.jpg?imageView2/1/format/webp)
Главный вентиляционный вентилятор часто рассматривается как «лёгкие» подземной шахты, и его непрерывная и стабильная работа напрямую связана с безопасностью персонала под землёй.
На угольной шахте в Шаньдуне, Китай, для привода в движение основной вентиляционной системы FGI был установлен высокопроизводительный VFD FD300 с векторным управлением. Это решение позволяет синхронизировать управление скоростью двух моторов в каждом противоположном вентиляторе, поддерживая динамическую регулировку вентиляции в различных условиях добычи. В то же время резервная конфигурация вентилятора с автоматическим переключением повышает надёжность системы, а работа с переменной частотой повышает энергоэффективность и упрощает эксплуатацию и обслуживание.
Угольная шахта в Шаньдуне эксплуатирует два комплекта взрывоустойчивых главных вентиляторов FBCDZN20-2×90 с противоповоротным поворотом. Каждый вентилятор оснащён двумя взрывоустойчивыми двигателями YBF2-315L1-8, каждый из которых рассчитан на 90 кВт и 660 В. Номинальная скорость вентилятора составляет 740 об/мин, с рабочим диапазоном переменной частоты 30–50 Гц.
Система вентиляции отвечает за поддержание надёжного потока воздуха по всей шахте и, следовательно, является ключевой частью общей инфраструктуры безопасности шахты.
Как критическая нагрузка класса I, основная вентиляционная система требует непрерывной работы, резервного питания и быстрого переключения в случае отказа оборудования.
При традиционных методах эксплуатации вентиляционные системы могут использовать заслонку для регулирования потока воздуха. Это может привести к значительным потерям энергии, высокому стартовому току и механическому воздействию при запуске двигателя, а также к увеличению требований к обслуживанию оборудования.
Для решения этих проблем проект внедрил высокопроизводительную VFD с векторным управлением FGI FD300 для основной системы привода вентиляционного вентилятора. Модернизация обеспечивает синхронизированное управление двумя двигателями с переменной частотой и включает автоматическую стратегию резервного переключения между двумя вентиляционными вентиляторами.
В случае серьёзной неисправности резервный вентилятор может быть автоматически заведён и введён в эксплуатацию. Вся система также подключена к основной платформе мониторинга вентиляторов шахты, что позволяет осуществлять удалённый мониторинг, устанавливать сигнализацию неисправности и резервное переключение вентиляторов для обеспечения безопасной и надёжной вентиляции.
| Предмет | Параметры |
|---|---|
| Модель вентилятора | FBCDZN20-2×90 |
| Модель мотора | YBF2-315L1-8 Взрывоустойчивый двигатель |
| Мощность одного мотора | 90 кВт |
| Номинальное напряжение | 660V |
| Номинальная скорость | 740 об/мин |
| Радиус эксплуатации VFD | 30-50 Гц |
| Диапазон объёма воздуха | 23-68 м³/с |
| Диапазон статического давления | 200-2170Pa |
Таблица базовых параметров оборудования на месте
Высокие требования к безопасности и надёжности
Основная система вентиляции не выдерживает длительного простоя. Поэтому требуется резервная конфигурация: один вентилятор работает, а другой находится в режиме ожидания. В случае неисправности резервную систему необходимо быстро включить для обеспечения бесперебойной вентиляции.
Синхронизированная работа двух противоповоротных двигателей
Каждый вентилятор состоит из двух моторных ступеней. Оба двигателя должны работать на синхронизированных частотах и согласованных скоростях для поддержания баланса выходной мощности импеллера и предотвращения чрезмерной вибрации, шума и механических нагрузок.
Требования к динамической вентиляции
Горные и раскопочные работы постоянно меняются по всему руднику. Поэтому поток воздуха и давление необходимо регулировать в зависимости от различных условий работы.
По сравнению с дросселлю на основе заслонки, регулирование скорости с переменной частотой обеспечивает более плавное и точное регулирование воздушного потока, при этом снижая ненужное энергопотребление.
Интеграция с системой мониторинга шахт
Система VFD должна взаимодействовать с основной платформой мониторинга вентиляторов шахты и передавать рабочие параметры, такие как частота, ток, напряжение и коды отказов.
Это обеспечивает как локальный, так и удалённый мониторинг и предоставляет операторам своевременную информацию о состоянии системы.
Жёсткая операционная среда
Вентиляционное помещение подвержено значительным перепадам пыли и температуры. Поэтому система VFD должна обеспечивать надёжную защиту от пыли, рассеивание тепла и устойчивость к электромагнитным помехам для обеспечения стабильной работы в сложных условиях шахты.
В проекте используются четыре FGI FD300 VFD, которые независимо приводят в движение взрывоустойчивые двигатели первой и второй ступеней двух основных вентиляционных вентиляторов.
Ключевые особенности решения включают:
Двойные VFD для синхронизированного двухмоторного привода
Два VFD обеспечивают синхронизированный частотный выход для двух моторов каждого вентилятора с противоположным вращением, поддерживая согласованные скорости моторов на протяжении всего рабочего диапазона.
Система поддерживает переменный частотный диапазон вентилятора 30–50 Гц, что позволяет гибко регулировать воздушный поток в соответствии с требованиями к вентиляции.
Резервная конфигурация главного вентилятора
Две основные вентиляционные системы электрически и механически независимы, и каждая из них способна работать на полной нагрузке для удовлетворения вентиляционных требований шахты.
В нормальных условиях один вентилятор работает, а другой находится в режиме ожидания.
Если вентилятор развивает серьёзную неисправность и достигает заранее установленного порога отключения, система мониторинга автоматически запускает последовательность переключения. Рабочий вентилятор останавливается, его выход VFD отключается, в то время как резервный вентилятор получает команду запуска.
VFD первого и второго ступеней резервного вентилятора одновременно увеличиваются до целевой частоты и автоматически берут на себя работу.
Эта резервная архитектура значительно повышает доступность вентиляционной системы и поддерживает требования к безопасности шахты для критически важного оборудования главного вентилятора.
Бесшовная интеграция с платформой мониторинга
VFD передают рабочие данные в реальном времени — включая выходную частоту, выходной ток, выходное напряжение и коды неисправностей — в основную систему мониторинга вентиляторов.
Статус оборудования может отображаться на локальном сенсорном экране, а ненормальные условия запускают автоматические тревоги для быстрого реагирования операторов.
Разработано для сложных шахтных условий
Шкафы с VFD оснащены улучшенной защитой от пыли и отводом тепла, чтобы приспособиться к пыльной атмосфере шахтных помещений.
Комплексные функции защиты — включая перегрузку, перенапряжение, перегрузку, перегрев и защиту от замыкания — помогают защитить систему привода в аномальных условиях эксплуатации.
Гибкие режимы работы
Система поддерживает три режима работы:
Работа локальной панели VFD
Работа локального шкафа управления
Удалённое управление через супервизионный компьютер
Это обеспечивает большую гибкость для различных сценариев эксплуатации и обслуживания.
После ввода в эксплуатацию система поддерживала стабильную работу в условиях реальных месторождений.
Репрезентативное рабочее состояние фиксировалось с частотой VFD на 48 Гц. Ток двигателя первой ступени составлял 130,19 А, а на втором — 141,30 А, при этом выходное напряжение поддерживалось примерно на уровне 372–373 В.
В таких условиях вентилятор обеспечивал фактический поток воздуха 51,73 м³/с и статическое давление 1 000,25 Па.
Температура обмотки мотора, температура подшипника и значения вибрации оставались в допустимых пределах безопасности.
Повышенная безопасность и надёжность
Сочетание технологии двойного VFD привода и резервной архитектуры с двумя вентиляторами обеспечивает надёжную основу для непрерывной вентиляции шахт.
Комплексные функции защиты и мониторинг неисправностей позволяют своевременно выявлять и сообщать о аномальных условиях, что позволяет обслуживающему персоналу оперативно реагировать и снижает риск неожиданных простоев.
Характеристики мягкого запуска VFD также устраняют высокий стартовый ток, связанный с прямым запуском двигателя, снижая электрическое напряжение на сеть и механическое воздействие на крыльчатку вентилятора.
Это помогает продлить срок службы как моторов, так и вентиляционного оборудования.
Улучшенная эксплуатация и техническое обслуживание
Рабочие данные передаются на мониторинговую платформу и отображаются на экране управления, что позволяет визуализировать работу и обслуживание без необходимости ручного показания счетчиков.
При возникновении неисправности операторы могут быстро определить соответствующее оборудование и рабочее состояние, что помогает сократить время устранения неполадок.
Одновременно плавное управление с переменной частотой позволяет непрерывно регулировать поток воздуха и давление, позволяя вентиляционной системе быстро реагировать на меняющиеся требования на разных этапах добычи и раскопок.
| Мониторинговый пункт | Первичный мотор | Вторичный мотор |
|---|---|---|
| Рабочая частота | 48,00 Гц | 48,00 Гц |
| Рабочий ток | 130.19A | 141.30A |
| Выходное напряжение | 372,00В | 373,00В |
| Температура обмотки мотора | 92-93°C | 97-99°C |
| Горизонтальная вибрация | 0,30 мм/с | 0,35 мм/с |
| Вентиляторный объём воздуха в реальном времени | 51,73 м³/с | |
| Статическое давление вентилятора | 1000.25Pa |
Таблица типичных данных о эксплуатации на месте
Будучи критически важной системой безопасности в подземной добыче, основной вентиляционный вентилятор требует высоконадежной, отзывчивой и способной к непрерывной работе приводной системы.
На этой угольной шахте в Шаньдуне FGI был успешно развернут FD300 VFD для выполнения синхронизированных задач двухмоторных вентиляционных вентиляторов с противоположным поворотом. Решение сочетает синхронизированное управление переменной частотой, резервное переключение вентиляторов, комплексную защиту и цифровой мониторинг для обеспечения более безопасной и эффективной вентиляции.
Проект демонстрирует, как передовые технологии приводов с переменной частотой могут помочь операторам горнодобывающих компаний одновременно повышать безопасность эксплуатации, энергоэффективность и эффективность обслуживания.
В дальнейшем FGI продолжит разрабатывать решения с переменной частотой приводов для критически важного горного оборудования — включая основные вентиляционные вентиляторы, подъемники, насосы и другие вспомогательные системы — поддерживая горнодобывающую отрасль в достижении более безопасной, эффективной и устойчивой работы.
