1. Uvod

Kao ključna oprema rudarskog transportnog sustava, rudnička dizalica odgovorna je za podizanje i spuštanje osoblja, ruda, materijala itd. Sigurnost, pouzdanost i učinkovitost njezina rada izravno su povezane s učinkovitošću proizvodnje rudnika i sigurnošću života i imovine osoblja. Kontinuiranim razvojem moderne znanosti i tehnologije, primjena tehnologije permanentnih magneta u području rudničkih dizalica postupno je postala žarište istraživanja.

Motori s permanentnim magnetima imaju mnoge prednosti kao što su visoka gustoća snage, visoka učinkovitost i niska razina buke. 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 sustavu rudničkih dizalica

(1). Princip rada sinkronog motora s permanentnim magnetom

Sinkroni motori s permanentnim magnetima rade na temelju zakona elektromagnetske indukcije. Osnovni princip je da kada trofazna izmjenična struja prolazi kroz namot statora, generira se rotirajuće magnetsko polje koje međudjeluje s magnetskim poljem permanentnog magneta na rotoru, čime se generira elektromagnetski moment koji pokreće motor. Permanentni magneti na rotoru pružaju stabilan izvor magnetskog polja bez potrebe za dodatnom strujom pobude, što strukturu motora čini relativno jednostavnom i poboljšava učinkovitost pretvorbe energije. U scenarijima primjene rudničkih dizalica, motor se mora često prebacivati ​​između različitih radnih uvjeta kao što su veliko opterećenje, mala brzina i malo opterećenje, velika brzina. Sinkroni motor s permanentnim magnetima može brzo reagirati svojim izvrsnim karakteristikama momenta kako bi osigurao nesmetan rad dizalice.

(2). Tehnološki napredak u usporedbi s tradicionalnim pogonskim sustavima

1. Analiza usporedbe učinkovitosti

Tradicionalne rudarske dizalice uglavnom pokreću asinkroni motori s namotanim rotorom, koji imaju relativno nisku učinkovitost. Gubici asinkronih motora uglavnom uključuju gubitke bakra statora, gubitke bakra rotora, gubitke željeza, mehaničke gubitke i gubitke zbog lutanja. Budući da nema struje pobude u sinkronom motoru s permanentnim magnetima, gubici bakra rotora gotovo su nula, a gubici željeza također su smanjeni zbog relativno stabilnih karakteristika magnetskog polja. Usporedbom stvarnih podataka ispitivanja (kao što je prikazano na slici 1), pri različitim brzinama opterećenja, učinkovitost sinkronog motora s permanentnim magnetima znatno je veća od učinkovitosti asinkronog motora s namotanim rotorom. U rasponu brzina opterećenja od 50% – 100%, učinkovitost sinkronog motora s permanentnim magnetima može biti oko 10% – 20% veća od učinkovitosti asinkronog motora s namotanim rotorom, što može značajno smanjiti troškove potrošnje energije za dugotrajan rad rudarskih dizalica.

Slika 1: Krivulja usporedbe učinkovitosti sinkronog motora s permanentnim magnetima i asinkronog motora s namotanim rotorom

2. Poboljšanje faktora snage

Kada radi asinkroni motor s namotanim rotorom, njegov faktor snage obično je između 0,7 i 0,85, a potrebni su dodatni uređaji za kompenzaciju reaktivne snage kako bi se zadovoljili zahtjevi mreže. Faktor snage sinkronog motora s permanentnim magnetom može biti visok i do 0,96 ili više, blizu 1. To je zato što magnetsko polje koje generira permanentni magnet uvelike smanjuje potražnju za reaktivnom snagom tijekom rada motora. Visoki faktor snage ne samo da smanjuje opterećenje reaktivnom snagom elektroenergetske mreže i poboljšava kvalitetu električne energije u elektroenergetskoj mreži, već i smanjuje troškove električne energije rudarskih poduzeća te smanjuje troškove ulaganja i održavanja opreme za kompenzaciju reaktivne snage.

(3). Utjecaj na siguran rad rudarskih dizalica

1. Karakteristike pokretanja i kočenja

Početni moment sinkronih motora s permanentnim magnetima je gladak i precizno se kontrolira. U trenutku pokretanja rudničke dizalice mogu se izbjeći problemi poput podrhtavanja čelične užadi i povećanog trošenja kotura uzrokovanog prekomjernim udarom 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, sinkroni motori s permanentnim magnetima mogu se kombinirati s naprednom tehnologijom vektorskog upravljanja kako bi se postigla precizna regulacija momenta kočenja. Na primjer, tijekom faze usporavanja vitla, kontroliranjem 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 usporedbi s tradicionalnim metodama kočenja, ova metoda kočenja smanjuje trošenje mehaničkih komponenti kočnica, produžuje vijek trajanja kočionog sustava, smanjuje rizik od kvara kočnica zbog pregrijavanja kočnica te poboljšava sigurnost i pouzdanost kočenja vitla.

2. Redundancija kvarova i tolerancija kvarova

Neki sinkroni motori s permanentnim magnetima koriste višefazni dizajn namota, kao što je šesterofazni sinkroni motor s permanentnim magnetima. Kada fazni namot motora zakaže, preostali fazni namoti i dalje mogu održavati osnovni rad motora, ali izlazna snaga će se u skladu s tim smanjiti. Ovaj dizajn redundancije kvara omogućuje rudničkoj dizalici sigurno podizanje kontejnera za dizanje na glavu ili dno bunara čak i u slučaju djelomičnog kvara motora, sprječavajući lebdenje dizalice u sredini osovine zbog kvara motora, čime se osigurava sigurnost osoblja i opreme. Uzimajući šesterofazni sinkroni motor s permanentnim magnetima kao primjer, pod pretpostavkom da je jedan od faznih namota otvoren, prema teoriji raspodjele momenta motora, preostali petofazni namoti i dalje mogu osigurati oko 80% nazivnog momenta (specifična vrijednost povezana je s parametrima motora), što je dovoljno za održavanje sporog rada dizala i osiguranje sigurnosti.

3. Analiza stvarnog slučaja

(1). Slučajevi primjene u rudnicima metala

Veliki metalni rudnik koristi sinkroni motor s permanentnim magnetom za pogon sinkronog motora s permanentnim magnetom nazivne snage P=3000kw. Nakon korištenja ovog motora, u usporedbi s originalnim asinkronim motorom s namotajem, pri istom zadatku dizanja, godišnja potrošnja energije smanjena je za oko 18%.

Praćenjem i analizom podataka o radu motora, učinkovitost sinkronih motora s permanentnim magnetima ostaje na visokoj razini u različitim radnim uvjetima, posebno pri srednjim i visokim opterećenjima, gdje je prednost u učinkovitosti očitija.

(2). Slučajevi primjene u rudnicima ugljena

U rudniku ugljena instalirana je rudnička dizalica koja koristi tehnologiju permanentnih magneta. Njen sinkroni motor s permanentnim magnetom ima snagu od 800 kW i uglavnom se koristi za dizanje i prijevoz osoblja i ugljena. Zbog ograničenog kapaciteta električne mreže rudnika ugljena, visoki faktor snage sinkronog motora s permanentnim magnetom učinkovito smanjuje opterećenje električne mreže. Tijekom rada nije bilo značajnih fluktuacija napona električne mreže zbog pokretanja ili rada dizalice, što je osiguralo normalan rad ostale električne opreme u rudniku ugljena.

4. Budući trend razvoja motora s permanentnim magnetima za rudničku dizalicu

(1). Istraživanje i razvoj te primjena visokoučinkovitih permanentnih magnetskih materijala

S kontinuiranim napretkom znanosti 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 magnetima postići napredak u magnetskom energetskom produktu, koercivnoj sili, temperaturnoj stabilnosti itd. Veći magnetski energetski produkt omogućit će motorima s permanentnim magnetima da daju veću snagu uz manji volumen i težinu, dodatno poboljšavajući gustoću snage rudničkih dizalica; bolja temperaturna stabilnost omogućit će motorima s permanentnim magnetima da se prilagode težim rudničkim okruženjima, poput dubokih rudnika 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 vitla biti duboko integrirana s inteligentnom tehnologijom upravljanja. Uz pomoć umjetne inteligencije, velikih podataka, interneta stvari i drugih naprednih tehnologija, ostvarit će se inteligentan rad i održavanje vitla. Na primjer, ugradnjom velikog broja senzora na ključne komponente motora s permanentnim magnetima i vitla, 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 dijagnosticiranje kvarova opreme, unaprijed dogovorili planovi održavanja, smanjila stopa kvarova opreme i poboljšala pouzdanost rada. Istodobno, inteligentni sustav upravljanja može automatski optimizirati radne parametre motora, kao što su brzina, okretni moment itd., prema stvarnim proizvodnim potrebama rudnika i radnom stanju vitla, kako bi se postigao cilj uštede energije i poboljšanja učinkovitosti te poboljšala učinkovitost proizvodnje i ekonomske koristi rudnika.

(3). Integracija sustava i modularni dizajn

Kako bi se poboljšala praktičnost i održivost primjene tehnologije permanentnih magneta u rudničkim dizalicama, integracija sustava i modularni dizajn postat će trend razvoja. Različiti podsustavi poput motora s permanentnim magnetima, kočionih sustava i sustava za nadzor sigurnosti visoko su integrirani kako bi formirali standardizirane funkcionalne module. Prilikom izgradnje rudnika ili obnove opreme, potrebno je samo odabrati odgovarajuće module za montažu i ugradnju prema stvarnim potrebama, što uvelike skraćuje ciklus ugradnje i puštanja u rad opreme te 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 motora s permanentnim magnetom Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd.https://www.mingtengmotor.com/）.osnovana je 2007. godine. Mingteng trenutno ima više od 280 zaposlenika, uključujući više od 50 stručnih i tehničkih djelatnika. Specijalizirana je za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju ultra-visokoučinkovitih sinkronih motora s permanentnim magnetima. Njihovi proizvodi pokrivaju cijeli niz visokonaponskih, niskonaponskih, motora s konstantnom frekvencijom, promjenjivom frekvencijom, konvencionalnih, protueksplozijskih, direktnih pogona, električnih valjaka, višenamjenskih strojeva itd. Nakon 17 godina tehničkog akumuliranja, imaju sposobnost razviti cijeli niz motora s permanentnim magnetima. Njihovi proizvodi uključuju različite industrije poput čelika, cementa i rudarstva te mogu zadovoljiti potrebe različitih radnih uvjeta i opreme.

Ming Teng koristi modernu teoriju dizajna motora, profesionalni softver za dizajn i samostalno razvijeni program za dizajn motora s permanentnim magnetima kako bi simulirao elektromagnetsko polje, polje fluida, temperaturno polje, polje naprezanja itd. motora s permanentnim magnetima, optimizirao strukturu magnetskog kruga, poboljšao energetsku učinkovitost motora i riješio poteškoće u zamjeni ležajeva na licu mjesta velikih motora s permanentnim magnetima i problem demagnetizacije permanentnih magneta, temeljno osiguravajući pouzdanu upotrebu motora s permanentnim magnetima.

6. Zaključak

Primjena motora s permanentnim magnetima u rudničkim vitlama pokazala je izvrsne performanse u smislu sigurnosti i tehnološkog napretka. U pogonskom sustavu, visoka učinkovitost, visoki faktor snage i dobre karakteristike momenta sinkronih motora s permanentnim magnetima pružaju čvrstu osnovu za siguran i stabilan rad vitla.

Analizom stvarnog slučaja može se vidjeti da su motori s permanentnim magnetima postigli izvanredne rezultate u primjeni rudarskih dizalica u različitim vrstama rudnika, bilo u smanjenju potrošnje energije, smanjenju troškova održavanja ili osiguravanju sigurnosti osoblja i opreme. Gledajući u budućnost, razvojem visokoučinkovitih materijala s permanentnim magnetima, integracijom inteligentne tehnologije upravljanja i napretkom integracije sustava i modularnog dizajna, motori s permanentnim magnetima za rudarske dizalice otvorit će širu razvojnu perspektivu, dajući snažan poticaj sigurnoj proizvodnji i učinkovitom radu rudarske industrije. Prilikom razmatranja nadogradnje tehnologije dizalica ili kupnje nove opreme, kupci u rudarstvu trebali bi u potpunosti shvatiti ogroman potencijal motora s permanentnim magnetima i razumno primjenjivati ​​motore s permanentnim magnetima u kombinaciji sa stvarnim radnim uvjetima, proizvodnim potrebama i ekonomskom snagom vlastitih rudnika kako bi se postigao održivi razvoj rudarskih poduzeća.

Autorska prava: Ovaj članak je ponovni ispis izvorne poveznice:

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

Ovaj članak ne predstavlja stavove naše tvrtke. Ako imate drugačija mišljenja ili stavove, ispravite nas!