1.Giriş

Maden taşıma sisteminin temel çekirdek ekipmanı olan maden vinci, personel, cevher, malzeme vb. kaldırma ve indirme işlemlerinden sorumludur. İşletmesinin emniyeti, güvenilirliği ve verimliliği doğrudan madenin üretim verimliliği ve personelin can ve mal güvenliği ile ilgilidir. Modern bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, maden vinci alanında kalıcı mıknatıs teknolojisinin uygulanması giderek bir araştırma merkezi haline gelmiştir.

Kalıcı mıknatıslı motorların yüksek güç yoğunluğu, yüksek verimlilik ve düşük gürültü gibi birçok avantajı vardır. Bunları maden vinçlerine uygulamanın ekipman performansını önemli ölçüde iyileştirmesi ve aynı zamanda güvenlik güvencesi açısından yeni fırsatlar ve zorluklar getirmesi bekleniyor.

2. Maden vinç tahrik sisteminde kalıcı mıknatıs teknolojisinin uygulanması

(1). Kalıcı mıknatıslı senkron motor çalışma prensibi

Kalıcı mıknatıslı senkron motorlar elektromanyetik indüksiyon yasasına göre çalışır. Temel prensip, üç fazlı alternatif akım stator sargısından geçirildiğinde, rotordaki kalıcı mıknatısın manyetik alanıyla etkileşime giren ve böylece motoru döndürmek için elektromanyetik tork üreten dönen bir manyetik alan oluşmasıdır. Rotordaki kalıcı mıknatıslar, ek uyarma akımına ihtiyaç duymadan kararlı bir manyetik alan kaynağı sağlar, bu da motor yapısını nispeten basit hale getirir ve enerji dönüşüm verimliliğini artırır. Maden kaldırma uygulama senaryolarında, motorun ağır yük, düşük hız ve hafif yük, yüksek hız gibi farklı çalışma koşulları arasında sık sık geçiş yapması gerekir. Kalıcı mıknatıslı senkron motor, vincin düzgün çalışmasını sağlamak için mükemmel tork özellikleriyle hızlı bir şekilde yanıt verebilir.

(2). Geleneksel tahrik sistemleriyle karşılaştırıldığında teknolojik ilerleme

1. Verimlilik karşılaştırma analizi

Geleneksel maden vinçleri çoğunlukla nispeten düşük verimliliğe sahip yara rotorlu asenkron motorlarla tahrik edilir. Asenkron motorların kayıpları esas olarak stator bakır kaybı, rotor bakır kaybı, demir kaybı, mekanik kayıp ve kaçak kaybı içerir. Kalıcı mıknatıslı senkron motorda uyarma akımı olmadığından rotor bakır kaybı neredeyse sıfırdır ve demir kaybı da nispeten kararlı manyetik alan özellikleri nedeniyle azalır. Gerçek test verilerinin karşılaştırılması yoluyla (Şekil 1'de gösterildiği gibi), farklı yük oranları altında, kalıcı mıknatıslı senkron motorun verimliliği yara rotorlu asenkron motordan önemli ölçüde daha yüksektir. %50 - %100 yük oranı aralığında, kalıcı mıknatıslı senkron motorun verimliliği yara rotorlu asenkron motordan yaklaşık %10 - %20 daha yüksek olabilir, bu da maden vinçlerinin uzun vadeli çalışması için enerji tüketim maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir.

Şekil 1: Kalıcı mıknatıslı senkron motor ve sarılı rotorlu asenkron motorun verimlilik karşılaştırma eğrisi

2. Güç faktörü iyileştirmesi

Sargılı rotorlu asenkron motor çalışırken, güç faktörü genellikle 0,7 ile 0,85 arasındadır ve şebeke gereksinimlerini karşılamak için ek reaktif güç kompanzasyon cihazları gerekir. Kalıcı mıknatıslı senkron motorun güç faktörü 0,96 veya üzeri, yani 1'e yakın olabilir. Bunun nedeni, kalıcı mıknatıs tarafından üretilen manyetik alanın motorun çalışması sırasında reaktif güç talebini büyük ölçüde azaltmasıdır. Yüksek güç faktörü, yalnızca güç şebekesinin reaktif güç yükünü azaltmakla ve güç şebekesinin güç kalitesini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda madencilik işletmelerinin elektrik maliyetini düşürür ve reaktif kompanzasyon ekipmanının yatırım ve bakım maliyetlerini azaltır.

(3). Maden vinçlerinin güvenli çalışması üzerindeki etkisi

1.Başlangıç ​​ve frenleme özellikleri

Kalıcı mıknatıslı senkron motorların başlangıç ​​torku düzgün ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Maden kaldırma makinesinin çalıştırılması anında, geleneksel motorlar çalıştırıldığında aşırı tork darbesinden kaynaklanan tel halat titremesi ve kasnağın artan aşınması gibi sorunları önleyebilir. Başlangıç ​​akımı küçüktür ve elektrik şebekesinde büyük voltaj dalgalanmalarına neden olmaz, böylece madendeki diğer elektrikli ekipmanların normal çalışmasını sağlar.

Frenleme açısından, kalıcı mıknatıslı senkron motorlar hassas fren torku düzenlemesi elde etmek için gelişmiş vektör kontrol teknolojisiyle birleştirilebilir. Örneğin, vincin yavaşlama aşamasında, stator akımının büyüklüğünü ve fazını kontrol ederek, motor güç üretim frenleme durumuna girer, vincin kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür ve onu güç şebekesine geri besler, böylece enerji tasarrufu sağlayan frenleme elde edilir. Geleneksel frenleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, bu frenleme yöntemi mekanik fren bileşenlerinin aşınmasını azaltır, fren sisteminin hizmet ömrünü uzatır, frenin aşırı ısınması nedeniyle fren arızası riskini azaltır ve vincin frenlemesinin emniyetini ve güvenilirliğini artırır.

2.Hata yedekliliği ve hata toleransı

Bazı kalıcı mıknatıslı senkron motorlar, altı fazlı kalıcı mıknatıslı senkron motor gibi çok fazlı sargı tasarımı kullanır. Bir motorun faz sargısı arızalandığında, kalan faz sargıları hala motorun temel çalışmasını sürdürebilir, ancak çıkış gücü buna göre azalır. Bu arıza yedekleme tasarımı, maden vincinin, kısmi bir motor arızası durumunda bile kaldırma kabını kuyunun başına veya kuyunun tabanına güvenli bir şekilde kaldırmasını sağlar ve vincin motor arızası nedeniyle şaftın ortasında asılı kalmasını önleyerek personel ve ekipmanın güvenliğini sağlar. Örnek olarak altı fazlı kalıcı mıknatıslı senkron bir motor ele alındığında, faz sargılarından birinin açık olduğu varsayıldığında, motorun tork dağılım teorisine göre, kalan beş fazlı sargılar hala nominal torkun yaklaşık %80'ini sağlayabilir (belirli değer motor parametreleriyle ilgilidir), bu da asansörün yavaş çalışmasını sürdürmek ve güvenliği sağlamak için yeterlidir.

3. Gerçek vaka analizi

(1). Metal madenlerindeki uygulama örnekleri

Büyük bir metal madeni, P=3000kw nominal güce sahip kalıcı mıknatıslı senkron motoru çalıştırmak için kalıcı mıknatıslı senkron motor kullanır. Bu motoru kullandıktan sonra, orijinal sarılı asenkron motorla karşılaştırıldığında, aynı kaldırma görevi altında yıllık güç tüketimi yaklaşık %18 oranında azalır

Motor çalışma verilerinin izlenmesi ve analizi ile kalıcı mıknatıslı senkron motorların verimliliği, özellikle orta ve yüksek yük oranlarında verimlilik avantajının daha belirgin olduğu farklı çalışma koşullarında yüksek seviyede kalmaktadır.

(2). Kömür Madeni Uygulama Örnekleri

Bir kömür madeni, kalıcı mıknatıs teknolojisini kullanarak bir maden vinci kurdu. Kalıcı mıknatıslı senkron motorunun gücü 800 kW'dır ve esas olarak personel ve kömür kaldırmak ve taşımak için kullanılır. Kömür madeni elektrik şebekesinin sınırlı kapasitesi nedeniyle, kalıcı mıknatıslı senkron motorun yüksek güç faktörü elektrik şebekesindeki yükü etkili bir şekilde azaltır. Çalışma sırasında, vincin başlatılması veya çalışması nedeniyle elektrik şebekesi voltajında ​​önemli bir dalgalanma olmadı ve bu da kömür madenindeki diğer elektrikli ekipmanların normal çalışmasını sağladı.

4.Maden kaldırma makineleri için kalıcı mıknatıslı motorun gelecekteki geliştirme eğilimi

(1). Yüksek performanslı kalıcı manyetik malzemelerin araştırılması, geliştirilmesi ve uygulanması

Malzeme biliminin sürekli ilerlemesiyle birlikte, yeni yüksek performanslı kalıcı manyetik malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi, maden vinçleri için kalıcı manyetik teknolojinin geliştirilmesinde önemli bir yön haline gelmiştir. Örneğin, yeni nesil nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinin manyetik enerji ürünü, zorlayıcı kuvvet, sıcaklık kararlılığı vb. alanlarda çığır açması beklenmektedir. Daha yüksek manyetik enerji ürünü, kalıcı mıknatıs motorlarının daha küçük hacim ve ağırlıkla daha fazla güç üretmesini sağlayarak maden vinçlerinin güç yoğunluğunu daha da artıracaktır; daha iyi sıcaklık kararlılığı, kalıcı mıknatıs motorlarının yüksek sıcaklıktaki derin madenler gibi daha zorlu maden ortamlarına uyum sağlamasını sağlayacaktır; daha güçlü zorlayıcı kuvvet, kalıcı mıknatısın anti-manyetizasyon yeteneğini artıracak ve motorun güvenilirliğini ve hizmet ömrünü iyileştirecektir.

(2). Akıllı kontrol teknolojisinin entegrasyonu

Gelecekte, maden vinçlerinin kalıcı mıknatıs teknolojisi, akıllı kontrol teknolojisi ile derinlemesine entegre edilecektir. Yapay zeka, büyük veri, Nesnelerin İnterneti ve diğer gelişmiş teknolojilerin yardımıyla, vinçlerin akıllı çalışması ve bakımı gerçekleştirilecektir. Örneğin, kalıcı mıknatıslı motorların ve vinçlerin temel bileşenlerine çok sayıda sensör takılarak, gerçek zamanlı olarak çalışma verileri toplanabilir ve veriler yapay zeka algoritmaları kullanılarak analiz edilebilir ve işlenebilir, böylece ekipman arızalarının erken tahmini ve teşhisi sağlanabilir, bakım planları önceden düzenlenebilir, ekipman arıza oranları azaltılabilir ve operasyonel güvenilirlik artırılabilir. Aynı zamanda, akıllı kontrol sistemi, madenin gerçek üretim ihtiyaçlarına ve vincin çalışma durumuna göre motorun hız, tork vb. gibi çalışma parametrelerini otomatik olarak optimize edebilir, böylece enerji tasarrufu ve verimlilik iyileştirme hedefine ulaşılabilir ve madenin üretim verimliliği ve ekonomik faydaları iyileştirilebilir.

(3). Sistem entegrasyonu ve modüler tasarım

Maden vinçlerinde kalıcı mıknatıs teknolojisinin uygulanmasının rahatlığını ve sürdürülebilirliğini iyileştirmek için sistem entegrasyonu ve modüler tasarım geliştirme trendi haline gelecektir. Kalıcı mıknatıs motorları, fren sistemleri ve güvenlik izleme sistemleri gibi çeşitli alt sistemler, standartlaştırılmış işlevsel modüller oluşturmak için yüksek düzeyde entegre edilmiştir. Bir maden inşa ederken veya ekipmanı yenilerken, gerçek ihtiyaçlara göre montaj ve kurulum için yalnızca uygun modülleri seçmeniz gerekir; bu da ekipman kurulum ve devreye alma döngüsünü büyük ölçüde kısaltır ve mühendislik inşaat maliyetlerini düşürür. Ayrıca, modüler tasarım ekipman bakımını ve yükseltmelerini kolaylaştırır. Bir modül arızalandığında, hızlı bir şekilde değiştirilebilir, böylece duruş süresi azaltılır ve madenin üretim sürekliliği iyileştirilir.

5. Anhui Mingteng kalıcı mıknatıs motorunun teknik avantajları

Anhui Mingteng Kalıcı Manyetik Makine ve Elektrik Ekipmanları Co., Ltd（https://www.mingtengmotor.com/）.2007 yılında kurulmuştur. Mingteng şu anda 50'den fazla profesyonel ve teknik personel de dahil olmak üzere 280'den fazla çalışana sahiptir. Ultra yüksek verimli kalıcı mıknatıslı senkron motorların araştırma ve geliştirme, üretim ve satışında uzmanlaşmıştır. Ürünleri yüksek voltajlı, düşük voltajlı, sabit frekanslı, değişken frekanslı, konvansiyonel, patlamaya dayanıklı, doğrudan tahrikli, elektrikli silindirler, hepsi bir arada makineler vb. gibi tam bir yelpazeyi kapsar. 17 yıllık teknik birikimden sonra, tam bir kalıcı mıknatıslı motor yelpazesi geliştirme yeteneğine sahiptir. Ürünleri çelik, çimento ve madencilik gibi çeşitli endüstrileri kapsar ve çeşitli çalışma koşullarının ve ekipmanların ihtiyaçlarını karşılayabilir.

Ming Teng, kalıcı mıknatıslı motorun elektromanyetik alanını, akışkan alanını, sıcaklık alanını, stres alanını vb. simüle etmek, manyetik devre yapısını optimize etmek, motorun enerji verimliliğini artırmak ve büyük kalıcı mıknatıslı motorların yerinde rulman değiştirme zorluklarını ve kalıcı mıknatıs demanyetizasyon sorununu çözmek için modern motor tasarım teorisini, profesyonel tasarım yazılımını ve kendi geliştirdiği kalıcı mıknatıslı motor tasarım programını kullanır ve temelde kalıcı mıknatıslı motorların güvenilir kullanımını sağlar.

6. Sonuç

Maden vinçlerinde kalıcı mıknatıslı motorların uygulanması, güvenlik ve teknolojik ilerleme açısından mükemmel performans göstermiştir. Tahrik sisteminde, kalıcı mıknatıslı senkron motorların yüksek verimliliği, yüksek güç faktörü ve iyi tork özellikleri, vincin güvenli ve istikrarlı çalışması için sağlam bir temel sağlar.

Gerçek vaka analizi yoluyla, kalıcı mıknatıs motorlarının, enerji tüketimini azaltma, bakım maliyetlerini düşürme veya personel ve ekipman güvenliğini sağlama gibi farklı maden tiplerindeki maden vinçlerinin uygulanmasında dikkate değer sonuçlar elde ettiği görülebilir. Geleceğe bakıldığında, yüksek performanslı kalıcı mıknatıs malzemelerinin geliştirilmesi, akıllı kontrol teknolojisinin entegrasyonu ve sistem entegrasyonunun ve modüler tasarımın ilerlemesiyle, maden vinçleri için kalıcı mıknatıs motorları daha geniş bir geliştirme olasılığını başlatacak ve madencilik endüstrisinin güvenli üretimine ve verimli çalışmasına güçlü bir ivme kazandıracaktır. Vinç teknolojisini yükseltmeyi veya yeni ekipman satın almayı düşünürken, madencilik müşterileri kalıcı mıknatıs motorlarının muazzam potansiyelini tam olarak anlamalı ve madencilik işletmelerinin sürdürülebilir gelişimini sağlamak için kalıcı mıknatıs motorlarını kendi madenlerinin gerçek çalışma koşulları, üretim ihtiyaçları ve ekonomik gücüyle birlikte makul bir şekilde uygulamalıdır.

Telif Hakkı: Bu makale orijinal bağlantının yeniden basımıdır:

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

Bu makale şirketimizin görüşlerini temsil etmemektedir. Farklı görüşleriniz veya görüşleriniz varsa lütfen bizi düzeltin!