1. Въведение

Като ключово основно оборудване на минната транспортна система, минният подемник е отговорен за повдигането и спускането на персонал, руди, материали и др. Безопасността, надеждността и ефективността на неговата работа са пряко свързани с производствената ефективност на мината и безопасността на живота и имуществото на персонала. С непрекъснатото развитие на съвременната наука и технологии, приложението на технологията с постоянни магнити в областта на минните подемници постепенно се превърна в гореща точка на изследване.

Двигателите с постоянни магнити имат много предимства, като например висока плътност на мощността, висока ефективност и нисък шум. Очаква се прилагането им в минни подемници значително да подобри производителността на оборудването, като същевременно донесе нови възможности и предизвикателства по отношение на осигуряването на безопасност.

2. Приложение на технологията с постоянни магнити в задвижващата система на минните подемници

(1). Принцип на работа на синхронен двигател с постоянен магнит

Синхронните двигатели с постоянни магнити работят въз основа на закона за електромагнитната индукция. Основният принцип е, че когато трифазен променлив ток преминава през статорната намотка, се генерира въртящо се магнитно поле, което взаимодейства с магнитното поле на постоянния магнит върху ротора, като по този начин генерира електромагнитен въртящ момент, който задвижва двигателя да се върти. Постоянните магнити върху ротора осигуряват стабилен източник на магнитно поле без необходимост от допълнителен възбуждащ ток, което прави структурата на двигателя сравнително опростена и подобрява ефективността на преобразуване на енергия. В сценарии на приложение на минни подемници, двигателят трябва често да превключва между различни работни условия, като например голямо натоварване, ниска скорост и леко натоварване, висока скорост. Синхронният двигател с постоянни магнити може да реагира бързо със своите отлични характеристики на въртящия момент, за да осигури безпроблемната работа на подемника.

(2). Технологичен напредък в сравнение с традиционните задвижващи системи

1. Сравнителен анализ на ефективността

Традиционните минни подемници се задвижват предимно от асинхронни двигатели с навит ротор, които имат относително нисък КПД. Загубите на асинхронните двигатели включват главно загуби на мед в статора, загуби на мед в ротора, загуби на желязо, механични загуби и загуби от разсейване. Тъй като в синхронния двигател с постоянни магнити няма възбуждащ ток, загубите на мед в ротора са почти нулеви, а загубите на желязо също са намалени поради относително стабилните характеристики на магнитното поле. Чрез сравнение на действителните тестови данни (както е показано на Фигура 1), при различни скорости на натоварване, ефективността на синхронния двигател с постоянни магнити е значително по-висока от тази на асинхронния двигател с навит ротор. В диапазона на натоварване от 50% до 100%, ефективността на синхронния двигател с постоянни магнити може да бъде с около 10% до 20% по-висока от тази на асинхронния двигател с навит ротор, което може значително да намали разходите за енергия при дългосрочна работа на минните подемници.

Фигура 1: Крива на сравнение на ефективността на синхронен двигател с постоянен магнит и асинхронен двигател с навит ротор

2. Подобряване на фактора на мощността

Когато асинхронен двигател с навит ротор работи, неговият коефициент на мощност обикновено е между 0,7 и 0,85 и са необходими допълнителни устройства за компенсация на реактивната мощност, за да се отговорят на изискванията на мрежата. Коефициентът на мощност на синхронен двигател с постоянен магнит може да достигне 0,96 или повече, близо до 1. Това е така, защото магнитното поле, генерирано от постоянния магнит, значително намалява търсенето на реактивна мощност по време на работа на двигателя. Високият коефициент на мощност не само намалява натоварването на електропреносната мрежа от реактивна мощност и подобрява качеството на електроенергията, но също така намалява разходите за електроенергия на минните предприятия и намалява инвестиционните и разходите за поддръжка на оборудването за компенсация на реактивната мощност.

(3). Въздействие върху безопасната експлоатация на минни подемници

1. Характеристики на стартиране и спиране

Пусковият въртящ момент на синхронните двигатели с постоянни магнити е плавен и прецизно контролируем. В момента на стартиране на минния подемник, това може да избегне проблеми като треперене на стоманено въже и повишено износване на ролката, причинени от прекомерно въздействие на въртящия момент при стартиране на традиционните двигатели. Пусковият ток е малък и не причинява големи колебания на напрежението в електрическата мрежа, осигурявайки нормалната работа на другото електрическо оборудване в мината.

По отношение на спирането, синхронните двигатели с постоянни магнити могат да се комбинират с усъвършенствана технология за векторно управление, за да се постигне прецизно регулиране на спирачния момент. Например, по време на фазата на забавяне на телфера, чрез контролиране на величината и фазата на статорния ток, двигателят влиза в състояние на спиране за генериране на енергия, преобразувайки кинетичната енергия на телфера в електрическа енергия и я връщайки обратно към електрическата мрежа, като по този начин се постига енергоспестяващо спиране. В сравнение с традиционните методи на спиране, този метод на спиране намалява износването на механичните компоненти на спирачката, удължава експлоатационния живот на спирачната система, намалява риска от повреда на спирачката поради прегряване на спирачката и подобрява безопасността и надеждността на спирането на телфера.

2. Резервиране на грешки и отказоустойчивост

Някои синхронни двигатели с постоянни магнити използват многофазна конструкция на намотките, като например шестфазен синхронен двигател с постоянни магнити. Когато фазова намотка на двигателя се повреди, останалите фазови намотки все още могат да поддържат основната работа на двигателя, но изходната мощност ще бъде намалена съответно. Тази конструкция за резервиране на повреди позволява на минния подемник безопасно да повдига подемния контейнер до главата на кладенеца или дъното на кладенеца, дори в случай на частична повреда на двигателя, като се избягва задържането на подемника в средата на шахтата поради повреда на двигателя, като по този начин се гарантира безопасността на персонала и оборудването. Вземайки за пример шестфазен синхронен двигател с постоянни магнити, ако приемем, че едната от фазовите намотки е отворена, съгласно теорията за разпределение на въртящия момент на двигателя, останалите петфазни намотки все още могат да осигурят около 80% от номиналния въртящ момент (специфичната стойност е свързана с параметрите на двигателя), което е достатъчно, за да се поддържа бавната работа на асансьора и да се гарантира безопасността.

3. Анализ на действителния случай

(1). Случаи на приложение в металургични мини

Голяма металургична мина използва синхронен двигател с постоянен магнит за задвижване на синхронен двигател с постоянен магнит и номинална мощност P=3000kw. След използване на този двигател, в сравнение с оригиналния асинхронен двигател с намотка, при същата задача за повдигане, годишната консумация на енергия е намалена с около 18%.

Чрез наблюдение и анализ на данните за работата на двигателя, ефективността на синхронните двигатели с постоянни магнити остава на високо ниво при различни работни условия, особено при средни и високи скорости на натоварване, където предимството в ефективността е по-очевидно.

(2). Случаи на кандидатстване за въглищна мина

Въглищна мина инсталира минен подемник, използващ технология с постоянни магнити. Неговият синхронен двигател с постоянни магнити е с мощност 800 kW и се използва главно за повдигане и транспортиране на персонал и въглища. Поради ограничения капацитет на електропреносната мрежа на въглищната мина, високият коефициент на мощност на синхронния двигател с постоянни магнити ефективно намалява натоварването на електропреносната мрежа. По време на работа не е имало значителни колебания в напрежението на електропреносната мрежа поради стартиране или работа на подемника, което е осигурило нормалната работа на другото електрическо оборудване във въглищната мина.

4. Тенденция на бъдещо развитие на двигател с постоянен магнит за минна телфер

(1). Изследване, разработване и приложение на високоефективни постоянни магнитни материали

С непрекъснатия напредък на материалознанието, изследванията и разработването на нови високопроизводителни постоянни магнитни материали се превърнаха във важна насока за развитието на технологията за постоянни магнити за минни подемници. Например, новото поколение редкоземни постоянни магнитни материали се очаква да постигне пробиви в магнитния енергиен продукт, коерцитивната сила, температурната стабилност и др. По-високият магнитен енергиен продукт ще позволи на двигателите с постоянни магнити да генерират по-голяма мощност с по-малък обем и тегло, което допълнително ще подобри плътността на мощността на минните подемници; по-добрата температурна стабилност ще позволи на двигателите с постоянни магнити да се адаптират към по-сурови минни среди, като например дълбоки мини с висока температура; по-силната коерцитивна сила ще подобри способността на постоянния магнит да се размагнитва и ще подобри надеждността и експлоатационния живот на двигателя.

(2). Интегриране на интелигентна технология за управление

В бъдеще технологията с постоянни магнити в минните подемници ще бъде дълбоко интегрирана с интелигентната технология за управление. С помощта на изкуствен интелект, големи данни, интернет на нещата и други съвременни технологии ще се реализира интелигентната работа и поддръжка на подемниците. Например, чрез инсталиране на голям брой сензори върху ключови компоненти на двигатели и подемници с постоянни магнити, оперативните данни могат да се събират в реално време и да се анализират и обработват с помощта на алгоритми с изкуствен интелект, за да се постигне ранно прогнозиране и диагностика на повреди в оборудването, да се изготвят предварително планове за поддръжка, да се намалят процентите на повреди в оборудването и да се подобри експлоатационната надеждност. В същото време интелигентната система за управление може автоматично да оптимизира работните параметри на двигателя, като скорост, въртящ момент и др., в зависимост от действителните производствени нужди на мината и работното състояние на подемника, така че да се постигне целта за пестене на енергия и подобряване на ефективността и да се подобрят ефективността на производството и икономическите ползи за мината.

(3). Системна интеграция и модулен дизайн

За да се подобри удобството и поддръжката на приложението на технологията с постоянни магнити в минните подемници, системната интеграция и модулният дизайн ще се превърнат в тенденция за развитие. Различните подсистеми, като двигатели с постоянни магнити, спирачни системи и системи за наблюдение на безопасността, са силно интегрирани, за да образуват стандартизирани функционални модули. При изграждането на мина или обновяването на оборудване е необходимо само да изберете подходящите модули за сглобяване и монтаж според реалните нужди, което значително съкращава цикъла на монтаж и въвеждане в експлоатация на оборудването и намалява разходите за инженерно-строително производство. Освен това, модулният дизайн улеснява поддръжката и надстройката на оборудването. Когато даден модул се повреди, той може бързо да бъде заменен, което намалява времето за престой и подобрява непрекъснатостта на производството в мината.

5. Технически предимства на двигателя с постоянен магнит Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd. (ООД)https://www.mingtengmotor.com/）. е основана през 2007 г. В момента Mingteng има над 280 служители, включително над 50 професионални и технически специалисти. Компанията е специализирана в научноизследователската и развойна дейност, производството и продажбите на ултрависокоефективни синхронни двигатели с постоянни магнити. Продуктите ѝ обхващат пълна гама от високоволтови, нисковолтови, с постоянна честота, с променлива честота, конвенционални, взривозащитени, с директно задвижване, електрически ролки, машини „всичко в едно“ и др. След 17 години техническо натрупване, компанията има способността да разработва пълна гама от двигатели с постоянни магнити. Продуктите ѝ обхващат различни индустрии като стоманодобив, цимент и минно дело, и могат да отговорят на нуждите на различни работни условия и оборудване.

Минг Тенг използва съвременна теория за проектиране на двигатели, професионален софтуер за проектиране и самостоятелно разработена програма за проектиране на двигатели с постоянни магнити, за да симулира електромагнитното поле, флуидното поле, температурното поле, полето на напрежение и др. на двигателя с постоянни магнити, да оптимизира структурата на магнитната верига, да подобри енергийната ефективност на двигателя и да реши трудностите при подмяната на лагери на място на големи двигатели с постоянни магнити и проблема с размагнитването на постоянните магнити, като по този начин фундаментално гарантира надеждното използване на двигатели с постоянни магнити.

6. Заключение

Приложението на двигатели с постоянни магнити в минните подемници демонстрира отлични резултати по отношение на безопасността и технологичния напредък. В задвижващата система високата ефективност, високият коефициент на мощност и добрите характеристики на въртящия момент на синхронните двигатели с постоянни магнити осигуряват солидна основа за безопасната и стабилна работа на подемника.

Чрез анализ на реални случаи може да се види, че двигателите с постоянни магнити са постигнали забележителни резултати в приложението на минни подемници в различни видове мини, независимо дали става въпрос за намаляване на консумацията на енергия, намаляване на разходите за поддръжка или осигуряване на безопасността на персонала и оборудването. С поглед към бъдещето, с разработването на високопроизводителни материали с постоянни магнити, интегрирането на интелигентна технология за управление и напредъка в системната интеграция и модулния дизайн, двигателите с постоянни магнити за минни подемници ще отведат до по-широка перспектива за развитие, вливайки силен тласък в безопасното производство и ефективната работа на минната индустрия. Когато обмислят модернизиране на технологията за подемници или закупуване на ново оборудване, клиентите в минния сектор трябва напълно да осъзнаят огромния потенциал на двигателите с постоянни магнити и разумно да прилагат двигатели с постоянни магнити в комбинация с реалните условия на труд, производствените нужди и икономическата мощ на собствените си мини, за да постигнат устойчиво развитие на минните предприятия.

Авторско право: Тази статия е препечатка на оригиналната връзка:

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

Тази статия не представлява гледната точка на нашата компания. Ако имате различни мнения или възгледи, моля, поправете ни!