Анализ показателей регулирования в электроприводе механизма поворота вертикального кислородного конвертера на основе имитационного моделирования

Системы электропривода машин и оборудования играют ключевую роль в реализации технологических процессов, управление которыми в значительной степени интегрирует в себе решения, связанные с автоматизацией горно-металлургических производств. Поэтому моделирование режимов работы электроприводов технологического оборудования является актуальной задачей. При рассмотрении качества управления электроприводом механизма поворота вертикального конвертера КВК-30Ц на базе асинхронного электропривода предлагается использовать методы исследования, базирующиеся на имитационном моделировании. В качестве исходных данных использовалась реальная установка вертикального конвертера – металлургический цех АО «Кольская ГМК». Модели тестировались при максимальной нагрузке, учитывающей как вес самого конвертера, так и вес расплавленного металла. Вес расплава составляет 6,88% от общей массы поворачиваемой конструкции, а слив металла происходит плавно. Наполнение одного ковша при сливе готовой черновой меди составляет менее 3% от массы всей конструкции, значительного ступенчатого сброса нагрузки не происходит, поэтому в данной статье рассмотрение вопроса изменения нагрузки в процессе работы является нецелесообразным. Моделирование показало, что во всех режимах привод работает устойчиво. Основные показатели регулирования: время переходного процесса и выхода на номинальные параметры находится в пределах tпуск = 0,64 c; пусковые и установившиеся токи и моменты не выходят из пределов паспортных данных асинхронного электродвигателя; время полной остановки механизма конвертера для всех установившихся скоростей находится в пределах 0,7—0,8 с. В режиме торможения точность позиционирования не превышает 1,17%, что соответствует технологическим требованиям.

Петров В. Л., Кузнецов Н. М., Морозов И. Н. Анализ показателей регулирования в электроприводе механизма поворота вертикального кислородного конвертера на основе имитационного моделирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 1. – С. 169–179. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_169.

Петров Вадим Леонидович — д-р техн. наук, профессор, НИТУ «МИСиС», e-mail: petrovv@misis.ru,
Кузнецов Николай Матвеевич — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Центр физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного
центра РАН, e-mail: kuzn55@mail.ru,
Морозов Иван Николаевич — канд. техн. наук, доцент, Мурманский арктический государственный университет, e-mail: moroz.84@mail.ru.

Петров В.Л., e-mail: petrovv@misis.ru.

1. Васильева Н. В., Федорова Э. Р. Анализ качества управления технологическим процессом // Цветные металлы. — 2020. — № 10. — С. 70—76. DOI: 10.17580/tsm.2020.10.10.

2. Azzoug Y., Sahraoui M., Pusca R., Ameid T., Romary R., Cardoso A. J. M. High-performance vector control without AC phase current sensors for induction motor drives: Simulation and real-time implementation // ISA Transactions. 2021, vol. 109, pp. 295—306. DOI: 10.1016/j.isatra.2020.09.021.

3. Тихонов Н. О., Господариков А. П. Учет динамики движения внутримельничной загрузки при расчете развиваемой мощности барабанных мельниц // Горный журнал. — 2014. — № 11. — С. 11—17.

4. Petrov V., Kuznetsov N., Morozov I. Experimental studies of energy technology indicators during ore crushing at a processing plant / Proceedings of IEEE Inteational Conference on Advent Trends in Multidisciplinary Research and Innovation (ICATMRI 2020), 2020, article 9398320. DOI: 10.1109/ICATMRI51801.2020.9398320.

5. Семенов А. С., Кузнецов Н. М. Анализ результатов мониторинга показателей качества электрической энергии в подземном руднике // Измерительная техника. — 2014. — № 4. — С. 31—34.

6. Кузнецов Н. М., Морозов И. Н. Исследование динамики электропривода вращателя бурового станка шарошечного бурения с нечетким управлением // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 1. — С. 78—88. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-1-78-88.

7. Сафронов П. А., Цораев В. Т. Об автоматизации измельчения руд с применением вычислительных методов определения циркулирующей нагрузки и других технологических параметров // Обогащение руд. — 2018. — № 4(376). — С. 44—50. DOI: 10.17580/or.2018.04.09.

Литературу с п. 8 по п. 9 смотри в REFERENCES.

10. Хакулов В. А., Крапивский Е. И., Блаев Б. Х., Шаповалов В. А. Технология формирования качества руд Тырныаузского месторождения с использованием предварительной сортировки и обогащения // Обогащение руд. — 2018. — № 5(377). — С. 33—39. DOI: 10.17580/or.2018.05.06.

11. Фомин К. В. Моделирование нагрузок на рабочем органе торфяного фрезерующего агрегата с учетом погрешности расстановки режущих элементов // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 2. — С. 161—169. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-2-161-169.

12. Петров В. Л., Кузнецов Н. М., Морозов И. Н. Управление спросом на электроэнергию в горнопромышленном секторе на основе интеллектуальных электроэнергетических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 2. — С. 169—180. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_169.

13. Бабокин Г. И. Исследование влияния длины отрабатываемого столба на удельный расход электрической энергии очистного механизированного участка // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 5. — С. 155—169. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_5_0_155.

14. Клюев Р. В., Хетагуров В. Н., Гаврина О. А., Плиева М. Т. Комплексный анализ потребления электроэнергии мельниц самоизмельчения обогатительной фабрики // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 5-1. — С. 145—156. DOI: 10.2 5018/0236_1493_2023_51_0_145.

15. Садридинов А. Б. Анализ энергетических показателей работы горнопроходческих комплексов угольной шахты // Горные науки и технологии. — 2020. — Т. 5. — № 4. — С. 367—375. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-4-367-375.

16. Шпрехер Д. М., Бабокин Г. И., Зеленков А. В., Овсянников Д. С. Универсальная компьютерная модель для исследования динамики скребкового конвейера с двухдвигательным приводом // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. — 2021. — Т. 64. — № 2. — C. 56—64. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-2-56-64.

17. Petrov V., Sadridinov A., Pichuev A. Research and analysis of the efficiency of power consumption in tunneling sections // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2022, vol. 823, pp. 109—117. DOI: 10.1007/978-981-16-7472-3_9.

18. Абрамов Б. И., Иванов А. Г., Шиленков В. А., Кузьмин И. К., Шевырев Ю. В. Электропривод современных шахтных подъемных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5-2. — С. 145—162. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_145.

19. Терехов В. М., Осипов О. И. Системы управления электроприводов. — М.: Академия, 2005. — 304 с.

20. Терехин В. Б., Дементьев Ю. Н. Компьютерное моделирование систем электропривода постоянного и переменного тока в Simulink. — Томск: Изд-во ТПУ, 2013. — 307 с.

21. Indragandhi V., Selvamathi R., Subramaniyaswamy V. Introduction to electric drives and MATLAB drive blocks / Electric Motor Drives and their Applications with Simulation Practices. Academic Press. 2022, pp. 1—45. DOI: 10.1016/B978-0-323-91162-7.00001-1.