Napędy dużej mocy dla górniczych przenośników zgrzebłowych

ZESZY TY N A U K O W E POLITECH NIK I ŚLĄSKIEJ Seria: T R A N SPO R T z. 34

1998 N r kol. 1396

Jerzy A N TO N IA K

NAPĘDY DUŻEJ MOCY DLA GÓRNICZYCH PRZENOŚNIKÓW ZGRZEBŁOWYCH

Streszczenie. W pracy opisano aktualne kierunki rozwoju napędów przeznaczonych dla ciężkich górniczych przenośników zgrzebłowych. Szczegółowo opisano napędy ze sprzęgłami hydrodynam icznym i o zm iennym w ypełnieniu oraz napędy tzw. Best World Controlled Started Transm ission. N a zakończenie porównano w łasności techniczne tych napędów.

DRIVE OF G REAT POW ER FOR MINE AFC

Sum m ary. In the paper aktual directions o f developm ent o f AFC drives is described. In particular the drive w ith regulated fill coupling and the Best W orld Controlled Started Transm ission drive are considered. At the end the technical merits o f both drive types are com pared.

1. N O W O C ZESN E SYSTEM Y NAPĘD OW E DLA GÓRNICZYCH PR ZEN O ŚN IK Ó W ZGRZEBŁOW Y CH

W przenośnikach zgrzebłow ych małej i średniej mocy z powodzeniem stosowane są od w ielu lat napędy z silnikam i indukcyjnym i dw ubiegow ym i, sprzęgłami elastycznym i i z prze­

kładniam i zębatym i w alcow ym i lub stożkowo-walcowymi. Cena silnika dwubiegowego, naj­

częściej o stosunku m ocy 1:3, jest prawie dwukrotnie większa od ceny silnika indukcyjnego jednobiegow ego analogicznej mocy. S ą to napędy czysto elektromechaniczne z pew ną ela­

stycznością na skręcanie, których wady [1] czynią ten napęd nieprzydatny dla w iększych mo­

cy silników napędow ych.

W ym agania staw iane now oczesnym napędom wysoko w ydajnych przenośników zgrze­

błow ych są następujące:

• bezobciążeniow y rozruch silników napędowych i posobne ich uruchamianie,

• łagodny i płynny w zrost m om entu rozruchow ego od wartości zerowej do wartości urucha­

m iającej przenośnik,

• m ożliw ość dopasow ania w ielkości m om entu rozruchowego do aktualnego stanu załadow a­

nia przenośnika,

• m ożliw ość w prow adzenia do przenośnika w sposób łagodny, a jednocześnie płynny, m o­

m entu krytycznego silnika w przypadku przeładow ania przenośnika,

• w yrów nyw anie obciążeń pom iędzy napędam i podczas pracy ustalowej przenośnika, co um ożliw ia optym alne w ykorzystanie mocy,

• realizacja dodatkow ych funkcji, takich jak: napinanie łańcucha, oraz jazdy rew izyjnej,

• w ysoka niezaw odność, kom paktow a budowa, prostota obsługi.

Zadania te z pow odzeniem spełniają system y napędowe, przedstaw ione schem atycznie na rys. 1.

System

D T P - Y oith

S afesyd or

W B /C ST

R ozru szn ik tyrystorow y Przem iennik częstotliw ości W oda

C iecz trudno palna

Energia elektry­

czna

H I Sterow anie Ë£i§ M anipulator

R y s .l. N ow oczesn e system y napędowe górniczych przenośników zgrzebłowych Fig. 1. M odem systems o f AFC mining drives

Napędy dużej mocy. 9

Od w ielu lat w napędach ścianow ych przenośników zgrzebłowych stosowane są z pow o­

dzeniem sprzęgła hydrodynam iczne o stałym lub zm iennym w ypełnieniu cieczą roboczą [1,3].

którą ostatnio coraz częściej je st woda. Sprzęgła hydrodynam iczne o stałym wypełnieniu są stosowane w napędach o małej i średniej mocy (od kilkudziesięciu do kilkuset kilowatów), natom iast sprzęgła o zm iennym wypełnieniu są stosowane z reguły w napędach o średniej i dużej mocy (od kilkuset do kilkunastuset kilowatów).

A lternatyw nie, w przenośnikach dużej i bardzo dużej mocy m ogą być stosowane napędy z przekładniam i planetarnym i, w yposażonym i w sterowane sprzęgła w ielopłytkow e hydraulicz­

ne, określane nazw ą W B /C ST (W orld’s Best Controlled Start Transmission), wykonane w kooperacji firm D BT - N iem cy i Dodge - USA. Ten system napędu klasy 45 zastosowano w przenośniku zgrzebłow ym przeznaczonym dla ściany węglowej system 5000 t/h w kopalni Tw entym ile w USA. M oc napędów tego przenośnika zgrzebłowego wynosi 3x735 kW, szero­

kość rynien - 1,332 m, łańcuch środkowy - 2x42x146 mm i prędkość łańcucha zgrzebłowego - 1,81 m/s.

Inne system y łagodnego rozruchu przenośników zgrzebłowych, w których w ykorzystyw a­

ne są rozruszniki tyrystorow e lub przemienniki częstotliwości, dotychczas znalazły tylko spo­

radyczne zastosow anie w przenośnikach zgrzebłowych podścianow ych lub w przenośnikach dozujących, w ybierających urobek spod zbiorników typu górniczego.

2. N A PĘD ZE SPRZĘG ŁEM HYDRODYNAM ICZNYM O ZM IENNYM W YPEŁNIENIU

Ze w zględu na swój charakter pracy sprzęgła hydrodynam iczne w spółpracują tylko z silni­

kami asynchronicznym i klatkow ym i jednobiegow ym i, najlepiej z takimi, które m ają charakte­

rystykę m echaniczną tak zbudowaną, że m om ent rozruchowy nieznacznie przekracza moment nom inalny, natom iast m om ent krytyczny ma około trzykrotną wartość m om entu znam iono­

wego. Jest to podyktow ane bezobciążeniow ym rozruchem silnika i przy odpowiedniej nasta­

wie sprzęgła pełnym w ykorzystaniem momentu silnika, bliskim m omentowi krytycznemu, przy uw zględnieniu około 10% spadku napięcia zasilania silnika.

W sprzęgłach tych przepływ strum ienia cieczy roboczej zależy od stanu pracy sprzęgła, co m a istotne znaczenie przy pokonyw aniu przez napęd dużych i różnorodnych oporów ruchu przenośnika zgrzebłowego. Było to początkowo sprzęgło z dwom a przestrzeniami roboczymi

i dw om a półw ałam i zakończonym i kołnierzam i m ocowanym i za pośrednictw em dwóch sprzę­

gieł elastycznych z w ałem silnika i wałem przekładni zębatej. Ten typ sprzęgła w ym agał łoży­

skow ania strony pom powej i turbinow ej na półwałach. Sym etryczne usytuow anie dwóch par kół pom pow ych i turbinow ych zlikw idow ało osiągane przeciwnego znaku siły osiow e i um ożliw iło zm niejszenie średnic kół łopatkow ych sprzęgła. N ow szą konstrukcją [6] tego sprzęgła je s t sprzęgło typu 487 D TPPW L.2, które ma jedno ułożyskow anie tylko strony pom ­ powej na półw ale z kołnierzem łączonym poprzez sprzęgło elastyczne z w ałem przekładni zę­

batej. W sprzęgle najnowszej generacji [4] typu 562 DTPKW , przeznaczonym do przenosze­

nia m ocy 1000 kW przy obrotach 1490 l/m in lub m ocy 1200 kW przy obrotach 1790 l/m in i częstotliw ości prądu 60 Hz, usunięto łożyskow anie, zarówno części pom pow ej, ja k i turbino­

wej. Połączenie sprzęgła z przekładnią zębatą je st sztywne i musi być w ykonane na pow ie­

rzchni kopalni, natom iast połączenie sprzęgła z silnikiem m ożna wykonać ju ż w ścianie. M on­

taż ten je st ułatw iony przez nieznaczne pow iększenie odległości poprzecznej silnika od sprzę­

gła, po drugiej stronie sprzęgła takie samo powiększenie odległości służy do zam ontowania hydraulicznego urządzenia do napinania łańcucha lub do zabudowy ham ulca mechanicznego.

Sprzęgło hydrodynam iczne przenosi m om ent obrotowy z silnika asynchronicznego za po­

m ocą w irującego pierścienia cieczy roboczej do odbiornika, którym je st przenośnik zgrzebło­

wy. W ielkość przenoszonego m om entu reguluje się płynnie stopniem w ypełnienia cieczą przestrzeni roboczej sprzęgła. W celu w ykorzystania m aksym alnego m om entu obrotowego silnika, aż do w artości m om entu krytycznego w czasie rozruchu przenośnika, niezbędne jest uzyskanie m ożliw ie płaskiej charakterystyki przenoszonego m om entu przez sprzęgło w funk­

cji poślizgu. C harakterystyki te, zależne od stopnia w ypełnienia przestrzeni roboczej cieczą, nie zależą natom iast od w ydajności przepływ u cieczy, określane są przez producenta tych sprzęgieł ja k o charakterystyki ścianowe.

Sprzęgło hydrodynam iczne o zm iennym w ypełnieniu zasilane je st w odą w otw artym ukła­

dzie hydraulicznym . W oda pobierana je st z rurociągu sieci przeciw pożarowej. W układzie zam kniętym ciecz m oże być pobierana z rurociągu i przekazyw ana w razie potrzeby do układu hydrauliki ścianow ej. W oda spełnia tutaj dwie funkcje: je st czynnikiem roboczym i jednocze­

śnie czynnikiem chłodzącym . Podczas każdego rozruchu przenośnika zgrzebłow ego około 50% zapotrzebowanej energii je st zam ieniane na ciepło. To ciepło pozostaje w czynniku ro­

boczym i je st odtransportow ane na zew nątrz sprzęgła. Dlatego nawet przy pełnym zabloko­

w aniu przenośnika zgrzebłow ego (100 % poślizg) je st m ożliwe w ykorzystanie m om entu kry­

Napędy dużej mocy.

tycznego silnika kilkakrotnie wyższego od m om entu znamionowego. Ilość wody doprowa­

dzanej, w celu odprowadzenia ciepła w trakcie ciężkiego rozruchu przenośnika zgrzebłowego, zależy od wielkości zapotrzebowanego momentu i od czasu trwania tego rozruchu.

Przy m om encie rozruchow ym wynoszącym 18000 N-m i dłuższym czasie rozruchu, aby tem peratura wody nie przekroczyła 60°C, musi być do układu doprowadzona w oda w ilości około 660 l/min. W tedy zostaje odtransportowane ciepło odpowiadające mocy 2750 kW.

W ielkość ta obow iązuje dla silników o mocy 1000 kW, natom iast dla silników o mniejszej mocy, ja k np. 400 kW , strumień doprowadzanej wody wynosi 180 l/min. W układzie za­

m kniętym obiegu cieczy, gdy wodę ze sprzęgła doprowadza się do układu hydrauliki ściano­

wej, taka ilość wody nie stanowi większego problem u, tym bardziej że rozruch przenośnika trw a od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund. W celu właściwego w ykorzystania momentów obrotow ych rozw ijanych przez silniki dla sprzęgła typu 487 DTPPW L.2, firm a Damel z Dą­

browy Górniczej zaprojektow ała i w ykonała specjalny silnik asynchroniczny jednobiegow y o mocy 400 kW na napięcie 1000 V. Silnik ten moment rozruchowy ma nieco w iększy od mo­

m entu znam ionow ego, a m om ent krytyczny jest ponad trzykrotnie w yższy od momentu zna­

mionowego. M om ent ten m a wartość 8000 N-m, jednak kopalnia z uwagi na wytrzymałość łańcucha zastosow anego w ścianow ym przenośniku zgrzebłow ym ograniczyła ten m oment do wartości 6000 N-m. Tę też wartość m om entu osiąga sprzęgło wskutek zastosowania w nim ogranicznika m om entu. Podczas normalnej pracy sprzęgła przepływ wody je st stały i wynosi 20 l/min, poniew aż przy poślizgu wynoszącym 3 do 4% tem peratura wody przy tym przepły­

wie podnosi się m aksym alnie o około 10°C. Jeżeli tem peratura cieczy wzrośnie i osiągnie górną granicę, np. 60°C, gdyż powyżej tej temperatury m ożliwe je st częściowe tworzenie się pary wodnej i w ystąpienie kawitacji, groźnej dla trwałości łopatek kół sprzęgła, następuje zadziałanie czujnika tem peratury w bloku zaworowym , który włącza szybszą wymianę wody w obiegu sprzęgła. N ajpierw otw iera się zawór doprowadzający, a następnie zawór opróżnia­

jący układ z wody. Bez spadku siły i obrotów następuje wym iana cieczy tak długo, aż osią­

gnie ona w sprzęgle dolną granicę temperatury, np. 20°C.

Schem at napędu o mocy 400 kW zainstalowanego w przenośniku zgrzebłowym KWK B ogdanka ze sprzęgłem hydrodynam icznym typu 562 DTPPW L 2.1 przedstaw ia rys.2.

Bardzo istotną zaletą sprzęgła hydrodynam icznego o zm iennym w ypełnieniu jest automa­

tyczne w yrów nanie obciążeń poszczególnych napędów, wynikające ze zwiększonego poślizgu sprzęgieł. Przykładow o w napędach bez sprzęgieł hydrodynam icznych 2% różnica w obrotach

napędów daje ju ż ponad 100% różnicę w obciążeniu napędów, natom iast przy zastosowaniu sprzęgieł hydrodynam icznych 2% różnica w poślizgu sprzęgieł daje ju ż tylko około 35% róż­

nicę w obciążeniu napędów.

4

Rys.2. Schemat napędu przenośnika zgrzebłow ego o mocy 400 kW ze sprzęgłem hydrodynamicznym o regulo­

wanym napełnieniu:

1 - silnik 400 kW typ SGS 355 M -12/4 DAMEL, 2 - sprzęgło VTK 562 DTPPWL 2.1, 3 - sprzęgło elastyczne typu EEK 350, 4 - napinak łańcucha, 5 - przekładnia planetarna klasy 25

Fig.2. Diagram o f AFC mining drive o f 400 kW power with fill - controlled turbo coupling

Do zalet sprzęgieł hydrodynam icznych z przepływem strum ienia cieczy roboczej regulo­

w anym stanem pracy sprzęgła zalicza się: zastosow anie jako cieczy roboczej - wody; bez- obciążeniow y rozruch silnika asynchronicznego; m ożliw ość pełnego w ykorzystania momentu obrotow ego silnika w łącznie do m om entu krytycznego; brak objaw ów grzania się sprzęgła w przypadku w yrów nyw ania mocy poszczególnych napędów; sekwencyjne załączanie poszcze­

gólnych napędów poprzez zróżnicow anie w czasie w ypełniania cieczą sprzęgieł; autom atycz­

ne ograniczenie m om entu podczas rozruchu i brak możliwości przejścia silnika poza moment krytyczny na siodło m om entu silnika; łagodne i szybkie narastanie m om entu przekazywanego do łańcucha; rozruch zablokow anego przenośnika i długie w czasie utrzym anie momentu krytycznego silnika; pow tórne rozruchy po w ym ianie wody m ożliw e bez problem ów term icz­

nych; autom atyczne w yrów nanie obciążenia napędów; m ożliw ość jazdy rewizyjnej łańcucha i z prędkością w ieczną; w połączeniu z ham ulcem ustalającym istnieje dodatkow a możliwość napinania łańcucha; proste sterow anie, poniew aż najważniejsze funkcje, ja k ograniczenie

Napędy dużej mocy. 13

m om entu i w yrów nanie obciążenia, są osiągane autom atycznie poprzez naturalne charaktery­

styki m echaniczne sprzęgła.

Do wad tych sprzęgieł zalicza się: przy zaopatrzeniu w wodę w sw obodnym przepływie istnieje niebezpieczeństw o, że przy podgrzaniu wody powyżej 60°C pojaw ią się wytrącenia z w ody surowej soli w apnia i magnezu, które osiadają w postaci kam ienia na elementach sprzę­

gła; m echaniczne straty podczas pracy ciągłej sprzęgła; pełna ochrona łańcucha i napędu przed tw ardym blokow aniem jest możliwa tylko po zastosowaniu specjalnych mechanicznych ograniczników m om entu; ewentualnie duży pobór wody, który poprzez zastosowanie odpo­

wiednich układów hydraulicznych może być znacznie zmniejszony. Zastosowanie mecha­

nicznych ograniczników m om entu jest w ym agane przy bardzo dużych mocach silników napę­

dowych, przekraczających 600 kW. Zastosowanie tych ograniczników podraża koszty w yko­

nania napędu.

O scylogram z rozruchu próżnego przenośnika zgrzebłowego wyposażonego w napędy jednostkow e o mocy 400 kW i w sprzęgła typu 487 DTPPW L.2 przedstaw ia rys. 3. Z wykresu w ynika, że po 6 s od chwili załączenia silnika i jego bezobciążeniow ego rozruchu trwającego 0,6 s rozpoczął się ruch strony turbinowej sprzęgła (a więc i ruch łańcucha zgrzebłowego),

Rys.3. Oscylogram rozruchu przenośnika zgrzebłowego próżnego. Napęd jednostkowy z silnikiem o mocy 400 kW i sprzęgłem hydrodynamicznym o zmiennym wypełnieniu typu 487 DTPPWL.2

Fig.3. Oscillogram o f start-up o f an empty AFC. Individual drive with a 400 kW motor and a fill-controlled turbo coupling o f the 487 DTPPWL. 2 type

gdyż w ielkość przenoszonego m om entu zrów nała się z m om entem oporu przenośnika w yno­

szącym 1087 N-m. N arastanie prędkości obrotowej turbiny ma charakterystyczny przebieg - najpierw w ciągu 2 s prędkość narasta szybko (z przyspieszeniem ok. 0,35 m /s2) i osiąga 50%

prędkości znam ionow ej, a następne 50% osiąga po 9 s i w olnym narastaniu. Łączny czas roz­

ruchu strony turbinow ej sprzęgła (a więc i łańcucha) wynosi 11 s, a od chwili załączenia silni­

ka czas rozruchu w ynosi 17 s. Poślizg sprzęgła określa tutaj stosunek (1480-1400) / 1480 = 0,054, a w ięc 5,4%. N adw yżka m om entu obrotowego nad m om entem oporu przenośnika w y­

nosi 152% i trw a ok. 2 s. Tem peratura cieczy nieznacznie się podniosła z 60 na 65°C przy doprowadzonej cieczy w ilości 100 l/m in i otw artym układzie chłodzenia. O scylogram ten jeszcze raz potw ierdza popraw ność miękkiego rozruchu przenośnika zgrzebłow ego przy uży­

ciu sprzęgła hydrodynam icznego typu 487 DTPPW L.2. Pewnego kom entarza w ym aga w ydłu­

żony, z oczyw istych w zględów całkow ity czas rozruchu, który w warunkach eksploatacyjnych wynosi od 20 do 30 s. Czas ten w ydłuża czasy przerw technologicznych i w ścianach, w któ­

rych w ystępują liczne zatrzym ania i rozruchy ścianow ego przenośnika zgrzebłow ego w yw o­

łane różnym i czynnikam i (są ściany, w których liczba zatrzym ań przenośnika je st duża i w y­

nosi od 60 do 100 na zm ianę w ydobyw czą) może ograniczyć płynność pracy kom pleksu ścia­

nowego.

3. N A PĘD ZE SPR ZĘG ŁEM W IELO PŁY TKO W YM M OKRYM O REG U LOW A NY M D OCISKU

Istotą rozw iązania tego typu napędu je st przekładnia planetarna ze sprzęgłem wielopłyt- kow ym m okrym o regulow anym docisku płytek [7]. Sprzęgło to je st usytuow ane w przekładni po stronie w ału w olnobieżnego. Przekładnie typu 45 (o mocy do 800 kW ), 35 i 30 W B /C S T posiadają budow ę m odułow ą i składają się z dwóch ściśle ze sobą zw iązanych obu­

dów. W pierw szej obudow ie (rys.4) znajduje się przekładnia planetarna ze specjalnym sprzę­

głem w ielopłytkow ym m okrym . W drugiej znajduje się jednostka zasilająca C ST z pom pą olejową. Olej m ineralny o nazw ie handlowej M O BILFLU ID 424, posiadający dopuszczenie do stosow ania w górnictw ie w ęgla kam iennego, przepływ a poprzez płytki sprzęgła, chłodząc je. W ydajność tego układu hydraulicznego wynosi około 1000 l/min. Rów nież w tej obudowie mieści się sterow anie hydrauliczne siłownikiem pierścieniow ym dociskającym płytki sprzę­

gła.

Napędy dużej mocy. 15

Rys.4. Schemat przekładni planetarnej ze sprzęgłem wielopłytkowym mokrym (przekładnia klasy 45 WB/CST):

1 - koło środkowe, 2 - koła planetarne, 3 - jarzmo planetarne z wałem w yjściow ym , 4 - koło o uzębieniu wewnętrznym z ruchomymi płytkami sprzęgła, 5 - stacjonarne płytki sprzęgła, 6 - siłownik pierścieniowy Fig.4. Diagram o f planetary gear with oiled multi-disc stack cloutch

Pom pa zasilająca siłow nik m a w ydajność około 80 l/min. W tej części obudowy usytuowany je st także elektroniczny przetwornik pomiarowy. Obie te części połączone są ze sterownikiem program ow alnym typu PROTEC 300 za pośrednictwem przewodu czterożyłowego. Takie sterow anie potrzebne je st dla każdej jednostki napędowej przenośnika zgrzebłowego. System PROTEC 300 służy do m onitorow ania i sterowania napędem. System ten rejestruje, m onito­

ruje i przetw arza w artości pomiarowe: ciśnienia oleju, tem peratury oleju, poziom u napełnienia olejem oraz prędkości obrotow e w ału wejściowego i wyjściow ego. Z a pom ocą tych mierzo­

nych wartości m ożna program ować charakterystykę rozruchow ą napędu. Jest ona regulowana poprzez w yw ołanie odpow iedniego poślizgu płytek sprzęgła. Sterownik napędu PROTEC jest połączony ze stacją kom paktow ą i z dyspozytorem kopalni. Poprzez stację kom paktow ą reali­

zow ane je st w łączanie i w yłączanie silnika oraz pom iar wartości pobranej mocy czynnej przez silnik.

Jak w ynika z oscylogram u regulowanego rozruchu (rys.5), silnik elektryczny uruchamia się bez obciążenia, a po zasprzęgleniu (które trwa około 5 s od m om entu załączenia silnika), prędkość obrotow a na wale w yjściow ym wzrasta łagodnie do prędkości znamionowej łańcu­

chowego koła gniazdow ego przenośnika. Z chw ilą ruszenia silnika koło środkow e przekładni planetarnej zazębia się z trzem a kołami planetarnym i, które napędzają koło o uzębieniu we­

w nętrznym um ocow anym i na nim ruchom ym i płytkam i sprzęgła. Po dociśnięciu do siebie

ruchom ych i nieruchom ych płytek sprzęgła przez siłownik pierścieniow y w sposób sterowany kom puterem , siła przenoszona je st na wał w yjściow y mocy, połączony z jarzm em planetar­

nym i wał w yjściow y zaczyna się obracać. Pobór mocy elektrycznej w zrasta proporcjonalnie do m om entu obrotow ego, aż do uzyskania momentu rozruchu koła gniazdow ego.

Rys.5. Wykres m ocy elektrycznej, liczby obrotów i temperatury oleju w funkcji czasu dla regulowanego rozru­

chu napędu z przekładnią WB/CST

Fig.5. Diagram o f electric power, number o f rotations and oil temperature o f times function for regulated start­

up drive with planetary gear WB/CST type

Dalszy w zrost mocy elektrycznej w czasie rozruchu w ynika z konieczności rozpędzenia bezw ładnych m as przenośnika (tutaj określonych na 19 tys. kg m 2). N adw yżka mocy rozru­

chowej nad m o cą oporu przenośnika w ynosi 124% i trw a około 2,25 s. Po osiągnięciu zna­

mionowej prędkości obrotow ej koła gniazdowego moc elektryczna pobrana przez silnik spada do wartości trw ałego obciążenia, którem u odpow iada moc 700 kW. W tym czasie tem peratura oleju pozostaje praktycznie stała i wynosi około 65°C, co oznacza, że przenoszenie mocy od­

byw a się przy znikom ych stratach tarcia.

N apęd z tego ty p u przekładnią umożliwia: łagodny rozruch przenośnika zgrzebłowego, rozruch utrudniony przeciążonego przenośnika, rozruch silnika bez obciążenia, wyrównanie obciążeń pom iędzy napędam i w skutek w yw ołania chw ilow ych poślizgów płytek sprzęgła w napędzie przeciążonym , zabezpieczenie przed blokow aniem (zadziałanie czujnika śledzącego narastanie m om entu obrotow ego), załączanie synchroniczne napędów , napinanie łańcucha przenośnika i ja z d ę w ieczną. W tego typu napędach je st możliwy rozruch przenośnika z wy­

korzystaniem dodatkowej energii kinetycznej rozpędzonego w irnika silnika odłączonego na

Napędy dużej mocy. 17

czas rozpędzania od odbiornika. W w yniku tego m om ent obrotowy doprowadzany do przeno­

śnika przew yższa m om ent krytyczny silnika. Napędy te m ają budowę bardzo zwartą, co jest korzystne w w arunkach górniczych.

Do wad tych napędów należy zaliczyć: zamknięty układ hydrauliczny chłodzenia sprzęgła w ielopłytkow ego, w ysoki stopień kom puteryzacji, niezbędność w ym iany całej przekładni zębatej w przypadku uszkodzenia układów hydraulicznych sprzęgła (kopalnia w tej sytuacji musi posiadać na stanie rezerw ow ą przekładnię o w ysokiej cenie zakupu).

4. SY STEM O W E PORÓW NAN IE N A PĘD ÓW DUŻEJ MOCY STOSOW ANYCH W PRZEN O ŚNIK A CH ZGRZEBŁOW Y CH

W dotychczasow ej praktyce krajow ych kopalń podziem nych eksploatujących wysoko w y­

dajne ściany w ęglow e zastosowanie znalazły napędy ze sprzęgłami hydrodynam icznym i o regulow anym w ypełnieniu (KW K Bogdanka, KW K Piast). Brak je st natom iast doświadczeń przem ysłow ych z eksploatacji w kraju przekładni typu W B/CST. Pewne porów nanie w łasno­

ści system ow ych [1, 5] i cząstkow ych obu napędów podano w tablicy 1.

Tablica 1 Porów nanie w łasności technicznych napędów przenośników zgrzebłow ych

Własności Napęd Własności Napęd

systemowe ze sprzęgłem hydro­

dynamicznym o re­

gulowanym wypeł­

nieniu

WB/CST cząstkowe ze sprzęgłem hy­

drodynamicznym 0 regulowanym

wypełnieniu

WB/CST

Rozruch łagodny tak tak Bezobciążeniowy

rozruch silnika

tak tak

Rozruch ciężki tak tak Krotność rozru­

chów

wysoka wysoka

Rozruch z odłą­

czoną masą wirującą wirnika silnika

nie tak Wykorzystanie

momentu obroto­

w ego silnika pod­

czas rozruchu

do momentu kry­

tycznego

powyżej momentu krytycznego

Wyrównanie obciążenia m ię­

dzy napędami

częściow e tak Straty mechanicz­

ne podczas pracy ustalonej

tak tak

Zabezpieczenie przed blokowa­

niem

częściow e tak Grzanie się pod­

czas pracy ustalo­

nej

małe małe

W pływ na luźny łańcuch

tak tak Grzanie się pod­

czas wyrównywa­

nia obciążenia

nie mate

Przyjazny eko­

logicznie

tak (woda) nie Podatność na

szybkie remonty

duża brak

O cena w łasności napędów ze sprzęgłam i hydrodynam icznym i o regulow anym w ypełnie­

niu je s t oparta na w ynikach w łasnych obserw acji przem ysłow ych i badań stanowiskowych.

P orów nanie to m oże być podstaw ą doboru jednego z dw óch przedstaw ionych typów napędów w ysoko w ydajnych ścianow ych przenośników zgrzebłowych.

LITER A TU R A

1. A ntoniak J.: Porów nanie napędów ścianow ych przenośników zgrzebłowych. Maszyny G órnicze nr 65, PL ISSN 0209-3693, CM G KOM AG, G liwice, czerwiec 1997.

2. A ntoniak J.: U rządzenia i system y transportu podziem nego w kopalniach. Wy dawn. Śląsk.

K atow ice 1990.

3. H öller H.: Steuren von Antriebsanlagen m ittels H ydrodynam ischer K upplungen. Ö lhy­

draulik und Pneum atik, H .l M ärz 1989.

4. Finzel R., H öller H., W eber W.: Eine wasserdurchström te Turbokupplung neuer G enera­

tion für den Strebkettenfördererantrieb. Internationales K olloquium Hochleistungs- Strebbetriebe. RW TH Aachen, 21-22 Mai 1997. A BR W Band 10, Verlag der A ugustinus Buchhandlung, ISBN 3-86073-359-1, Aachen 1997.

5. Kaci V ., Plum D.: H ochleistungförderer in langen Streben A uslegung, Antriebstechnik und Betrieb. Internationales K olloquium „H ochleistungs - Strebbetriebe High - Perform an­

ce Longw all Extraction, RW TH Aachen, 21-^22 Mai 1997.

6. M ateriały udostępnione przez firm ę V oith Turbo GmbH, Crailsheim , czerwiec 1997.

7. M ateriały firm y D eutsche B ergbau-Technik GmbH, 1997.

Recenzent: Dr hab.inż. Sylw ester M arkusik Prof.Politechniki Śląskiej

A bstract

D rives o f m odem heary-duty arm oured face conveyors (AFC) m ust m eet higher and hi­

gher requirem ents especially as regards optim um utilization o f very high pow er installed co­

m ing at present up to 3 x 800 kW , adaptation o f input torque for the need o f starting the

Napędy dużej mocy. 19

conveyor w hen being under various load as well as lim itation o f dynam ics o f the chain opera­

tion through saft increasing o f driving torque. Hydrodynamic couplings manufactures by V oith-Thurbo Com pany (Germ any) characterized by variable filling with operating medium successfuly serve this purpose and w ater finds more often application as operating medium.

An alternative solution provides the possibility o f equipping the high-pow er AFC with drives w hich incorporate planetary gear and controlled fluid multi-disc stack clutch designated as W B /CST (W orld’s Best Controlled Start Transm ission) and m anufactures by the Cooperating Com panies D BT (Germ any) and Dodge (USA). In the article hast been described word and construction o f both types o f drives AFC. Their technical and usable positive and negative sides have been presented in detail. Basing on our own industrial experience and results o f researches on drives w ith fill-controlled turbo coupling the structural and detail properties o f both drives have been com pared. The com parision may be the basis for choice o f one o f the two types o f described drives AFC.