1. Sissejuhatus

Kaevandustranspordi süsteemi peamise põhiseadmena vastutab kaevandustõstuk personali, maakide, materjalide jms tõstmise ja langetamise eest. Selle töö ohutus, töökindlus ja efektiivsus on otseselt seotud kaevanduse tootmistõhususe ning personali elu ja vara ohutusega. Tänapäevase teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga on püsimagnetitehnoloogia rakendamine kaevandustõstukite valdkonnas järk-järgult muutunud uurimisvaldkonnaks.

Püsimagnetiga mootoritel on palju eeliseid, näiteks suur võimsustihedus, kõrge efektiivsus ja madal müratase. Nende kasutamine kaevandustõstukites peaks oluliselt parandama seadmete jõudlust, pakkudes samal ajal uusi võimalusi ja väljakutseid ohutuse tagamise osas.

2. Püsimagnetitehnoloogia rakendamine kaevandustõstuki ajamisüsteemis

(1) .Püsimagnetiga sünkroonmootori tööpõhimõte

Püsimagnetiga sünkroonmootorid töötavad elektromagnetilise induktsiooni seaduse alusel. Põhiprintsiip on see, et kui kolmefaasiline vahelduvvool läbib staatori mähist, tekib pöörlev magnetväli, mis interakteerub rootori püsimagneti magnetväljaga, tekitades seeläbi elektromagnetilise pöördemomendi, mis paneb mootori pöörlema. Rootori püsimagnetid pakuvad stabiilset magnetvälja allikat ilma täiendava ergastusvoolu vajaduseta, mis muudab mootori konstruktsiooni suhteliselt lihtsaks ja parandab energia muundamise efektiivsust. Kaevandustõstukite rakenduste puhul peab mootor sageli vahetama erinevate töötingimuste vahel, näiteks suure koormuse ja väikese kiiruse ning väikese koormuse ja suure kiiruse korral. Püsimagnetiga sünkroonmootor reageerib oma suurepäraste pöördemomendi omadustega kiiresti, et tagada tõstuki sujuv töö.

(2). Tehnoloogiline areng võrreldes traditsiooniliste ajamisüsteemidega

1. Tõhususe võrdlusanalüüs

Traditsioonilisi kaevandustõstukeid käitavad enamasti mähis-rootormootorid, millel on suhteliselt madal efektiivsus. Asünkroonmootorite kaod hõlmavad peamiselt staatori vase kadu, rootori vase kadu, raua kadu, mehaanilist kadu ja hajumiskaod. Kuna püsimagnetiga sünkroonmootoril puudub ergastusvool, on selle rootori vase kadu peaaegu null ja raua kadu on suhteliselt stabiilsete magnetvälja omaduste tõttu samuti väiksem. Tegelike katseandmete võrdluse abil (nagu on näidatud joonisel 1) on erinevate koormuskiiruste korral püsimagnetiga sünkroonmootori efektiivsus oluliselt kõrgem kui mähis-rootormootoril. Koormuskiiruse vahemikus 50–100% võib püsimagnetiga sünkroonmootori efektiivsus olla umbes 10–20% kõrgem kui mähis-rootormootoril, mis võib oluliselt vähendada energiatarbimist kaevandustõstukite pikaajalisel töötamisel.

Joonis 1: Püsimagnetiga sünkroonmootori ja mähisega rootoriga asünkroonmootori efektiivsuse võrdluskõver

2. Võimsusteguri parandamine

Kui mähisrootoriga asünkroonmootor töötab, on selle võimsustegur tavaliselt vahemikus 0,7–0,85 ning võrgu nõuete täitmiseks on vaja täiendavaid reaktiivvõimsuse kompenseerimisseadmeid. Püsimagnetiga sünkroonmootori võimsustegur võib olla kuni 0,96 või suurem, lähedane 1-le. Selle põhjuseks on see, et püsimagneti tekitatud magnetväli vähendab oluliselt mootori töötamise ajal reaktiivvõimsuse nõudlust. Suur võimsustegur mitte ainult ei vähenda elektrivõrgu reaktiivvõimsuse koormust ja paranda elektrivõrgu võimsuse kvaliteeti, vaid vähendab ka kaevandusettevõtete elektrienergia kulusid ning reaktiivkompensatsiooniseadmete investeerimis- ja hoolduskulusid.

(3). Mõju kaevandustõstukite ohutule tööle

1. Käivitus- ja pidurdusomadused

Püsimagnetiga sünkroonmootorite käivitusmoment on sujuv ja täpselt juhitav. Kaevandustõstuki käivitamise hetkel aitab see vältida probleeme, nagu trossi värisemine ja rihmaratta suurenenud kulumine, mis on põhjustatud liigsest pöördemomendist traditsiooniliste mootorite käivitamisel. Selle käivitusvool on väike ega põhjusta elektrivõrgus suuri pingekõikumisi, tagades kaevanduse teiste elektriseadmete normaalse töö.

Pidurdamise osas saab püsimagnetiga sünkroonmootoreid kombineerida täiustatud vektorjuhtimistehnoloogiaga, et saavutada täpne pidurdusmomendi reguleerimine. Näiteks tõstuki aeglustusfaasis, reguleerides staatori voolu suurust ja faasi, läheb mootor energia tootmise pidurdusolekusse, muutes tõstuki kineetilise energia elektrienergiaks ja suunates selle tagasi elektrivõrku, saavutades seega energiasäästliku pidurdamise. Võrreldes traditsiooniliste pidurdusmeetoditega vähendab see pidurdusmeetod mehaaniliste pidurikomponentide kulumist, pikendab pidurisüsteemi kasutusiga, vähendab pidurite ülekuumenemisest tingitud piduririkete ohtu ning parandab tõstuki pidurdamise ohutust ja töökindlust.

2. Vea redundantsus ja veataluvus

Mõned püsimagnetiga sünkroonmootorid kasutavad mitmefaasilist mähise konstruktsiooni, näiteks kuuefaasiline püsimagnetiga sünkroonmootor. Kui mootori faasimähis rikki läheb, saavad ülejäänud faasimähised siiski mootori põhitöö säilitada, kuid väljundvõimsus väheneb vastavalt. See rikke koondamise disain võimaldab kaevandustõstukil tõsta tõstekonteinerit ohutult puuraugu pea või põhja isegi osalise mootori rikke korral, vältides tõstuki hõljumist võlli keskel mootori rikke tõttu, tagades seega personali ja seadmete ohutuse. Näiteks kuuefaasilise püsimagnetiga sünkroonmootori puhul, eeldades, et üks faasimähistest on avatud, saavad ülejäänud viiefaasilised mähised mootori pöördemomendi jaotuse teooria kohaselt ikkagi anda umbes 80% nimipöördemomendist (konkreetne väärtus on seotud mootori parameetritega), mis on piisav lifti aeglase töö säilitamiseks ja ohutuse tagamiseks.

3. Tegeliku juhtumi analüüs

(1). Rakendusjuhud metallikaevandustes

Suures metallikaevanduses kasutatakse püsimagnetiga sünkroonmootorit nimivõimsusega P = 3000 kW. Pärast selle mootori kasutamist sama tõsteülesande korral väheneb aastane energiatarve umbes 18% võrreldes algse mähisega asünkroonmootoriga.

Mootori tööandmete jälgimise ja analüüsi abil püsimagnetiga sünkroonmootorite efektiivsus püsib kõrgel tasemel erinevates töötingimustes, eriti keskmise ja suure koormuse korral, kus efektiivsuse eelis on ilmsem.

(2). Söekaevanduste rakendusjuhtumid

Söekaevandus paigaldas püsimagnetitehnoloogiat kasutava kaevandustõstuki. Selle püsimagnetiga sünkroonmootori võimsus on 800 kW ja seda kasutatakse peamiselt personali ja söe tõstmiseks ja transportimiseks. Söekaevanduse elektrivõrgu piiratud võimsuse tõttu vähendab püsimagnetiga sünkroonmootori kõrge võimsustegur tõhusalt elektrivõrgu koormust. Töötamise ajal ei toimunud tõstuki käivitamise ega töötamise tõttu elektrivõrgu pinges olulisi kõikumisi, mis tagas söekaevanduse teiste elektriseadmete normaalse töö.

4. Kaevandustõstuki püsimagnetmootori edasine arengusuund

(1). Suure jõudlusega püsimagnetmaterjalide uurimine, arendamine ja rakendamine

Materjaliteaduse pideva arenguga on uute suure jõudlusega püsimagnetmaterjalide uurimine ja arendamine muutunud oluliseks suunaks kaevandustõstukite püsimagnettehnoloogia arendamisel. Näiteks eeldatakse, et uue põlvkonna haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalid saavutavad läbimurdeid magnetilise energia korrutise, sunnijõu, temperatuuri stabiilsuse jms osas. Suurem magnetilise energia korrutis võimaldab püsimagnetmootoritel toota suuremat võimsust väiksema mahu ja kaalu juures, parandades veelgi kaevandustõstukite võimsustihedust; parem temperatuuri stabiilsus võimaldab püsimagnetmootoritel kohaneda karmimate kaevanduskeskkondadega, näiteks kõrge temperatuuriga sügavate kaevandustega; tugevam sunnijõud suurendab püsimagneti demagnetiseerumisvastast võimet ning parandab mootori töökindlust ja kasutusiga.

(2). Intelligentse juhtimistehnoloogia integreerimine

Tulevikus integreeritakse kaevandustõstukite püsimagnetitehnoloogia sügavalt intelligentse juhtimistehnoloogiaga. Tehisintellekti, suurandmete, asjade interneti ja muude täiustatud tehnoloogiate abil saavutatakse tõstukite intelligentne käitamine ja hooldus. Näiteks püsimagnetmootorite ja tõstukite põhikomponentidele suure hulga andurite paigaldamisega saab reaalajas koguda tööandmeid ning andmeid saab tehisintellekti algoritmide abil analüüsida ja töödelda, et saavutada seadmete rikete varajane ennustamine ja diagnoosimine, koostada hooldusplaanid ette, vähendada seadmete rikete määra ja parandada töökindlust. Samal ajal saab intelligentne juhtimissüsteem automaatselt optimeerida mootori tööparameetreid, nagu kiirus, pöördemoment jne, vastavalt kaevanduse tegelikele tootmisvajadustele ja tõstuki tööolekule, et saavutada energiasäästu ja efektiivsuse parandamise eesmärk ning parandada kaevanduse tootmise efektiivsust ja majanduslikku kasu.

(3). Süsteemide integreerimine ja modulaarne disain

Püsimagnetitehnoloogia kasutamise mugavuse ja hooldatavuse parandamiseks kaevandustõstukites saavad süsteemide integreerimisest ja moodulkonstruktsioonist arengusuund. Erinevad alamsüsteemid, nagu püsimagnetmootorid, pidurisüsteemid ja ohutusjärelevalvesüsteemid, on tihedalt integreeritud, moodustades standardiseeritud funktsionaalseid mooduleid. Kaevanduse ehitamisel või seadmete renoveerimisel peate valima ainult sobivad moodulid kokkupanekuks ja paigaldamiseks vastavalt tegelikele vajadustele, mis lühendab oluliselt seadmete paigaldamise ja kasutuselevõtu tsüklit ning vähendab ehitusprojekteerimise kulusid. Lisaks hõlbustab moodulkonstruktsioon seadmete hooldust ja uuendamist. Mooduli rikke korral saab selle kiiresti välja vahetada, vähendades seisakuid ja parandades kaevanduse tootmise järjepidevust.

5. Anhui Mingtengi püsimagnetmootori tehnilised eelised

Anhui Mingtengi püsimagnetmasinate ja elektriseadmete Co., Ltd.https://www.mingtengmotor.com/).asutati 2007. aastal. Mingtengis töötab praegu üle 280 inimese, sealhulgas üle 50 erialase ja tehnilise personali. See on spetsialiseerunud ülikõrge efektiivsusega püsimagnetiga sünkroonmootorite uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Selle tooted hõlmavad laia valikut kõrgepinge-, madalpinge-, püsisageduse-, muudetava sagedusega, tavapäraseid, plahvatuskindlaid, otseülekandega, elektrirullikuid, kõik-ühes masinaid jne. Pärast 17-aastast tehnilist akumuleerumist on ettevõte võimeline välja töötama laia valikut püsimagnetiga mootoreid. Selle tooted hõlmavad erinevaid tööstusharusid, nagu terase-, tsemendi- ja kaevandustööstus, ning suudavad rahuldada erinevate töötingimuste ja seadmete vajadusi.

Ming Teng kasutab püsimagnetmootori elektromagnetvälja, vedelikuvälja, temperatuurivälja, pingevälja jms simuleerimiseks, magnetilise vooluahela struktuuri optimeerimiseks, mootori energiatõhususe parandamiseks ning suurte püsimagnetmootorite kohapealse laagrite vahetamise raskuste ja püsimagneti demagnetiseerimise probleemi lahendamiseks kaasaegset mootorite projekteerimise teooriat, professionaalset projekteerimistarkvara ja isearendatud püsimagnetmootorite projekteerimisprogrammi, tagades põhimõtteliselt püsimagnetmootorite usaldusväärse kasutamise.

6. Kokkuvõte

Püsimagnetiga mootorite kasutamine kaevandustõstukites on näidanud suurepäraseid tulemusi ohutuse ja tehnoloogilise arengu osas. Ajamisüsteemis loovad püsimagnetiga sünkroonmootorite kõrge efektiivsus, kõrge võimsustegur ja head pöördemomendi omadused kindla aluse tõstuki ohutuks ja stabiilseks tööks.

Tegelike juhtumite analüüsi kaudu on näha, et püsimagnetmootorid on saavutanud märkimisväärseid tulemusi kaevandustõstukite rakendamisel erinevat tüüpi kaevandustes, olgu selleks siis energiatarbimise vähendamine, hoolduskulude vähendamine või personali ja seadmete ohutuse tagamine. Tulevikku vaadates avavad kaevandustõstukite püsimagnetmootorid tänu suure jõudlusega püsimagnetmaterjalide arendamisele, intelligentse juhtimistehnoloogia integreerimisele ning süsteemide integreerimise ja moodulkonstruktsiooni arengule laiema arenguperspektiivi, andes tugeva tõuke kaevandustööstuse ohutule tootmisele ja tõhusale toimimisele. Tõstetehnoloogia uuendamise või uute seadmete ostmise kaalumisel peaksid kaevanduskliendid täielikult ära tundma püsimagnetmootorite tohutu potentsiaali ning rakendama püsimagnetmootoreid mõistlikult koos oma kaevanduste tegelike töötingimuste, tootmisvajaduste ja majandusliku tugevusega, et saavutada kaevandusettevõtete säästev areng.

Autoriõigus: See artikkel on originaallingi kordustrükk:

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

See artikkel ei esinda meie ettevõtte seisukohti. Kui teil on teistsuguseid arvamusi või seisukohti, palun parandage meid!