.jpg?imageView2/1/format/webp)
Việc nâng đáng tin cậy là điều thiết yếu cho khai thác hầm sâu, nơi tải trọng nặng, quãng đường di chuyển dài và điều kiện ngầm khắc nghiệt đặt ra yêu cầu cao về điều khiển truyền động và độ tin cậy của thiết bị. Tại Mỏ Vàng Sanshandao ở tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc, Bộ biến tần điện áp cao bốn phần tư của FGI đã được chọn để điều khiển động cơ nâng mỏ trong một dự án liên quan đến trục thẳng đứng được thiết kế để đạt độ sâu 1.915 mét dưới mực nước biển.
Ứng dụng này chứng minh cách công nghệ truyền động tần số biến đổi điện áp cao và điều khiển chủ-tớ có thể cải thiện phối hợp động cơ, hiệu suất nâng và hiệu quả năng lượng trong các hoạt động khai thác đòi hỏi cao.
Nằm gần vịnh Laizhou, mỏ vàng Sanshandao là một dự án khai thác ngoài khơi với điều kiện địa chất phức tạp. Hầm được thiết kế để đạt độ sâu 1.915 mét, với đường kính cuối cùng là 10,5 mét và đường kính đào là 11,5 mét. Tại thời điểm báo cáo dự án, đây được mô tả là giếng đứng sâu nhất châu Á và thứ năm trên thế giới đang được xây dựng.
Mỏ phải đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình xây dựng giếng, bao gồm ứng suất đất cao, áp lực nước trong đá nứt, nước ngầm ăn mòn và nhiệt độ ngầm tăng. Những điều kiện này đặt ra những yêu cầu khắt khe về độ tin cậy và sự ổn định vận hành của hệ thống điều khiển điện nâng.
Hệ thống nâng sử dụng hai máy quấn, mỗi máy được trang bị hai động cơ dẫn động chung một trống thông qua hệ thống hai động cơ và hộp số kép. Hệ thống hỗ trợ vận hành cả động cơ đơn và động cơ kép, mang lại sự linh hoạt cho các điều kiện xây dựng và tải trọng khác nhau.
Để đáp ứng các yêu cầu này, dự án đã chọn bốn bộ biến tần điện áp cao bốn phần tư FGI JD-BP37-2250T, mỗi bộ có công suất 2.250 kW và 6 kV, để điều khiển bốn động cơ cao áp 2.000 kW.
Dòng JD-BP37-T kết hợp điều khiển vector, phản hồi năng lượng tái tạo và công nghệ IGBT công suất cao cho các ứng dụng truyền động công nghiệp đòi hỏi cao.
| Tham số | Thông số kỹ thuật |
|---|---|
| Mẫu biến tần | JD-BP37-2250T |
| Công suất định mức | 2.250 kW mỗi đơn vị |
| Điện áp đầu vào | 6 kV |
| Điện áp đầu ra | 0–6 kV |
| Dòng điện đầu ra định mức | 270 A |
| Dải tần số | 0–50 Hz |
| Khả năng chịu tải liên tục | 110% |
| Khả năng chịu tải ngắn hạn | 150% trong 1 phút; 220% trong 1,5 giây |
| Đánh giá động cơ điều khiển | 2.000 kW mỗi động cơ |
| Số lượng bộ biến tần đã lắp đặt | 4 đơn vị |
Cấu hình đầu vào và đầu ra điện áp cao trực tiếp cho phép biến tần kết nối với hệ thống động cơ 6 kV hiện có mà không cần biến áp giảm áp trung gian như một phần của bộ truyền động.
Một đặc điểm nổi bật của Bộ biến tần điện áp cao bốn phần tư là khả năng hoạt động ở cả chế độ lái xe và tái tạo.
Trong quá trình nâng, bộ biến tần chuyển đổi công suất điện thành đầu ra động cơ điều khiển. Trong quá trình tái tạo, chẳng hạn khi cần nâng hạ tải trọng nặng, động cơ có thể hoạt động như một máy phát điện. Bộ biến tần trả lại năng lượng điện thu hồi được cho lưới điện AC thay vì tản toàn bộ dưới dạng nhiệt thông qua phanh thông thường.
Dòng năng lượng hai chiều này hỗ trợ phanh tái tạo, giảm tổn thất năng lượng liên quan đến phanh và cải thiện hiệu quả năng lượng tổng thể của hệ thống nâng.
Tầng đầu vào điều khiển bằng PWM cũng giúp điều chỉnh dòng điện phía lưới và cải thiện hệ số công suất đồng thời giới hạn việc bơm dòng hài trong điều kiện vận hành phù hợp.
Đối với các ứng dụng nâng mỏ, mô-men xoắn ổn định và khả năng tăng tốc, giảm tốc kiểm soát là đặc biệt quan trọng. Dòng JD-BP37-T sử dụng điều khiển vector để cung cấp mô-men xoắn khởi động cao, kiểm soát mô-men xoắn nhạy bén và điều chỉnh tốc độ chính xác.
Hệ thống cũng tích hợp các chức năng hướng ứng dụng, bao gồm:
Tự động bỏ qua bộ nguồn:Cho phép bỏ qua bộ nguồn bị lỗi trong điều kiện lỗi được hỗ trợ, giúp hệ thống hoàn thành chu trình hoạt động khi các điều kiện vận hành yêu cầu được thỏa mãn.
Bảo vệ mất điện:Cung cấp các biện pháp bảo vệ khi bị gián đoạn nguồn cung bất ngờ, một yếu tố quan trọng trong quá trình giảm tải trọng nặng.
Tổn thất khi chờ thấp:Giảm tổn thất không tải khi ổ đĩa ở chế độ chờ.
Nhiều phương pháp phanh:Hỗ trợ các chức năng tái tạo, phanh DC, an toàn và phanh động.
Công suất điều khiển độc lập:Hỗ trợ kiểm tra, vận hành và bảo trì mà không cần cấp điện mạch điện áp cao chính.
Giao diện điều khiển tích hợp:Hỗ trợ trao đổi tín hiệu với hệ thống điều khiển điện của cần cẩu.
Những chức năng này giúp đáp ứng các yêu cầu thực tiễn của việc nâng tải trọng nặng, nơi sự liên tục vận hành và bảo vệ phối hợp là rất quan trọng.
Mỗi máy nâng sử dụng hai động cơ để vận hành một trống chung. Thách thức điều khiển chính là giữ cho tốc độ, mô-men xoắn và công suất đầu ra của động cơ được phối hợp đúng cách.
Bố trí một biến tần, hai động cơ có thể khó tối ưu khi động cơ và các bộ phận truyền động cơ khí có đặc tính khác nhau. Việc chia sẻ tải không đồng đều có thể khiến một động cơ chịu tải quá mức trong khi động cơ kia đóng góp ít hơn, làm tăng nguy cơ quá tải động cơ và áp lực hệ truyền động.
Đối với dự án này, FGI đã triển khai sơ đồ điều khiển chủ-tớ, trong đó hai biến tần độc lập điều khiển hai động cơ riêng biệt.
Một biến tần hoạt động như bộ chủ, trong khi bộ còn lại hoạt động như bộ phụ. Trạm vận hành gửi các lệnh vận hành và tham chiếu tốc độ đến bộ nghịch đảo chính. Hai bộ biến tần trao đổi thông tin điều khiển thông qua giao tiếp quang quang.
Bố trí điều khiển hoạt động như sau:
Kiểm soát tốc độ chính:Bộ biến tần chính nhận tham chiếu tốc độ từ hệ thống điều khiển tẩu và điều chỉnh tốc độ động cơ.
Kiểm soát mô-men xoắn phụ trợ:Bộ nghịch đảo phụ tuân theo các lệnh điều khiển phối hợp của chủ và điều chỉnh mô-men xoắn động cơ.
Phối hợp chia sẻ tải:Hệ thống giám sát thông tin dòng điện hoạt động và điều chỉnh hoạt động truyền động để cân bằng công suất động cơ và mô-men xoắn.
Tính linh hoạt trong chế độ vận hành:Cấu hình điều khiển hỗ trợ vận hành động cơ kép và cho phép lựa chọn chế độ động cơ đơn thông qua giao diện điều khiển.
Cách bố trí này cho phép hai động cơ hoạt động cùng nhau trong khi vẫn giữ được khả năng điều khiển truyền động độc lập và khả năng bảo vệ riêng cho từng động cơ.
Đối với máy nâng mỏ sâu, phối hợp hiệu quả giữa master-slave giúp giảm tải trọng không đều, hỗ trợ tăng tốc và giảm tốc mượt mà hơn, đồng thời cải thiện sự nhất quán của quá trình nâng tổng thể.
Bộ biến tần điện áp cao bốn phần tư là phần cốt lõi của kiến trúc truyền động tạc và điều khiển điện.
Trạm vận hành cung cấp các lệnh tiến và lùi, lệnh dừng khẩn cấp và tham chiếu tốc độ tương tự. Bộ biến tần trả về các tín hiệu trạng thái sẵn sàng hoạt động, lỗi và mạch an toàn, cùng với các tín hiệu giám sát tương tự cho hệ thống điều khiển.
Công tắc cách ly điện áp cao hỗ trợ bảo trì an toàn. Tín hiệu kích hoạt lỗi điện áp cao của biến tần được liên kết với cầu dao mạch phía trên để một lỗi biến tần có thể khởi động ngắt kết nối phía trên tương ứng.
Hệ thống điều khiển nâng rộng hơn cũng tích hợp các chức năng bảo vệ khi vượt tốc độ, quá tốc độ, quay ngược, bất thường hệ thống phanh, dây thừng bị lỏng, điều kiện bôi trơn và các lỗi vận hành khác. Tùy thuộc vào tình trạng được phát hiện, hệ thống có thể kích hoạt phản ứng bảo vệ phù hợp, bao gồm phanh khẩn cấp.
Việc tích hợp điều khiển truyền động, phản hồi vận hành và khóa liên động bảo vệ là yếu tố thiết yếu để vận hành an toàn thiết bị nâng mìn công suất cao.
Hệ thống nâng mỏ Sanshandao đã được đưa vào vận hành thành công vào cuối tháng 12 năm 2021, theo báo cáo dự án gốc. Báo cáo ghi nhận hoạt động bình thường trong hơn hai năm sau khi đưa vào hoạt động.
Ứng dụng thực địa đã chứng minh một số lợi ích thực tiễn:
Kiểm soát nâng nâng được cải thiện:Điều khiển tần số biến thiên giúp tăng tốc và giảm tốc mượt mà hơn.
Phối hợp vận động kép tốt hơn:Điều khiển chủ-tớ giúp phối hợp đầu ra của hai động cơ điều khiển chung một trống trống.
Thu hồi năng lượng tái tạo:Hoạt động bốn phần tư cho phép cung cấp năng lượng điện trở lại lưới trong quá trình tái tạo.
Tăng độ tin cậy vận hành:Các chức năng bảo vệ ổ đĩa, khóa liên kết lỗi và điều khiển phối hợp hỗ trợ vận hành hệ thống ổn định.
Chế độ vận hành linh hoạt:Hoạt động động cơ đơn và động cơ kép đáp ứng các yêu cầu khác nhau trong quá trình chế tạo trục.
Báo cáo ban đầu mô tả hiệu quả tiết kiệm năng lượng là đáng kể nhưng không cung cấp tỷ lệ phần trăm tiết kiệm năng lượng được định lượng. Tiết kiệm thực tế phụ thuộc vào chu kỳ làm việc nâng cao, hồ sơ tải trọng, điều kiện phanh và cấu hình tổng thể của hệ thống.
Dự án Sanshandao minh họa vai trò của bộ truyền động tần số biến đổi điện áp cao trong các ứng dụng khai thác mỏ đòi hỏi cao. Đối với các trục thẳng đứng sâu, hệ thống truyền động phải làm nhiều hơn là điều chỉnh tốc độ động cơ: nó còn phải phối hợp nhiều động cơ, quản lý năng lượng tái tạo và tích hợp với kiến trúc điều khiển bảo vệ của lực nâng.
Bộ biến tần điện áp cao Bốn phần tư của FGI phù hợp để xem xét trong các hệ thống nâng mỏ mới, tời xây dựng giếng và các dự án hiện đại hóa liên quan đến hệ truyền động tời AC hiện có. Sự kết hợp giữa điều khiển vector, phanh tái tạo và phối hợp chủ-tớ cung cấp một phương pháp thực tiễn để cải thiện hiệu suất truyền động và sử dụng năng lượng trong các hoạt động khai thác mỏ nặng.
Đối với các nhà vận hành khai thác mỏ và các nhà tích hợp hệ thống, việc lựa chọn giải pháp truyền động nên xem xét các chỉ số động cơ, độ sâu trục, đặc tính tải, yêu cầu phanh, giao diện điều khiển và kiến trúc an toàn cần thiết.
Bạn đang tìm kiếm giải pháp biến tần điện áp cao cho việc nâng mỏ hoặc truyền động công nghiệp hạng nặng?Liên hệ với FGI để thảo luận về các thông số động cơ, điều kiện vận hành và yêu cầu ứng dụng của bạn.
