Ứng dụng của Bộ chuyển đổi ZFENG trong Tời mỏ

Tổng quan

Tời mỏ là một thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất của các mỏ than và mỏ kim loại màu. Hoạt động an toàn và đáng tin cậy của tời có liên quan trực tiếp đến tình trạng sản xuất và lợi ích kinh tế của doanh nghiệp. Loại hệ thống kéo này yêu cầu khởi động, giảm tốc và phanh động cơ thường xuyên, tiến và lùi, đây là một tải ma sát điển hình, tức là tải đặc tính mô-men xoắn không đổi. Trước đây, chủ yếu trong tời bánh răng (kéo cơ học), tời thủy lực (kéo thủy lực) và tời điều khiển tốc độ điện trở nối tiếp rôto động cơ không đồng bộ AC (kéo điện) và các loại khác chiếm ưu thế. Nguồn điện của tời trục nghiêng được cung cấp bởi động cơ dây quấn, sử dụng điều chỉnh tốc độ điện trở nối tiếp rôto.

Cấu trúc cơ học của tời trục nghiêng được thể hiện sơ đồ trong hình sau.  

Hiện nay, hầu hết các mỏ vừa và nhỏ đều sử dụng tời trục nghiêng để nâng hạ, và tời trục nghiêng truyền thống thường sử dụng hệ thống điều khiển tốc độ điện trở nối tiếp động cơ AC kiểu quấn, và điện trở được điều khiển bởi công tắc tơ AC - thyristor. Hệ thống điều khiển này dễ bị oxy hóa các tiếp điểm chính của công tắc tơ AC và gây ra lỗi thiết bị do tác động thường xuyên của công tắc tơ AC trong quá trình điều chỉnh tốc độ và thời gian vận hành lâu của thiết bị. Ngoài ra, hiệu suất điều khiển tốc độ của tời trong giai đoạn giảm tốc và bò chậm kém, thường dẫn đến vị trí dừng không chính xác. Việc khởi động, điều chỉnh tốc độ và phanh thường xuyên của tời tạo ra mức tiêu thụ điện năng đáng kể trong mạch ngoài rôto của điện trở nối tiếp. Hệ thống điều khiển tốc độ điện trở nối tiếp động cơ AC kiểu quấn này là điều khiển tốc độ theo bước, điều khiển tốc độ kém trơn tru; đặc tính cơ học tốc độ thấp mềm, tỷ lệ chênh lệch tĩnh lớn; điện trở trên mức tiêu thụ của công suất vi sai, tiết kiệm năng lượng kém; quá trình khởi động và quá trình chuyển đổi tốc độ tác động dòng điện lớn; rung động vận hành tốc độ cao, an toàn kém. Do đó, hệ thống ban đầu về an toàn và độ tin cậy, điều chỉnh tốc độ, tiết kiệm năng lượng, vận hành, bảo trì và các khía cạnh khác có các mức độ khiếm khuyết khác nhau. Kể từ khi tời biến tần, do đó mức độ thiết bị của tời dốc đã thay đổi về chất. Hiện tại, tời biến tần đã trở thành sản phẩm chủ đạo trên thị trường và các tính năng chính của nó như sau.

1. Cấu trúc nhỏ gọn, kích thước nhỏ, dễ di chuyển, sử dụng trong các mỏ dưới lòng đất có thể tiết kiệm rất nhiều chi phí phát triển.
2. Tời biến tần dòng ZF dựa trên điều khiển tốc độ biến tần kỹ thuật số hoàn toàn, công nghệ điều khiển vector làm cốt lõi, để hiệu suất tốc độ động cơ không đồng bộ có thể so sánh với động cơ DC. Hiệu suất của mô-men xoắn tần số thấp, điều chỉnh tốc độ trơn tru, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, độ chính xác cao, tiết kiệm năng lượng, v.v.
3. Áp dụng hệ thống điều khiển PLC kép, hiệu suất điều khiển và hiệu suất an toàn của tời trục nghiêng hoàn hảo hơn.
4. Vận hành đơn giản, vận hành an toàn và ổn định, tỷ lệ lỗi thấp và về cơ bản không cần bảo trì.

Thành phần hệ thống biến tần

Để khắc phục những thiếu sót của hệ thống điều khiển tốc độ điện trở nối tiếp động cơ AC kiểu quấn truyền thống, việc sử dụng công nghệ điều khiển tốc độ biến tần để biến đổi tời, bạn có thể đạt được phạm vi tần số đầy đủ (0 ~ 50Hz) của điều khiển mô-men xoắn không đổi. Việc xử lý năng lượng tái sinh, có thể được sử dụng chương trình phanh năng lượng rẻ tiền hoặc chương trình phanh phản hồi tiết kiệm năng lượng hơn. Và trong quá trình thiết kế phanh cơ khí thủy lực, van phanh thứ cấp và phanh biến tần sẽ được tích hợp. 

Hệ thống điều khiển điện tời biến tần cho tời quấn tang đơn hoặc đôi được điều khiển bởi động cơ không đồng bộ AC (kiểu dây quấn hoặc kiểu lồng sóc). Có thể được sử dụng với các tời mới được lắp đặt, nhưng cũng thích hợp cho việc chuyển đổi kỹ thuật của hệ thống điều khiển điện tời cũ.

Hệ thống điều khiển điện tời biến tần có thể được chia đơn giản thành: hệ thống điều khiển tốc độ biến tần (bộ biến tần + bộ phận phanh + hộp điện trở phanh); bàn điều khiển của hệ thống điều khiển PLC.

Cấu tạo của hệ thống cơ khí tời được thể hiện trong Hình:

Tính năng hệ thống

Hệ thống hai dây: Hệ thống điều khiển PLC bao gồm hai hệ thống PLC chính. PLC1 được sử dụng làm hệ thống điều khiển chính và PLC2 làm hệ thống giám sát. Mỗi hệ thống PLC được trang bị phần tử phát hiện vị trí độc lập (bộ mã hóa trục). Trong quá trình vận hành bình thường, hai hệ thống PLC được đưa vào vận hành đồng thời để thực hiện điều khiển và bảo vệ "hệ thống hai dây" của tời. Để đảm bảo rằng hai hệ thống PLC có thể hoạt động đồng bộ, các tín hiệu vị trí và tốc độ của hai hệ thống PLC được so sánh trong thời gian thực trong PLC1 và khi độ lệch quá lớn, một cảnh báo sẽ được tạo ra ngay lập tức. Hai hệ thống PLC trao đổi dữ liệu chủ yếu dưới dạng giao tiếp

Chế độ khẩn cấp: Nếu một PLC bị lỗi hoặc phần tử phát hiện vị trí của nó bị lỗi, PLC đơn có thể tiếp tục hoạt động ở chế độ "Khẩn cấp 1" hoặc "Khẩn cấp 2". Tời trong chế độ làm việc khẩn cấp, do việc bảo vệ không bị thiếu, nhưng không có "hệ thống hai dây". Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của hoạt động tời, tốc độ vận hành được giảm xuống một nửa tốc độ. Nếu hai bộ phần tử phát hiện vị trí bị lỗi, tời chỉ có thể chạy với tốc độ không quá 0,5m/s.

Nguồn tốc độ kép: Tốc độ thực tế trong hệ thống điều khiển đến từ hai nguồn tốc độ khác nhau, bộ biến tần và bộ mã hóa trục và tốc độ thực tế liên quan đến việc điều khiển và bảo vệ quá tốc được lấy từ giá trị lớn nhất của cả hai.

Điều khiển vị trí: PLC tự động tạo ra tốc độ cho v(s) với hành trình là biến độc lập và tốc độ cho sau phần tốc độ bằng nhau thực hiện việc cho kép v(t) và v(s) và việc cho hành trình v(s) là chính trong cả hai.

Chế độ vận hành bán tự động: khác với ý nghĩa truyền thống của chế độ vận hành bán tự động, là việc sử dụng "công tắc chọn tốc độ" của bảng điều khiển người lái để điều khiển tốc độ chạy của tời và mở và đóng cổng làm việc cùng một lúc, đặc biệt là đối với hoạt động của tời trục nghiêng.

Quá trình làm việc của tời 

Sau khi tời được biến đổi bằng biến tần, quá trình làm việc của hệ thống không thay đổi nhiều. Khi đẩy tay cầm về phía trước và phía sau, nó có thể điều khiển bộ mã hóa quay và gửi số xung đến đầu vào đếm tốc độ cao của PLC, có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ biến tần trong một phạm vi nhất định. Nó cũng có thể cho các tiếp điểm "tay cầm bằng không", "tiến" và "lùi". Bất kể động cơ tiến hay lùi, than được kéo từ mỏ lên mặt đất, động cơ hoạt động ở trạng thái điện tiến và lùi, chỉ khi xe kéo đầy tải đến gần miệng trục, nó cần giảm tốc và phanh, sơ đồ thời gian làm việc của tời được hiển thị trong hình dưới đây.