تزامن دقيق: تحديث نظام تهوية الألغام FGI FD300 VFD

الملخص

غالبا ما تعتبر مروحة التهوية الرئيسية "رئتي" لمنجم تحت الأرض، وتشغيلها المستمر والمستقر مرتبط مباشرة بسلامة الأفراد تحت الأرض.

في منجم فحم في شاندونغ، الصين، تم نشر جهاز التحكم المتجه عالي الأداء FD300 من FGI لتشغيل نظام التهوية الرئيسي. يتيح الحل التحكم المتزامن في سرعة المحركين في كل مروحة تدور معاكس، مما يدعم ضبط التهوية الديناميكية عبر ظروف التعدين المختلفة. وفي الوقت نفسه، يعزز تكوين المروحة الاحتياطية مع التبديل التلقائي موثوقية النظام، بينما يحسن التشغيل بترددات متغيرة كفاءة الطاقة ويبسط التشغيل والصيانة.

01 | نظرة عامة على المشروع

يعمل منجم فحم في شاندونغ على تشغيل مجموعتين من مراوح التهوية الرئيسية المقاومة للانفجار FBCDZN20-2×90 الدوارة معاكسة. كل مروحة مجهزة بمحركين YBF2-315L1-8 مقاومين للانفجار، وكل محرك بقدرة 90 كيلوواط و660 فولت. سرعة المروحة المقدرة هي 740 دورة في الدقيقة، مع نطاق تشغيل متغير التردد يتراوح بين 30–50 هرتز.

نظام التهوية مسؤول عن الحفاظ على تدفق هواء موثوق في جميع أنحاء المنجم، ولذلك فهو جزء حيوي من البنية التحتية للسلامة العامة للمنجم.

باعتباره حملا حرجا من الفئة الأولى، يتطلب نظام التهوية الرئيسي تشغيلا مستمرا، وتزويد طاقة زائد، وقدرة تبديل سريعة في حال حدوث عطل في المعدات.

في طرق التشغيل التقليدية، قد تعتمد أنظمة التهوية على تقليل التخميد لتنظيم تدفق الهواء. وهذا قد يؤدي إلى خسائر كبيرة في الطاقة، وتيار تشغيل مرتفع، وتأثير ميكانيكي أثناء تشغيل المحرك، بالإضافة إلى زيادة متطلبات صيانة المعدات.

لمعالجة هذه التحديات، اعتمد المشروع نظام التحكم المتجه عالي الأداء FD300 من FGI كنظام دفع مروحة التهوية الرئيسي. يتيح التحديث التحكم المتزامن في التردد المتغير للمحركين ويدمج استراتيجية تبديل متكررة تلقائية بين مجموعتي مراوح التهوية.

في حال حدوث عطل كبير، يمكن تشغيل مروحة الاستعداد تلقائيا وتشغيلها. النظام بأكمله متصل أيضا بمنصة مراقبة المراوح الرئيسية في المنجم، مما يتيح المراقبة عن بعد، وإنذار الأعطال، وتبديل المراوح الاحتياطية للمساعدة في الحفاظ على تهوية آمنة وموثوقة.
 

جدول المعلمات الأساسية للمعدات في الموقع

02 | التحديات التشغيلية ومتطلبات التحديث

متطلبات السلامة والموثوقية العالية

نظام التهوية الرئيسي لا يتحمل فترات التوقف الطويلة. لذلك يطلب إعداد مكرر، حيث تعمل إحدى المروحات والأخرى في وضع الاستعداد. في حال حدوث عطل، يجب تشغيل نظام الاستعداد بسرعة للحفاظ على التهوية دون انقطاع.

التشغيل المتزامن لمحركين يدوران معاكسا

تتكون كل مروحة من مرحلتين تدفعهما بمحرك. يجب أن يعمل المحركان بترددات متزامنة وسرعات متطابقة للحفاظ على توازن المروحة ومنع الاهتزازات المفرطة، والضوضاء، والإجهاد الميكانيكي.

متطلبات التهوية الديناميكية

تتغير أنشطة التعدين والحفر باستمرار في جميع أنحاء المنجم. لذلك يجب ضبط تدفق الهواء والضغط وفقا لظروف التشغيل المختلفة.

مقارنة بالتدريج المعتمد على المخمدة، يوفر التحكم في السرعة بتردد متغير تنظيم تدفق الهواء أكثر سلاسة ودقة مع تقليل استهلاك الطاقة غير الضروري.

التكامل مع نظام مراقبة الألغام

يحتاج نظام VFD إلى التواصل مع منصة مراقبة المراوح الرئيسية في المنجم ونقل معايير التشغيل مثل رموز التردد والتيار والجهد والأعطال.

يتيح ذلك المراقبة المحلية وعن بعد ويوفر للمشغلين معلومات في الوقت المناسب عن حالة النظام.

بيئة تشغيل قاسية

غرفة التهوية تتعرض لتقلبات كبيرة من الغبار ودرجة الحرارة. لذلك يحتاج نظام VFD إلى توفير حماية موثوقة من الغبار، وتبديد الحرارة، ومقاومة التداخل الكهرومغناطيسي لضمان التشغيل المستقر في ظروف موقع المنجم الصعبة.

03 | حل نظام الدفع ذو التردد المتغير من FGI

يستخدم المشروع أربعة محركات FGI FD300 VFD، تشغل بشكل مستقل المحركات المقاومة للانفجار في المرحلتين الأولى والثانية لمروحتي التهوية الرئيسيتين.

تشمل الميزات الرئيسية للحل:

أقراص VFD مزدوجة لمحركات مزدوجة متزامنة

يوفر جهازان من VFD خرجا ترددا متزامنا للمحركين في كل مروحة تدور معاكس، مع الحفاظ على سرعات المحرك المتطابقة طوال نطاق التشغيل.

يدعم النظام نطاق التردد المتغير للمروحة من 30 إلى 50 هرتز، مما يتيح ضبط تدفق الهواء المرن وفقا لمتطلبات التهوية في المنجم.

تكوين المروحة الرئيسية الزائدة عن الحاجة

نظاما التهوية الرئيسيان مستقلان كهربائيا وميكانيكيا، وكل نظام قادر على العمل بكامل الحمل لتلبية متطلبات التهوية في المنجم.

في الظروف العادية، تعمل إحدى المروحات بينما تبقى الأخرى في حالة استعداد.

إذا تعرضت مروحة التشغيل لعطل كبير ووصلت إلى عتبة الإيقاف المحددة مسبقا، يبدأ نظام المراقبة تلقائيا تسلسل التبديل. يتم إيقاف مروحة التشغيل ويتم فصل مخرج VFD، بينما تستقبل مروحة الاستعداد أمر البدء.

ثم تتصاعد مروحات الاستعداد في المرحلة الأولى والثانية من مروحة الاستعداد في نفس الوقت إلى التردد المستهدف وتتولى التشغيل تلقائيا.

تحسن هذه البنية الاحتياطية بشكل كبير توفر نظام التهوية وتدعم متطلبات السلامة في المنجم لمعدات المراوح الرئيسية الحيوية.

تكامل سلس مع منصة المراقبة

ترسل أجهزة VFD بيانات التشغيل في الوقت الحقيقي—بما في ذلك تردد الإخراج، تيار الخرج، جهد الخرج، ورموز الأعطال—إلى نظام مراقبة المروحة الرئيسي.

يمكن عرض حالة المعدات على شاشة اللمس المحلية، بينما تؤدي ظروف التشغيل غير الطبيعية إلى إطلاق إنذارات تلقائية لمساعدة المشغلين على الاستجابة بسرعة.

مصممة لبيئات المناجم المتطلبة

تتميز خزائن VFD بحماية محسنة من الغبار وتبديد الحرارة لاستيعاب بيئات غرفة المناجم المغبرة.

تساعد وظائف الحماية الشاملة — بما في ذلك التيار الزائد، والجهد الزائد، والتحميل الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة والحماية من أعطال الأرض — في حماية نظام القيادة تحت ظروف تشغيل غير طبيعية.

أوضاع التشغيل المرنة

يدعم النظام ثلاثة أوضاع تشغيل:

• تشغيل لوحة VFD المحلية

• تشغيل خزانة التحكم المحلية

• التحكم عن بعد عبر الحاسوب الإشرافي

يوفر ذلك مرونة أكبر لسيناريوهات التشغيل والصيانة المختلفة.

04 | الأداء في الموقع

بعد التكليف، حافظ النظام على تشغيل مستقر في ظروف موقع الألغام الفعلية.

تم تسجيل حالة تشغيل تمثيلية مع تردد إخراج VFD عند 48 هرتز. كان تيار محرك المرحلة الأولى 130.19 أمبير، بينما تيار محرك المرحلة الثانية 141.30 أمبير، مع الحفاظ على جهد الخرج حوالي 372–373 فولت.

في ظل هذه الحالة التشغيلية، حققت المروحة تدفق هواء فعلي يبلغ 51.73 م³/ث وضغط ثابت 1,000.25 باسكال.

درجة حرارة ملف المحرك، ودرجة حرارة المحمل، وقيم الاهتزاز جميعها ظلت ضمن نطاق الأمان المسموح به.

تعزيز السلامة والموثوقية

يوفر الجمع بين تقنية الدفع ثنائي VFD وبنية المروحة المزدوجة الاحتياطية أساسا موثوقا لتهوية الألغام المستمرة.

تتيح وظائف الحماية الشاملة ومراقبة الأعطال اكتشاف وإبلاغ عن الحالات غير الطبيعية بسرعة، مما يسمح لموظفي الصيانة بالاستجابة بسرعة وتقليل خطر التوقف المفاجئ.

خصائص التشغيل الناعم في VFD تلغي أيضا التيار العالي المرتبط بتشغيل المحرك المباشر على الخط، مما يقلل من الإجهاد الكهربائي على الشبكة والتأثير الميكانيكي على مروحة المروحة.

يساعد ذلك في إطالة عمر خدمة كل من المحركات ومعدات التهوية.

تحسين التشغيل والصيانة

يتم نقل بيانات التشغيل إلى منصة المراقبة وعرضها على شاشة التحكم، مما يتيح تشغيلا وصيانة مرئيا دون الحاجة إلى قراءة يدوية للعداد.

عند حدوث عطل، يمكن للمشغلين تحديد المعدات ذات الصلة وحالة التشغيل بسرعة، مما يساعد على تقصير وقت استكشاف المشكلة.

وفي الوقت نفسه، يتيح التحكم السلس في التردد المتغير الضبط المستمر لتدفق الهواء والضغط، مما يسمح لنظام التهوية بالاستجابة بسرعة للمتطلبات المتغيرة عبر مراحل التعدين والحفر المختلفة.
 

جدول بيانات التشغيل النموذجية في الموقع

05 | ملخص المشروع

باعتبارها نظام أمان حيوي في التعدين تحت الأرض، تتطلب مروحة التهوية الرئيسية نظام قيادة موثوق للغاية وسريع الاستجابة وقادر على التشغيل المستمر.

في هذا المنجم في شاندونغ، تم نشر FD300 VFD الخاص بFGI بنجاح لتلبية متطلبات التشغيل المتزامنة لمراوح التهوية ذات المحرك المزدوج الدوران معاكس. يجمع الحل بين التحكم المتزامن في الترددات المتغيرة، وتبديل المراوح الاحتياطي، والحماية الشاملة، والمراقبة الرقمية لدعم تهوية أكثر أمانا وكفاءة.

يظهر المشروع كيف يمكن لتقنية الدفع ذات الترددات المتغيرة المتقدمة أن تساعد مشغلي التعدين على تحسين السلامة التشغيلية، وكفاءة الطاقة، وكفاءة الصيانة في الوقت نفسه.

في المستقبل، ستواصل FGI تطوير حلول دفع التردد المتغير لمعدات التعدين الحيوية — بما في ذلك مراوح التهوية الرئيسية، والرافعات، والمضخات، والأنظمة المساعدة الأخرى — لدعم صناعة التعدين في تحقيق عمليات أكثر أمانا وكفاءة واستدامة.