نظرة عامة على المشروع

يعد الرفع الموثوق أمرا أساسيا في التعدين العميق، حيث تضع الأحمال الثقيلة، والمسافات الطويلة، والظروف تحت الأرض الصعبة متطلبات عالية على التحكم في القيادة وموثوقية المعدات. في منجم سانشانداو للذهب في مقاطعة شاندونغ، الصين، تم اختيار محول الجهد العالي ذو الأربع الأربع التابع لشركة FGI للتحكم في محركات رفع المنجم في مشروع يتضمن عمودا عموديا مصمما للوصول إلى عمق 1,915 مترا تحت مستوى سطح البحر.

يوضح التطبيق كيف يمكن لتقنية الدفع عالي الجهد والتردد المتغير والتحكم في الماستر-سليب تحسين تنسيق المحرك، وأداء الرفع، وكفاءة الطاقة في عمليات التعدين المتطلبة.

1. خلفية المشروع: التعدين بالأعمدة العميقة في ظروف معقدة

يقع منجم ذهب سانشانداو بالقرب من خليج لايتشو، وهو مشروع تعدين بحري ذو ظروف جيولوجية معقدة. تم تصميم البئر ليصل إلى عمق 1,915 مترا، مع قطر بئر نهائي يبلغ 10.5 متر وقطر حفر 11.5 متر. في وقت تقرير المشروع، وصف بأنه أول بئر عمودي في آسيا وخامس أعمق بئر عمودي قيد الإنشاء في العالم.

يواجه المنجم عدة تحديات أثناء بناء الأعمدة، بما في ذلك ارتفاع الإجهاد الأرضي، وضغط المياه في الصخور المتشققة، والمياه الجوفية المسببة للتآكل، وارتفاع درجات الحرارة تحت الأرض. تفرض هذه الظروف متطلبات صارمة على موثوقية واستقرار التشغيل لنظام التحكم الكهربائي عند الرفع.

يستخدم نظام الرفع جهازي لف، كل منهما مزود بمحركين يديران أسطوانة مشتركة عبر ترتيب بمحركين وناقل حركة مزدوج. يدعم النظام التشغيل بمحرك واحد ومحرك مزدوج، مما يوفر مرونة لظروف البناء والحمل المختلفة.

لتلبية هذه المتطلبات، اختار المشروع أربع وحدات FGI JD-BP37-2250T ذات أربعة وحدات عاكس عالي الجهد من الربع الطبقي، كل منها بقدرة 2,250 كيلوواط و6 كيلو فولت، للتحكم في أربعة محركات عالية الجهد بقوة 2,000 كيلوواط.

2. محول الجهد العالي FGI ذو الأربعة أرباع: المواصفات الفنية الرئيسية

تجمع سلسلة JD-BP37-T بين التحكم في المتجه، وردود الفعل التجديدية للطاقة، وتقنية IGBT عالية الطاقة لتطبيقات القيادة الصناعية المتطلبة.

يسمح تكوين الإدخال والمخرج عالي الجهد المباشر للعاكس بالاتصال بنظام محرك 6 كيلو فولت الحالي دون الحاجة إلى محول انتقالي وسيط كجزء من ترتيب القيادة.

التشغيل بأربعة أرباع والفرملة التجديدية

ميزة رئيسية في عاكس الجهد العالي ذو الأربعة أرباع هي قدرته على العمل في كل من وضع القيادة والتجديد.

أثناء الرفع، يحول العاكس الطاقة الكهربائية إلى خرج محرك متحكم به. أثناء التشغيل التجديدي، مثل عندما تخفض الرافعة حملا ثقيلا، يمكن للمحرك أن يعمل كمولد. يعيد العاكس الطاقة الكهربائية المستعادة إلى شبكة التيار المتردد بدلا من تبديدها كلها كحرارة عبر الكبح التقليدي.

يدعم هذا التدفق ثنائي الاتجاه الكبح التجديدي، ويقلل من فقدان الطاقة المرتبطة بالفرملة، ويساعد في تحسين كفاءة الطاقة العامة لنظام الرفع.

تساعد مرحلة الإدخال التي يتم التحكم بها بواسطة PWM أيضا في تنظيم تيار الشبكة وتحسين عامل القدرة مع الحد من حقن التيار التوافقي في ظروف التشغيل المناسبة.

أداء التحكم والحماية التشغيلية

لتطبيقات رفع الألغام، فإن العزم المستقر والتسارع والتباطؤ المسيطر عليه أمران مهمان بشكل خاص. تستخدم سلسلة JD-BP37-T التحكم المتجه لتوفير عزم دوران انطلاق عالي، وتحكم في عزم الدوران الاستجابي، وتنظيم دقيق للسرعة.

كما يتضمن النظام وظائف موجهة للتطبيق، بما في ذلك:

• تجاوز وحدة الطاقة التلقائي:يسمح بتجاوز وحدة الطاقة المعيبة تحت ظروف العطل المدعومة، مما يساعد النظام على إكمال دورة التشغيل عند استيفاء ظروف التشغيل المطلوبة.

• الحماية من فقدان الطاقة:يوفر تدابير حماية للانقطاعات المفاجئة في الإمدادات، وهو اعتبار مهم أثناء خفض الأحمال الثقيلة.

• خسائر منخفضة في الاحتياط:يقلل من خسائر عدم التحميل عندما يكون القرص في وضع الاستعداد.

• طرق فرملة متعددة:يدعم وظائف الفرملة التجديدية، والتيار المستمر، والسلامة، والفرملة الديناميكية.

• قوة التحكم المستقلة:يسهل الفحص والتكليف والصيانة دون تنشيط الدائرة الرئيسية عالية الجهد.

• واجهات التحكم المتكاملة:يدعم تبادل الإشارات مع نظام التحكم الكهربائي في الرافعة.

تساعد هذه الوظائف في تلبية المتطلبات العملية للرفع الثقيل، حيث تكون الاستمرارية التشغيلية والحماية المنسقة أمران حاسمين.

3. التحكم الرئيسي في الذراع الرئيسي للرفع بمحركين

لماذا تم اختيار سيطرة السيد والعبيد

تستخدم كل آلة رفع محركين لتشغيل أسطوانة مشتركة. التحدي الرئيسي في التحكم هو الحفاظ على سرعة المحرك وعزم الدوران وقوة المحرك منسقة بشكل صحيح.

قد يكون من الصعب تحسين ترتيب العاكس الواحد والمحركين عندما تختلف خصائص المحركات ومكونات ناقل الحركة الميكانيكية. قد يؤدي تقاسم الأحمال غير المتكافئ إلى حمل محرك زائد بينما يساهم الآخر بحمل أقل، مما يزيد من خطر التحميل الزائد على المحرك وإجهاد نظام القيادة.

لهذا المشروع، نفذت FGI نظام تحكم رئيسي-عبد حيث يقوم محولوان مستقلان بتشغيل محركين بشكل منفصل.

كيف يعمل نظام التحكم

يعمل أحد العاكس كرئيس، بينما يعمل الآخر كعبد (تابع). ترسل محطة المشغل أوامر التشغيل وإشارة السرعة إلى العاكس الرئيسي. يتبادل العاكسان معلومات التحكم من خلال الاتصالات الألياف البصرية.

يعمل ترتيب التحكم كما يلي:

1. التحكم الرئيسي في السرعة:يتلقى العاكس الرئيسي مرجع السرعة من نظام التحكم في الرافعة وينظم سرعة المحرك.

2. التحكم التابع في عزم الدوران:يتبع العاكس التابع أوامر التحكم المنسقة للماستر وينظم عزم المحرك.

3. تنسيق تقاسم الأحمال:يراقب النظام معلومات التيار النشط ويضبط تشغيل القيادة للمساعدة في موازنة قوة المحرك وعزم الدوران.

4. مرونة وضع التشغيل:يدعم تكوين التحكم التشغيل بمحركين ويسمح باختيار وضع المحرك الواحد من خلال واجهة التحكم.

يتيح هذا الترتيب للمحركين العمل معا مع الحفاظ على التحكم المستقل في القيادة وقدرات الحماية الخاصة بالمحرك.

بالنسبة لرافعة الألغام العميقة، يساعد التنسيق الفعال بين السيد والعبد في تقليل الحمل غير المتساوي، ويدعم التسارع والتباطؤ الأكثر سلاسة، ويحسن من ثبات عملية الرفع بشكل عام.

4. التكامل مع نظام التحكم الكهربائي للرافعة

يشكل العاكس عالي الجهد ذو الأربع الأربع جزءا أساسيا من بنية محرك الرافعة والتحكم الكهربائي.

توفر محطة المشغل أوامر للأمام والخلف، وأمر توقف طارئ، ومرجع سرعة تناظري. يعيد العاكس إشارات حالة الاستعداد للتشغيل، والأعطال، وإشارات دائرة السلامة، بالإضافة إلى إشارات المراقبة التناظرية لنظام التحكم.

تدعم مفاتيح العزل عالية الجهد الصيانة الآمنة. إشارة عطل العاكس عالية الجهد متشابكة مع قاطع الدائرة في التيار العلوي بحيث يمكن لعطل العاكس بدء فصل الاتصال المقابل في التيار الأعلى.

كما يتضمن نظام التحكم الأوسع في الرافعة وظائف حماية للسرعة الزائدة، والدوران، والدوران العكسي، واضطرابات نظام الفرامل، وترخي الحبل، وظروف التزييت، وأخطاء التشغيل الأخرى. اعتمادا على الحالة التي تم اكتشافها، يمكن للنظام أن يفعل استجابة وقائية مناسبة، بما في ذلك الكبح الطارئ.

يعد دمج التحكم في الدفع، وردود الفعل التشغيلية، وأجهزة الحماية ضرورية لتشغيل معدات رفع الألغام عالية الطاقة بأمان.

5. نتائج التكليف والفوائد التشغيلية

تم تشغيل نظام رفع الألغام في سانشانداو بنجاح في أواخر ديسمبر 2021، وفقا للتقرير الأصلي للمشروع. سجل التقرير التشغيل الطبيعي لأكثر من عامين بعد التكليف.

أظهر التطبيق الميداني عدة فوائد عملية:

• تحسين التحكم في الرفع:مكن التحكم في التردد المتغير من تسريع وتباطؤ أكثر سلاسة.

• تنسيق أفضل بين الحركين:ساعد التحكم الرئيسي في تنسيق مخرج محركين يديران أسطوانة مشتركة.

• استعادة الطاقة التجديدية:مكن التشغيل بأربعة أرباع من إعادة الطاقة الكهربائية إلى الشبكة أثناء التشغيل التجديدي.

• تعزيز الموثوقية التشغيلية:دعمت وظائف حماية القيادة، وتشابك الأعطال، والتحكم المنسق تشغيل النظام بشكل مستقر.

• أوضاع تشغيل مرنة:استوعب التشغيل بمحرك واحد ومحرك مزدوج متطلبات مختلفة أثناء بناء العمود.

وصف التقرير الأصلي تأثير توفير الطاقة بأنه مهم لكنه لم يقدم نسبة كمية لتوفير الطاقة. تعتمد الوفورات الفعلية على دورة عمل الرفع، وملف الحمل، وظروف الفرملة، والتكوين العام للنظام.

6. قيمة التطبيق للتعدين العميق ورافعات المناجم

يوضح مشروع سانشانداو دور محركات التردد المتغير عالية الجهد في تطبيقات التعدين المتطلبة. بالنسبة للأعمدة الرأسية العميقة، يجب على نظام القيادة أن يفعل أكثر من مجرد تنظيم سرعة المحرك: بل يجب عليه أيضا تنسيق عدة محركات، وإدارة الطاقة التجديدية، والاندماج مع بنية التحكم الواقية في الرافعة.

يعد عاكس الجهد العالي ذو الأربعة أرباع من FGI مناسبا للنظر في تركيبات رفع المناجم الجديدة، ورافعات بناء الأعمدة، ومشاريع التحديث التي تتضمن محركات الرفع المترددة الحالية. يوفر مزيجه من التحكم في المتجهات، والفرملة التجديدية، وتنسيق الماستر-سليب نهجا عمليا لتحسين أداء القيادة واستهلاك الطاقة في عمليات التعدين الثقيلة.

بالنسبة لمشغلي التعدين ومكملي الأنظمة، يجب أن يأخذ اختيار حل القيادة في الاعتبار تصنيفات المحرك، عمق العمود، خصائص الحمل، متطلبات الفرملة، واجهات التحكم، وبنية السلامة المطلوبة.

هل تبحث عن حل عاكس عالي الجهد لرفع الألغام أو لمحركات المحركات الصناعية الثقيلة؟تواصل مع FGI لمناقشة معايير المحرك، وظروف التشغيل، ومتطلبات التطبيق.