Горно-шахтное транспортное средство и способ его электропитания
Изобретение относится к горношахтному транспортному средству и способу его электропитания. Техническим результатом является разработка нового типа горношахтного транспортного средства и способа его электропитания. Горношахтное транспортное средство имеет тележку, оборудование привода для перемещения тележки и, по меньшей мере, одно устройство для горных работ. Кроме того, горношахтное транспортное средство имеет, по меньшей мере, один электродвигатель для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства и, по меньшей мере, один электродвигатель для выполнения вспомогательной функции горношахтного транспортного средства. Горношахтное транспортное средство дополнительно имеет вспомогательный блок генерирования энергии. При необходимости, вспомогательный блок генерирования энергии подает, по меньшей мере, часть мощности, требуемой электродвигателем, выполняющим вспомогательную функцию, когда одновременно с этим питание, по меньшей мере, одного электродвигателя для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства подается от электрической сети шахты. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.
2420-187223RU/052
Область техники
Настоящее изобретение относится к горношахтному транспортному средству с тележкой, оборудованию привода для перемещения тележки, по меньшей мере одному устройству для горных работ, которое является одним из следующих: механизмом для бурения по породе, устройством для постановки анкерных креплений, устройством для нанесения торкретбетона, устройством для оборки кровли, нагнетательным устройством, устройством для укладки взрывчатки во взрывные шпуры, погрузочным устройством, измерительным устройством; по меньшей мере одним электродвигателем для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства и по меньшей мере одним электродвигателем для выполнения вспомогательной функции горношахтного транспортного средства.
Изобретение также относится к способу электропитания горношахтного транспортного средства с тележкой, оборудованию привода для перемещения тележки, по меньшей мере одному устройству для горных работ, которое является одним из следующих: механизмом для бурения по породе, устройством для анкерного крепления, устройством для нанесения торкретбетона, устройством для оборки кровли, нагнетательным устройством, устройством для укладки взрывчатки во взрывные шпуры, погрузочным устройством, измерительным устройством; по меньшей мере одним электродвигателем для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства и по меньшей мере одним электродвигателем для выполнения вспомогательной функции горношахтного транспортного средства.
Предшествующий уровень техники
В шахтах установки для бурения по породе и другие горношахтные транспортные средства используются для осуществления операций в соответствии с рабочими циклами устройств для горных работ на предварительно запланированных местах проведения работ. После решения необходимых задач, таких, как бурение шурфов, в соответствии с рабочим циклом, горношахтное транспортное средство перемещается на следующее место проведения работ, и начинается новый рабочий цикл. На подземных шахтах обычно используют, в частности, горношахтные транспортные средства, в которых энергией привода для работ в соответствии с рабочими циклами является электричество из электрической сети шахты. В отличие от этого, транспортные перевозки между местами проведения работ осуществляются за счет энергии привода, получаемой с использованием двигателя внутреннего сгорания, как правило - дизельного двигателя, вследствие чего электрические кабели или аналогичные средства не ограничивают эти приводы. Однако выхлопные газы и шум двигателя внутреннего сгорания обуславливают проблемы в шахтах. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания требует много места на тележке транспортного средства и требует регулярного обслуживания. Двигатель внутреннего сгорания также оказывает негативные воздействия на противопожарную безопасность шахты, поскольку он имеет горячие поверхности, а также необходимо запасать и транспортировать легковоспламеняющееся топливо на транспортном средстве и в шахте.
Горношахтные транспортные средства, которые непрерывно соединены с электрической сетью шахты, также используются в шахтах. Горношахтные транспортные средства в этом случае имеют электродвигатель и, как правило, используют электродвигатель с постоянной скоростью вращения. Мощность, требуемую на данном этапе работ, можно регулировать с помощью гидравлических компонентов, а электродвигатель получает электрический ток и мощность нагрузки, определяемые энергопотреблением данного этапа работ, из электрической сети шахты. Кроме того, перемещение горношахтного транспортного средства, как правило, привязано к электрической сети шахты или к по меньшей мере кабелю, соединенному с ней и свернутому в бухты на горношахтном транспортном средстве, или стационарной электрической сети.
Например, в публикации US 7053568 представлено аккумуляторное горношахтное транспортное средство. В этой публикации описано, в частности, применение и расположение комплекта аккумуляторов и электродвигателей переменного тока в качестве компонентов трансмиссии привода. Проблемой, связанной с таким горношахтным транспортным средством, которое полностью зависит от аккумуляторов, является дополнительный вес, обуславливаемый транспортируемыми аккумуляторами. Кроме того, емкость аккумуляторов весьма ограничена, и аккумуляторы горношахтного транспортного средства нуждаются в относительно частой зарядке.
В публикации US 5293947 представлено горношахтное транспортное средство, которое получает свое электропитание от подвесной системы сборных шин. Горношахтное транспортное средство также имеет переключатель, чтобы можно было выбрать, осуществлять ли отбор энергии, используемой горношахтным транспортным средством, из электрической сети или из вспомогательного источника энергии, такого как аккумулятор или дизельный двигатель, на проходческом транспортном средстве. Когда отбор энергии осуществляется из вспомогательного источника энергии, горношахтное транспортное средство можно перемещать на короткие расстояния, не соединяя горношахтное транспортное средство с подвесной электрической сетью.
Краткое описание изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать новый тип горношахтного транспортного средства и способ его электропитания.
Горношахтное транспортное средство согласно изобретению характеризуется тем, что оно содержит по меньшей мере один вспомогательный блок генерирования энергии и блок управления, выполненный с возможностью подсоединения, при необходимости, вспомогательного блока генерирования энергии для подачи по меньшей мере части мощности, требуемой электродвигателем, выполняющим вспомогательную функцию.
Кроме того, способ согласно изобретению характеризуется тем, что горношахтное транспортное средство содержит по меньшей мере один вспомогательный блок генерирования мощности, который, при необходимости, подсоединяют для подачи по меньшей мере части мощности, требуемой электродвигателем, выполняющем вспомогательную функцию.
Горношахтное транспортное средство получает электропитание главным образом из электрической сети шахты. Горношахтное транспортное средство имеет тележку, оборудование привода для перемещения тележки и по меньшей мере одно устройство для горных работ. Кроме того, горношахтное транспортное средство имеет один или более электродвигателей для эксплуатации устройства для горных работ и/или оборудования привода и/или некоторого другого оборудования горношахтного транспортного средства. Параллельно шине питания электродвигателя может быть подсоединен по меньшей мере один блок, генерирующий емкостную мощность холостого хода. Тогда, при необходимости, можно компенсировать индуктивную мощность холостого хода, генерируемую электродвигателем переменного тока. Это означает, что можно компенсировать любую недостаточную способность к передаче мощности питающей электрической сети и можно получать настолько высокую среднюю мощность бурения, насколько это возможно. Горношахтное транспортное средство имеет по меньшей мере один электродвигатель для выполнения основной функции и по меньшей мере один электродвигатель для выполнения вспомогательной функции. Горношахтное транспортное средство дополнительно имеет вспомогательный блок генерирования мощности. Этот вспомогательный блок генерирования мощности по меньшей мере во время пиковой нагрузки электродвигателя, работающего с выполнением основной функции, генерирует по меньшей мере часть мощности, требуемой электродвигателем, выполняющем вспомогательную функцию.
Настоящее решение делает возможным, например, даже выход за какие-либо изменения нагрузки, обуславливаемые электродвигателем, в электрической сети. Таким образом, в ситуации пиковой нагрузки, ток, отбираемый из сети, можно поддерживать меньшим, чем прежде, вследствие чего эффективная нагрузка горношахтного транспортного средства снижается. Тогда становится ненужным, чтобы кабель питания транспортного средства имел размеры, соответствующие пиковой мощности горношахтного транспортного средства. Системой можно управлять, например, таким образом, что по большей мере некоторая ограниченная максимальная мощность отбирается из электрической сети, и когда предельное значение превышается, требуемая эффективная мощность пиковой величины подается из вспомогательного блока генерирования мощности. Кроме того, при необходимости, можно отбирать и регулировать всю эффективную мощность, доступную из вспомогательного блока генерирования мощности, вместо мощности из электрической сети, или отбирать всю требуемую мощность из вспомогательного блока генерирования мощности, если электрическая сеть по какой-то причине недоступна.
Горношахтное транспортное средство содержит одно или более из следующих устройств для горных работ: механизм для бурения по породе, механизм для постановки анкерных креплений, устройство для нанесения торкретбетона, устройство для оборки кровли, нагнетательное устройство, устройство для укладки взрывчатки во взрывные шпуры, погрузочное устройство, измерительное устройство, либо оборудование для бурения, уплотнения и подачи горючего, используемого для выемки грунта малыми порциями. Механизм для бурения по породе может быть забойным буровым агрегатом или устройством, используемым для бурения эксплуатационных шпуров, то есть, устройством для бурения длинных шпуров, которое бурит (взрывные) шпуры веером. Устройство для горных работ представляет собой исполнительный механизм, используемый для манипуляций породой, не обнаруживаемой геофизическими средствами, и осуществляет несколько последовательных операций в соответствии с заданным рабочим циклом. Как правило, устройство для горных работ выполняет несколько аналогичных операций на одном месте проведения работ. Эти операции могут быть определены в плане выемки грунта, таком, как план бурения, план установки взрывных зарядов или в соответствующем плане разработки месторождения. Устройство для горных работ обычно установлено на стрелу, с которой машина движется во время рабочего цикла. С другой стороны, устройство для горных работ может быть установлено на соответствующую несущую конструкцию, которая поддерживает машину во время ее рабочего цикла.
Краткое описание чертежей
Некоторые варианты осуществления изобретения будут описаны подробнее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схематический вид сбоку горношахтного транспортного средства, в данном случае - установки для бурения по породе;
Фиг.2 изображает схему устройства электропитания горношахтного транспортного средства;
Фиг.3 изображает схему второго устройства электропитания горношахтного транспортного средства;
Фиг.4 изображает схему третьего устройства электропитания горношахтного транспортного средства.
На чертежах, некоторые варианты осуществления изобретения показаны упрощенными из соображений ясности изображения. Аналогичные детали обозначены одинаковыми позициями на чертежах.
Подробное описание изобретения
На Фиг.1 показана установка для бурения по породе, являющаяся одним примером горношахтного транспортного средства 1, оснащенного одним или более устройств 2 для горных работ. Установка для бурения по породе содержит тележку 3, которую можно перемещать посредством оборудования 4 привода. Оборудование 4 привода содержит один или более электроприводов 5 и одно или более средств 6 передачи мощности, предназначенных для передачи мощности на одно или более колес 7. Передача мощности может предусматривать механическую систему зубчатых колес и механические элементы для передачи мощности, либо в альтернативном варианте, передача мощности может быть гидравлической или электрической. На тележке 3 может быть расположена одна или более стрел 8 крана, а стрела может быть оснащена устройством 2 для горных работ. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, первая стрела 8a представляет собой буровую стрелу, на наружном конце которой находится блок 9 бурения по породе, содержащий направляющую 10, вдоль которой можно перемещать машину 11 для бурения по породе посредством подающего устройства 12. Машина 11 для бурения по породе может содержать перфораторное устройство 13 для генерирования импульсов ударного воздействия на инструменте и вращающее устройство 15 для вращения инструмента 14 вокруг его продольной оси. В установках для бурения по породе может быть несколько таких буровых стрел 8a. В качестве примера, отметим, что вторая стрела 8b показана содержащей устройство 16 для установки анкерных креплений, с помощью которого можно устанавливать анкерные болты в предварительно пробуренных шпурах для поддержания каверн в породе, выемка которой проводится. В варианте осуществления согласно фиг.1, третья стрела 8c оснащена измерительным устройством 17 для измерения пробуренных шпуров. Другие альтернативные устройства 2 для горных работ включают в себя нагнетательные устройства, используемые для подачи уплотняющего материала в породы, устройство для обработки торкретбетона, устройство для обработки взрывных шпуров, оборудование для оборки кровли, устройства, используемые для выемки грунта малыми порциями, и устройства для подачи взрывчатых веществ.
Проходческое транспортное средство 1 работает в соответствии с планом выемки грунта для шахты 18, или в соответствии с планом, составленным заранее, для места 19 проведения работ, где устройство 2 для горных работ проводит операции в соответствии с рабочим циклом, проведение которых занимает относительно длительное время. Например, рабочий цикл машины для бурения по породе может предусматривать бурение нескольких шпуров, определенных в плане бурения на месте 19 проведения работ. Кроме того, бурение каждого шпура в типичном случае состоит из нескольких этапов работы, таких, как забуривание, собственно бурение, замена удлиняющих стержней и буровых долот, а также демонтаж оснастки удлиняющих стержней после бурения. Осуществление цикла буровых работ на месте 19 проведения работ может занимать несколько часов, а иногда - даже всю рабочую смену. Соответственно, укладка взрывчатки, постановка анкерных креплений, измерение и нагнетание часто требуют трудоемких операций. Вообще говоря, применяя устройство 2 для горных работ, приходится сталкиваться с бурением шпура или с обработкой готового шпура. Тогда это означает манипуляции породой, не обнаруживаемой геофизическими средствами.
На Фиг.1 также показано, что шахта 18 имеет электрическую сеть 20, которую можно выполнить стационарной, или она может состоять из подвижной сети. Когда горношахтное транспортное средство 1 оказывается на месте 19 проведения работ, имеющееся на этом средстве устройство 2 для горных работ и любые необходимые вспомогательные системы приводятся в действие главным образом электрической энергией, получаемой от внешней электрической сети. Горношахтное транспортное средство 1 может быть соединено с электрической сетью 20 одним или более соединительными кабелями 21. Соединительный кабель 21 может быть расположен на барабане 22 и может быть оснащен подходящим соединителем 23, который может быть соединен с клеммой питания электрической сети 20. В альтернативном варианте, барабан 22 и кабель 21 могут быть расположены в шахте 18, а соединительный кабель может быть соединен с горношахтным транспортным средством 1. Горношахтное транспортное средство 1 оснащено соединительным устройством 25, посредством которого электричество, подаваемое из электрической сети 20, подключается к другим устройствам горношахтного транспортного средства 1. Конструкция и работа соединительного устройства 25 подробнее описана со ссылкой на фиг.2-4.
Горношахтное транспортное средство 1 также оснащено по меньшей мере одним вспомогательным блоком 26 генерирования мощности. Вспомогательный блок 26 генерирования мощности может быть компенсационным конденсатором, генерирующим емкостную мощность холостого хода, или аккумулятором либо суперконденсатором, или каким-то другим соответствующим элементом, генерирующим емкостную мощность холостого хода. Суперконденсатор в типичном случае представляет собой конденсаторный аккумулятор, в котором несколько конденсаторов большой емкости и низкого напряжения соединены последовательно. В соединении с суперконденсатором, как правило, имеется система оперативного контроля конденсаторов, предназначенная для оперативного контроля температур конденсаторов и равности напряжений.
В соединительном устройстве 25, показанном на фиг.2, активный управляющий элемент представляет собой переключатель 27, посредством которого вспомогательный блок 26 генерирования мощности подсоединен параллельно электродвигателю 28 переменного тока. Электродвигатель 28 переменного тока предпочтительно представляет собой трехфазный электродвигатель. Электродвигатель 28 переменного тока может приводить в действие, например, устройство 2 для горных работ. Как правило, устройство для горных работ имеет несколько электродвигателей переменного тока, и в этом случае один электродвигатель переменного тока может приводить в действие, например, оборудование 4 привода, а другой электродвигатель 28 переменного тока может приводить в действие вспомогательные приводы, и с этим электродвигателем переменного тока могут быть соединены система водяного насоса, система воздухонагнетательного компрессора, вспомогательная гидравлическая система или система охлаждения системы в машине.
Переключатель 27 соединен с входом электродвигателя 28 переменного тока через LCL-фильтр 29. Таким образом, LCL-фильтр 29 подсоединен между вспомогательным блоком 26 генерирования мощности и входом электродвигателя переменного тока. LCL-фильтр 29 имеет катушки Lf1, Lf2 фильтра и конденсатор Cf фильтра, как показано на фиг.2. LCL-фильтр также имеет демпфирующий резистор Rdamp.
Энергию, полученную от индуктивности LCL-фильтра 29, можно использовать, например, для зарядки конденсатора или комплекта аккумуляторов вспомогательного блока 26 генерирования мощности. С другой стороны, LCL-фильтр 29 ослабляет гармоники, заметные для сети, то есть, фильтрует искажение тока и напряжения, обуславливаемое переключателем 27.
Ток в точке питания электродвигателя 28 переменного тока измеряется амперметром 30, а напряжение - вольтметром 31. Результаты измерения передаются в блок 32 управления. Мощность, отбираемая электродвигателем 28 переменного тока, определяется исходя из измеряемых величин, и блок 32 управления осуществляет управление переключателем 27 на основе этих измерений. Когда вспомогательный блок 26 генерирования мощности лишь компенсирует мощность холостого хода, переключатель 27 может быть относительно простым, а вспомогательный блок 26 генерирования мощности потребляет относительно малое количество энергии. Вспомогательный блок 26 генерирования мощности может быть, например, конденсатором. Переключатель 27 может быть, например, тиристорным переключателем. Когда вспомогательный блок 26 генерирования мощности выполнен с возможностью генерирования эффективной мощности, то есть, когда блок представляет собой комплект аккумуляторов или конденсатор или их комбинацию, переключатель 27 представляет собой, например, инвертор. Блок 32 управления управляет переключателем 27 для подачи мощности холостого хода и эффективной мощности из блока 26 по мере надобности. Если потребуется, то можно подавать эффективную мощность из комплекта аккумуляторов непосредственно в питающую сеть переменного тока.
Когда переключатель 27 является, например, инвертором, между суперконденсатором или комплектом аккумуляторов и переключателем 27 может быть расположен преобразователь постоянного тока в постоянный. Тогда можно увеличить, как правило, довольно низкое напряжение суперконденсатора или комплекта аккумуляторов до более высокого уровня, поэтому инвертору нет необходимости увеличивать высокое напряжение, поскольку посредством инвертора это было бы труднее сделать.
Электрическая сеть 20 шахты является основным источником энергии горношахтного транспортного средства. Когда горношахтному транспортному средству нужна высокая мощность, из вспомогательного блока 26 генерирования мощности для горношахтного транспортного средства в электрическую сеть 20 шахты подается дополнительная мощность. Например, дополнительную энергию можно получать из блока 26 во время бурения с полной мощностью. В блоке 32 управления может быть определено некоторое предельное значение, после чего и происходит отбор дополнительной эффективной мощности для ее использования. Таким образом, посредством вспомогательного блока 26 генерирования мощности, электрическую мощность, отбираемую из сети 20, можно ограничить некоторым уровнем. Электропитание за счет эффективной мощности и/или мощности холостого хода можно использовать даже при выходе за пиковые нагрузки в погрузочных или транспортных средствах на их максимальном уровне энергопотребления, то есть, когда они, например, перемещаются наверх тяжело нагруженными.
Одна идея совместного использования вспомогательного блока 26 генерирования мощности и электрической сети 20 заключается в том, чтобы гарантировать, что напряжение электрической сети 20 из-за перегрузки не уменьшится до величины ниже предела, заданного для напряжения электрической сети, например, на уровне 5% ниже номинального напряжения. Таким образом, можно избежать изменений напряжения в электрической сети 20.
На Фиг.2 также показан трансформатор 33. Трансформатор 33 можно использовать для преобразования уровня напряжения электрической сети 20 с тем, чтобы он оказался подходящим для электрической системы горношахтного транспортного средства. Если уровень напряжения электрической сети 20 уже является подходящим для электрической системы горношахтного транспортного средства, то трансформатор 33, естественно, не нужен.
В LCL-фильтре 29 катушку Lf1 можно заменить трансформатором. С помощью этого трансформатора можно адаптировать друг к другу уровни напряжения электрической сети и устройства, компенсирующего мощность холостого хода. Тогда трансформатору можно придать размеры, соответствующие, например, компенсационной мощности или зарядной мощности комплекта аккумуляторов.
Данное оборудование можно также использовать таким образом, что в течение короткого времени удастся проводить бурение или иную работу с использованием энергии, получаемой из вспомогательного блока 26 генерирования мощности, даже если электрическая сеть 20 была недоступна. Кроме того, электрическую сеть 20 можно использовать для эксплуатации горношахтного транспортного средства, когда подсоединен сетевой кабель, а когда сеть не используется, для эксплуатации транспортного средства можно использовать вспомогательный блок 26 генерирования мощности. Вместо использования соединительного кабеля 21 и барабана 22, горношахтное транспортное средство 1 можно подсоединять к электрической сети 20, например, таким образом, что электрическая сеть окажется системой сборных шин, к которой горношахтное транспортное средство 1 подсоединено с помощью токосъемников.
Этой системой можно управлять, например, таким образом, что по большей мере некоторая ограниченная максимальная мощность отбирается из электрической сети 20, и когда это предельное значение превышается, остаток требуемой мощности отбирается из вспомогательного блока 26 генерирования мощности. Таким образом, в этом случае мощность, которая отбирается из блока 26, как правило, является, регулируемой. Кроме того, можно отбирать и регулировать всю эффективную мощность, доступную из вспомогательного блока 26 генерирования мощности, вместо мощности из электрической сети 20, или отбирать всю требуемую мощность из вспомогательного блока 26 генерирования мощности, если электрическая сеть по какой-то причине недоступна.
В решении по фиг.3, электричество подается из электрической сети 20 в электродвигатель 28 переменного тока через промежуточную схему 34 постоянного тока. Вспомогательный блок 26 генерирования мощности также подсоединен к промежуточной схеме 34 постоянного тока.
Электричество из электрической сети 20 подключено к выпрямителю 35. Выпрямитель 35 может быть с фиксированным или регулируемым коэффициентом заполнения. Секция постоянного тока выпрямителя 35 соединена с промежуточной схемой 34 постоянного тока, то есть, промежуточной схемой постоянного напряжения. Для преобразования постоянного тока в переменный ток и подачи мощности переменного тока в электродвигатели 28а-28с переменного тока, инверторы 36a-36c соединены с промежуточной схемой 34 постоянного тока.
При использовании нескольких инверторов 36a-36c, соединенных с одной и той же промежуточной схемой 34 постоянного тока, питающее напряжение электродвигателей 28a-28c, соединенных с инверторами 36a-36c, можно изменять произвольно. Тогда оказывается возможным и произвольное регулирование скорости вращения каждого электродвигателя, соединенного с инвертором. Таким образом, возможно наличие одного, двух или более инверторов 36a-36c, и это означает, что возможно наличие одного, двух или более электродвигателей. Блок 32 управления может быть скомпонован внутри соединительного устройства или снаружи него, если это потребуется.
В варианте осуществления на фиг.3, электродвигатель 28a переменного тока выполнен с возможностью приведения в действие устройства 2 для горных работ. Электродвигатель 28b переменного тока, в свою очередь, выполнен с возможностью приведения в действие оборудования 4 привода. Электродвигатель 28c переменного тока может приводить в действие, например, систему водяного насоса, систему воздухонагнетательного компрессора и вспомогательную гидравлическую систему. При необходимости, каждая система может быть оснащена своим собственным электродвигателем переменного тока.
Таким образом, вспомогательный блок 26 генерирования мощности также соединен с промежуточной схемой 34 постоянного тока. Вспомогательный блок 26 генерирования мощности также может быть соединен с промежуточной схемой 34 постоянного тока непосредственно, но в предпочтительном варианте вспомогательный блок 26 генерирования мощности соединен с промежуточной схемой 34 постоянного тока с помощью по меньшей мере одного преобразователя 37 постоянного тока в постоянный. Преобразователь постоянного тока в постоянный согласует уровень напряжения вспомогательного блока 26 генерирования мощности так, чтобы он подходил для промежуточной схемы 34 постоянного тока. Кроме того, преобразователь 37 постоянного тока в постоянный организует разрядку и зарядку вспомогательного блока 26 генерирования мощности и действует как активный управляющий элемент. Для работы с промежуточной схемой 34 устройства с преобразователем 37 постоянного тока в постоянный можно согласовывать разнородные вспомогательные блоки 26 генерирования мощности. Таким образом, оказывается возможной простая замена вспомогательного блока 26 генерирования мощности, или оказываются возможными несколько параллельно соединенных вспомогательных блоков генерирования мощности, а преобразователь 37 постоянного тока в постоянный гарантирует их согласование с промежуточной схемой 34 постоянного тока. Также возможно наличие нескольких преобразователей 37 постоянного тока в постоянный, и когда один преобразователь 37 постоянного тока в постоянный выходит из строя, привод устройства возможен с использованием другого преобразователя постоянного тока в постоянный. Вариант осуществления на фиг.3 изображает два преобразователя 37 постоянного тока в постоянный, соединенных параллельно, и два вспомогательных блока 26 генерирования мощности, соединенных параллельно. Если один из вспомогательных блоков 26 генерирования мощности выходит из строя, он может оставаться неработающим, а работа продолжится с помощью одного вспомогательного блока 26 генерирования мощности на более низком уровне мощности. Это увеличивает надежность горношахтного транспортного средства, а во время отказов горношахтное транспортное средство можно уводить с дороги, не подвергая угрозе движение остальных горношахтных транспортных средств. После этого можно провести техническое обслуживание в безопасном месте. Естественно, возможно параллельное соединение более двух преобразователей постоянного тока в постоянный и/или вспомогательных блоков генерирования мощности.
В варианте осуществления на фиг.4, электродвигатель 28а переменного тока работает с выполнением основной функции устройства для горных работ. В установке для бурения по породе, основная функция может обеспечивать работу буровой машины установки. Кроме того, один и тот же электродвигатель 28а переменного тока может быть выполнен с возможностью приведения в действие оборудования привода. Также может быть более одной основной функции и более одного электродвигателя 28а переменного тока, работа которого способствует их выполнению.
Электродвигатели 28b-28d переменного тока выполняют вспомогательные функции горношахтного транспортного средства. Электродвигатель 28b переменного тока может приводить в действие систему 38 водяного насоса, электродвигатель 28c переменного тока может приводить в действие систему 39 воздухонагнетательного компрессора, а электродвигатель 28d переменного тока, соответственно, может приводить в действие, например, вспомогательную гидравлическую систему.
Блок 32 управления управляет выпрямителями, инверторами, преобразователями постоянного тока в постоянный и переключателями. Например, в блок 32 управления передается информация об измерениях в ситуациях нагрузок. Из соображений ясности изображения, на фиг.4 не изображено соединение блока 32 управления с переключателями К1-К9 или передачи информации об измерениях в блок 32 управления.
При нормальной эксплуатации, управление переключателями К1, К3, К4, К5 и К6 таково, что они замкнуты, а управление переключателями К2, К7, К8 и К9 таково, что они разомкнуты. Все электродвигатели 28a-28d переменного тока можно питать от электрической сети 20, за исключением периодов пиковых нагрузок. Во время высокой нагрузки электродвигателя 28а переменного тока, выполняющего основную функцию, происходит подача эффективной мощности из вспомогательного блока 26 в промежуточную схему 34 постоянного тока. В таком случае, вспомогательный блок 26 генерирует по меньшей мере часть мощности, требуемой электродвигателями 28b-28d переменного тока, выполняющего вспомогательную функцию, и поэтому сеть 20 оказывается не слишком нагруженной.
Выпрямитель 35 может заряжать вспомогательный блок 26 во время рабочего цикла. Зарядка во время рабочего цикла имеет место, когда устройству 2 для горных работ не требуется полная мощность, то есть, между операциями бурения с полной мощностью, когда происходит, например, смена шпура, буровой штанги или буровой площадки.
Вспомогательный блок 26 также можно использовать для компенсации мощности холостого хода. С другой стороны, мощность холостого хода также можно компенсировать посредством выпрямителя 35, который в таком случае оборудован по технологии, предусматривающей компенсацию мощности холостого хода.
Если по какой-то причине электрическая сеть 20 недоступна, питание электродвигателя 28а переменного тока возможно также посредством вспомогательного блока 26. Тогда управление таково, что переключатели К1 и К3 разомкнуты, а переключатель К2 замкнут. Кроме того, выпрямитель 35 тогда служит в качестве инвертора, и это очевидно для специалиста в данной области техники.
В варианте осуществления согласно фиг.4, при питании электродвигателей 28b-28d переменного тока, когда мощность на них подается из электрической сети 20, возможен обход промежуточной схемы 34 постоянного тока. Тогда управление переключателями К4, К5 и К6 таково, что они разомкнуты, и, соответственно, управление переключателями К7, К8 и К9 таково, что они замкнуты.
Параллельно промежуточной схеме 34 постоянного тока можно подсоединить более одного вспомогательного блока 26. Кроме того, один или более вспомогательных блоков 26 могут быть соединены с промежуточной схемой 34 постоянного тока непосредственно, без преобразователя 37 постоянного тока в постоянный.
Таким образом, в нормальной ситуации электродвигатель 28a переменного тока, выполняющий основную функцию, питается от электрической сети 20, то есть, не через промежуточную схему 34 постоянного тока. Следовательно, размеры промежуточной схемы 34 постоянного тока можно назначать с учетом лишь электродвигателей 28b-28d переменного тока, выполняющих вспомогательные функции, и с учетом зарядки вспомогательного блока 26. Потому не нужно назначать промежуточной схеме 34 постоянного тока размеры на основании суммарной мощности горношахтного транспортного средства.
Электродвигатели показаны на прилагаемых чертежах как электродвигатели переменного тока, но вместо них можно также использовать электродвигатели постоянного тока. Как очевидно специалисту в данной области техники, в этом случае для их питания оказывается ненужным инвертор или инверторы, а между электродвигателем постоянного тока и электрической сетью 20 не требуется выпрямитель, например, если электрическая сеть 20 является сетью постоянного тока.
Блок управления может содержать программный продукт, выполнение которого предусматривается в блоке 32 управления, чтобы обеспечить по меньшей мере некоторые из действий, представленных в этом описании. Программный продукт может быть загружен в блок управления с носителя информации или запоминающей среды, например, флэш-памяти, дискеты, жесткого диска, сервера информационной сети или аналогичного средства, а выполнение программы этого программного продукта в процессоре компьютера блока управления или аналогичном средстве реализует действия, раскрытые в этом описании, при электропитании проходческого транспортного средства.
Решения, представленные в этом описании, можно также использовать при выемке грунта из тоннелей. Выемку грунта из тоннелей производят с помощью комплектов шпуров. Местом проведения работ является забой тоннеля, где бурятся шпуры и в них укладывается взрывчатка. Перед взрывом шпура, установку для бурения по породе отводят от забоя в безопасное место. После взрыва и после удаления взорванной породы, установку для бурения по породе перевозят из безопасного места опять к забою тоннеля для бурения другого комплекта шпуров. Выемку грунта из тоннелей производят с помощью комплектов шпуров, и это означает, что новая буровая площадка, то есть, новое место проведения работ, находится на расстоянии, соответствующем длине шпура от предыдущей буровой площадки, то есть, предыдущего места проведения работ. Затем происходит транспортная перевозка из предыдущего места проведения работ через безопасное место в следующее место проведения работ.
Следует упомянуть, что в этом описании термин «шахта» относится к подземным шахтам и шахтам, разрабатываемым открытым способом. Кроме того, предлагаемые способ и горношахтное транспортное средство можно использовать в местах проведения работ по заказу, таких, которые имеют место при выемке грунта на разных объектах горнодобывающей промышленности. Поэтому место проведения работ по заказу также можно рассматривать как тип шахты. На местах проведения работ по заказу можно изменять внешнюю электрическую сеть, придавая ей форму агрегата на подвижных салазках.
В некоторых случаях, признаки, приведенные в этом описании, можно использовать по отдельности, независимо от других признаков. С другой стороны, признаки, приведенные в этом описании, также можно объединять, обеспечивая различные комбинации, если это потребуется. Таким образом, характеристики и признаки устройств и свойства, проиллюстрированные, например, на фиг.4, могут оказаться аналогичными тем, которые описаны в связи с фиг.2 и 3 с употреблением тех же позиций.
Чертежи и связанное с ними описание предназначены лишь для иллюстрации изобретательского замысла. В рамках объема притязаний, детали изобретения можно изменять.
1. Горношахтное транспортное средство, содержащее
тележку (3),
оборудование (4) привода для перемещения тележки (3),
по меньшей мере, одно устройство (2) для горных работ, которое является одним из следующих: механизмом для бурения по породе, устройством для постановки анкерных креплений, устройством для нанесения торкретбетона, устройством для оборки кровли, нагнетательным устройством, устройством для укладки взрывчатки во взрывные шпуры, погрузочным устройством, измерительным устройством;
по меньшей мере один электродвигатель (28a) для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства (1),
по меньшей мере один электродвигатель (28b, 28c, 28d) для выполнения вспомогательной функции горношахтного транспортного средства (1), и
соединительное устройство (25) для соединения электрической сети (20) шахты (18) с горношахтным транспортным средством,
отличающееся тем, что горношахтное транспортное средство (1) содержит по меньшей мере один вспомогательный блок (26) генерирования энергии и блок (32) управления, выполненный с возможностью подсоединения, при необходимости, вспомогательного блока (26) генерирования энергии для подачи, по меньшей мере части мощности, требуемой электродвигателем (28b, 28c, 28d), выполняющим вспомогательную функцию, когда одновременно с этим питание по меньшей мере одного электродвигателя (28а) для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства (1) подается от электрической сети (20) шахты (18).
2. Горношахтное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что вспомогательный блок (26) генерирования энергии генерирует эффективную мощность.
3. Горношахтное транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вспомогательный блок (26) генерирования энергии представляет собой комплект аккумуляторов или суперконденсатор или их комбинацию.
4. Горношахтное транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что по меньшей мере один электродвигатель является электродвигателем переменного тока.
5. Горношахтное транспортное средство по п.4, отличающееся тем, что это горношахтное транспортное средство содержит промежуточную схему (34) постоянного тока, на которую электричество подается из электрической сети (20) шахты посредством выпрямителя (35), и по меньшей мере один инвертор (36a, 36b, 36c) для подачи электрической энергии промежуточной схемы (34) постоянного тока в электродвигатель (28b, 28c, 28d) переменного тока, выполняющий вспомогательную функцию горношахтного транспортного средства (1), и в этом случае вспомогательный блок (26) генерирования энергии соединен с промежуточной схемой (34) постоянного тока.
6. Горношахтное транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что выпрямитель (35) имеет средство для компенсации мощности холостого хода.
7. Горношахтное транспортное средство по п.5 или 6, отличающееся тем, что выпрямитель (35) выполнен с возможностью зарядки вспомогательного блока (26) генерирования мощности.
8. Горношахтное транспортное средство по п.5 или 6, отличающееся тем, что это горношахтное транспортное средство содержит преобразователь (37) постоянного тока в постоянный между вспомогательным блоком (26) генерирования мощности и промежуточной схемой (34) постоянного тока, предназначенный для согласования уровня напряжения вспомогательного блока (26) генерирования мощности и для подсоединения вспомогательного блока (26) генерирования мощности для подачи энергии на промежуточную схему (34) постоянного тока.
9. Горношахтное транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что горношахтное транспортное средство представляет собой установку для бурения по породе, при этом основная функция горношахтного транспортного средства (1) включает в себя функцию по меньшей мере одного механизма для бурения по породе, а вспомогательная функция горношахтного транспортного средства (1) включает в себя одну или более следующих функций системы (38) водяного насоса, системы (39) воздухонагнетательного компрессора и вспомогательной гидравлической системы (40).
10. Способ электропитания горношахтного транспортного средства (1) с тележкой (3), оборудованием (4) привода для перемещения тележки по меньшей мере одним устройством (2) для горных работ, которое является одним из следующих: механизмом для бурения по породе, устройством для постановки анкерных креплений, устройством для нанесения торкретбетона, устройством для оборки кровли, нагнетательным устройством, устройством для закладки взрывчатки во взрывные шпуры, погрузочным устройством, измерительным устройством; и по меньшей мере одним электродвигателем (28а) для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства (1) и по меньшей мере одним электродвигателем (28b, 28c, 28d) для выполнения вспомогательной функции горношахтного транспортного средства (1), отличающийся тем, что горношахтное транспортное средство (1) содержит по меньшей мере один вспомогательный блок (26) генерирования мощности, который, при необходимости, подсоединяют для подачи по меньшей мере части мощности, требуемой электродвигателем (28b, 28c, 28d), выполняющим вспомогательную функцию, и одновременного питания, упомянутого по меньшей мере одного электродвигателя (28а) для выполнения основной функции горношахтного транспортного средства (1) от электрической сети (20) шахты (18).
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что подают эффективную мощность из вспомогательного блока (26) генерирования мощности в электродвигатель (28b, 28c, 28d), выполняющий вспомогательную функцию.
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что по меньшей мере один электродвигатель является электродвигателем переменного тока.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что горношахтное транспортное средство содержит промежуточную схему (34) постоянного тока, на которую электричество подается от электрической сети (20) шахты посредством выпрямителя (35) и из которой электричество подается в по меньшей мере один электродвигатель (28b, 28c, 28d) переменного тока, выполняющий вспомогательную функцию горношахтного транспортного средства (1), и в этом случае вспомогательный блок (26) генерирования энергии, при необходимости, подает электроэнергию на промежуточную схему (34) постоянного тока.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что мощность холостого хода горношахтного транспортного средства (1) компенсируют посредством выпрямителя (35).
15. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что вспомогательный блок (26) генерирования энергии заряжают посредством выпрямителя (35).
16. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что посредством преобразователя (37) постоянного тока в постоянный согласуют уровень напряжения вспомогательного блока (26) генерирования энергии для подачи энергии на промежуточную схему (34) постоянного тока.
