Электродвигатели для горной промышленности

В мире, где каждый процесс стремится к оптимизации и повышению эффективности, электродвигатели для горной промышленности играют ключевую роль. Именно они стоят у истоков автоматизации трудоёмких операций, обеспечивая непрерывное движение в глубоких шахтах и на открытых разработках. В этой статье мы раскроем секреты выбора оптимальных двигательных систем для самых сложных условий эксплуатации и покажем, как новейшие технологии помогают добывающей отрасли достигать новых высот. Прочитайте до конца, чтобы узнать, как электродвигатели превращаются в сердцебиение современной горной промышленности.

Первый вопрос, который может возникнуть у непосвященного человека – зачем в горнодобывающем деле применяют именно электродвигатели? Казалось бы, применить технику с двигателями внутреннего сгорания было бы проще, чем тянуть высоковольтные кабеля под землю или в открытые карьеры.

Но обычные двигатели на бензине или дизеле не дают нужной мощности для перемещения многотонных ковшей с рудой, да и затраты топлива были бы просто астрономическими. Под землей двигатели внутреннего сгорания (LDC) сожгли бы и без того дефицитный кислород, закоптив все вокруг выхлопными газами, осложняя работу горняков. В целом работа ДВС в условиях постоянного присутствия мелкой газопылевой смеси видится сомнительной. Поэтому в горной промышленности в основном применяют именно электродвигатели. При этом, как правило, это взрывозащищенные их варианты разного уровня защищенности.

Исходя из условий эксплуатации электродвигателя формируется ряд критериев, которыми он должен обладать. Здесь можно сказать, что каждый образец штучный, сделанный под конкретный заказ. Каталог мотор-редукторов для промышленности представлен на сайте.

Эксплуатационные режимы двигателя

Характеристики силового агрегата начинают подбирать исходят из требуемой мощности и частоты вращения. Данный параметр определяют исходя из условий эксплуатации, из типа добываемой руды, веса техники, на которой будет установлен двигатель, грузоподъемности.

Технические специалисты далее определяют допустимые диапазоны мощности напряжения и силы тока. В учет берутся как параметры непосредственно двигателя, так и электрической сети места эксплуатации двигателя.

Мощность системы на участке (руднике) определяет частоту (в герцах), на которой будет работать двигатель. Здесь стоит учитывать, что в различных горнодобывающих регионах частота может быть разной, что проистекает из региональных особенностей развития электросетей. Например, в Аргентине – 60 Гц, Чили – 50 Гц.

Температурные режимы добычи руды также вносят свои требования к параметрам двигателя. Если при температуре ниже — 30° С требуются специальные незамерзающие смазывающие материалы, то при высоких плюсовых режимах – более 40° С стоит предусматривать режимы охлаждения системы.

Высота, на которой будет работать электродвигатель, вносит корректировки в режим охлаждения. Если речь идет о высоте более 1000 метров над уровнем моря, то на каждые 100 метров повышения высоты рассчитывают минус 1% температурного повышения.

Выбрать надежного производителя асинхронных двигателей переменного тока – половина дела. Для любых сфер применения важно, чтобы скорость их вращения соответствовала вращающему моменту контрольно-управляющего оборудования. Так, например, двигатель в 298кВ, работающий на скорости 1200 оборотов в минуту с нагрузкой крутящего момента 245 кг/м в применении к центробежной силе не мог бы эффективно работать в применении, например, с дробилкой руды. Здесь будет жесткое несоответствие нагрузок центробежной силы во время запуска двигателя и во время его работы под нагрузкой. Возникает это различие по причине разницы в характеристиках начального состояния управляемого оборудования и текущего его состояния. Именно для этого Национальной Электрической Производственной Ассоциацией (НЭПА) была предложена классификация вращающих моментов электродвигателей:

— запертый ротор. Вращающий момент здесь выражается определенным (средним) процентом от заявленной предельной нагрузки при начальном вращении двигателя;

— сверх напряжения момента. Предполагает минимальный процент от предельной нагрузки вращающего момента, вырабатываемого во время старта;

— аварийный момент. Такой вращающий момент подразумевает наиболее высокий показатель процента предельной нагрузки двигателя на предельной скорости работы.

Таким образом, двигатели, которые имеют недостаточный начальный вращающий момент, остановятся уже во время пуска. Для повторного запуска от оператора потребуется снижение стартовой нагрузки. Что касается случаев с дробилками или заводами, это будет означать удаление силового агрегата от машины. Стоит помнить, что частые остановки двигателя могут его повреждать по причине избыточного потока в роторе и статоре.

Внешний вид, а именно корпус, определяет степень его защиты (внутренних обмоток). Выбор корпуса обычно производитель оставляет за заказчиком, более четко знающим необходимые для отдельно взятого производства степени взрывозащиты.

Типы корпусов:

— Открытые. Самая низкая ценовая категория в иерархии электродвигателей, применяемых в горнодобывающих производствах. Степень защиты здесь, в соответствии со стандартами НЭПА, уменьшена. Такие варианты силовых агрегатов подходят лишь для постоянного режима открытого проветривания. Устройство корпуса разрешает прохождение внешнего воздуха вокруг статора.

— Закрытые. Корпуса данного типа предназначены для предотвращения распространения взрыва из внутренней полости двигателя во внешнюю среду.

Выделяют три уровня взрывозащиты. От нулевого до второго:

Нулевой уровень взрывозащиты – усиленные меры по взрывозащите силового агрегата,

первый – защита от взрывов в случае повреждений, связанных с условиям эксплуатации,

второй – защита только в штатном режиме работы.

Электрические параметры силовой установки принимаются заводом-изготовителем на стадии проектирования. Клиент на этом этапе может предложить свою спецификацию. Немаловажный здесь параметр – эксплуатационный коэффициент (ЭК), обозначающий уровень перегрузки, которую способен выдержать двигатель сверх заявленной в характеристиках. Оптимальным считается коэффициент 1,0 и 1,15. На практике встречаются и другие коэффициенты – 1,05 и 1,25. Коэффициент означает, что силовой агрегат должен работать при мощности указанной в технических условиях эксплуатации умноженной на ЭК.

Процедура тестового старта электродвигателя часто пропускается до момента начала агрегата непосредственно на производственном участке. Продажа двигателя с соответствующим заявленным характеристикам пусковым напряжением – по сути является гарантией бесперебойной его работы. Если же клиент собирается использовать уменьшение напряжения стартера, то при запуске двигателя возникнут проблемы, так как крутящий момент двигателя напрямую зависит от напряжения и определяется как квадрат изменения напряжения.

По заказу может быть спроектирован двигатель с учетом уменьшенного стартового напряжения, возможностью его регулировки исходя из кривой вращающего момента.

Регулировка скорости электродвигателя сегодня используется все чаще. Подобной регулировкой оснащают также вентилятор и насос двигателя. Это позволяет сохранять энергию и служит альтернативой использованию клапанов и увлажнителей.

В горнорудной промышленности иногда рассчитывают минимальную эффективность силового агрегата. Данный параметр, как и температурное повышение, рассчитывается только номинально на бумаге. Если эффективность указана в документах, то ее определение может быть: гарантируемым минимумом, номиналом, вычисленным минимумом или типичным.

Электродвигатели могут оснащаться дополнительным оборудованием, которое поставляется на выбор покупателя.