1. Introducere

Fiind echipamentul cheie al sistemului de transport minier, elevatorul minier este responsabil pentru ridicarea și coborârea personalului, minereurilor, materialelor etc. Siguranța, fiabilitatea și eficiența funcționării sale sunt direct legate de eficiența producției minei și de siguranța vieții și a bunurilor personalului. Odată cu dezvoltarea continuă a științei și tehnologiei moderne, aplicarea tehnologiei magneților permanenți în domeniul elevatoarelor miniere a devenit treptat un punct fierbinte de cercetare.

Motoarele cu magneți permanenți au numeroase avantaje, cum ar fi densitatea mare de putere, eficiența ridicată și zgomotul redus. Aplicarea lor la palanele miniere este de așteptat să îmbunătățească semnificativ performanța echipamentelor, aducând totodată noi oportunități și provocări în ceea ce privește asigurarea siguranței.

2. Aplicarea tehnologiei cu magneți permanenți în sistemul de acționare a elevatoarelor miniere

(1). Principiul de funcționare al motorului sincron cu magneți permanenți

Motoarele sincrone cu magneți permanenți funcționează pe baza legii inducției electromagnetice. Principiul de bază este că, atunci când curentul alternativ trifazat trece prin înfășurarea statorului, se generează un câmp magnetic rotativ, care interacționează cu câmpul magnetic al magnetului permanent de pe rotor, generând astfel un cuplu electromagnetic pentru a acționa motorul în rotație. Magneții permanenți de pe rotor oferă o sursă stabilă de câmp magnetic fără a fi nevoie de curent de excitație suplimentar, ceea ce face ca structura motorului să fie relativ simplă și îmbunătățește eficiența conversiei energiei. În scenariile de aplicații ale palanelor miniere, motorul trebuie să comute frecvent între diferite condiții de funcționare, cum ar fi sarcină mare, viteză mică și sarcină ușoară, viteză mare. Motorul sincron cu magneți permanenți poate răspunde rapid cu caracteristicile sale excelente de cuplu pentru a asigura funcționarea lină a palanului.

(2). Progres tehnologic în comparație cu sistemele de acționare tradiționale

1. Analiza comparativă a eficienței

Palanele miniere tradiționale sunt acționate în mare parte de motoare asincrone cu rotor bobinat, care au o eficiență relativ scăzută. Pierderile motoarelor asincrone includ în principal pierderile de cupru la stator, pierderile de cupru la rotor, pierderile de fier, pierderile mecanice și pierderile de parcare. Deoarece nu există curent de excitație în motorul sincron cu magnet permanent, pierderile de cupru la rotor sunt aproape zero, iar pierderile de fier sunt, de asemenea, reduse datorită caracteristicilor câmpului magnetic relativ stabile. Prin compararea datelor de testare reale (așa cum se arată în Figura 1), sub diferite rate de sarcină, eficiența motorului sincron cu magnet permanent este semnificativ mai mare decât cea a motorului asincron cu rotor bobinat. În intervalul ratei de sarcină de 50% - 100%, eficiența motorului sincron cu magnet permanent poate fi cu aproximativ 10% - 20% mai mare decât cea a motorului asincron cu rotor bobinat, ceea ce poate reduce semnificativ costurile de consum de energie pentru funcționarea pe termen lung a palanelor miniere.

Figura 1: Curba comparativă a eficienței motorului sincron cu magneți permanenți și a motorului asincron cu rotor bobinat

2. Îmbunătățirea factorului de putere

Când un motor asincron cu rotor bobinat funcționează, factorul său de putere este de obicei între 0,7 și 0,85, fiind necesare dispozitive suplimentare de compensare a puterii reactive pentru a îndeplini cerințele rețelei. Factorul de putere al unui motor sincron cu magnet permanent poate fi de până la 0,96 sau mai mare, aproape de 1. Acest lucru se datorează faptului că câmpul magnetic generat de magnetul permanent reduce considerabil cererea de putere reactivă în timpul funcționării motorului. Factorul de putere ridicat nu numai că reduce sarcina de putere reactivă a rețelei electrice și îmbunătățește calitatea energiei rețelei electrice, dar reduce și costul energiei electrice al întreprinderilor miniere și reduce costurile de investiții și întreținere ale echipamentelor de compensare reactivă.

(3). Impactul asupra funcționării în siguranță a elevatoarelor miniere

1. Caracteristicile de pornire și frânare

Cuplul de pornire al motoarelor sincrone cu magneți permanenți este lin și controlabil cu precizie. În momentul pornirii elevatorului de mină, se pot evita probleme precum vibrațiile cablului metalic și uzura crescută a scripetelui cauzate de impactul excesiv al cuplului la pornirea motoarelor tradiționale. Curentul de pornire este mic și nu va provoca fluctuații mari de tensiune în rețeaua electrică, asigurând funcționarea normală a altor echipamente electrice din mină.

În ceea ce privește frânarea, motoarele sincrone cu magneți permanenți pot fi combinate cu tehnologia avansată de control vectorial pentru a obține o reglare precisă a cuplului de frânare. De exemplu, în timpul etapei de decelerare a palanului, prin controlul magnitudinii și fazei curentului statoric, motorul intră în starea de frânare de generare a energiei, transformând energia cinetică a palanului în energie electrică și returnând-o rețelei electrice, realizând astfel o frânare cu economie de energie. Comparativ cu metodele tradiționale de frânare, această metodă de frânare reduce uzura componentelor mecanice ale frânei, prelungește durata de viață a sistemului de frânare, reduce riscul de defecțiune a frânei din cauza supraîncălzirii frânei și îmbunătățește siguranța și fiabilitatea frânării palanului.

2. Redundanță la erori și toleranță la erori

Unele motoare sincrone cu magneți permanenți utilizează un design cu înfășurări multifazate, cum ar fi un motor sincron cu magneți permanenți cu șase faze. Când o înfășurare de fază a unui motor se defectează, înfășurările de fază rămase pot menține funcționarea de bază a motorului, dar puterea de ieșire va fi redusă în mod corespunzător. Acest design de redundanță a defecțiunilor permite elevatorului de mină să ridice în siguranță recipientul de ridicare la capul sau fundul sondei chiar și în cazul unei defecțiuni parțiale a motorului, evitând ca elevatorul să plutească în mijlocul puțului din cauza defectării motorului, asigurând astfel siguranța personalului și a echipamentelor. Luând ca exemplu un motor sincron cu magneți permanenți cu șase faze, presupunând că una dintre înfășurările de fază este deschisă, conform teoriei distribuției cuplului motorului, înfășurările de cinci faze rămase pot furniza în continuare aproximativ 80% din cuplul nominal (valoarea specifică este legată de parametrii motorului), ceea ce este suficient pentru a menține funcționarea lentă a elevatorului și a asigura siguranța.

3. Analiza cazului real

(1). Cazuri de aplicare în minele de metale

O mină mare de metal folosește un motor sincron cu magnet permanent pentru a acționa motorul sincron cu magnet permanent cu o putere nominală de P=3000kw. După utilizarea acestui motor, comparativ cu motorul asincron bobinat original, în cadrul aceleiași sarcini de ridicare, consumul anual de energie este redus cu aproximativ 18%.

Prin monitorizarea și analiza datelor de funcționare a motorului, eficiența motoarelor sincrone cu magneți permanenți rămâne la un nivel ridicat în diferite condiții de funcționare, în special la rate de sarcină medii și mari, unde avantajul de eficiență este mai evident.

(2). Cazuri de aplicare pentru mine de cărbune

O mină de cărbune a instalat un elevator de mină folosind tehnologia cu magneți permanenți. Motorul său sincron cu magnet permanent are o putere de 800 kW și este utilizat în principal pentru ridicarea și transportul personalului și al cărbunelui. Datorită capacității limitate a rețelei electrice a minei de cărbune, factorul de putere ridicat al motorului sincron cu magnet permanent reduce eficient sarcina asupra rețelei electrice. În timpul funcționării, nu au existat fluctuații semnificative ale tensiunii rețelei electrice din cauza pornirii sau funcționării elevatorului, ceea ce a asigurat funcționarea normală a altor echipamente electrice din mina de cărbune.

4. Tendința viitoare de dezvoltare a motorului cu magnet permanent pentru palanele miniere

(1). Cercetare, dezvoltare și aplicare a materialelor magnetice permanente de înaltă performanță

Odată cu avansarea continuă a științei materialelor, cercetarea și dezvoltarea de noi materiale magnetice permanente de înaltă performanță a devenit o direcție importantă pentru dezvoltarea tehnologiei magnetice permanente pentru palanele miniere. De exemplu, se așteaptă ca noua generație de materiale cu magneți permanenți din pământuri rare să realizeze progrese în ceea ce privește produsul energetic magnetic, forța coercitivă, stabilitatea temperaturii etc. Un produs energetic magnetic mai mare va permite motoarelor cu magneți permanenți să producă o putere mai mare cu un volum și o greutate mai mici, îmbunătățind și mai mult densitatea de putere a palanelor miniere; o stabilitate mai bună a temperaturii va permite motoarelor cu magneți permanenți să se adapteze la medii miniere mai dure, cum ar fi minele adânci cu temperaturi ridicate; o forță coercitivă mai puternică va spori capacitatea anti-demagnetizare a magnetului permanent și va îmbunătăți fiabilitatea și durata de viață a motorului.

(2). Integrarea tehnologiei de control inteligent

În viitor, tehnologia cu magneți permanenți a palanelor miniere va fi profund integrată cu tehnologia de control inteligent. Cu ajutorul inteligenței artificiale, big data, Internet of Things și al altor tehnologii avansate, se va realiza operarea și întreținerea inteligentă a palanelor. De exemplu, prin instalarea unui număr mare de senzori pe componentele cheie ale motoarelor cu magneți permanenți și ale palanelor, datele de operare pot fi colectate în timp real, iar datele pot fi analizate și procesate folosind algoritmi de inteligență artificială pentru a realiza predicția și diagnosticarea timpurie a defecțiunilor echipamentelor, a stabili planuri de întreținere în avans, a reduce ratele de defecțiune a echipamentelor și a îmbunătăți fiabilitatea operațională. În același timp, sistemul inteligent de control poate optimiza automat parametrii de funcționare ai motorului, cum ar fi viteza, cuplul etc., în funcție de nevoile reale de producție ale minei și de starea de funcționare a palanului, astfel încât să se atingă obiectivul de economisire a energiei și îmbunătățire a eficienței și să se îmbunătățească eficiența producției și beneficiile economice ale minei.

(3). Integrarea sistemelor și designul modular

Pentru a îmbunătăți confortul și mentenanța aplicării tehnologiei cu magneți permanenți în elevatoarele miniere, integrarea sistemelor și designul modular vor deveni tendința de dezvoltare. Diversele subsisteme, cum ar fi motoarele cu magneți permanenți, sistemele de frânare și sistemele de monitorizare a siguranței, sunt puternic integrate pentru a forma module funcționale standardizate. Atunci când construiți o mină sau renovați echipamente, trebuie doar să selectați modulele adecvate pentru asamblare și instalare în funcție de nevoile reale, ceea ce scurtează considerabil ciclul de instalare și punere în funcțiune a echipamentelor și reduce costurile de construcție inginerească. În plus, designul modular facilitează întreținerea și modernizarea echipamentelor. Atunci când un modul se defectează, acesta poate fi înlocuit rapid, reducând timpii de nefuncționare și îmbunătățind continuitatea producției minei.

5. Avantajele tehnice ale motorului cu magnet permanent Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Magnetic Permanent Mașini și Echipamente Electrice Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/）.a fost înființată în 2007. Mingteng are în prezent peste 280 de angajați, inclusiv peste 50 de angajați profesioniști și tehnici. Compania este specializată în cercetarea, dezvoltarea, producția și vânzarea de motoare sincrone cu magneți permanenți de ultra-înaltă eficiență. Produsele sale acoperă o gamă completă de motoare de înaltă tensiune, joasă tensiune, frecvență constantă, frecvență variabilă, convenționale, antiexplozie, cu acționare directă, role electrice, mașini multifuncționale etc. După 17 ani de acumulare tehnică, are capacitatea de a dezvolta o gamă completă de motoare cu magneți permanenți. Produsele sale acoperă diverse industrii, cum ar fi oțelul, cimentul și mineritul, și pot satisface nevoile diferitelor condiții de lucru și echipamente.

Ming Teng utilizează teoria modernă a proiectării motoarelor, software profesional de proiectare și un program de proiectare a motoarelor cu magneți permanenți dezvoltat de companie pentru a simula câmpul electromagnetic, câmpul fluidelor, câmpul de temperatură, câmpul de stres etc. ale motorului cu magneți permanenți, pentru a optimiza structura circuitului magnetic, a îmbunătăți eficiența energetică a motorului și a rezolva dificultățile legate de înlocuirea lagărelor la fața locului a motoarelor mari cu magneți permanenți și problema demagnetizării magneților permanenți, asigurând în mod fundamental utilizarea fiabilă a motoarelor cu magneți permanenți.

6. Concluzie

Utilizarea motoarelor cu magneți permanenți în palanele miniere a demonstrat performanțe excelente în ceea ce privește siguranța și progresul tehnologic. În sistemul de acționare, eficiența ridicată, factorul de putere ridicat și caracteristicile bune de cuplu ale motoarelor sincrone cu magneți permanenți oferă o bază solidă pentru funcționarea sigură și stabilă a palanului.

Prin analiza cazurilor concrete, se poate observa că motoarele cu magneți permanenți au obținut rezultate remarcabile în aplicarea palanelor miniere în diferite tipuri de mine, fie în reducerea consumului de energie, a costurilor de întreținere, fie în asigurarea siguranței personalului și a echipamentelor. Privind spre viitor, odată cu dezvoltarea materialelor cu magneți permanenți de înaltă performanță, integrarea tehnologiei inteligente de control și avansarea integrării sistemelor și a designului modular, motoarele cu magneți permanenți pentru palanele miniere vor deschide calea către o perspectivă de dezvoltare mai largă, injectând un impuls puternic în producția sigură și funcționarea eficientă a industriei miniere. Atunci când iau în considerare modernizarea tehnologiei de palan sau achiziționarea de echipamente noi, clienții din domeniul mineritului ar trebui să realizeze pe deplin potențialul imens al motoarelor cu magneți permanenți și să aplice în mod rezonabil motoarele cu magneți permanenți în combinație cu condițiile reale de lucru, nevoile de producție și puterea economică a propriilor mine pentru a realiza o dezvoltare durabilă a întreprinderilor miniere.

Drepturi de autor: Acest articol este o retipărire a linkului original:

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

Acest articol nu reprezintă opiniile companiei noastre. Dacă aveți opinii sau puncte de vedere diferite, vă rugăm să ne corectați!