Nierównomiernoś

ć obciążeń

silników

w

wielonapędowych

napędach

głównych

przenośników

taśmowych

Przykład - pomiary

Prąd silnika

Prąd silnika

Moment

Moment

Bęben pierwszy

Bęben pierwszy

Bęben drugi

Bęben drugi

rozruch

rozruch

30%

30%

100%

100%

ruch ustalony

ruch ustalony

W obliczeniach wstępnych przenośnika poprzedzających analizę
obciążeń poszczególnych silników zakłada się rozkład sił
obwodowych

na

bębnach

napędowych

proporcjonalny

do

zainstalowanej mocy. Założenie to pozwala na wykonanie pełnego
cyklu obliczeń projektowych łącznie z doborem taśmy, średnic
bębnów, sił w taśmie w ruchu ustalonym i układem bębnów napędu
głównego. W przenośnikach, w których zastosowano dwa i więcej
bębnów napędowych po obliczeniach wstępnych wyznacza się
następnie

obciążenia

(momenty)

poszczególnych

jednostek

napędowych z uwzględnieniem się następujących czynników:
różne sztywności charakterystyk silników wynikające z odchyłek
produkcyjnych lub zamierzonych działań (np. dodatkowe opory w
obwodzie elektrycznym silnika),
różne prędkości obwodowe w miejscach nabiegania taśmy na bębny
wynikające z odkształceń sprężystych taśmy (z poślizgu sprężystego
taśmy),
różne promienie bębnów wynikające z ugięć okładzin gumowych i
okładek bieżnych taśmy.

obroty silnika

n

zn

Charakterystyka

„miękka”
M = k A S

k < 1

Charakterystyka

„twarda”

M = k A S

k > 1

Charakterystyka

„znamionowa”

M = k A S

k =1

n

synch

s=1

s=0

poślizg

moment

znamionowy

moment silnika

synchr

synchr

n

n

s









1

1





zn

zn

synchr

zn

zn

synchr

zn

zn

s

M

n

n

M

M

A











1

1





s

A

M





ij

i

ij

k

s

A

M







..

1

2

S

2

S

1

P

O2

P

O1



1



2

S

2

S

1

P

O1

M

11

, k

11

M

12

, k

12

i

p

A

.

s

.

k

12

M

12

M

11

M

A

.

s

.

k

11

s

s = 1-





synchr

M

1

M

2

M

s

s

1

s

2

a)

b)

Momenty rozwijane przez silniki nap

Momenty rozwijane przez silniki nap

ę

ę

du g

du g

ł

ł

ównego przeno

ównego przeno

ś

ś

nika

nika

ta

ta

ś

ś

mowego

mowego

•

a) wpływ ró

a) wpływ ró

ż

ż

nic w charakterystykach mechanicznych w przypadku

nic w charakterystykach mechanicznych w przypadku

równoległej współpracy dwóch silników na wspólnym wale jednego

równoległej współpracy dwóch silników na wspólnym wale jednego

b

b

ę

ę

bna nap

bna nap

ę

ę

dowego

dowego

•

b)  wpływ po

b)  wpływ po

ś

ś

lizgów elektrycznych wynikaj

lizgów elektrycznych wynikaj

ą

ą

cych z różnicy

cych z różnicy

pr

pr

ę

ę

dkości k

dkości k

ą

ą

towych w przypadku nap

towych w przypadku nap

ę

ę

dzania dwóch b

dzania dwóch b

ę

ę

bnów

bnów

silnikami o takich samych charakterystykach

silnikami o takich samych charakterystykach





2

1

2

1

i

i

i

i

i

i

k

k

s

A

M

M

M



















zn

A

s

s

A

M

M

M







1

2

2

1

2

1

2

1





















Dwubębnowy napęd

czołowy

C

A

B

N = 3 x 1250 kW

Urządzenie napinające wciągarkowe

Dwubębnowy napęd

czołowy

Dwubębnowy napęd

czołowy

...

2

1

A

B

Szczegół "A"

Szczegół "B"

odkształcenie

postaciowe

okładki bieżnej

odkształcenie

postaciowe

wykładziny

bębna

r

1

D

bn

2

przemieszczenie

(poślizg sprężysty)

skrócenie sprężyste

taśmy

h

r

h

1

h

bn

v



12

rdzeń taśmy

płaszcz bębna

v



v

 



Promień obliczeniowy

Promień obliczeniowy





















B

E

P

v

v

db

O1

1

12

1

B

E

P

v

v

db

spr









01

1

)

(

B

E

P

v

v

db









01

1

12

1

B

E

P

v

v

db







01

1

2

1





12

11

1

1

1

12

11

01

k

k

r

s

A

i

r

M

M

i

P

m

p

m

p





























22

21

2

2

2

22

21

02

k

k

r

s

A

i

r

M

M

i

P

m

p

m

p





























12

11

1

01

1

1

1

k

k

A

i

r

P

s

m

p

synchr



























22

21

2

02

2

2

1

k

k

A

i

r

P

s

m

p

synchr































22

21

2

02

12

11

1

01

22

21

2

02

12

11

1

01

1

2

1

1

k

k

r

P

i

A

k

k

r

P

i

A

k

k

A

i

r

P

k

k

A

i

r

P

m

p

m

p

m

p

m

p





























































2

2

2

1

1

1

r

v

r

v





































B

E

P

r

r

v

v

r

r

db

01

2

1

1

2

2

1

1

2

1





22

21

2

02

12

11

1

01

1

2

01

1

k

k

r

P

i

A

k

k

r

P

i

A

r

r

B

E

P

m

p

m

p

db

































W

P

P





02

01









0

1

1

1

22

21

2

1

01

2

22

21

12

11

22

21

2

01











































































W

k

k

i

A

r

r

P

B

E

W

B

E

r

k

k

i

A

k

k

k

k

B

E

P

m

p

db

d

m

p

db





Po rozwiązaniu równania kwadratowego względem
niewiadomej P

P

01

01

można w dalszej kolejności określić

względne obciążenie każdego silnika.

Dwubębnowy napęd

czołowy

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

o

b

c

ią

ż

e

n

ie

s

il

n

ik

ó

w

bęben nr 1

bęben nr 2

Względne obciążenie silników napędu głównego przenośnika transportującego węgiel

(długość 2,5 km, prędkość taśmy 5,24 m/s, taśma EP1250, B1600, napęd 3x360kW na stacji

głównej) - standardowa charakterystyka silników i średnice bębnów napędowych

Dwubębnowy napęd

czołowy

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

o

b

ci

ą

że

n

ie

s

iln

ik

ó

w

bęben nr 1
silnik nr 2

bęben nr 1
silnik nr 1

bęben nr 2
(jeden silnik)

Względne obciążenie silników napędu głównego przenośnika transportującego węgiel dla

skorygowanej charakterystyki napędu:

 zmienione średnice bębnów (D1=1257 mm, D2=1250 mm)

 zmiękczone charakterystyki silników: bęben nr 1 [0.95, 0.92], bęben nr 2 [0.99]

2

1

P

1

v

1





4

3

W

d

P

z



2

v

3

Schemat przenośnika z dwubębnowym

Schemat przenośnika z dwubębnowym

napędem rozdzielonym

napędem rozdzielonym











































B

E

W

B

E

P

r

r

r

r

v

v

d

d

db

z

z

z

1

1

01

1

1

1

3

1





22

21

0

12

11

1

01

1

01

1

1

k

k

r

P

i

A

k

k

r

P

i

A

r

r

B

E

W

B

E

P

z

z

m

p

m

p

z

d

d

db































































Przenośnik z napędem

zwrotnym

2

1

P

1

v

1





4

3

W

d

P

z



2

v

3

Po przeliczeniu sił obwodowych na momenty rozwijane przez poszczególne silniki okaże się, że silniki

napędzające bęben na stacji czołowej będą pracowały z momentem równym 117,7% momentu

znamionowego, a silnik napędzający bęben zwrotny z momentem równym tylko 57,9% momentu

znamionowego. Przedstawiony przykład ilustruje wyraźnie jak bardzo niekorzystne jest stosowanie

napędu na bębnie zwrotnym. W długich przenośnikach z taśmą bardzo elastyczną może dochodzić

nawet do generatorowej pracy silników napędu zwrotnego (silniki przechodząc na obroty

nadsynchroniczne zamiast napędzać hamują wtedy przenośnik). Stosowanie napędu zwrotnego musi

być poprzedzone szczegółową analizą obciążeń silników.

Napęd: 2×1000 kW stacja czołowa + 2×1000 kW
stacja zwrotna
Taśma St 3150 B=2,25 m

Taśmowy napęd pośredni

4

3

1

2

P

O2

P

O1

W

g4 - 5

1

2

S

6

S

5

S

4

S

1

1

2

T

P

op

W

dp

L

p

S

5p

S

6p

5

/

6

5

6

/

b)

a)

Taśmowy napęd pośredni

R

1

R

m

R

2

(m

u

+ B+ m

t

)

,

g

,

l

g

1

2





1



2

l

g

S

p

b)

a)

S

1

2

c)

naciski

r

0

taśma pędzona

taśma pędząca

Taśmowy napęd pośredni

S

S

l

g

S

P

S

P

x

y

y(x,t)

p(x,t)

g

.

(m

u

+ B

.

m

t

)

g

.

B

.

m

tP

.

Taśmowy napęd pośredni

Obciążenia względne silników przenośnika z taśmowym

napędem pośrednim przy różnym stopniu załadowania cięgna

górnego (P- napęd pośredni, 1- pierwszy bęben na stacji

czołowej, 2- drugi bęben na stacji czołowej) w warunkach gdy

wszystkie silniki charakteryzują się taką samą sztywnością

znamionową

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

w

zg

lę

d

n

e

o

b

c

ią

że

n

ie

s

il

n

ik

ó

w

2

1

P

Przenośnik do

Przenośnik do

transportu rudy

transportu rudy

miedzi

miedzi

Q

Q

m

m

=2687 t/h

=2687 t/h

B=1,2 m

B=1,2 m

v

v

t

t

=2,5 m/s

=2,5 m/s

nap. gł. 3

nap. gł. 3

×

×

160

160

kW

kW

nap. pośr. 2

nap. pośr. 2

×

×

160

160

kW

kW

Taśmowy napęd pośredni

Obciążenia względne silników przenośnika z taśmowym napędem pośrednim

przy różnym stopniu załadowania cięgna górnego (P- napęd pośredni, 1-

pierwszy bęben na stacji czołowej, 2- drugi bęben na stacji czołowej) po

korekcji średnic bębnów (grubość okładziny gumowej pierwszego bębna

napędowego oraz bębna napędowego na stacji pośredniej zwiększona o 3 mm)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

w

zg

lę

d

ne

o

bc

ią

że

n

ie

s

iln

ik

ó

w

P

2

1

Taśmowy napęd pośredni

Obciążenia względne silników przenośnika z taśmowym

napędem pośrednim przy różnym stopniu załadowania cięgna

górnego (P- napęd pośredni, 1- pierwszy bęben na stacji

czołowej, 2- drugi bęben na stacji czołowej) po korekcji

charakterystyk silników polegającej na zmiękczeniu

charakterystyki na pierwszym bębnie napędowym oraz na

napędzie pośrednim (k

11

= 0,92, k

12

=0,95, k

21

=0,99, k

22

=0, k

P1

=

0,89, k

P2

=0,92)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

w

zg

lę

d

n

e

o

b

c

ią

ż

e

n

ie

s

il

n

ik

ó

w

2

1

P

Taśmowy napęd pośredni

Obciążenia względne silników przenośnika z taśmowym napędem

pośrednim przy różnym stopniu załadowania cięgna górnego (P-

napęd pośredni, 1- pierwszy bęben na stacji czołowej, 2- drugi

bęben na stacji czołowej) po korekcji średnic bębnów i

charakterystyk silników (wersja b+c).

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

kz

w

zg

lę

d

n

e

o

b

c

ią

że

n

ie

s

il

n

ik

ó

w

1

2

P

Wnioski

• Przedstawione wyniki analiz i obliczeń

wskazują na duże zróżnicowanie obciążeń w
napędach wielobębnowych. Różnice
obciążeń silników na poszczególnych
bębnach rosną ze spadkiem modułu
sprężystości podłużnej taśmy

• Podstawową przyczyną tego zjawiska są

sztywne charakterystyki mechaniczne
stosowanych powszechnie w transporcie
taśmowym silników asynchronicznych prądu
zmiennego

.

Wnioski

• Nierównomierne obciążenia poszczególnych silników

mogą być spowodowane różnicami promieni bębnów.

Należy zatem w eksploatacji przenośników taśmowych

zwracać uwagę na dokładność wykonania płaszczy

bębnów napędowych oraz grubości okładzin tych

bębnów. Zanieczyszczenia powierzchni bębnów,

nierównomierność zużycia okładzin oraz okładki bieżnej

taśmy również powodują zmiany obciążeń silników.

• Przyczyną zróżnicowania obciążeń na napędzie

czołowym i pośrednim mogą być także różne odcinki

taśm tworzące zamkniętą pętlę na przenośniku (taśm o

różnej grubości okładek i różnej sprężystości podłużnej)

Sposoby wyrównywania

obciążeń silników na

bębnach napędowych

1.

Zróżnicowanie jednostek napędowych (na

przykład w napędzie czołowym dwubębnowym

na pierwszym bębnie 21250 kW a na drugim

21000 kW)

2.

Zmiękczanie charakterystyk mechanicznych

silników

3.

Napędy sterowane przemiennikami

częstotliwości (falownikami)

4.

Sprzęgła hydrokinetyczne z dopasowanym

stopniem wypełnienia

5.

Konstrukcyjne zróżnicowanie promieni (poprzez

dobór różnej grubości okładziny gumowej

bębnów napędowych)