تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت
تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت
تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت
  • تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت
  • تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت
  • تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت

تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية مرتدة بتردد متغير ipc في ونش المناجم 380 فولت/660 فولت

يصف هذا البحث بشكل رئيسي تطبيق نظام التغذية الراجعة للطاقة بتردد متغير IPC المستخدم في ونش الآبار. يعتمد هذا النظام على عاكس خاص من سلسلة PH7 لصناعة الرفع، وسلسلة PFH من معدات التغذية الراجعة للطاقة عالية التحمل، ويعيد بناء وضع التحكم في سرعة مقاومة سلسلة الدوار الأصلي، مما يُعيد تغذية الطاقة المتجددة لمحرك الرفع إلى الشبكة.


1. المقدمة

يُعد رفع المناجم جزءًا هامًا من عملية إنتاج التعدين. يُنقل الخام أو الفحم المستخرج من مختلف مواقع العمل تحت الأرض بواسطة معدات النقل عبر أنفاق تحت الأرض إلى موقف السيارات تحت الأرض، ثم يُرفع إلى السطح بواسطة معدات الرفع. يتطلب رفع وإنزال الأفراد، بالإضافة إلى نقل المواد والمعدات، استخدام معدات الرفع. تُمثل هذه المعدات المحور الذي يربط نظام الإنتاج تحت الأرض في المنجم بالساحة الصناعية الأرضية، ويُوصف الدور المهم لرفع المناجم بصورة "حلق المنجم"، وهو وصف دقيق للغاية. ولأنها من أكثر المعدات استخدامًا في رفع المناجم، فإن رافعات المناجم أو الروافع تتطلب متطلبات عالية من حيث الموثوقية والسلامة والاقتصاد. وقد استُخدم نظام التحكم الكهربائي بتغذية راجعة متغيرة التردد في صناعة الرفع لشركة جيانينغ بنجاح في تجديد الرافعة في منجم تشانغتشي للفضة بمقاطعة ييتشانغ، التابع لشركة ييكسين الصناعية المحدودة في مدينة تشنتشو. ستقدم هذه المقالة مقدمة مفصلة لتطبيقها.

2. متطلبات نقل الكهرباء لرافعات المناجم

1. خصائص تحميل رافعة المناجم

عندما يرتفع جسم ثقيل، يحتاج المحرك إلى التغلب على المقاومات المختلفة (بما في ذلك وزن الجسم واحتكاكه)، والتي تنتمي إلى أحمال المقاومة.

عندما يتم إنزال جسم ثقيل بسبب قدرته على النزول وفقاً لتسارع الجاذبية (الطاقة الكامنة)، عندما تكون جاذبية الجسم الثقيل أكبر من مقاومة الاحتكاك لآلية النقل، تكون جاذبية الجسم الثقيل (الطاقة الكامنة) نفسها هي القوة الدافعة للنزول، ويصبح المحرك مستقبلاً للطاقة، وبالتالي ينتمي إلى حمل الطاقة.

2. متطلبات سائق محرك ونش المناجم

① عزم دوران عالي عند البدء وخصائص تنظيم السرعة الجيدة؛

② قدرة قوية على التحميل الزائد؛

③ عند الترددات المنخفضة، يمكنه إخراج عزم دوران كبير ولا يمكنه الانزلاق عند تعليقه؛

④ عند الخفض، يولد المحرك كمية كبيرة من الطاقة المتجددة، ويجب أن يكون قادرًا على التعامل مع الطاقة المتجددة للمحرك بشكل معقول.

3. عيوب أنظمة التحكم التقليدية لرافعات المناجم

① استهلاك عالي للطاقة

الطريقة التقليدية للتحكم في سرعة رافعات المناجم هي التحكم في سرعة دوار المحرك اللولبي بمقاومة متسلسلة. يستهلك نظام التحكم هذا قدرًا كبيرًا من طاقة الانزلاق على المقاومات المتصلة على التوالي بالدوار (عادةً ما يمثل أكثر من 30% من إجمالي استهلاك الطاقة)، ​​مما يؤدي إلى هدر كبير للطاقة الكهربائية. من منظور توفير الطاقة والاقتصاد، لا يُنصح باستخدامه.

② ضعف أداء تنظيم السرعة

تنتمي طريقة تنظيم سرعة مقاومة سلسلة الدوار إلى تنظيم السرعة المتدرج، ويتم تقليل السرعة من خلال استهلاك طاقة المقاومة الخارجية للدوار. والأهم من ذلك، أنه كلما انخفضت السرعة، أصبحت الخصائص الميكانيكية للمحرك أكثر ليونة، وانخفض عزم الدوران الناتج. علاوة على ذلك، يؤثر تنظيم السرعة المتدرج بشكل كبير على المحركات والمعدات الميكانيكية، مما يؤدي إلى عدم استقرار تشغيل المعدات، وتقطع تنظيم السرعة، وسهولة انحرافها عن المسار، وارتفاع معدل الأعطال. أما بالنسبة لنمط الإنتاج المستمر على مدار 24 ساعة في مناجم الفحم، فهناك خسائر اقتصادية كبيرة.

③ ضعف موثوقية النظام

يؤدي فتح وإغلاق الموصلات بشكل متكرر (تفتح الموصلات وتغلق بشكل متكرر في ظل ظروف التيار العالي) غالبًا إلى تلبد جهات اتصال الموصل وحرق الملفات.

يمكن أن تؤدي التدابير الوقائية غير الكافية بسهولة إلى احتراق المحرك.

يتعرض الفرامل C لتأثيرات كبيرة، كما تتعرض وسادات الفرامل للتآكل الشديد، مما يجعل من السهل عدم تثبيت الفرامل بإحكام ويتطلب صيانة واستبدالًا متكررًا.

④ تكاليف الصيانة العالية

غالبًا ما تتطلب الموصلات وفرش دوار المحرك الملفوفة وحلقات الانزلاق الصيانة والاستبدال، وهو أمر مكلف.

يتأثر المخفض والفرامل بشكل كبير ويحتاجان إلى الصيانة في كثير من الأحيان.

إن خصائص طريقة تنظيم سرعة مقاومة سلسلة الدوار C تؤدي في النهاية إلى كفاءة إنتاج محدودة (فشل متكرر في حالات الإغلاق والصيانة)، وحجم عمل صيانة ثقيل، وزيادة تكاليف الاستخدام والصيانة.

4. مزايا نظام التحكم الكهربائي بتغذية مرتدة لتحويل التردد لرافعة المناجم

① يتميز محول التردد بأداء جيد في تنظيم السرعة، وعزم دوران كبير في البداية، وخصائص ميكانيكية صلبة، وتحديد المواقع بدقة.

② يعمل محول التردد بسلاسة، مع الحد الأدنى من التأثير على المخفض والفرامل، مما يقلل من صيانة المعدات ويطيل عمر خدمة الرافعة.

③ بعد استخدام محول التردد، لم تعد هناك حاجة لاستخدام جهات الاتصال، ويمكن أيضًا تغيير المحرك الملفوف إلى محرك قفص السنجاب دون الحاجة إلى صيانة الفرش وحلقات الانزلاق

④ يتميز مُحوّل التردد بكفاءة تشغيل عالية، ويوفر حماية كاملة، ومراقبة، وتشخيصًا ذاتيًا للمحرك والنظام. وبدمجه مع نظام التحكم PLC، يُحسّن هذا النظام بشكل كبير من موثوقية نظام التحكم الكهربائي في رافعة المنجم.

⑤ يمكن لوظيفة تغذية الطاقة المرتدة أن تعيد الطاقة المتجددة للمحرك إلى شبكة الطاقة، مما يوفر الكهرباء بشكل كبير.

3. تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية راجعة لتحويل التردد IPC في تجديد رافعات المناجم الموفرة للطاقة (380 فولت)

وفقًا لخصائص الحمل ومتطلبات التحكم في معدات رافعة المناجم، فإن التكوين الرئيسي لنظام التحكم الكهربائي بردود الفعل المتغيرة هو كما يلي:

 

مشروع

المعلمة

ملاحظات

محول تردد النظام

PH7-04-075NDC

75 كيلو واط/165 أمبير/380 فولت

وحدة واحدة

جهاز تغذية راجعة لطاقة النظام

PFH55-4

التيار المقدر: 55 أمبير، ذروة التيار: 80 أمبير

وحدة واحدة

نظام PLC

سيمنز S7-200

وحدة المعالجة المركزية 224/تيار متردد/تيار مستمر/مرحل

6ES7 214-1BD23-0XB8


Description

3. نظام تحويل موفر للطاقة لتغذية تحويل التردد لرافعة المناجم

بعد تطوير نظام ونش المناجم، أصبحت سرعة محرك آلية رفع ونش المناجم متغيرة بشكل لا نهائي، مما حسّن بشكل كبير من أداء التحكم في آلية الرفع، وخفّض التأثير الكبير على المحرك والأجزاء الميكانيكية. وفي الوقت نفسه، ستعزز تقنية التغذية الراجعة للطاقة الطاقة المتجددة للمحرك، والتي تُعاد إلى الشبكة، مما يوفر الكهرباء بشكل كبير، ويخفض درجة حرارة تشغيل المعدات في الموقع، ويطيل عمر المعدات الكهربائية. يحتوي نظام التجديد الموفر للطاقة على خزانتي تحكم، تتكونان من محول تردد وجهاز تغذية راجعة للطاقة (PLC). وتتلخص وظائف الموصل والمكونات الأخرى فيما يلي:

1. بعد تحويل النظام، يمكن تبديل وضع التحكم في ردود الفعل المتغيرة للتردد للمحرك بحرية مع وضع التحكم في تردد الطاقة لسلسلة الدوار الأصلية، ويتم ربط وضعي التحكم كهربائيًا لضمان سلامة تشغيل النظام.

٢. بعد تحويل النظام، سيتم الاحتفاظ بوضع التشغيل الأصلي لرافعة المنجم وعاداتها، أي سيتم الاحتفاظ بتحكم التروس ووضع تشغيل وحدة التحكم الأصلية في الكامة. بهذه الطريقة، لن يؤثر ذلك على التشغيل الطبيعي لمشغل رافعة المنجم، ويضمن كفاءة فحص المعدات الخاصة بها.

3. يحتوي نظام التحكم الكهربائي بتغذية التردد المتغير لآلية الرفع على وظائف حماية متعددة مثل الدائرة القصيرة، والجهد الزائد، والتيار الزائد، وفقدان الطور، والحمل الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة، وذلك لتعظيم حماية آلية الرفع الخاصة برافعة المنجم.

٤. يعتمد النظام على محول تردد لتشغيل محرك آلية الرفع. عندما يُحرك المحرك الحمل المحتمل المراد خفضه، يكون المحرك في حالة توليد طاقة متجددة. يُعيد جهاز تغذية الطاقة المُعاد توليدها من المحرك في حالة التوليد إلى شبكة الكهرباء، مما يضمن التشغيل الطبيعي لنظام التردد المتغير ويوفر الكهرباء بشكل كبير.


4. تصحيح أخطاء النظام

① تصحيح أخطاء برامج PLC ودوائر التحكم. بعد اكتمال تركيب الجهاز، يتم تشغيل دائرة التحكم، بينما تُفصل الدائرة الرئيسية. قم بتصحيح أخطاء برامج PLC ودائرة التحكم لضمان التحكم المنطقي السليم لهما، وضمان التشغيل الطبيعي لجميع المكونات.

② تصحيح أخطاء محول التردد.

افصل محرك ونش المنجم عن المخفض، واستخدم وضع التحكم V/F لتشغيل محول التردد بدون حمل. اسحب المحرك لضمان تشغيله بشكل مستقر وطبيعي، وبقاء جهد وتيار خرج محول التردد في وضعهما الطبيعي.

افصل محرك ونش المنجم عن المخفض، واستخدم طريقة التحكم بالمتجه الحر PG لمحول التردد لإجراء التعلم الذاتي الدوراني والحصول على معلمات المحرك. بعد ذلك، تُستخدم طريقة التحكم بالمتجه الحر PG للتشغيل بدون حمل، مع سحب المحرك وضبط المعلمات المقابلة لضمان استقراره. يكون جهد وتيار خرج محول التردد في وضع طبيعي.

وصِّل محرك الرافعة بالمخفض، واستخدم مُحوِّل التردد الحر PG. شغِّل مُحوِّل التردد مع الحمل لضمان استقرار تشغيل المحرك.

③ تصحيح أخطاء جهاز ردود الفعل للطاقة.

إجراء اختبارات خفض الأحمال الثقيلة وعدم التحميل على رافعة المنجم، وضبط قيمة جهد عمل ردود الفعل لجهاز ردود الفعل للطاقة بشكل صحيح، وضمان التشغيل الطبيعي لمحول التردد ونظام ردود الفعل للطاقة.

④ تصحيح أخطاء النظام وتشغيله بشكل عام.

يخضع النظام بأكمله لاختبارات شاملة لضمان رفع ونش المنجم وخفضه دون تحميل، ورفعه وخفضه تحت حمولة ثقيلة، وتوافق سرعة كل ترس مع المتطلبات، وسير تبديل التروس بشكل طبيعي، وعمل محول التردد وجهاز تغذية الطاقة بشكل طبيعي. كما تُجرى اختبارات العمل واختبارات تحويل التردد لضمان التشغيل الطبيعي للتبديل وتردد الطاقة.

4. تأثير التطبيق وتقييم العملاء لنظام التحكم الكهربائي بتغذية راجعة لتحويل التردد IPC في تجديد رافعات المناجم الموفرة للطاقة

أثبت التشغيل الفعلي للنظام أن تطبيق نظام التحكم الكهربائي بتغذية راجعة بتردد متغير IPC في التجديد الموفر للطاقة لرافعات المناجم لا يغير وضع التشغيل الأصلي لرافعات المناجم، ويمكن التوقف عن استخدام فرامل اليد الأصلية بشكل أساسي، مما يبسط التشغيل. يعمل النظام بثبات وموثوقية، مع أداء ممتاز في تنظيم السرعة وعزم بدء كبير ومخرج عزم دوران منخفض التردد؛ عند خفض الآلية، يتم تغذية الكهرباء الزائدة الناتجة عن توليد الطاقة المتجددة للمحرك إلى الشبكة، مما يوفر الطاقة بشكل كبير. العميل راضٍ للغاية عن فعالية نظام التحكم الإلكتروني بتغذية راجعة بتردد متغير IPC في التجديد الموفر للطاقة لرافعات المناجم. بعد القياس الفعلي، يمكن لنظام التحكم الإلكتروني بتغذية راجعة بتردد متغير IPC توفير أكثر من 28٪ من الطاقة الكهربائية مقارنةً بطريقة تنظيم سرعة مقاومة سلسلة دوار محرك لف رافعة المناجم الأصلية.

5. الخاتمة

أدى تطبيق نظام التحكم الإلكتروني بتغذية راجعة لتحويل التردد IPC في عمليات التحويل الموفرة للطاقة لرافعات المناجم إلى تحسين مستوى أتمتة معدات الرافعات في قطاع التعدين، وساهم في تسريع تطوير المعدات الصناعية في هذا القطاع. وقد لعب دورًا إيجابيًا للغاية في تحسين القدرة الإنتاجية لقطاع التعدين وضمان إنتاج آمن.

الأهم من ذلك، أن معدات ونش الرفع في المناجم تنتمي إلى معدات التعدين واسعة النطاق، ويمثل استهلاكها للطاقة نسبة كبيرة من إجمالي استهلاك الطاقة في إنتاج التعدين بأكمله. وبالمقارنة مع نظام التحكم في سرعة مقاومة سلسلة دوار المحرك الملفوف، فإن نظام التحكم الكهربائي بتغذية مرتدة متغيرة التردد يوفر الكهرباء بشكل كبير، مما يقلل تكاليف الإنتاج بشكل كبير ويحقق فوائد اقتصادية لصناعة التعدين.