1. Įvadas

Kaip pagrindinė kasyklų transportavimo sistemos įranga, kasyklų keltuvas yra atsakingas už personalo, rūdų, medžiagų ir kt. kėlimą ir nuleidimą. Jo eksploatavimo saugumas, patikimumas ir efektyvumas yra tiesiogiai susiję su kasyklos gamybos efektyvumu ir personalo gyvybės bei turto saugumu. Nuolat tobulėjant šiuolaikiniam mokslui ir technologijoms, nuolatinių magnetų technologijos taikymas kasyklų keltuvų srityje palaipsniui tapo tyrimų centru.

Nuolatinių magnetų varikliai turi daug privalumų, tokių kaip didelis galios tankis, didelis efektyvumas ir mažas triukšmas. Tikimasi, kad jų naudojimas kasyklų keltuvuose žymiai pagerins įrangos našumą, kartu atverdamas naujas galimybes ir iššūkius saugos užtikrinimo srityje.

2. Nuolatinių magnetų technologijos taikymas kasyklų keltuvų pavaros sistemoje

(1) .Nuolatinio magneto sinchroninio variklio veikimo principas

Nuolatinių magnetų sinchroniniai varikliai veikia pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Pagrindinis principas yra tas, kad kai trifazė kintamoji srovė teka per statoriaus apviją, susidaro sukamasis magnetinis laukas, kuris sąveikauja su rotoriaus nuolatinio magneto magnetiniu lauku ir sukuria elektromagnetinį sukimo momentą, kuris varo variklį suktis. Nuolatiniai magnetai ant rotoriaus užtikrina stabilų magnetinio lauko šaltinį, nereikalaujant papildomos sužadinimo srovės, todėl variklio konstrukcija yra gana paprasta ir pagerėja energijos konversijos efektyvumas. Kasyklų keltuvų taikymo scenarijuose variklis turi dažnai perjungti skirtingas darbo sąlygas, tokias kaip didelė apkrova, mažas greitis ir maža apkrova, didelis greitis. Nuolatinių magnetų sinchroninis variklis, pasižymintis puikiomis sukimo momento charakteristikomis, gali greitai reaguoti, kad užtikrintų sklandų keltuvo veikimą.

(2). Technologinė pažanga, palyginti su tradicinėmis pavaros sistemomis

1. Efektyvumo palyginamoji analizė

Tradiciniai šachtų keltuvai dažniausiai varomi apvijų-rotorių asinchroniniais varikliais, kurių efektyvumas yra santykinai mažas. Asinchroninių variklių nuostoliai daugiausia apima statoriaus vario nuostolius, rotoriaus vario nuostolius, geležies nuostolius, mechaninius nuostolius ir klaidingus nuostolius. Kadangi nuolatinio magneto sinchroniniame variklyje nėra sužadinimo srovės, jo rotoriaus vario nuostoliai beveik lygūs nuliui, o geležies nuostoliai taip pat sumažėja dėl santykinai stabilių magnetinio lauko charakteristikų. Palyginus faktinius bandymų duomenis (kaip parodyta 1 paveiksle), esant skirtingiems apkrovos greičiams, nuolatinio magneto sinchroninio variklio efektyvumas yra žymiai didesnis nei apvijų-rotorių asinchroninio variklio. Esant 50–100 % apkrovos greičiui, nuolatinio magneto sinchroninio variklio efektyvumas gali būti apie 10–20 % didesnis nei apvijų-rotorių asinchroninio variklio, o tai gali žymiai sumažinti energijos suvartojimo sąnaudas ilgalaikiam šachtų keltuvų eksploatavimui.

1 pav.: Nuolatinio magneto sinchroninio variklio ir apvinio rotoriaus asinchroninio variklio efektyvumo palyginimo kreivė

2. Galios koeficiento pagerinimas

Kai veikia asinchroninis variklis su žaizda ir rotoriumi, jo galios koeficientas paprastai yra nuo 0,7 iki 0,85, todėl norint patenkinti tinklo reikalavimus, reikalingi papildomi reaktyviosios galios kompensavimo įtaisai. Nuolatinio magneto sinchroninio variklio galios koeficientas gali siekti 0,96 ar daugiau, artimas 1. Taip yra todėl, kad nuolatinio magneto generuojamas magnetinis laukas labai sumažina reaktyviosios galios poreikį variklio veikimo metu. Didelis galios koeficientas ne tik sumažina elektros tinklo reaktyviosios galios apkrovą ir pagerina elektros tinklo energijos kokybę, bet ir sumažina kasybos įmonių elektros energijos sąnaudas bei sumažina reaktyviosios kompensavimo įrangos investicijas ir priežiūros išlaidas.

(3). Poveikis saugiam kasyklų keltuvų eksploatavimui

1. Paleidimo ir stabdymo charakteristikos

Nuolatinių magnetų sinchroninių variklių paleidimo sukimo momentas yra sklandus ir tiksliai valdomas. Paleidžiant kasyklų keltuvus, galima išvengti tokių problemų kaip vielinių lynų drebėjimas ir padidėjęs skriemulio susidėvėjimas dėl per didelio sukimo momento poveikio užvedant tradicinius variklius. Jų paleidimo srovė yra maža ir nesukels didelių įtampos svyravimų elektros tinkle, užtikrindama normalų kitų kasyklos elektros įrenginių veikimą.

Kalbant apie stabdymą, nuolatinių magnetų sinchroniniai varikliai gali būti derinami su pažangia vektorinio valdymo technologija, kad būtų pasiektas tikslus stabdymo momento reguliavimas. Pavyzdžiui, keltuvo lėtėjimo etape, valdant statoriaus srovės dydį ir fazę, variklis pereina į energijos gamybos stabdymo būseną, paversdamas keltuvo kinetinę energiją elektros energija ir grąžindamas ją į elektros tinklą, taip pasiekdamas energiją taupantį stabdymą. Palyginti su tradiciniais stabdymo metodais, šis stabdymo metodas sumažina mechaninių stabdžių komponentų susidėvėjimą, pailgina stabdžių sistemos tarnavimo laiką, sumažina stabdžių gedimo riziką dėl stabdžių perkaitimo ir pagerina keltuvo stabdymo saugumą bei patikimumą.

2. Gedimų perteklius ir atsparumas gedimams

Kai kurie nuolatinio magneto sinchroniniai varikliai naudoja daugiafazę apvijų konstrukciją, pavyzdžiui, šešių fazių nuolatinio magneto sinchroninį variklį. Kai sugenda variklio fazinė apvija, likusios fazinės apvijos vis tiek gali palaikyti pagrindinį variklio veikimą, tačiau atitinkamai sumažėja išėjimo galia. Ši gedimų dubliavimo konstrukcija leidžia keltuvui saugiai pakelti kėlimo konteinerį į gręžinio galvutę arba gręžinio dugną net ir dalinio variklio gedimo atveju, išvengiant keltuvo užvirtimo šachtos viduryje dėl variklio gedimo, taip užtikrinant personalo ir įrangos saugumą. Pavyzdžiui, šešių fazių nuolatinio magneto sinchroninis variklis, darant prielaidą, kad viena iš fazių apvijų yra atvira, pagal variklio sukimo momento pasiskirstymo teoriją likusios penkių fazių apvijos vis tiek gali tiekti apie 80 % vardinio sukimo momento (specifinė vertė yra susijusi su variklio parametrais), to pakanka lėtam lifto veikimui palaikyti ir saugumui užtikrinti.

3. Faktinė atvejo analizė

(1). Taikymo atvejai metalo kasyklose

Didelė metalo kasykla naudoja nuolatinio magneto sinchroninį variklį, kurio vardinė galia yra P = 3000 kW. Panaudojus šį variklį, atliekant tą pačią kėlimo užduotį, metinis energijos suvartojimas sumažėja apie 18 %, palyginti su originaliu asinchroniniu varikliu.

Stebint ir analizuojant variklio veikimo duomenis, nuolatinių magnetų sinchroninių variklių efektyvumas išlieka aukštas esant skirtingoms darbo sąlygoms, ypač esant vidutinei ir didelei apkrovai, kur efektyvumo pranašumas yra akivaizdesnis.

(2). Anglių kasyklų taikymo atvejai

Anglių kasykloje buvo įrengtas keltuvas, naudojantis nuolatinių magnetų technologiją. Jo nuolatinio magneto sinchroninis variklis, kurio galia yra 800 kW, daugiausia naudojamas personalui ir anglims kelti bei transportuoti. Dėl riboto anglių kasyklos elektros tinklo pajėgumo, didelis nuolatinio magneto sinchroninio variklio galios koeficientas efektyviai sumažina elektros tinklo apkrovą. Eksploatacijos metu nebuvo didelių elektros tinklo įtampos svyravimų dėl keltuvo paleidimo ar veikimo, o tai užtikrino normalų kitos anglių kasyklos elektros įrangos veikimą.

4. Nuolatinio magneto variklio, skirto minų keltuvui, ateities plėtros tendencijos

(1). Didelio našumo nuolatinių magnetinių medžiagų tyrimai, plėtra ir taikymas

Nuolat tobulėjant medžiagų mokslui, naujų, didelio našumo, nuolatinių magnetinių medžiagų tyrimai ir kūrimas tapo svarbia nuolatinių magnetų technologijų, skirtų kasyklų keltuvams, plėtros kryptimi. Pavyzdžiui, tikimasi, kad naujos kartos retųjų žemių nuolatinių magnetų medžiagos pasieks proveržio magnetinės energijos sandaugoje, koercinėje jėgoje, temperatūros stabilume ir kt. Didesnis magnetinės energijos sandauga leis nuolatinių magnetų varikliams išgauti didesnę galią esant mažesniam tūriui ir svoriui, dar labiau pagerinant kasyklų keltuvų galios tankį; geresnis temperatūros stabilumas leis nuolatinių magnetų varikliams prisitaikyti prie atšiauresnės kasyklų aplinkos, pavyzdžiui, aukštos temperatūros giliųjų kasyklose; stipresnė koercinė jėga padidins nuolatinio magneto atsparumą demagnetizacijai ir pagerins variklio patikimumą bei tarnavimo laiką.

(2). Pažangios valdymo technologijos integravimas

Ateityje kasyklų keltuvų nuolatinių magnetų technologija bus glaudžiai integruota su intelektualiomis valdymo technologijomis. Pasitelkus dirbtinį intelektą, didžiuosius duomenis, daiktų internetą ir kitas pažangias technologijas, bus įgyvendintas intelektualus keltuvų valdymas ir priežiūra. Pavyzdžiui, įrengus daugybę jutiklių ant pagrindinių nuolatinių magnetų variklių ir keltuvų komponentų, veikimo duomenys gali būti renkami realiuoju laiku, o duomenys gali būti analizuojami ir apdorojami naudojant dirbtinio intelekto algoritmus, kad būtų galima anksti numatyti ir diagnozuoti įrangos gedimus, iš anksto sudaryti priežiūros planus, sumažinti įrangos gedimų skaičių ir pagerinti eksploatavimo patikimumą. Tuo pačiu metu intelektuali valdymo sistema gali automatiškai optimizuoti variklio veikimo parametrus, tokius kaip greitis, sukimo momentas ir kt., pagal faktinius kasyklos gamybos poreikius ir keltuvo veikimo būseną, kad būtų pasiektas energijos taupymo ir efektyvumo didinimo tikslas bei pagerintas kasyklos gamybos efektyvumas ir ekonominė nauda.

(3). Sistemų integravimas ir modulinis dizainas

Siekiant pagerinti nuolatinių magnetų technologijos taikymo kasyklų keltuvuose patogumą ir priežiūrą, sistemų integracija ir modulinė konstrukcija taps plėtros tendencijomis. Įvairūs posistemiai, tokie kaip nuolatinių magnetų varikliai, stabdžių sistemos ir saugos stebėjimo sistemos, yra glaudžiai integruoti, kad sudarytų standartizuotus funkcinius modulius. Statant kasyklą ar renovuojant įrangą, tereikia pasirinkti tinkamus modulius surinkimui ir montavimui pagal faktinius poreikius, o tai labai sutrumpina įrangos montavimo ir paleidimo ciklą bei sumažina inžinerinės statybos sąnaudas. Be to, modulinė konstrukcija palengvina įrangos priežiūrą ir atnaujinimą. Moduliui sugedus, jį galima greitai pakeisti, taip sumažinant prastovas ir pagerinant kasyklos gamybos tęstinumą.

5. „Anhui Mingteng“ nuolatinio magneto variklio techniniai pranašumai

Anhui Mingteng nuolatinių magnetinių mašinų ir elektros įrangos Co., Ltd. ()https://www.mingtengmotor.com/Įkurta 2007 m. Šiuo metu „Mingteng“ dirba daugiau nei 280 darbuotojų, įskaitant daugiau nei 50 profesionalių ir techninių darbuotojų. Ji specializuojasi itin didelio efektyvumo nuolatinių magnetų sinchroninių variklių tyrimuose ir plėtroje, gamyboje ir pardavimuose. Jos gaminiai apima visą spektrą aukštos įtampos, žemos įtampos, pastovaus dažnio, kintamo dažnio, įprastų, sprogimui atsparių, tiesioginės pavaros, elektrinių volų, „viskas viename“ mašinų ir kt. Po 17 metų techninės patirties ji gali sukurti visą spektrą nuolatinių magnetų variklių. Jos gaminiai skirti įvairioms pramonės šakoms, tokioms kaip plieno, cemento ir kasybos pramonė, ir gali patenkinti įvairių darbo sąlygų ir įrangos poreikius.

„Ming Teng“ naudoja modernią variklių projektavimo teoriją, profesionalią projektavimo programinę įrangą ir savarankiškai sukurtą nuolatinių magnetų variklių projektavimo programą, kad imituotų nuolatinių magnetų variklio elektromagnetinį lauką, skysčio lauką, temperatūros lauką, įtempių lauką ir kt., optimizuotų magnetinės grandinės struktūrą, pagerintų variklio energijos vartojimo efektyvumą ir išspręstų sunkumus, susijusius su didelių nuolatinių magnetų variklių guolių keitimu vietoje, bei nuolatinių magnetų demagnetizacijos problemą, iš esmės užtikrindama patikimą nuolatinių magnetų variklių naudojimą.

6. Išvada

Nuolatinių magnetų variklių naudojimas šachtų keltuvuose parodė puikius saugos ir technologinės pažangos rezultatus. Pavaros sistemoje didelis efektyvumas, didelis galios koeficientas ir geros sukimo momento charakteristikos, būdingos nuolatiniams magnetams, suteikia tvirtą pagrindą saugiam ir stabiliam keltuvo veikimui.

Atlikus faktinių atvejų analizę, matyti, kad nuolatinių magnetų varikliai pasiekė puikių rezultatų taikant kasyklų keltuvus įvairių tipų kasyklose, nesvarbu, ar tai būtų energijos suvartojimo mažinimas, priežiūros išlaidų mažinimas, ar personalo bei įrangos saugumo užtikrinimas. Žvelgiant į ateitį, tobulėjant didelio našumo nuolatinių magnetų medžiagoms, integruojant intelektualias valdymo technologijas ir tobulėjant sistemų integracijai bei moduliniam dizainui, nuolatinių magnetų varikliai kasyklų keltuvams atvers platesnes plėtros perspektyvas, suteikdami stiprų postūmį saugiai gamybai ir efektyviam kasybos pramonės veikimui. Svarstydami keltuvų technologijos atnaujinimą ar naujos įrangos pirkimą, kasybos klientai turėtų visapusiškai išnaudoti didžiulį nuolatinių magnetų variklių potencialą ir pagrįstai taikyti nuolatinių magnetų variklius kartu su realiomis darbo sąlygomis, gamybos poreikiais ir savo kasyklų ekonominiu pajėgumu, kad būtų pasiektas tvarus kasybos įmonių vystymasis.

Autorių teisės: Šis straipsnis yra originalios nuorodos perspausdinimas:

https://mp.weixin.qq.com/s/18QZOHOqmQI0tDnZCW_hRQ

Šis straipsnis neatspindi mūsų įmonės požiūrio. Jei turite kitokią nuomonę ar požiūrį, prašome mus pataisyti!