1. Uvod

Kao ključna oprema rudarskog transportnog sistema, rudnička dizalica je odgovorna za podizanje i spuštanje osoblja, ruda, materijala itd. Sigurnost, pouzdanost i efikasnost njenog rada direktno su povezani sa efikasnošću proizvodnje rudnika i sigurnošću života i imovine osoblja. S kontinuiranim razvojem moderne nauke i tehnologije, primjena tehnologije permanentnih magneta u oblasti rudničkih dizalica postepeno je postala žarište istraživanja.

Motori sa permanentnim magnetima imaju mnoge prednosti kao što su visoka gustina snage, visoka efikasnost i niska buka. Očekuje se da će njihova primjena na rudarske dizalice značajno poboljšati performanse opreme, a istovremeno donijeti nove mogućnosti i izazove u pogledu sigurnosti.

2. Primjena tehnologije permanentnih magneta u pogonskom sistemu rudničkih dizalica

(1). Princip rada sinhronog motora sa permanentnim magnetom

Sinhroni motori sa permanentnim magnetima rade na osnovu zakona elektromagnetne indukcije. Osnovni princip je da kada se trofazna naizmjenična struja propusti kroz namotaj statora, generira se rotirajuće magnetno polje koje interaguje sa magnetnim poljem permanentnog magneta na rotoru, čime se generiše elektromagnetni obrtni moment koji pokreće motor. Permanentni magneti na rotoru pružaju stabilan izvor magnetnog polja bez potrebe za dodatnom strujom pobude, što strukturu motora čini relativno jednostavnom i poboljšava efikasnost pretvorbe energije. U scenarijima primjene rudničkih dizalica, motor mora često mijenjati različite radne uslove kao što su veliko opterećenje, mala brzina i malo opterećenje, velika brzina. Sinhroni motor sa permanentnim magnetima može brzo reagovati sa svojim odličnim karakteristikama obrtnog momenta kako bi se osigurao nesmetan rad dizalice.

(2). Tehnološki napredak u poređenju sa tradicionalnim pogonskim sistemima

1. Analiza poređenja efikasnosti

Tradicionalne rudarske dizalice uglavnom pokreću asinhroni motori s namotanim rotorom, koji imaju relativno nisku efikasnost. Gubici asinhronih motora uglavnom uključuju gubitak bakra statora, gubitak bakra rotora, gubitak željeza, mehaničke gubitke i gubitke od lutanja. Budući da nema struje pobude u sinhronom motoru s permanentnim magnetima, gubitak bakra rotora je gotovo nula, a gubitak željeza je također smanjen zbog relativno stabilnih karakteristika magnetskog polja. Poređenjem stvarnih podataka ispitivanja (kao što je prikazano na slici 1), pri različitim stopama opterećenja, efikasnost sinhronog motora s permanentnim magnetima je znatno veća od efikasnosti asinhronog motora s namotanim rotorom. U rasponu stopa opterećenja od 50% - 100%, efikasnost sinhronog motora s permanentnim magnetima može biti oko 10% - 20% veća od efikasnosti asinhronog motora s namotanim rotorom, što može značajno smanjiti troškove potrošnje energije za dugoročni rad rudarskih dizalica.

Slika 1: Kriva poređenja efikasnosti sinhronog motora sa permanentnim magnetima i asinhronog motora sa namotanim rotorom

2. Poboljšanje faktora snage

Kada radi asinhroni motor sa namotanim rotorom, njegov faktor snage je obično između 0,7 i 0,85, te su potrebni dodatni uređaji za kompenzaciju reaktivne snage kako bi se zadovoljili zahtjevi mreže. Faktor snage sinhronog motora sa permanentnim magnetom može biti visok i do 0,96 ili više, blizu 1. To je zato što magnetno polje koje generiše permanentni magnet značajno smanjuje potražnju za reaktivnom snagom tokom rada motora. Visok faktor snage ne samo da smanjuje opterećenje reaktivnom snagom elektroenergetske mreže i poboljšava kvalitet električne energije u elektroenergetskoj mreži, već i smanjuje troškove električne energije rudarskih preduzeća i smanjuje troškove ulaganja i održavanja opreme za kompenzaciju reaktivne snage.

(3). Uticaj na siguran rad rudničkih dizalica

1. Karakteristike pokretanja i kočenja

Početni obrtni moment sinhronih motora sa permanentnim magnetima je gladak i precizno kontrolisan. U trenutku pokretanja rudničke dizalice, mogu se izbjeći problemi poput podrhtavanja čelične užadi i povećanog trošenja kotura uzrokovanog prekomjernim udarom obrtnog momenta pri pokretanju tradicionalnih motora. Njegova početna struja je mala i neće uzrokovati velike fluktuacije napona u električnoj mreži, osiguravajući normalan rad ostale električne opreme u rudniku.

Što se tiče kočenja, sinhroni motori sa permanentnim magnetima mogu se kombinovati sa naprednom tehnologijom vektorske kontrole kako bi se postigla precizna regulacija momenta kočenja. Na primjer, tokom faze usporavanja vitla, kontrolisanjem veličine i faze struje statora, motor ulazi u stanje kočenja za proizvodnju energije, pretvarajući kinetičku energiju vitla u električnu energiju i vraćajući je u električnu mrežu, čime se postiže kočenje koje štedi energiju. U poređenju sa tradicionalnim metodama kočenja, ova metoda kočenja smanjuje habanje mehaničkih komponenti kočnica, produžava vijek trajanja kočionog sistema, smanjuje rizik od kvara kočnica zbog pregrijavanja kočnica i poboljšava sigurnost i pouzdanost kočenja vitla.

2. Redundancija grešaka i tolerancija grešaka

Neki sinhroni motori sa permanentnim magnetima koriste dizajn sa višefaznim namotajem, kao što je šestofazni sinhroni motor sa permanentnim magnetima. Kada fazni namotaj motora otkaže, preostali fazni namotaji i dalje mogu održavati osnovni rad motora, ali će izlazna snaga biti shodno tome smanjena. Ovaj dizajn redundancije kvara omogućava rudničkoj dizalici da sigurno podigne kontejner za dizanje na glavu bunara ili dno bunara čak i u slučaju djelimičnog kvara motora, sprječavajući da dizalica lebdi u sredini osovine zbog kvara motora, čime se osigurava sigurnost osoblja i opreme. Uzimajući šestofazni sinhroni motor sa permanentnim magnetima kao primjer, pod pretpostavkom da je jedan od faznih namotaja otvoren, prema teoriji raspodjele obrtnog momenta motora, preostali petofazni namotaji i dalje mogu obezbijediti oko 80% nazivnog obrtnog momenta (specifična vrijednost je povezana sa parametrima motora), što je dovoljno za održavanje sporog rada dizalice i osiguranje sigurnosti.

3. Analiza stvarnog slučaja

(1). Slučajevi primjene u rudnicima metala

Veliki metalni rudnik koristi sinhroni motor sa permanentnim magnetom za pogon sinhronog motora sa permanentnim magnetom nazivne snage P=3000kw. Nakon korištenja ovog motora, u poređenju sa originalnim asinhronim motorom sa namotajem, pri istom zadatku dizanja, godišnja potrošnja energije se smanjuje za oko 18%.

Praćenjem i analizom podataka o radu motora, efikasnost sinhronih motora sa permanentnim magnetima ostaje na visokom nivou pod različitim uslovima rada, posebno pri srednjim i visokim opterećenjima, gdje je prednost u efikasnosti očiglednija.

(2). Slučajevi primjene u rudnicima uglja

U rudniku uglja instalirana je rudnička dizalica koja koristi tehnologiju permanentnih magneta. Njen sinhroni motor sa permanentnim magnetima ima snagu od 800 kW i uglavnom se koristi za podizanje i transport osoblja i uglja. Zbog ograničenog kapaciteta električne mreže rudnika uglja, visoki faktor snage sinhronog motora sa permanentnim magnetima efikasno smanjuje opterećenje električne mreže. Tokom rada nije bilo značajnih fluktuacija napona električne mreže zbog pokretanja ili rada dizalice, što je osiguralo normalan rad ostale električne opreme u rudniku uglja.

4. Budući trend razvoja motora sa permanentnim magnetima za rudarsku dizalicu

(1). Istraživanje i razvoj i primjena visokoperformansnih permanentnih magnetskih materijala

S kontinuiranim napretkom nauke o materijalima, istraživanje i razvoj novih visokoučinkovitih permanentnih magnetskih materijala postao je važan smjer za razvoj tehnologije permanentnih magneta za rudničke dizalice. Na primjer, očekuje se da će nova generacija rijetkih zemalja s permanentnim magnetskim materijalima postići proboj u proizvodu magnetske energije, koercivnoj sili, temperaturnoj stabilnosti itd. Veći proizvod magnetske energije omogućit će motorima s permanentnim magnetima da daju veću snagu uz manju zapreminu i težinu, dodatno poboljšavajući gustoću snage rudničkih dizalica; bolja temperaturna stabilnost omogućit će motorima s permanentnim magnetima da se prilagode težim rudničkim okruženjima, kao što su duboki rudnici s visokim temperaturama; jača koercitivna sila poboljšat će sposobnost permanentnog magneta protiv demagnetizacije i poboljšati pouzdanost i vijek trajanja motora.

(2). Integracija tehnologije inteligentnog upravljanja

U budućnosti će tehnologija permanentnih magneta rudničkih dizalica biti duboko integrirana s inteligentnom tehnologijom upravljanja. Uz pomoć umjetne inteligencije, velikih podataka, interneta stvari i drugih naprednih tehnologija, bit će ostvaren inteligentan rad i održavanje dizalica. Na primjer, instaliranjem velikog broja senzora na ključne komponente motora s permanentnim magnetima i dizalica, podaci o radu mogu se prikupljati u stvarnom vremenu, a podaci se mogu analizirati i obrađivati ​​pomoću algoritama umjetne inteligencije kako bi se postiglo rano predviđanje i dijagnoza kvarova opreme, unaprijed dogovorili planovi održavanja, smanjila stopa kvarova opreme i poboljšala pouzdanost rada. Istovremeno, inteligentni sistem upravljanja može automatski optimizirati radne parametre motora, kao što su brzina, obrtni moment itd., u skladu sa stvarnim proizvodnim potrebama rudnika i radnim stanjem dizalice, kako bi se postigao cilj uštede energije i poboljšanja efikasnosti te poboljšala efikasnost proizvodnje i ekonomske koristi rudnika.

(3). Integracija sistema i modularni dizajn

Kako bi se poboljšala praktičnost i održivost primjene tehnologije permanentnih magneta u rudničkim dizalicama, sistemska integracija i modularni dizajn postat će trend razvoja. Različiti podsistemi poput motora s permanentnim magnetima, kočionih sistema i sistema za nadzor sigurnosti visoko su integrirani i formiraju standardizirane funkcionalne module. Prilikom izgradnje rudnika ili renoviranja opreme, potrebno je samo odabrati odgovarajuće module za montažu i instalaciju prema stvarnim potrebama, što znatno skraćuje ciklus instalacije i puštanja opreme u rad i smanjuje troškove inženjerske izgradnje. Osim toga, modularni dizajn olakšava održavanje i nadogradnju opreme. Kada modul zakaže, može se brzo zamijeniti, smanjujući vrijeme zastoja i poboljšavajući kontinuitet proizvodnje rudnika.

5. Tehničke prednosti Anhui Mingteng motora sa permanentnim magnetima

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd.https://www.mingtengmotor.com/）. Osnovana je 2007. godine. Mingteng trenutno ima više od 280 zaposlenih, uključujući više od 50 stručnih i tehničkih radnika. Specijalizirana je za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju ultra-visoko efikasnih sinhronih motora s permanentnim magnetima. Njihovi proizvodi pokrivaju širok spektar visokonaponskih, niskonaponskih, motora konstantne frekvencije, promjenjive frekvencije, konvencionalnih, eksplozijsko otpornih, direktnih pogona, električnih valjaka, sve-u-jednom mašina itd. Nakon 17 godina tehničkog akumuliranja, imaju sposobnost razvoja širokog spektra motora s permanentnim magnetima. Njihovi proizvodi uključuju različite industrije kao što su čelik, cement i rudarstvo, te mogu zadovoljiti potrebe različitih radnih uslova i opreme.

Ming Teng koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i samostalno razvijeni program za dizajn motora sa permanentnim magnetima kako bi simulirao elektromagnetno polje, polje fluida, temperaturno polje, polje napona itd. motora sa permanentnim magnetima, optimizirao strukturu magnetnog kola, poboljšao energetsku efikasnost motora i riješio poteškoće u zamjeni ležajeva na licu mjesta kod velikih motora sa permanentnim magnetima i problem demagnetizacije permanentnih magneta, čime se u osnovi osigurava pouzdana upotreba motora sa permanentnim magnetima.

6. Zaključak

Primjena motora sa permanentnim magnetima u rudničkim dizalicama pokazala je odlične performanse u smislu sigurnosti i tehnološkog napretka. U pogonskom sistemu, visoka efikasnost, visoki faktor snage i dobre karakteristike obrtnog momenta sinhronih motora sa permanentnim magnetima pružaju čvrstu osnovu za siguran i stabilan rad dizalice.

Kroz analizu stvarnog slučaja, može se vidjeti da su motori sa permanentnim magnetima postigli izuzetne rezultate u primjeni rudarskih dizalica u različitim vrstama rudnika, bilo da se radi o smanjenju potrošnje energije, smanjenju troškova održavanja ili osiguravanju sigurnosti osoblja i opreme. Gledajući u budućnost, s razvojem visokoperformansnih materijala sa permanentnim magnetima, integracijom inteligentne tehnologije upravljanja i napretkom sistemske integracije i modularnog dizajna, motori sa permanentnim magnetima za rudarske dizalice će otvoriti širu perspektivu razvoja, dajući snažan podsticaj sigurnoj proizvodnji i efikasnom radu rudarske industrije. Prilikom razmatranja nadogradnje tehnologije dizalica ili kupovine nove opreme, kupci u rudarstvu trebaju u potpunosti shvatiti ogroman potencijal motora sa permanentnim magnetima i razumno primjenjivati ​​motore sa permanentnim magnetima u kombinaciji sa stvarnim uslovima rada, proizvodnim potrebama i ekonomskom snagom vlastitih rudnika kako bi se postigao održivi razvoj rudarskih preduzeća.

Autorska prava: Ovaj članak je ponovni ispis originalnog linka:

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

Ovaj članak ne predstavlja stavove naše kompanije. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, molimo vas da nas ispravite!