1. Introduktion

Som den viktigaste kärnutrustningen i gruvtransportsystemet ansvarar gruvhissen för att lyfta och sänka personal, malmer, material etc. Säkerheten, tillförlitligheten och effektiviteten i dess drift är direkt relaterad till gruvans produktionseffektivitet och personalens liv och egendomssäkerhet. Med den kontinuerliga utvecklingen av modern vetenskap och teknik har tillämpningen av permanentmagnetteknik inom gruvhissar gradvis blivit ett forskningsfokus.

Permanentmagnetmotorer har många fördelar, såsom hög effekttäthet, hög verkningsgrad och lågt brus. Att använda dem på gruvhissar förväntas avsevärt förbättra utrustningens prestanda, samtidigt som det medför nya möjligheter och utmaningar när det gäller säkerhetssäkring.

2. Tillämpning av permanentmagnetteknik i drivsystem för gruvhissar

(1). Funktionsprincip för permanentmagnetsynkronmotorer

Permanentmagnetsynkronmotorer fungerar baserat på lagen om elektromagnetisk induktion. Kärnprincipen är att när trefas växelström passerar genom statorlindningen genereras ett roterande magnetfält, vilket interagerar med magnetfältet från permanentmagneten på rotorn, varigenom elektromagnetiskt vridmoment genereras för att driva motorn att rotera. Permanentmagneterna på rotorn ger en stabil magnetfältskälla utan behov av ytterligare excitationsström, vilket gör motorstrukturen relativt enkel och förbättrar energiomvandlingseffektiviteten. I gruvhissapplikationsscenarier behöver motorn ofta växla mellan olika driftsförhållanden som tung belastning, låg hastighet och lätt belastning, hög hastighet. Permanentmagnetsynkronmotorn kan reagera snabbt med sina utmärkta vridmomentegenskaper för att säkerställa en smidig drift av hissen.

(2). Teknologiska framsteg jämfört med traditionella drivsystem

1. Jämförande analys av effektivitet

Traditionella gruvhissar drivs mestadels av asynkronmotorer med lindad rotor, vilka har relativt låg verkningsgrad. Förlusterna hos asynkronmotorer inkluderar huvudsakligen statorkopparförlust, rotorkopparförlust, järnförlust, mekanisk förlust och spridd förlust. Eftersom det inte finns någon excitationsström i permanentmagnetsynkronmotorn är rotorkopparförlusten nästan noll, och järnförlusten minskas också på grund av de relativt stabila magnetfältegenskaperna. Genom jämförelse av faktiska testdata (som visas i figur 1) är permanentmagnetsynkronmotorns verkningsgrad betydligt högre än den för den lindade asynkronmotorn under olika belastningshastigheter. I belastningsintervallet 50 % – 100 % kan permanentmagnetsynkronmotorns verkningsgrad vara cirka 10 % – 20 % högre än den för en lindad asynkronmotor, vilket avsevärt kan minska energiförbrukningskostnaderna för långsiktig drift av gruvhissar.

Figur 1: Jämförelsekurva för effektivitet för permanentmagnetsynkronmotor och asynkronmotor med lindad rotor

2. Förbättring av effektfaktorn

När en asynkronmotor med lindad rotor är igång ligger dess effektfaktor vanligtvis mellan 0,7 och 0,85, och ytterligare reaktiva effektkompensationsanordningar krävs för att uppfylla nätkraven. Effektfaktorn för en synkronmotor med permanentmagnet kan vara så hög som 0,96 eller högre, nära 1. Detta beror på att magnetfältet som genereras av permanentmagneten kraftigt minskar behovet av reaktiv effekt under motorns drift. Hög effektfaktor minskar inte bara elnätets reaktiva effektbelastning och förbättrar elnätets elkvalitet, utan minskar också gruvföretagens elkostnader och minskar investerings- och underhållskostnaderna för reaktiv kompensationsutrustning.

(3). Påverkan på säker drift av gruvhissar

1. Start- och bromsegenskaper

Startmomentet för permanentmagnetsynkronmotorer är jämnt och exakt kontrollerbart. Vid uppstart av gruvhissen kan problem som skakningar i vajern och ökat slitage på trissen, orsakat av för höga momentstötar, undvikas när traditionella motorer startas. Startströmmen är liten och orsakar inte stora spänningsfluktuationer i elnätet, vilket säkerställer normal drift av annan elektrisk utrustning i gruvan.

När det gäller bromsning kan permanentmagnetsynkronmotorer kombineras med avancerad vektorstyrningsteknik för att uppnå exakt reglering av bromsmomentet. Till exempel, under lyftens retardationsfas, genom att styra statorströmmens storlek och fas, går motorn in i kraftgenererande bromstillstånd, omvandlar lyftens kinetiska energi till elektrisk energi och matar den tillbaka till elnätet, vilket uppnår energibesparande bromsning. Jämfört med traditionella bromsmetoder minskar denna bromsmetod slitaget på mekaniska bromskomponenter, förlänger bromssystemets livslängd, minskar risken för bromsfel på grund av överhettning av bromsen och förbättrar säkerheten och tillförlitligheten vid lyftbromsning.

2. Felredundans och feltolerans

Vissa permanentmagnetsynkronmotorer använder en flerfaslindningsdesign, till exempel en sexfasig permanentmagnetsynkronmotor. När en faslindning i en motor går sönder kan de återstående faslindningarna fortfarande upprätthålla motorns grundläggande drift, men uteffekten kommer att minskas i enlighet därmed. Denna felredundansdesign gör det möjligt för gruvhissen att säkert lyfta lyftbehållaren till brunnshuvudet eller brunnsbotten även vid ett partiellt motorfel, vilket undviker att hissen svävar mitt i axeln på grund av motorfel, vilket säkerställer personalens och utrustningens säkerhet. Om vi ​​tar en sexfasig permanentmagnetsynkronmotor som exempel, och antar att en av faslindningarna är öppen, kan de återstående femfaslindningarna enligt motorns momentfördelningsteori fortfarande ge cirka 80 % av det nominella vridmomentet (det specifika värdet är relaterat till motorparametrarna), vilket är tillräckligt för att upprätthålla hissens långsamma drift och säkerställa säkerheten.

3. Analys av det faktiska fallet

(1). Användningsfall i metallgruvor

En stor metallgruva använder en permanentmagnetsynkronmotor för att driva permanentmagnetsynkronmotorn med en nominell effekt på P=3000 kW. Efter att ha använt denna motor, jämfört med den ursprungliga asynkronmotorn, under samma lyftuppgift, minskas den årliga strömförbrukningen med cirka 18 %.

Genom övervakning och analys av motorns driftsdata bibehålls verkningsgraden hos permanentmagnetsynkronmotorer på en hög nivå under olika driftsförhållanden, särskilt vid medelhöga och höga belastningshastigheter, där verkningsgradsfördelen är mer uppenbar.

(2). Fallstudier gällande kolgruvor

En kolgruva installerade en gruvhiss med permanentmagnetteknik. Dess permanentmagnetsynkronmotor har en effekt på 800 kW och används huvudsakligen för att lyfta och transportera personal och kol. På grund av den begränsade kapaciteten i kolgruvans elnät minskar den höga effektfaktorn hos permanentmagnetsynkronmotorn effektivt belastningen på elnätet. Under drift uppstod inga signifikanta fluktuationer i elnätets spänning på grund av uppstart eller drift av hissanordningen, vilket säkerställde normal drift av annan elektrisk utrustning i kolgruvan.

4. Framtida utvecklingstrend för permanentmagnetmotor för gruvlyft

(1). Forskning, utveckling och tillämpning av högpresterande permanentmagnetiska material

Med den kontinuerliga utvecklingen inom materialvetenskap har forskning och utveckling av nya högpresterande permanentmagnetiska material blivit en viktig riktning för utvecklingen av permanentmagnetisk teknik för gruvhissar. Till exempel förväntas den nya generationen av permanentmagnetmaterial av sällsynta jordartsmetaller uppnå genombrott inom magnetisk energiprodukt, koercitivkraft, temperaturstabilitet etc. Högre magnetisk energiprodukt kommer att göra det möjligt för permanentmagnetmotorer att ge ut större effekt med mindre volym och vikt, vilket ytterligare förbättrar effekttätheten hos gruvhissar; bättre temperaturstabilitet kommer att göra det möjligt för permanentmagnetmotorer att anpassa sig till hårdare gruvmiljöer, såsom djupa gruvor med hög temperatur; starkare koercitivkraft kommer att förbättra permanentmagnetens anti-avmagnetiseringsförmåga och förbättra motorns tillförlitlighet och livslängd.

(2). Integrering av intelligent styrteknik

I framtiden kommer permanentmagnettekniken för gruvhissar att vara djupt integrerad med intelligent styrteknik. Med hjälp av artificiell intelligens, big data, sakernas internet och annan avancerad teknik kommer intelligent drift och underhåll av hissar att realiseras. Genom att till exempel installera ett stort antal sensorer på nyckelkomponenter i permanentmagnetmotorer och hissar kan driftsdata samlas in i realtid, och data kan analyseras och bearbetas med hjälp av artificiell intelligens-algoritmer för att uppnå tidig förutsägelse och diagnos av utrustningsfel, ordna underhållsplaner i förväg, minska utrustningsfelfrekvensen och förbättra driftssäkerheten. Samtidigt kan det intelligenta styrsystemet automatiskt optimera motorns driftsparametrar, såsom hastighet, vridmoment etc., i enlighet med gruvans faktiska produktionsbehov och hissens driftsstatus, för att uppnå målet om energibesparing och effektivitetsförbättring samt förbättra gruvans produktionseffektivitet och ekonomiska fördelar.

(3). Systemintegration och modulär design

För att förbättra bekvämligheten och underhållsvänligheten vid tillämpning av permanentmagnetteknik i gruvhissar kommer systemintegration och modulär design att bli utvecklingstrenden. De olika delsystemen, såsom permanentmagnetmotorer, bromssystem och säkerhetsövervakningssystem, är starkt integrerade för att bilda standardiserade funktionella moduler. Vid byggande av en gruva eller renovering av utrustning behöver man bara välja lämpliga moduler för montering och installation enligt faktiska behov, vilket avsevärt förkortar installations- och driftsättningscykeln för utrustningen och minskar byggkostnaderna. Dessutom underlättar den modulära designen underhåll och uppgraderingar av utrustningen. När en modul går sönder kan den snabbt bytas ut, vilket minskar driftstopp och förbättrar gruvans produktionskontinuitet.

5. Tekniska fördelar med Anhui Mingteng permanentmagnetmotor

Anhui Mingteng Permanentmagnetiska Maskiner & Elektrisk Utrustning Co., Ltd.https://www.mingtengmotor.com/）.grundades 2007. Mingteng har för närvarande fler än 280 anställda, inklusive fler än 50 yrkesverksamma och tekniska medarbetare. Företaget är specialiserat på forskning och utveckling, produktion och försäljning av ultrahögeffektiva synkronmotorer med permanentmagnet. Dess produkter täcker ett komplett sortiment av högspännings-, lågspännings-, konstantfrekvens-, variabelfrekvens-, konventionella, explosionssäkra, direktdrivna, elektriska rullar, allt-i-ett-maskiner etc. Efter 17 års teknisk ackumulering har företaget förmågan att utveckla ett komplett sortiment av permanentmagnetmotorer. Dess produkter täcker olika industrier som stål, cement och gruvdrift, och kan möta behoven hos olika arbetsförhållanden och utrustning.

Ming Teng använder modern motordesignteori, professionell designprogramvara och ett egenutvecklat designprogram för permanentmagnetmotorer för att simulera det elektromagnetiska fältet, vätskefältet, temperaturfältet, spänningsfältet etc. hos permanentmagnetmotorer, optimera den magnetiska kretsstrukturen, förbättra motorns energieffektivitet och lösa svårigheterna med lagerbyte på plats för stora permanentmagnetmotorer och problemet med permanentmagnetavmagnetisering, vilket i grunden säkerställer tillförlitlig användning av permanentmagnetmotorer.

6. Slutsats

Användningen av permanentmagnetmotorer i gruvhissar har visat utmärkt prestanda vad gäller säkerhet och tekniska framsteg. I drivsystemet ger den höga effektiviteten, den höga effektfaktorn och de goda vridmomentegenskaperna hos permanentmagnetsynkronmotorer en solid grund för säker och stabil drift av hissen.

Genom faktiska fallstudier kan man se att permanentmagnetmotorer har uppnått anmärkningsvärda resultat vid tillämpning av gruvhissar i olika typer av gruvor, oavsett om det gäller att minska energiförbrukningen, minska underhållskostnaderna eller säkerställa personalens och utrustningens säkerhet. Med blicken mot framtiden, med utvecklingen av högpresterande permanentmagnetmaterial, integrationen av intelligent styrteknik och utvecklingen av systemintegration och modulär design, kommer permanentmagnetmotorer för gruvhissar att inleda en bredare utvecklingsmöjlighet, vilket ger stark drivkraft åt säker produktion och effektiv drift inom gruvindustrin. När gruvkunder överväger att uppgradera hissartekniken eller köpa ny utrustning bör de fullt ut inse den enorma potentialen hos permanentmagnetmotorer och rimligen använda permanentmagnetmotorer i kombination med de faktiska arbetsförhållandena, produktionsbehoven och den ekonomiska styrkan i sina egna gruvor för att uppnå en hållbar utveckling av gruvföretag.

Upphovsrätt: Denna artikel är en nytryckning av den ursprungliga länken:

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

Denna artikel representerar inte vårt företags åsikter. Om du har andra åsikter eller synpunkter, vänligen rätta oss!