• Регистрация
Валерий Тытюк Константинович
Валерий Тытюк Константинович 0.00
н/д
  • Написать
  • Подписаться

Математическое моделирование энергопотребления экскаватора при выполнении технологического цикла

Целью настоящей работы ставится развитие методов математического моделирования электропривода карьерных экскаваторов для определения энергопотребления целостного комплекса механизмов экскаватора при выполнении рабочего цикла, что оказывает влияние на энергетическую эффективность работы экскаватора.

В горной промышленности переход к производственной технике нового поколения характеризуется функциональным и конструктивным объединением электромеханических преобразователей с энергетическими и информационными компонентами с высоким уровнем организации процессов управления. Современный экскаватор представляет собой совокупность взаимосвязанных электрических, механических, электромеханических и электронных систем высокой сложности [1]. Это позволяет рассматривать технологические агрегаты экскаватора как мехатронные модули, объединенные в сложный мехатронный комплекс [2].

Для мехатронных комплексов горных машин в связи с их значительной установленной мощностью особое значение имеет энергетическая эффективность их функционирования. Повышение эффективности использования электрической энергии в промышленности и, следовательно, мехатронных системах горных машин — определяющий фактор развития технических систем на ближайшую перспективу [3].

В связи с этим исследование и моделирование энергетических процессов имеет определяющее значение при конструировании мехатронных систем для горных машин. В настоящее время эта задача приобретает особую актуальность в связи с принципиальным обновлением как силового оборудования электроприводов экскаваторов, так и технических средств управления.

Существует противоречие между практической потребностью повышения энергетической эффективности промышленных мехатронных систем, с одной стороны, и ограниченными возможностями современных методов анализа и синтеза и алгоритмов управления для решения указанной проблемы.

Целью настоящей работы ставится развитие методов математического моделирования электропривода карьерных экскаваторов для определения энергопотребления целостного комплекса механизмов экскаватора при выполнении рабочего цикла, что оказывает влияние на энергетическую эффективность работы экскаватора.

Наиболее распространенным типом мощных карьерных экскаваторов в условиях горнодобывающих предприятий Украины и России являются экскаваторы по схеме прямой лопаты – ЭКГ-5, ЭКГ-8, ЭКГ-10, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20. Эти экскаваторы имеют сходную конструкцию основных механизмов, различаясь геометрическими размерами и незначительными конструктивным элементами.

Для реализации математической модели целостной электромеханической системы экскаватора целесообразно использовать MATLAB/Simulink с применением библиотеки SimPower, так как она содержит готовые реализации необходимых нам элементов ( силовых трансформаторов, электрических машин постоянного тока, полупроводниковых преобразователей различного типа) и предоставляет возможность автоматического формирования системы уравнений многокомпонентных систем с различными схемами соединения отдельных элементов.

Реализация математической модели электромеханической системы экскаватора ЭКГ-8И с электроприводом по системе Г-Д приведена на следующем рисунке.

Модель ЭМС экскаватора

Математическая модель электромеханической системы экскаватора состоит из приводного синхронного двигателя, приводящего в движение генераторы основных механизмов и одно- и двухвигательных электроприводов постоянного тока. Энергопотребление экскаватора рассчитывается на зажимах питающей сети приводного синхронного двигателя.

Для визуализации работы экскаватора была использована модель с применением технологии Virtual Reality.

VRML экскаватора

Пример визуализации трехмерных движений рабочих механизмов экскаватора приведен в файле-вложении.

 

 

Файлы

  • CartToExc.m
  • exc_auto_edrives_VR.slx
  • exc_body.wrl
  • exc_body_anim_2.avi
  • ExcToCart.m
  • leonard_params.m
  • leonard_postprocess.m

Теги

    05.02.2021

    Комментарии