1. Уводзіны

Як ключавое асноўнае абсталяванне сістэмы транспарту ў шахце, шахтны пад'ёмнік адказвае за пад'ём і апусканне персаналу, руд, матэрыялаў і г.д. Бяспека, надзейнасць і эфектыўнасць яго эксплуатацыі непасрэдна звязаны з эфектыўнасцю вытворчасці ў шахце і бяспекай жыцця і маёмасці персаналу. З пастаянным развіццём сучаснай навукі і тэхнікі прымяненне тэхналогіі пастаянных магнітаў у галіне шахтных пад'ёмнікаў паступова стала актуальнай тэмай даследаванняў.

Рухавікі з пастаяннымі магнітамі маюць шмат пераваг, такіх як высокая шчыльнасць магутнасці, высокая эфектыўнасць і нізкі ўзровень шуму. Чакаецца, што іх ужыванне ў шахтных пад'ёмніках значна палепшыць прадукцыйнасць абсталявання, а таксама адкрые новыя магчымасці і праблемы ў плане забеспячэння бяспекі.

2. Ужыванне тэхналогіі пастаянных магнітаў у сістэме прывада шахтных пад'ёмнікаў

(1). Прынцып працы сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі

Сінхронныя рухавікі з пастаяннымі магнітамі працуюць на аснове закона электрамагнітнай індукцыі. Асноўны прынцып заключаецца ў тым, што пры праходжанні трохфазнага пераменнага току праз абмотку статара генеруецца круцільнае магнітнае поле, якое ўзаемадзейнічае з магнітным полем пастаяннага магніта на ротары, тым самым ствараючы электрамагнітны момант для кручэння рухавіка. Пастаянныя магніты на ротары забяспечваюць стабільную крыніцу магнітнага поля без неабходнасці дадатковага току ўзбуджэння, што робіць канструкцыю рухавіка адносна простай і павышае эфектыўнасць пераўтварэння энергіі. У сцэнарах прымянення шахтных пад'ёмнікаў рухавік павінен часта пераключацца паміж рознымі рэжымамі працы, такімі як вялікая нагрузка, нізкая хуткасць і малая нагрузка, высокая хуткасць. Сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі можа хутка рэагаваць дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам крутоўнага моманту, каб забяспечыць бесперабойную працу пад'ёмніка.

(2). Тэхналагічны прагрэс у параўнанні з традыцыйнымі сістэмамі прывадаў

1. Аналіз параўнання эфектыўнасці

Традыцыйныя шахтныя пад'ёмнікі ў асноўным прыводзяцца ў рух асінхроннымі рухавікамі з фазным ротарам, якія маюць адносна нізкі ККД. Страты асінхронных рухавікоў у асноўным ўключаюць страты медзі ў статары, страты медзі ў ротары, страты ў жалезе, механічныя страты і страты на рассейванне. Паколькі ў сінхронным рухавіку з пастаяннымі магнітамі няма току ўзбуджэння, страты ў медзі ў ротары практычна роўныя нулю, а страты ў жалезе таксама зніжаюцца дзякуючы адносна стабільным характарыстыкам магнітнага поля. Параўнанне фактычных дадзеных выпрабаванняў (як паказана на малюнку 1) пры розных хуткасцях нагрузкі паказала, што ККД сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі значна вышэйшы, чым у асінхроннага рухавіка з фазным ротарам. У дыяпазоне хуткасцей нагрузкі ад 50% да 100% ККД сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі можа быць прыкладна на 10% - 20% вышэйшы, чым у асінхроннага рухавіка з фазным ротарам, што можа значна знізіць выдаткі на энергаспажыванне пры працяглай эксплуатацыі шахтных пад'ёмнікаў.

Малюнак 1: Крывая параўнання эфектыўнасці сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі і асінхроннага рухавіка з фазным ротарам

2. Паляпшэнне каэфіцыента магутнасці

Калі працуе асінхронны рухавік з фазным ротарам, яго каэфіцыент магутнасці звычайна складае ад 0,7 да 0,85, і для задавальнення патрабаванняў сеткі патрабуюцца дадатковыя прылады кампенсацыі рэактыўнай магутнасці. Каэфіцыент магутнасці сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі можа дасягаць 0,96 або вышэй, блізкі да 1. Гэта звязана з тым, што магнітнае поле, якое ствараецца пастаянным магнітам, значна зніжае патрэбу ў рэактыўнай магутнасці падчас працы рухавіка. Высокі каэфіцыент магутнасці не толькі зніжае нагрузку рэактыўнай магутнасці на электрасетку і паляпшае якасць электраэнергіі ў электрасетцы, але і зніжае выдаткі на электраэнергію для горназдабыўных прадпрыемстваў і зніжае інвестыцыйныя выдаткі і выдаткі на абслугоўванне абсталявання для кампенсацыі рэактыўнай магутнасці.

(3). Уплыў на бяспечную эксплуатацыю шахтных пад'ёмнікаў

1. Характарыстыкі запуску і тармажэння

Пускавы момант сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі плаўны і дакладна кантралюемы. У момант запуску шахтнага пад'ёмніка гэта дазваляе пазбегнуць такіх праблем, як дрыжанне троса і павышаны знос шківа, выкліканых празмерным уздзеяннем крутоўнага моманту пры запуску традыцыйных рухавікоў. Яго пускавы ток невялікі і не выкліча вялікіх ваганняў напружання ў электрасетцы, забяспечваючы нармальную працу іншага электраабсталявання ў шахце.

Што тычыцца тармажэння, сінхронныя рухавікі з пастаяннымі магнітамі можна спалучаць з перадавой тэхналогіяй вектарнага кіравання для дасягнення дакладнага рэгулявання тармазнога моманту. Напрыклад, падчас запаволення пад'ёмніка, кантралюючы велічыню і фазу току статара, рухавік пераходзіць у стан тармажэння з генерацыяй энергіі, пераўтвараючы кінетычную энергію пад'ёмніка ў электрычную энергію і падаючы яе назад у электрасетку, тым самым дасягаючы энергазберагальнага тармажэння. У параўнанні з традыцыйнымі метадамі тармажэння, гэты метад тармажэння памяншае знос механічных кампанентаў тормазу, падаўжае тэрмін службы тармазной сістэмы, зніжае рызыку выхаду тормазу з ладу з-за перагрэву тормазу і павышае бяспеку і надзейнасць тармажэння пад'ёмніка.

2. Рэзерваванне адмоў і адмоўстойлівасць

Некаторыя сінхронныя рухавікі з пастаяннымі магнітамі выкарыстоўваюць шматфазную канструкцыю абмотак, напрыклад, шасціфазны сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі. Пры адмове фазнай абмоткі рухавіка астатнія фазныя абмоткі могуць падтрымліваць асноўную працу рухавіка, але выходная магутнасць адпаведна зніжаецца. Такая канструкцыя рэзервавання няспраўнасцей дазваляе шахтнаму пад'ёмніку бяспечна падымаць пад'ёмны кантэйнер да вусця свідравіны або дна свідравіны нават у выпадку частковага выхаду з ладу рухавіка, прадухіляючы завісанне пад'ёмніка пасярэдзіне шахты з-за адмовы рухавіка, тым самым забяспечваючы бяспеку персаналу і абсталявання. У якасці прыкладу возьмем шасціфазны сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі, калі выказаць здагадку, што адна з фазных абмотак разамкнутая, то, згодна з тэорыяй размеркавання крутоўнага моманту рухавіка, астатнія пяціфазныя абмоткі ўсё яшчэ могуць забяспечваць каля 80% намінальнага крутоўнага моманту (канкрэтнае значэнне звязана з параметрамі рухавіка), чаго дастаткова для падтрымання павольнай працы ліфта і забеспячэння бяспекі.

3. Аналіз рэальнага выпадку

(1). Выпадкі прымянення ў металургічных шахтах

У вялікай металургічнай шахце выкарыстоўваецца сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі для прывада сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі намінальнай магутнасцю P=3000 кВт. Пасля выкарыстання гэтага рухавіка, у параўнанні з арыгінальным асінхронным рухавіком з абмоткай, пры той жа задачы пад'ёму гадавое спажыванне энергіі зніжаецца прыкладна на 18%.

Дзякуючы маніторынгу і аналізу дадзеных аб працы рухавіка, эфектыўнасць сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі застаецца на высокім узроўні ў розных умовах эксплуатацыі, асабліва пры сярэдніх і высокіх хуткасцях нагрузкі, дзе перавага ў эфектыўнасці больш відавочная.

(2). Выпадкі прымянення вугальных шахт

На вугальнай шахце ўсталявалі шахтны пад'ёмнік з выкарыстаннем тэхналогіі пастаянных магнітаў. Яго сінхронны рухавік з пастаяннымі магнітамі мае магутнасць 800 кВт і ў асноўным выкарыстоўваецца для пад'ёму і транспарціроўкі персаналу і вугалю. З-за абмежаванай магутнасці электрасеткі вугальнай шахты высокі каэфіцыент магутнасці сінхроннага рухавіка з пастаяннымі магнітамі эфектыўна зніжае нагрузку на электрасетку. Падчас працы не назіралася значных ваганняў напружання ў электрасетцы з-за запуску або працы пад'ёмніка, што забяспечвала нармальную працу іншага электраабсталявання ў вугальнай шахце.

4. Тэндэнцыя развіцця рухавіка з пастаяннымі магнітамі для шахтнага пад'ёмніка

(1). Даследаванні, распрацоўкі і прымяненне высокапрадукцыйных пастаянных магнітных матэрыялаў

З пастаянным развіццём матэрыялазнаўства, даследаванні і распрацоўкі новых высокапрадукцыйных пастаянных магнітных матэрыялаў сталі важным напрамкам развіцця тэхналогіі пастаянных магнітаў для шахтных пад'ёмнікаў. Напрыклад, чакаецца, што новае пакаленне рэдказямельных пастаянных магнітных матэрыялаў дасягне прарываў у прадукту магнітнай энергіі, каэрцытыўнай сіле, тэмпературнай стабільнасці і г.д. Больш высокі прадукт магнітнай энергіі дазволіць рухавікам з пастаяннымі магнітамі выдаваць большую магутнасць пры меншым аб'ёме і вазе, што яшчэ больш палепшыць шчыльнасць магутнасці шахтных пад'ёмнікаў; лепшая тэмпературная стабільнасць дазволіць рухавікам з пастаяннымі магнітамі адаптавацца да больш суровых умоў у шахтах, такіх як высокатэмпературныя глыбокія шахты; больш моцная каэрцытыўная сіла павысіць здольнасць пастаянных магнітаў да размагнічвання і палепшыць надзейнасць і тэрмін службы рухавіка.

(2). Інтэграцыя інтэлектуальнай тэхналогіі кіравання

У будучыні тэхналогія пастаянных магнітаў шахтных пад'ёмнікаў будзе цесна інтэгравана з тэхналогіяй інтэлектуальнага кіравання. З дапамогай штучнага інтэлекту, вялікіх дадзеных, Інтэрнэту рэчаў і іншых перадавых тэхналогій будзе рэалізавана інтэлектуальная эксплуатацыя і абслугоўванне пад'ёмнікаў. Напрыклад, шляхам усталёўкі вялікай колькасці датчыкаў на ключавых кампанентах рухавікоў і пад'ёмнікаў з пастаяннымі магнітамі, эксплуатацыйныя дадзеныя могуць збірацца ў рэжыме рэальнага часу, а дадзеныя могуць аналізавацца і апрацоўвацца з дапамогай алгарытмаў штучнага інтэлекту для дасягнення ранняга прагназавання і дыягностыкі паломак абсталявання, загадзя складаць планы тэхнічнага абслугоўвання, зніжаць узровень паломак абсталявання і павышаць надзейнасць эксплуатацыі. У той жа час інтэлектуальная сістэма кіравання можа аўтаматычна аптымізаваць эксплуатацыйныя параметры рухавіка, такія як хуткасць, крутоўны момант і г.д., у адпаведнасці з рэальнымі вытворчымі патрэбамі шахты і эксплуатацыйным станам пад'ёмніка, каб дасягнуць мэты энергазберажэння і павышэння эфектыўнасці, а таксама павысіць эфектыўнасць вытворчасці і эканамічныя выгады шахты.

(3). Сістэмная інтэграцыя і модульная канструкцыя

Для паляпшэння зручнасці і рамонтапрыдатнасці прымянення тэхналогіі пастаянных магнітаў у шахтных пад'ёмніках, сістэмная інтэграцыя і модульная канструкцыя стануць тэндэнцыяй развіцця. Розныя падсістэмы, такія як рухавікі з пастаяннымі магнітамі, тармазныя сістэмы і сістэмы маніторынгу бяспекі, высока інтэграваныя, утвараючы стандартызаваныя функцыянальныя модулі. Пры будаўніцтве шахты або рэканструкцыі абсталявання вам трэба толькі выбраць адпаведныя модулі для зборкі і ўстаноўкі ў адпаведнасці з рэальнымі патрэбамі, што значна скарачае цыкл ўстаноўкі і ўводу ў эксплуатацыю абсталявання і зніжае выдаткі на інжынернае будаўніцтва. Акрамя таго, модульная канструкцыя спрашчае тэхнічнае абслугоўванне і мадэрнізацыю абсталявання. Калі модуль выходзіць з ладу, яго можна хутка замяніць, што скарачае час прастою і паляпшае бесперапыннасць вытворчасці ў шахце.

5. Тэхнічныя перавагі рухавіка з пастаяннымі магнітамі Anhui Mingteng

ТАА «Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment» (англ.)https://www.mingtengmotor.com/）.была заснавана ў 2007 годзе. У цяперашні час кампанія Mingteng мае больш за 280 супрацоўнікаў, у тым ліку больш за 50 прафесійных і тэхнічных спецыялістаў. Яна спецыялізуецца на даследаваннях і распрацоўках, вытворчасці і продажы звышвысокаэфектыўных сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі. Яе прадукцыя ахоплівае поўны спектр высокавольтных, нізкавольтных, пастаяннай частаты, зменнай частаты, звычайных, выбухаабароненых, прамога прывада, электрычных ролікаў, універсальных машын і г.д. Пасля 17 гадоў тэхнічнага назапашвання кампанія мае магчымасць распрацоўваць поўны спектр рухавікоў з пастаяннымі магнітамі. Яе прадукцыя ахоплівае розныя галіны прамысловасці, такія як сталеліцейная, цэментная і горназдабыўная, і можа задаволіць патрэбы розных умоў працы і абсталявання.

Мін Тэн выкарыстоўвае сучасную тэорыю праектавання рухавікоў, прафесійнае праграмнае забеспячэнне для праектавання і ўласную праграму праектавання рухавікоў з пастаяннымі магнітамі для мадэлявання электрамагнітнага поля, поля вадкасці, тэмпературнага поля, поля напружанняў і г.д. рухавіка з пастаяннымі магнітамі, аптымізацыі структуры магнітнага ланцуга, павышэння энергаэфектыўнасці рухавіка і вырашэння праблем замены падшыпнікаў на месцы ў вялікіх рухавіках з пастаяннымі магнітамі і праблемы размагнічвання пастаянных магнітаў, што фундаментальна забяспечвае надзейнае выкарыстанне рухавікоў з пастаяннымі магнітамі.

6. Заключэнне

Ужыванне рухавікоў з пастаяннымі магнітамі ў шахтных пад'ёмніках прадэманстравала выдатныя паказчыкі бяспекі і тэхналагічнага прагрэсу. У прываднай сістэме высокая эфектыўнасць, высокі каэфіцыент магутнасці і добрыя характарыстыкі крутоўнага моманту сінхронных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі забяспечваюць трывалую аснову для бяспечнай і стабільнай працы пад'ёмніка.

З дапамогай аналізу рэальных выпадкаў можна ўбачыць, што рухавікі з пастаяннымі магнітамі дасягнулі выдатных вынікаў у выкарыстанні шахтных пад'ёмнікаў у розных тыпах шахт, няхай гэта будзе зніжэнне спажывання энергіі, зніжэнне выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне або забеспячэнне бяспекі персаналу і абсталявання. Зазіраючы ў будучыню, з распрацоўкай высокапрадукцыйных матэрыялаў з пастаяннымі магнітамі, інтэграцыяй інтэлектуальных тэхналогій кіравання і развіццём сістэмнай інтэграцыі і модульнай канструкцыі, рухавікі з пастаяннымі магнітамі для шахтных пад'ёмнікаў адкрыюць больш шырокія перспектывы развіцця, наддаючы моцны імпульс бяспечнай вытворчасці і эфектыўнай працы горназдабыўной прамысловасці. Разглядаючы пытанне мадэрнізацыі тэхналогіі пад'ёмнікаў або набыцця новага абсталявання, кліенты горназдабыўной прамысловасці павінны цалкам усвядоміць велізарны патэнцыял рухавікоў з пастаяннымі магнітамі і разумна выкарыстоўваць рухавікі з пастаяннымі магнітамі ў спалучэнні з рэальнымі ўмовамі працы, вытворчымі патрэбамі і эканамічнай моцай сваіх шахт для дасягнення ўстойлівага развіцця горназдабыўных прадпрыемстваў.

Аўтарскае права: Гэты артыкул з'яўляецца перадрукам арыгінальнай спасылкі:

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

Гэты артыкул не адлюстроўвае погляды нашай кампаніі. Калі ў вас ёсць іншыя меркаванні ці погляды, калі ласка, папраўце нас!