Филиал Национального исследовательского университета «МЭИ» в г. Смоленске, Смоленск, Россия

С. П. Курилин, проф., докт. техн. наук, профессор, эл. почта: sergkurilin@gmail.com
В. В. Федотов, аспирант направления подготовки «Электротехнические комплексы и системы» кафедры «Электромеханические системы», эл. почта: fedotov.smol67@gmail.com

Модернизация тихоходных технологических установок цветной металлургии, направленная на повышение их эксплуатационной надежности, является актуальной задачей. Предложено решить эту задачу путем перевода установок на безредукторный модульный электропривод. Исследовали электропривод обжиговых и агломерационных конвейерных машин. Аналогичные решения могут быть приняты и для других тихоходных установок цветной металлургии – конвертеров, барабанных смесителей, трубчатых вращающихся печей. Предлагаемая модульная компоновка электропривода в сочетании с безредукторной передачей вращающего момента обеспечивает высокие показатели надежности технологической установки и низкие потери продукции, которые возникали из-за отказов электропривода. Представлено обсуждение вопросов управления безредукторным модульным электроприводом (БМЭ), состоящим из набора тяговых линейных модулей (ТЛМ). Констатируется актуальность увязки вопросов управления БМЭ с оценками теплового состояния. Выполнено моделирование выходных напряжений и токов источника питания ТЛМ. Проведен анализ возможностей управления модулями БМЭ посредством регулирования токовой нагрузки и частоты источника питания, а также изменением числа пар полюсов обмоток индукторов. Выявлено, что БМЭ предоставляет широкие возможности управления. Тепловой расчет ТЛМ показал, что обмотка находится в напряженном тепловом состоянии и практически лишена температурных запасов. В таких условиях продолжительная работа БМЭ возможна при наличии интенсивного внешнего обдува. Использование тепловой энергии БМЭ позволяет экономить сжигаемое топливо, что дает экономический эффект до 53 015 руб/ч. Результаты исследования предназначены для разработки систем управления безредукторными модульными электроприводами тихоходных технологических установок цветной металлургии.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-61-00096, https://rscf.ru/project/22-61-00096/.

1. Угаров А. А., Эфендиев Н. Т., Кретов С. И., Шарковский Д. О. и др. Энергоэффективная обжиговая машина четвертого поколения МОК-1-592М // Сталь. 2020. № 3. С. 2–7.
2. Варичев А. В., Угаров А. А., Эфендиев Н. Т., Кретов С. И. и др. Разработка и ввод в эксплуатацию современной обжиговой машины МОК-1-592 в ПАО «Михайловский ГОК» // Горная Промышленность. 2017. № 3. С. 16–20.
3. Абзалов В. М., Брагин В. В., Вяткин А. А., Евстюгин С. Н., Лелеко С. Н. Разработка обжиговой конвейерной машины нового поколения // Сталь. 2008. № 12. С. 13, 14.
4. Боковиков Б. А., Брагин В. В., Малкин В. М., Найдич М. И., Солодухин А. А. Математическая модель обжиговой конвейерной машины как инструмент для оптимизации тепловой схемы агрегата // Сталь. 2010. № 9. С. 33–37.

5. Creppe R. C., Ulson J. A. C., Rodrigues J. F. Influence of design parameters on linear induction motor end effect // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2008. Vol. 23, No. 2. P. 358–362.
6. Merlin Mary N. J., Ganguly C., Kowsalya M. Mathematical modelling of linear induction motor with and without considering end effects using different references // IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES). 2016. P. 1–5.
7. Cho H., Liu Y., Kim K. A. Short-primary linear induction motor modeling with end effects for electric transportation systems // International Symposium on Computer, Consumer and Control (IS3C). 2018. P. 338–341.
8. Сарапулов Ф. Н., Смольянов И. А. Исследование тягового линейного асинхронного двигателя конвейерного поезда // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2019. Vol. 62, Iss. 1. P. 39–43.
9. Smolyanov I., Sarapulov F., Tarasov F. Calculation of linear induction motor features by detailed equivalent circuit method taking into account non-linear electromagnetic and thermal properties // Computers and Mathematics with Applications. 2019. Vol. 78, Iss. 9. P. 3187–3199.
10. Sarapulov F. N., Goman V., Trekin G. E. Temperature calculation for linear induction motor in transport application with multiphysics approach // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 966, Iss. 1. 012105.
11. Smolyanov I., Shmakov E., Gasheva D. research of linear induction motor as part of driver by detailed equivalent circuit // Proceedings International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2019. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. 8867757.
12. Sarapulov F. N., Frizen V. E., Shvydkiy E. L., Smol’yanov I. A. Mathematical modeling of a linear-induction motor based on detailed equivalent circuits // Russian Electrical Engineering. 2018. Vol. 89, Iss. 4. P. 270–274.
13. Yu S. O., Sarapulov F. N., Tomashevsky D. N. Mathematical modeling of electromechanical characteristics of linear electromagnetic and induction-dynamic motors // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 950, Iss. 1. 012020.
14. Kurilin S. P., Dli M. I., Sokolov A. M. Linear induction motors for non-ferrous metallurgy // Non-ferrous Metals. 2021. No. 1. P. 67–73.
15. Kurilin S. Asymmetric modes of operation of linear asynchronous electric motors // International Russian Automation Conference (RusAutoCon). – Sochi, Russian Federation, 2023. P. 283– 288.
16. Курилин С. П. Математическая модель для компоновочного проектирования линейных асинхронных электродвигателей // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 11–20.
17. Курилин С. П. Безредукторный модульный электропривод конвейерной обжиговой машины // Цветные металлы. 2023. № 5. С. 87–93.
18. Дли М. И., Пучков А. Ю., Максимкин М. В. Программная модель интеллектуальной системы управления сложными процессами переработки мелкорудного сырья // Прикладная информатика. 2024. Т. 19, № 6. С. 96–112.
19. Пучков А. Ю., Федулов Я. А., Незамаев С. В. Гибридная интеллектуальная система машинного обучения для моде ли рования процессов обработки фосфатного рудного сырья // Прикладная информатика. 2024. Т. 19, № 2. С. 83– 105.
20. Долгих Е. Л., Трубин А. Е., Трубина И. О., Семенихина А. В., Филимонова Е. В. Выбор приоритетного пути повышения уровня конкурентоспособности экономики России в условиях неопределенности мировой конъюнктуры // Современная конкуренция. 2023. Т. 17, № 3. С. 5–17.
21. Рутковский А. Л., Салихов З. Г., Ковалева М. А., Бахтеев Э. М. Оптимизации режима технологического процесса сушки титановых окатышей в агрегате туннельного типа // Цветные металлы. 2021. № 5. С. 89–94.