1.Pendahuluan

Sebagai peralatan inti utama dari sistem transportasi tambang, kerekan tambang bertanggung jawab untuk mengangkat dan menurunkan personel, bijih, material, dll. Keselamatan, keandalan, dan efisiensi operasinya terkait langsung dengan efisiensi produksi tambang dan keselamatan jiwa serta harta benda personel. Dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi modern, penerapan teknologi magnet permanen di bidang kerekan tambang secara bertahap telah menjadi pusat penelitian.

Motor magnet permanen memiliki banyak keunggulan seperti kepadatan daya tinggi, efisiensi tinggi, dan kebisingan rendah. Penerapannya pada kerekan tambang diharapkan dapat meningkatkan kinerja peralatan secara signifikan, sekaligus menghadirkan peluang dan tantangan baru dalam hal jaminan keselamatan.

2. Aplikasi teknologi magnet permanen pada sistem penggerak hoist tambang

(1).Prinsip kerja motor sinkron magnet permanen

Motor sinkron magnet permanen beroperasi berdasarkan hukum induksi elektromagnetik. Prinsip intinya adalah ketika arus bolak-balik tiga fase dialirkan melalui belitan stator, medan magnet berputar dihasilkan, yang berinteraksi dengan medan magnet magnet permanen pada rotor, sehingga menghasilkan torsi elektromagnetik untuk menggerakkan motor agar berputar. Magnet permanen pada rotor menyediakan sumber medan magnet yang stabil tanpa memerlukan arus eksitasi tambahan, yang membuat struktur motor relatif sederhana dan meningkatkan efisiensi konversi energi. Dalam skenario aplikasi kerekan tambang, motor perlu sering beralih di antara berbagai kondisi operasi seperti beban berat, kecepatan rendah dan beban ringan, kecepatan tinggi. Motor sinkron magnet permanen dapat merespons dengan cepat dengan karakteristik torsi yang sangat baik untuk memastikan kelancaran pengoperasian kerekan.

(2). Kemajuan teknologi dibandingkan dengan sistem penggerak tradisional

1. Analisis perbandingan efisiensi

Kerekan tambang tradisional sebagian besar digerakkan oleh motor asinkron rotor-lilitan, yang memiliki efisiensi yang relatif rendah. Kerugian motor asinkron terutama mencakup kerugian tembaga stator, kerugian tembaga rotor, kerugian besi, kerugian mekanis, dan kerugian liar. Karena tidak ada arus eksitasi pada motor sinkron magnet permanen, kerugian tembaga rotornya hampir nol, dan kerugian besi juga berkurang karena karakteristik medan magnet yang relatif stabil. Melalui perbandingan data uji aktual (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1), di bawah tingkat beban yang berbeda, efisiensi motor sinkron magnet permanen secara signifikan lebih tinggi daripada motor asinkron rotor-lilitan. Dalam kisaran tingkat beban 50% - 100%, efisiensi motor sinkron magnet permanen dapat sekitar 10% - 20% lebih tinggi daripada motor asinkron rotor-lilitan, yang secara signifikan dapat mengurangi biaya konsumsi energi untuk pengoperasian kerekan tambang jangka panjang.

Gambar 1: Kurva perbandingan efisiensi motor sinkron magnet permanen dan motor asinkron rotor belitan

2. Peningkatan faktor daya

Saat motor asinkron rotor lilitan sedang berjalan, faktor dayanya biasanya antara 0,7 dan 0,85, dan diperlukan perangkat kompensasi daya reaktif tambahan untuk memenuhi persyaratan jaringan. Faktor daya motor sinkron magnet permanen dapat mencapai 0,96 atau lebih, mendekati 1. Hal ini karena medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen sangat mengurangi permintaan daya reaktif selama pengoperasian motor. Faktor daya yang tinggi tidak hanya mengurangi beban daya reaktif jaringan listrik dan meningkatkan kualitas daya jaringan listrik, tetapi juga mengurangi biaya listrik perusahaan pertambangan dan mengurangi biaya investasi dan pemeliharaan peralatan kompensasi reaktif.

(3). Dampak terhadap pengoperasian alat pengangkat tambang yang aman

1.Karakteristik start dan pengereman

Torsi awal motor sinkron magnet permanen halus dan dapat dikontrol secara tepat. Pada saat menghidupkan kerekan tambang, dapat menghindari masalah seperti guncangan tali kawat dan peningkatan keausan sheave yang disebabkan oleh dampak torsi yang berlebihan saat motor tradisional dihidupkan. Arus awalnya kecil dan tidak akan menyebabkan fluktuasi tegangan besar pada jaringan listrik, memastikan pengoperasian normal peralatan listrik lainnya di tambang.

Dalam hal pengereman, motor sinkron magnet permanen dapat dikombinasikan dengan teknologi kontrol vektor canggih untuk mencapai pengaturan torsi pengereman yang presisi. Misalnya, selama tahap deselerasi kerekan, dengan mengendalikan besaran dan fase arus stator, motor memasuki status pengereman pembangkit daya, mengubah energi kinetik kerekan menjadi energi listrik dan menyalurkannya kembali ke jaringan listrik, sehingga mencapai pengereman hemat energi. Dibandingkan dengan metode pengereman tradisional, metode pengereman ini mengurangi keausan komponen rem mekanis, memperpanjang masa pakai sistem pengereman, mengurangi risiko kegagalan rem akibat rem terlalu panas, dan meningkatkan keamanan dan keandalan pengereman kerekan.

2.Redundansi kesalahan dan toleransi kesalahan

Beberapa motor sinkron magnet permanen menggunakan desain lilitan multifase, seperti motor sinkron magnet permanen enam fase. Ketika lilitan fase motor gagal, lilitan fase yang tersisa masih dapat mempertahankan operasi dasar motor, tetapi daya keluaran akan berkurang karenanya. Desain redundansi kesalahan ini memungkinkan kerekan tambang untuk mengangkat wadah pengangkat dengan aman ke kepala sumur atau dasar sumur bahkan jika terjadi kegagalan motor sebagian, menghindari kerekan melayang di tengah poros karena kegagalan motor, sehingga memastikan keselamatan personel dan peralatan. Mengambil motor sinkron magnet permanen enam fase sebagai contoh, dengan asumsi bahwa salah satu lilitan fase terbuka, menurut teori distribusi torsi motor, lilitan lima fase yang tersisa masih dapat menyediakan sekitar 80% dari torsi terukur (nilai spesifik terkait dengan parameter motor), yang cukup untuk mempertahankan operasi lift yang lambat dan memastikan keselamatan.

3. Analisis kasus aktual

(1). Kasus aplikasi di pertambangan logam

Tambang logam besar menggunakan motor sinkron magnet permanen untuk menggerakkan motor sinkron magnet permanen dengan daya terukur P=3000kw. Setelah menggunakan motor ini, dibandingkan dengan motor asinkron lilitan asli, dalam tugas pengangkatan yang sama, konsumsi daya tahunan berkurang sekitar 18%.

Melalui pemantauan dan analisis data pengoperasian motor, efisiensi motor sinkron magnet permanen tetap pada tingkat tinggi dalam berbagai kondisi pengoperasian, terutama pada tingkat beban sedang dan tinggi, di mana keunggulan efisiensi lebih nyata.

(2). Kasus Aplikasi Pertambangan Batubara

Sebuah tambang batu bara memasang kerekan tambang menggunakan teknologi magnet permanen. Motor sinkron magnet permanennya memiliki daya 800kw dan utamanya digunakan untuk mengangkat dan mengangkut personel serta batu bara. Karena kapasitas jaringan listrik tambang batu bara yang terbatas, faktor daya yang tinggi dari motor sinkron magnet permanen secara efektif mengurangi beban pada jaringan listrik. Selama pengoperasian, tidak ada fluktuasi yang signifikan pada tegangan jaringan listrik akibat penyalaan atau pengoperasian kerekan, yang memastikan pengoperasian normal peralatan listrik lainnya di tambang batu bara.

4. Tren pengembangan masa depan motor magnet permanen untuk kerekan tambang

(1). Penelitian dan pengembangan serta penerapan bahan magnet permanen berkinerja tinggi

Dengan kemajuan ilmu material yang berkelanjutan, penelitian dan pengembangan material magnet permanen berkinerja tinggi yang baru telah menjadi arah penting bagi pengembangan teknologi magnet permanen untuk kerekan tambang. Misalnya, generasi baru material magnet permanen tanah jarang diharapkan dapat mencapai terobosan dalam produk energi magnetik, gaya koersif, stabilitas suhu, dll. Produk energi magnetik yang lebih tinggi akan memungkinkan motor magnet permanen menghasilkan daya yang lebih besar dengan volume dan berat yang lebih kecil, yang selanjutnya meningkatkan kerapatan daya kerekan tambang; stabilitas suhu yang lebih baik akan memungkinkan motor magnet permanen beradaptasi dengan lingkungan tambang yang lebih keras, seperti tambang dalam bersuhu tinggi; gaya koersif yang lebih kuat akan meningkatkan kemampuan anti-demagnetisasi magnet permanen dan meningkatkan keandalan serta masa pakai motor.

(2). Integrasi teknologi kontrol cerdas

Di masa depan, teknologi magnet permanen pada kerekan tambang akan terintegrasi secara mendalam dengan teknologi kontrol cerdas. Dengan bantuan kecerdasan buatan, big data, Internet of Things, dan teknologi canggih lainnya, pengoperasian dan pemeliharaan kerekan yang cerdas akan terwujud. Misalnya, dengan memasang sejumlah besar sensor pada komponen utama motor magnet permanen dan kerekan, data pengoperasian dapat dikumpulkan secara real time, dan data tersebut dapat dianalisis dan diproses menggunakan algoritma kecerdasan buatan untuk mencapai prediksi dan diagnosis dini kegagalan peralatan, mengatur rencana pemeliharaan terlebih dahulu, mengurangi tingkat kegagalan peralatan, dan meningkatkan keandalan operasional. Pada saat yang sama, sistem kontrol cerdas dapat secara otomatis mengoptimalkan parameter pengoperasian motor, seperti kecepatan, torsi, dll., sesuai dengan kebutuhan produksi aktual tambang dan status pengoperasian kerekan, sehingga mencapai tujuan penghematan energi dan peningkatan efisiensi serta meningkatkan efisiensi produksi dan manfaat ekonomi tambang.

(3). Integrasi sistem dan desain modular

Untuk meningkatkan kenyamanan dan kemudahan perawatan penerapan teknologi magnet permanen pada kerekan tambang, integrasi sistem dan desain modular akan menjadi tren pengembangan. Berbagai subsistem seperti motor magnet permanen, sistem pengereman, dan sistem pemantauan keselamatan sangat terintegrasi untuk membentuk modul fungsional yang terstandarisasi. Saat membangun tambang atau merenovasi peralatan, Anda hanya perlu memilih modul yang sesuai untuk perakitan dan pemasangan sesuai dengan kebutuhan aktual, yang sangat mempersingkat siklus pemasangan dan komisioning peralatan serta mengurangi biaya konstruksi teknik. Selain itu, desain modular memfasilitasi perawatan dan peningkatan peralatan. Saat modul rusak, modul dapat segera diganti, mengurangi waktu henti, dan meningkatkan kontinuitas produksi tambang.

5. Keunggulan teknis motor magnet permanen Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Mesin Magnet Permanen & Peralatan Listrik Co., Ltd（https://www.mingtengmotor.com/）. didirikan pada tahun 2007. Mingteng saat ini memiliki lebih dari 280 karyawan, termasuk lebih dari 50 personel profesional dan teknis. Perusahaan ini mengkhususkan diri dalam penelitian dan pengembangan, produksi, dan penjualan motor sinkron magnet permanen dengan efisiensi sangat tinggi. Produk-produknya mencakup berbagai macam tegangan tinggi, tegangan rendah, frekuensi konstan, frekuensi variabel, konvensional, antiledakan, penggerak langsung, rol listrik, mesin all-in-one, dll. Setelah 17 tahun akumulasi teknis, perusahaan ini memiliki kemampuan untuk mengembangkan berbagai macam motor magnet permanen. Produk-produknya melibatkan berbagai industri seperti baja, semen, dan pertambangan, dan dapat memenuhi kebutuhan berbagai kondisi kerja dan peralatan.

Ming Teng menggunakan teori desain motor modern, perangkat lunak desain profesional, dan program desain motor magnet permanen yang dikembangkan sendiri untuk mensimulasikan medan elektromagnetik, medan fluida, medan temperatur, medan tegangan, dsb. dari motor magnet permanen, mengoptimalkan struktur sirkuit magnetik, meningkatkan efisiensi energi motor, dan memecahkan kesulitan dalam penggantian bantalan di lokasi motor magnet permanen besar dan masalah demagnetisasi magnet permanen, yang pada dasarnya memastikan penggunaan motor magnet permanen yang andal.

6. Kesimpulan

Penerapan motor magnet permanen pada kerekan tambang telah menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam hal keselamatan dan kemajuan teknologi. Pada sistem penggerak, efisiensi tinggi, faktor daya tinggi, dan karakteristik torsi yang baik dari motor sinkron magnet permanen memberikan dasar yang kokoh untuk pengoperasian kerekan yang aman dan stabil.

Melalui analisis kasus aktual, dapat dilihat bahwa motor magnet permanen telah mencapai hasil yang luar biasa dalam penerapan kerekan tambang di berbagai jenis tambang, baik dalam mengurangi konsumsi energi, mengurangi biaya perawatan, atau memastikan keselamatan personel dan peralatan. Melihat ke masa depan, dengan pengembangan material magnet permanen berkinerja tinggi, integrasi teknologi kontrol cerdas, dan kemajuan integrasi sistem dan desain modular, motor magnet permanen untuk kerekan tambang akan mengantarkan prospek pengembangan yang lebih luas, menyuntikkan dorongan kuat ke dalam produksi yang aman dan operasi yang efisien dari industri pertambangan. Ketika mempertimbangkan untuk meningkatkan teknologi kerekan atau membeli peralatan baru, pelanggan pertambangan harus sepenuhnya menyadari potensi besar motor magnet permanen, dan secara wajar menerapkan motor magnet permanen dalam kombinasi dengan kondisi kerja aktual, kebutuhan produksi, dan kekuatan ekonomi tambang mereka sendiri untuk mencapai pembangunan berkelanjutan perusahaan pertambangan.

Hak Cipta: Artikel ini merupakan cetakan ulang dari tautan asli:

https://mp.weixin.qq.com/s/18QZOHOqmQI0tDnZCW_hRQ

Artikel ini tidak mewakili pandangan perusahaan kami. Jika Anda memiliki pendapat atau pandangan yang berbeda, mohon koreksi kami!