1. Johdanto

Kaivoskuljetusjärjestelmän keskeisenä ydinlaitteena kaivosnostin vastaa henkilöstön, malmien, materiaalien jne. nostamisesta ja laskemisesta. Sen toiminnan turvallisuus, luotettavuus ja tehokkuus liittyvät suoraan kaivoksen tuotantotehokkuuteen sekä henkilöstön hengen ja omaisuuden turvallisuuteen. Nykyaikaisen tieteen ja teknologian jatkuvan kehityksen myötä kestomagneettiteknologian soveltamisesta kaivosnostimien alalla on vähitellen tullut tutkimuskohde.

Pysyvien magneettimoottoreiden monilla eduilla on suuri tehotiheys, korkea hyötysuhde ja alhainen melutaso. Niiden käytön kaivosnostimissa odotetaan parantavan merkittävästi laitteiden suorituskykyä ja samalla tuovan uusia mahdollisuuksia ja haasteita turvallisuuden varmistamisen kannalta.

2. Pysyvän magneettitekniikan käyttö kaivosnostimen käyttöjärjestelmässä

(1) .Kestomagneettitahtisen moottorin toimintaperiaate

Pysyvät magneettimoottorit toimivat sähkömagneettisen induktion lain mukaisesti. Ydinperiaate on, että kun kolmivaiheinen vaihtovirta kulkee staattorikäämityksen läpi, syntyy pyörivä magneettikenttä, joka on vuorovaikutuksessa roottorin kestomagneetin magneettikentän kanssa ja tuottaa sähkömagneettista vääntömomenttia, joka pyörittää moottoria. Roottorin kestomagneetit tarjoavat vakaan magneettikentän lähteen ilman lisäviritystä, mikä tekee moottorin rakenteesta suhteellisen yksinkertaisen ja parantaa energianmuunnostehokkuutta. Kaivosnostolaitteiden käyttötilanteissa moottorin on usein vaihdettava eri käyttöolosuhteiden, kuten raskaan kuormituksen ja alhaisen nopeuden sekä kevyen kuormituksen ja suuren nopeuden, välillä. Kestomagneettimoottori pystyy reagoimaan nopeasti erinomaisten vääntömomenttiominaisuuksiensa ansiosta, mikä varmistaa nostimen sujuvan toiminnan.

(2). Teknologinen kehitys verrattuna perinteisiin käyttöjärjestelmiin

1. Tehokkuusvertailun analyysi

Perinteisiä kaivosnostimia käyttävät enimmäkseen käämi-roottori-asynkronimoottoreiden, joiden hyötysuhde on suhteellisen alhainen. Asynkronimoottoreiden häviöitä ovat pääasiassa staattorin kuparihäviö, roottorin kuparihäviö, rautahäviö, mekaaninen häviö ja hajahäviö. Koska kestomagneettitahtimoottoreissa ei ole herätevirtaa, niiden roottorin kuparihäviö on lähes nolla, ja rautahäviö pienenee myös suhteellisen vakaan magneettikentän ominaisuuksien ansiosta. Todellisten testitietojen vertailun perusteella (kuten kuvassa 1 on esitetty) eri kuormitusnopeuksilla kestomagneettitahtimoottoreiden hyötysuhde on huomattavasti korkeampi kuin käämi-roottori-asynkronimoottoreiden. Kuormitusalueella 50–100 % kestomagneettitahtimoottoreiden hyötysuhde voi olla noin 10–20 % korkeampi kuin käämi-roottori-asynkronimoottoreiden, mikä voi merkittävästi vähentää energiankulutuskustannuksia kaivosnostimien pitkäaikaisessa käytössä.

Kuva 1: Kestomagneettimoottorin ja käämityllä roottorilla varustetun asynkronimoottorin hyötysuhteen vertailukäyrä

2. Tehokertoimen parantaminen

Kun käämiroottorimoottori on käynnissä, sen tehokerroin on yleensä 0,7–0,85, ja verkon vaatimusten täyttämiseksi tarvitaan lisää loistehon kompensointilaitteita. Pysyvän magneetin synkronimoottorin tehokerroin voi olla jopa 0,96 tai enemmän, lähellä 1:tä. Tämä johtuu siitä, että kestomagneetin synnyttämä magneettikenttä vähentää huomattavasti loistehon tarvetta moottorin käytön aikana. Suuri tehokerroin ei ainoastaan ​​vähennä sähköverkon loistehon kuormitusta ja paranna sähköverkon sähkönlaatua, vaan myös vähentää kaivosyritysten sähkökustannuksia ja vähentää loistehon kompensointilaitteiden investointi- ja ylläpitokustannuksia.

(3). Vaikutus kaivosnostimien turvalliseen käyttöön

1. Käynnistys- ja jarrutusominaisuudet

Pysyvän magneettimoottorin käynnistysmomentti on tasainen ja tarkasti säädettävä. Kaivosnostimen käynnistyshetkellä se voi välttää ongelmia, kuten vaijerin tärinää ja väkipyörän lisääntynyttä kulumista, jotka johtuvat liiallisesta vääntömomentin vaikutuksesta perinteisten moottoreiden käynnistyksen yhteydessä. Sen käynnistysvirta on pieni eikä aiheuta suuria jännitevaihteluita sähköverkossa, mikä varmistaa muiden kaivoksen sähkölaitteiden normaalin toiminnan.

Jarrutuksen osalta kestomagneettiset tahtimoottoreiden yhdistelmät voidaan yhdistää edistyneeseen vektorisäätötekniikkaan tarkan jarrutusmomentin säätämiseksi. Esimerkiksi nostimen hidastusvaiheessa moottori siirtyy sähköntuotantojarrutustilaan säätämällä staattorivirran suuruutta ja vaihetta, jolloin nostimen liike-energia muuttuu sähköenergiaksi ja syötetään takaisin sähköverkkoon. Näin saavutetaan energiansäästöinen jarrutus. Perinteisiin jarrutusmenetelmiin verrattuna tämä jarrutusmenetelmä vähentää mekaanisten jarrukomponenttien kulumista, pidentää jarrujärjestelmän käyttöikää, vähentää jarrujen ylikuumenemisesta johtuvaa jarrujen vikaantumisen riskiä ja parantaa nostimen jarrutuksen turvallisuutta ja luotettavuutta.

2. Vikatilanteiden redundanssi ja vikasietoisuus

Joissakin kestomagneettisynkronimoottoreissa käytetään monivaiheista käämitystä, kuten kuusivaiheisessa kestomagneettisynkronimoottorissa. Kun moottorin vaihekäämitys vikaantuu, jäljellä olevat vaihekäämit voivat silti ylläpitää moottorin perustoimintaa, mutta lähtöteho pienenee vastaavasti. Tämä vikasietoisuusrakenne mahdollistaa kaivosnostimen nostaa nostosäiliön turvallisesti kaivonpäähän tai kaivon pohjaan jopa osittaisen moottorivian sattuessa, välttäen nostimen leijumisen akselin keskellä moottorivian vuoksi, mikä varmistaa henkilöstön ja laitteiden turvallisuuden. Jos otetaan esimerkkinä kuusivaiheinen kestomagneettisynkronimoottori, olettaen, että yksi vaihekäämeistä on auki, moottorin vääntömomentin jakautumisteorian mukaan jäljellä olevat viisivaiheiset käämit voivat silti tuottaa noin 80 % nimellisvääntömomentista (ominaisarvo liittyy moottorin parametreihin), mikä riittää ylläpitämään hissin hidasta toimintaa ja varmistamaan turvallisuuden.

3. Tositapausanalyysi

(1). Sovellusesimerkkejä metallikaivoksissa

Suuri metallikaivos käyttää kestomagneettimoottoria nimellisteholtaan P = 3000 kW:n kestomagneettimoottorin käyttämiseen. Tämän moottorin käytön jälkeen vuotuinen virrankulutus pienenee noin 18 % verrattuna alkuperäiseen käämitettyyn asynkroniseen moottoriin samassa nostotehtävässä.

Moottorin käyttötietojen seurannan ja analysoinnin avulla kestomagneettimoottoreiden hyötysuhde pysyy korkealla tasolla erilaisissa käyttöolosuhteissa, erityisesti keskisuurilla ja suurilla kuormituksilla, joissa hyötysuhdeetu on selvempi.

(2). Hiilikaivosten hakemustapaukset

Hiilikaivoksen nostin on asennettu kestomagneettiteknologialla. Sen kestomagneettitahtimoottoreiden teho on 800 kW, ja niitä käytetään pääasiassa henkilöstön ja hiilen nostamiseen ja kuljettamiseen. Hiilikaivoksen sähköverkon rajallisen kapasiteetin vuoksi kestomagneettitahtimoottoreiden korkea tehokerroin vähentää tehokkaasti sähköverkon kuormitusta. Käytön aikana sähköverkon jännite ei vaihdellut merkittävästi nostimen käynnistyksen tai toiminnan vuoksi, mikä varmisti muiden hiilikaivoksen sähkölaitteiden normaalin toiminnan.

4. Kestomagneettimoottorin tuleva kehityssuuntaus kaivosnostimessa

(1). Korkean suorituskyvyn kestomagneettisten materiaalien tutkimus, kehitys ja soveltaminen

Materiaalitieteen jatkuvan kehityksen myötä uusien korkean suorituskyvyn kestomagneettimateriaalien tutkimuksesta ja kehityksestä on tullut tärkeä suunta kaivosnostimien kestomagneettiteknologian kehittämisessä. Esimerkiksi harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaalien uuden sukupolven odotetaan saavuttavan läpimurtoja magneettisen energian tuotteessa, koersitiivivoimassa, lämpötilavakaudessa jne. Suurempi magneettinen energiatuote mahdollistaa kestomagneettimoottorien suuremman tehon tuottamisen pienemmällä tilavuudella ja painolla, mikä parantaa entisestään kaivosnostimien tehotiheyttä; parempi lämpötilavakaus mahdollistaa kestomagneettimoottorien sopeutumisen ankarampiin kaivosympäristöihin, kuten korkean lämpötilan syviin kaivoksiin; vahvempi koersitiivivoima parantaa kestomagneetin demagnetisoitumisen estokykyä ja parantaa moottorin luotettavuutta ja käyttöikää.

(2). Älykkään ohjausteknologian integrointi

Tulevaisuudessa kaivosnostimien kestomagneettiteknologia integroidaan syvästi älykkääseen ohjausteknologiaan. Tekoälyn, big datan, esineiden internetin ja muiden edistyneiden teknologioiden avulla nostimien älykäs käyttö ja huolto toteutetaan. Esimerkiksi asentamalla suuri määrä antureita kestomagneettimoottorien ja -nostimien keskeisiin osiin voidaan kerätä käyttötietoja reaaliajassa, ja tietoja voidaan analysoida ja käsitellä tekoälyalgoritmien avulla laitteiden vikojen varhaiseksi ennustamiseksi ja diagnosoimiseksi, huoltosuunnitelmien laatimiseksi etukäteen, laitteiden vikaantumisasteen vähentämiseksi ja käyttövarmuuden parantamiseksi. Samalla älykäs ohjausjärjestelmä voi automaattisesti optimoida moottorin käyttöparametreja, kuten nopeutta, vääntömomenttia jne., kaivoksen todellisten tuotantotarpeiden ja nostimen toimintatilan mukaan, jotta saavutetaan energiansäästön ja tehokkuuden parantamisen tavoite sekä parannetaan kaivoksen tuotantotehokkuutta ja taloudellisia hyötyjä.

(3). Järjestelmäintegraatio ja modulaarinen suunnittelu

Pysyvän magneettiteknologian käytön helppouden ja ylläpidettävyyden parantamiseksi kaivosnostimissa järjestelmäintegraatiosta ja modulaarisesta suunnittelusta tulee kehitystrendi. Erilaiset osajärjestelmät, kuten kestomagneettimoottorit, jarrutusjärjestelmät ja turvallisuuden valvontajärjestelmät, on integroitu tiiviisti standardoiduiksi toiminnallisiksi moduuleiksi. Kaivosta rakennettaessa tai laitteita kunnostettaessa tarvitsee vain valita sopivat moduulit kokoonpanoa ja asennusta varten todellisten tarpeiden mukaan, mikä lyhentää huomattavasti laitteiden asennus- ja käyttöönottosykliä ja vähentää suunnittelukustannuksia. Lisäksi modulaarinen suunnittelu helpottaa laitteiden huoltoa ja päivityksiä. Kun moduuli vikaantuu, se voidaan vaihtaa nopeasti, mikä vähentää seisokkiaikaa ja parantaa kaivoksen tuotannon jatkuvuutta.

5. Anhui Mingtengin kestomagneettimoottorin tekniset edut

Anhui Mingteng pysyvämagneettisten koneiden ja sähkölaitteiden Co., Ltd（https://www.mingtengmotor.com/).perustettiin vuonna 2007. Mingtengillä on tällä hetkellä yli 280 työntekijää, joista yli 50 on ammattilaisia ​​ja teknisiä työntekijöitä. Se on erikoistunut erittäin tehokkaiden kestomagneettisynkronimoottoreiden tutkimukseen ja kehitykseen, tuotantoon ja myyntiin. Sen tuotteet kattavat täyden valikoiman korkeajännitteisiä, matalajännitteisiä, vakiotaajuisia, muuttuvataajuisia, perinteisiä, räjähdyssuojattuja, suorakäyttöisiä, sähkörullia, all-in-one-koneita jne. 17 vuoden teknisen kertymisen jälkeen sillä on kyky kehittää täyden valikoiman kestomagneettimoottoreita. Sen tuotteet kattavat useita teollisuudenaloja, kuten teräs-, sementti- ja kaivosteollisuuden, ja ne voivat vastata erilaisten työolosuhteiden ja laitteiden tarpeisiin.

Ming Teng käyttää modernia moottorisuunnitteluteoriaa, ammattimaista suunnitteluohjelmistoa ja itse kehittämäänsä kestomagneettimoottorin suunnitteluohjelmaa simuloidakseen kestomagneettimoottorin sähkömagneettista kenttää, nestekenttää, lämpötilakenttää, jännityskenttää jne., optimoidakseen magneettipiirin rakenteen, parantaakseen moottorin energiatehokkuutta ja ratkaistakseen suurten kestomagneettimoottorien paikan päällä tapahtuvan laakerinvaihdon vaikeudet ja kestomagneetin demagnetisoitumisen ongelman varmistaen pohjimmiltaan kestomagneettimoottorien luotettavan käytön.

6. Johtopäätös

Kestomagneettimoottorien käyttö kaivosnostimissa on osoittanut erinomaista suorituskykyä turvallisuuden ja teknologisen kehityksen kannalta. Käyttöjärjestelmässä kestomagneettitahtimoottoreiden korkea hyötysuhde, korkea tehokerroin ja hyvät vääntömomenttiominaisuudet tarjoavat vankan perustan nostimen turvalliselle ja vakaalle käytölle.

Käytännön tapausanalyysin perusteella voidaan nähdä, että kestomagneettimoottorit ovat saavuttaneet merkittäviä tuloksia kaivosnostimien käytössä erityyppisissä kaivoksissa, olipa kyse sitten energiankulutuksen vähentämisestä, ylläpitokustannusten alentamisesta tai henkilöstön ja laitteiden turvallisuuden varmistamisesta. Tulevaisuudessa korkean suorituskyvyn kestomagneettimateriaalien kehityksen, älykkään ohjausteknologian integroinnin sekä järjestelmäintegraation ja modulaarisen suunnittelun edistymisen myötä kaivosnostimien kestomagneettimoottorit avaavat laajemmat kehitysnäkymät ja antavat vahvan sysäyksen kaivosteollisuuden turvalliselle tuotannolle ja tehokkaalle toiminnalle. Harkitessaan nostotekniikan päivittämistä tai uusien laitteiden hankintaa kaivosasiakkaiden tulisi täysin hyödyntää kestomagneettimoottorien valtava potentiaali ja soveltaa kestomagneettimoottoreita kohtuullisesti yhdessä omien kaivostensa todellisten työolosuhteiden, tuotantotarpeiden ja taloudellisen vahvuuden kanssa kaivosyritysten kestävän kehityksen saavuttamiseksi.

Tekijänoikeus: Tämä artikkeli on uudelleenjulkaisu alkuperäisestä linkistä:

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

Tämä artikkeli ei edusta yrityksemme näkemyksiä. Jos sinulla on eriäviä mielipiteitä tai näkemyksiä, korjathan ne!