Автономний пристрій для переміщення бурових верстатів

1. Автономний пристрій для переміщення бурових верстатів, що містить енергоподавальний пристрій, установлений на платформі, що виконана з можливістю механічного зв'язку з буровим верстатом, при цьому енергоподавальний пристрій за допомогою кабелю електрично пов'язаний з устаткуванням бурового верстата, який C2 2 (13) 1 3 електрооснащення гірничих підприємств", Кривий Ріг, "Мінерал", 2005, с.74-81). У відомому рішенні енергоподавальний пристрій являє собою електричну підстанцію, пов'язану з магістральним електричним проводом, що представляє собою стаціонарну мережу енергооснащення виробничого підрозділу, наприклад, кар'єру. Як правило, мережа, що живить обладнання гірничого підприємства, має напругу 6000В, тому в підстанції розташовується громіздкий понижуючий трансформатор, що забезпечує зниження напруги до розрахункового, наприклад, до 380В. Крім понижуючого трансформатора, підстанція має автоматичний вимикач і у ряді випадків може комплектуватися пристроями контролю ізоляції для попередження виникнення струмів витоку. Відомий енергоподавальний пристрій являє собою громіздке спорудження, що має постійний зв'язок з магістральною електричною мережею. Недоліком відомого пристрою є те, що для його переміщення необхідний додатковий транспорт, наприклад, трактор. Крім того, при переміщенні верстата на відстань перевищуючу довжину його електричного кабелю, необхідне перемикання підстанції, що здійснюється шляхом включення його в магістральну мережу на заданій відстані від колишнього місця. Включення в магістральну мережу супроводжується відключенням її і , відповідно, всіх споживачів. Кількість включень підстанції кратна довжині кабелю, тому переміщення бурового верстата на значну відстань супроводжується тривалими простоями технологічного устаткування, значними трудовими витратами пов'язаними із частими перемиканнями. У цілому, переміщення бурових верстатів протягом виробничої зміни призводить до негативних економічних показників гірничодобувного підрозділу підприємства і збільшенню собівартості продукції. Завданням винаходу є вдосконалення конструкції пристрою для переміщення бурових верстатів за рахунок того, що вони виконуються мобільними і оснащені власною ходовою частиною. При цьому енергоподавальний пристрій оснащають системою привод-генератор і допоміжні пристрої, що забезпечують постійне живлення ходової частини і допоміжних систем протягом усього періоду перегону бурового верстата до місця призначення. Реалізація винаходу дозволяє ефективно використовувати його для забезпечення високої мобільності бурових верстатів при широкому фронті розвитку гірських робіт, які характеризуються значними відстанями між буровими блоками, розташованими на значному видаленні друг від друга як по горизонталі, так і по висоті. Використання заявленого пристрою дозволяє запобігти значним трудовим і матеріальним витратам, які пов'язані з перемиканням енергоподавального пристрою. Крім того, забезпечується висока мобільність верстатів для прискорення введення нових бурових блоків для видобутку гірської маси. 90415 4 Запобігання частих перемикань значною мірою підвищує безпеку ведення робіт гірського персоналу, тому що при використанні заявленого пристрою цикл його включення і відключення здійснюється однократно: включення на місці початку руху верстата, а відключення - за місцем прибуття. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що автономний пристрій для переміщення бурових верстатів включає енергоподавальний пристрій установлений на платформі, яка виконана з можливістю механічного зв'язку з буровим верстатом, при цьому енергоподавальний пристрій за допомогою кабелю пов'язаний з електричним устаткуванням бурового верстата. Відповідно до винаходу, енергоподавальний пристрій, оснащений силовим приводом, пов'язаним з генератором, при цьому силовий привод містить систему електрооснащення, що включає акумулятор і допоміжний генератор, систему керування, виконану з можливістю пуску силового привода і стабілізації його обертів, при цьому привод з'єднаний валом з генератором, виконаним з можливістю живлення електричної системи ходової частини і допоміжних вузлів бурового верстата і має систему стабілізації величини вихідної напруги, систему захисту електричної мережі від міжфазних ушкоджень, при цьому електричний ланцюг генератор - буровий верстат оснащений реверсивним контактором і пристроєм контролю ізоляції. Для забезпечення можливості запуску силового агрегату автономного пристрою при виході з ладу акумуляторної батареї, її значному розряді або полегшення запуску двигуна при негативних значеннях температури навколишнього середовища, система керування силовим двигуном оснащена випрямлячем, електричне пов'язаним із погоджуючим трансформатором, що за допомогою пускача з'єднаний з кабелем для підключення до зовнішнього джерела електричної енергії. Заявлений винахід ілюструється блоксхемою автономного пристрою. На автомобільному або тракторному причепі, з'єднаному жорстким зчепом з буровим верстатом 1, установлений контейнер, у якому розміщений силовий привод 2 із системою керування 3 роботою силового привода 2, системою пуску 4, системою стабілізації обертів 5 силового привода 2 і блок живлення, що включає в себе акумулятор 6 і допоміжний генератор 7. Силовий привод 2 з'єднаний валом з основним генератором 8, який живить електричну систему ходової частини і допоміжних вузлів бурового верстата 1. Основний генератор 8 має систему збудження 9 і систему стабілізації величини вихідної напруги 10 генератора. Елементами захисту електричного ланцюга є пристрій захисту від міжфазних ушкоджень 11, викликаних порушенням оболонки діелектричної ізоляції електричних провідників. Крім того, електричний ланцюг між генератором і кабелем оснащений реверсивним контактором 12. 5 Струм передається від генератора до електричних споживачів бурового верстата 1 по гнучкому електричному кабелю, переріз провідників якого і ізоляція оболонки розраховані на максимальний струм, який необхідний при експлуатації верстата. До реверсивного контактора 12 і кабелю верстата 1 підключений пристрій контролю ізоляції 13, який при знижені ізолюючих властивостей діелектричної оболонки кабелю або електроустаткування верстата 1 відключає реверсивний контактор 12, тим самим забезпечуючи безпеку персоналу. Конструкцією пристрою передбачена можливість запуску силового привода 2 при виході з ладу акумулятора б у блоці живлення. Для цього застосована система зовнішнього запуску 14, яка підключається до зовнішнього джерела електричного струму 15 за допомогою комутуючого вузла, виконаного, наприклад, у вигляді вилки 16, закріпленої до кінцевої частини кабелю. Залежно від довжини кабелю, для запобігання його передчасного зношування і ушкоджень у пристрої може бути передбачений кабельний барабан (на схемі не показаний) з ручним або електричним приводом. Кабель від зовнішнього джерела живлення 15 електричне з'єднаний з пускачем 17, що пов'язаний з пультом керування (на схемі не показаний). Електричний ланцюг з'єднує пускач 17 з понижуючим погоджуючим трансформатором 18 і випрямлячем 19, який електричне пов'язаний із системою керування 3 силові приводи 2. Автономний пристрій для переміщення бурового верстата реалізується в такий спосіб. При необхідності переміщення бурового верстата 1 на наступний технологічний блок для вибурювання підривних шпар або за межі гірських робіт для виконання, наприклад, ремонтних робіт використається автономний пристрій. Цей пристрій являє собою платформу, оснащену ходовою частиною. На платформу встановлюють контейнер або будь-яке інше захисне спорудження, що забезпечує схоронність установлюваного встаткування і попередження влучення на нього атмосферних опадів. Як платформа може використатися стандартний автомобільний або тракторний причіп відповідних габаритних розмірів. Причіп з автономним пристроєм приєднують до бурового верстата жорстким зчепом для збереження постійної відстані між агрегатами, що рухаються. Основним устаткуванням, що монтується на платформі причепа, є силовий привод 2 й, пов'язаний з ним за допомогою вала, електричний генератор 8. Як силовий привод 2 застосовують будь-який двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому або газоподібному паливі. Як генератор 8 використовують електричну машину, робота якої забезпечує необхідну силу струму і напругу достатні для живлення електричних систем бурового верстата 1. 90415 6 Застосування муфт на валу, що з'єднує генератор 8 із силовим приводом 2, забезпечує можливість плавного пуску, демпфірування пікових навантажень і запобігання екстремальних навантажень при виникненні аварійних ситуацій. Так як пристрій для переміщення бурового верстата 1 є автономним, то на платформі встановлюють паливну систему силового привода 2. Силовий привод 2 оснащають системою керування 3, що забезпечує функціонування основних і допоміжних агрегатів. Найбільш важливими функціональними вузлами системи керування 3 є система запуску 4, за допомогою якої забезпечують запуск силового привода 2, система стабілізації обертів 5 силового привода 2, а також блок живлення, у який входять допоміжний генератор 7 і акумулятор 6. Акумулятор необхідний для стартерного запуску силового привода 2, а також забезпечення чергового електроживлення систем пристрою при непрацюючому силовому приводі 2. За допомогою допоміжного генератора 7 виконують зарядку акумулятора 6 і енергозабезпечення всіх електричних систем привода 2 у процесі його роботи. При роботі силового привода 2, обертаючий момент його вихідного вала передають на вал генератора 8. Вали, що з'єднують обидва агрегати 2 і 8, виконують із проміжною муфтою, що згладжує пікові навантаження і дозволяє демонтувати установку при виході з ладу одного з агрегатів. При роботі генератора 8, змінний струм надходить по кабелю в електричну мережу бурового верстата 1. Вихідні електричні параметри генератора 8 прямо залежать від потужності електричних вузлів бурового верстата, а також стабільності роботи силового привода 2. При переміщенні верстата, змінюється профіль земної поверхні, відповідно змінюється споживання електричного струму його вузлами і, як наслідок, міняється напруга на виході генератора 8. Для рішення цього завдання в заявленому пристрої передбачена система стабілізації напруги 10, що електричне пов'язана з виходом генератора 8 і системою збудження 9 цього генератора 8. У процесі експлуатації пристрою забезпечується безпека обслуговуючого персоналу і попередження виходу з ладу вузлів автономного пристрою і бурового верстата 1. Автономним пристроєм передбачений цілий ряд захистів, які забезпечують надійність функціонування систем. До цих систем відносяться: - система захисту електричного ланцюга генератора, що являє собою пристрій захисту від міжфазних ушкоджень провідників 11; - реверсивний контактор 12; - пристрій контролю ізоляції 13. Виходячи з функцій роботи представлених систем, система захисту електричного ланцюга 11 генератора дозволяє попередити вихід з ладу генератора 8 при міжфазних замиканнях у кабелі або в електроустаткуванні бурового верстата 1 і 7 виникаючих при цьому струмів короткого замикання. Система захисту електричного ланцюга 11 включена в ланцюг генератор 8 - буровий верстат 1 і приводиться в дію, коли величина струмів перевищує допустимі значення. Робота електричних споживачів бурового верстата 1 залежить від правильного фазування електричного ланцюга. Зміна фаз підключення провідників кабелю при його підключенні до бурового верстата забирає значний час. Цей час скорочується включенням реверсивного контактора 12 у ланцюг: генератор 8 - електричний кабель. За допомогою реверсивного контактора 12 при неправильному підключенні до бурового верстата 1 кабелю змінюють фази без зняття болтових з'єднань на підключених клемах. Правильна установлення фаз здійснюється зміною порядку підключення двох фаз кабелю до виходу генератора 8 шляхом включення першого або другого плеча реверсивного контактора . Порушення опору ізолюючої оболонки кабелю або електроустаткування бурового верстата 1 стосовно «землі» або корпусу устаткування може бути викликано її зволоженням або механічним ушкодженням. Залежно від ступеня зниження опору ізолюючої оболонки, це може призвести до травмування електричним струмом. Попередження травмування електричним струмом забезпечується безперервною роботою пристрою контролю ізоляції 13, який здійснює контроль ізоляції як при відключеному реверсивному контакторі, так і після його включення. Якщо опір ізоляції нижче заданої величини, то пристрій контролю ізоляції 13 або забороняє включення реверсивного контактора або відключає його, не допускаючи наявності напруги на ушкодженому устаткуванні. При експлуатації заявленого пристрою можуть виникнути утруднення, що пов'язані із запуском силового привода 2. Як правило, силовий привод 2 запускається за допомогою акумулятора 6, від якого подається струм на стартерний механізм. Робота стартерного механізму залежить від ємкості батареї, її стану і строку експлуатації. Немаловажним є кліматичні умови, при яких виконують запуск силового агрегату 2. При негативних значеннях температури навколишнього середовища, ємність батареї 6 може знижуватися до критичної величини, тоді запуск силового привода 2 від стартера стає неможливим. Якщо ємність або технічний стан батареї 6 не забезпечує можливість запуску, то передбачено можливість запуску силового привода 2 від системи зовнішнього запуску 14. Система зовнішнього запуску 14 передбачає можливість приведення в робочий стан силового привода 2 у будь-якому місці, де можливе підключення до зовнішнього джерела подачі змінного струму 15 за допомогою комутуючого вузла, який виконують, наприклад, у вигляді вилки 16, закріпленої до кінцевої частини кабелю. Як правило, автономний пристрій перебуває на певній відстані від джерела змінного струму 90415 8 15. Якщо ця відстань значна, то в неробочому стані кабель намотують на барабан з ручним або механічним приводом. Запуск силового привода від зовнішнього джерела змінного струму 15 здійснюється в такий спосіб. Буровий верстат при своїй роботі одержує живлення від трансформаторного пункту напругою 6/0,4кВ. або 10/0,4кВ. Автономний пристрій транспортується трактором або автомобілем до місця роботи бурового верстата, причіпляється дишлем до нього і підключається вилкою 16 до джерела змінного струму 15. Після підключення кабелю до джерела 15, замикають електричний ланцюг за допомогою пускача 17. У результаті цього струм надходить на клеми понижуючого трансформатора 18, що на виході дає струм, на який розрахований стартерний механізм силового привода 2. Змінний струм від понижуючого трансформатора 18 надходить на випрямляч 19 і перетворюється в постійний струм. Постійний струм надходить у систему управляння приводом 3 і у відповідності в порядком запуску силового привода 2 надходить на клеми стартерної установки. Після запуску силового привода 2, буровий верстат 1 відключається від трансформаторного пункту, підключається до реверсивного контактора автономного пристрою і починається його переміщення до нового місця, при цьому двигуни ходу одержують живлення від автономного пристрою, який у свою чергу тягнеться буровим верстатом. У цілому, порядок роботи вузлів автономного пристрою при переміщенні бурового верстата полягає в наступному: - запуск стартером силового привода; - передача обертаючого моменту від силового привода до генератора; - стабілізація числа обертів силового привода; - подача струму від генератора на виконавчі електричні вузли бурового верстата; - стабілізація напруги, яка виробляється генератором; - контроль стану опору ізолюючих оболонок електричних провідників; - відключення струмів короткого замикання при порушенні цілісності ізоляції. Виконані дослідження і дослідно-промислові випробування показали, що автономний пристрій для переміщення бурових верстатів має високі експлуатаційні якості. Ці якості забезпечують зниження трудових і матеріальних витрат, пов'язаних з переміщенням бурових верстатів. Застосування пристрою дозволяє скоротити час підготовки бурових блоків, забезпечує збереження верстатів при проведенні масових вибухів, виконуваних одноразово на значній площі. Ця збереженість досягається за рахунок того, що бурові верстати можуть бути розташовані за короткий строк на значній відстані від вражаючого впливу масового вибуху. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 90415 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601