на понтонах);
3. Подключение к двигателю грунтового насоса и киоску с трансформатором 6000/400 В;
4. Трансформатор понижает напряжение до 380 В для подключения к РУ-380В;
5. От РУ-380В энергия распределяется через контакторы к:
   • Приводам вспомогательных насосов;
   • Рамоподъемным лебедкам;
   • Фрезам рыхлителя.
6. Управление:
   • Машинист электрооборудования (РУ-380В) — в машинном отделении;
   • Оператор (РУ-380В) — в рубке багермейстера;
   • Кабели цепей управления соединяют пульты между собой.

Компоненты системы питания

• Распределительные устройства (РУ):
  • РУ-6кВ: принимает и распределяет высоковольтную энергию;
  • РУ-380В: управляет трехфазными потребителями;
  • РУ-220В: обеспечивает питание однофазного оборудования.
• Трансформаторы:
  • 6000/400 В — для снижения напряжения до 380 В;
  • Дополнительные трансформаторы для 24/12 В в аварийных системах.
• Кабели:
  • Высоковольтные (6000 В) — проложены на понтонных понтонах;
  • Низковольтные (380/220 В) — распределены через шины РУ-380В;
  • Используются кабели марки КНРк, КНРЭк для обеспечения пыле- и влагозащиты.

Схема распределения

• Поток энергии:
  1. 6000 В → РУ-6кВ;
  2. 380 В → РУ-380В через трансформатор;
  3. 380 В → двигатели лебедок, фрез, вспомогательных насосов;
  4. 220 В → цепи управления и освещение;
  5. 12/24 В → аварийные системы и пожаротушение.
• Ключевые элементы:
  • Автоматические выключатели для защиты от перегрузок;
  • Трансформаторы тока (ТТ) для измерения нагрузок;
  • Щиты управления (ГРЩ) с индикаторами напряжения и тока.

Управление из пультов

• Пульт машиниста (РУ-380В):
  • Регулировка мощности грунтового насоса;
  • Включение/отключение вспомогательных систем;
  • Мониторинг напряжения и частоты в машинном отделении.
• Пульт оператора (рубка управления):
  • Управление лебедками и фрезой рыхлителя;
  • Регулировка направления потока через задвижки;
  • Аварийные кнопки отключения.
• Дистанционное управление:
  • Джойстики для папильонажных тросов;
  • Автоматические выключатели с дистанционными сенсорами уровня воды.

Особенности стационарных установок

• Отсутствие рыхлителя и лебедок упрощает схему питания;
• Трансформаторы 6000/400 В размещаются в отдельном киоске;
• Основное напряжение питания — 380 В для насосов и приводов;
• Используются стационарные кабельные трассы с защитой от УФ-излучения и вибраций.

Технические требования

• Напряжение 6000 В допускается только для мощных приводов (≥250 кВт);
• Кабели высокого напряжения должны иметь изоляцию категории УХЛЗ;
• Распределительные щиты (РУ-6кВ, РУ-380В) должны быть оборудованы:
  • Предохранителями;
  • Амперметрами и вольтметрами;
  • Автоматическими выключателями с комбинированной защитой.
• Работа с кабелями высокого напряжения разрешена только квалифицированным электрикам;
• Проверка изоляции кабелей (≥1 МΩ) раз в месяц.

Действия в аварийных ситуациях

Схема подключения

• Основные этапы:
  1. Подключение берегового кабеля к РУ-6кВ;
  2. Включение ДГУ для резервного питания;
  3. Проверка фазности и сопротивления изоляции перед пуском;
  4. Регулировка напряжения через трансформатор 6000/400 В;
  5. Разделение питания на:
     • Высоковольтную (380 В) сеть для приводов;
     • Низковольтную (220/36 В) для освещения и инструмента.
• Безопасность:
  • Запрет параллельного включения РУ-6кВ и береговой сети;
  • Аварийное отключение через пульт машиниста при срабатывании АПС;
  • Заземление всех металлических конструкций.

Дополнительные указания

• Использование кабелей с маркировкой КНРк/КНРЭк для защиты от УФ и воды;
• Коммутация цепей только после полного отключения питания;
• Проверка контактов автоматов раз в неделю;
• Запрет на подключение устройств с разными напряжениями в одну цепь.

Техническое обслуживание

• Ежедневные действия:
  • Проверка показаний вольтметров и амперметров;
  • Контроль температуры подшипников двигателей (≤70°C);
  • Очистка контакторов от пыли и окисления.
• Периодические работы:
  • Регулировка зазоров в подшипниках двигателей;
  • Замена изношенных изоляторов кабелей;
  • Измерение сопротивления изоляции (≥1 МΩ) на РУ-380В;
  • Проверка герметичности кабельных гильз.

Примерная схема

• Энергия 6000 В поступает через кабель на РУ-6кВ;
• Трансформатор понижает напряжение до 380 В для РУ-380В;
• От РУ-380В:
  • 380 В → двигатели лебедок и фрез;
  • 220 В → освещение и цепи управления;
  • 12 В → аварийные огни и сигнализация.

Заключение

Корректная работа системы питания требует:

• Соблюдения фазности и сопротивления изоляции;
• Регулярной проверки контактов и трансформаторов;
• Запрета на параллельное подключение высоковольтных и низковольтных цепей;
• Использования защитных перчаток при работе с РУ-6кВ.

Нарушение требований влечет риск перегрузки трансформаторов или короткого замыкания.