تُعدّ شركات الفحم من أكبر مستهلكي الطاقة، حيث تستهلك شركات إنتاج مناجم الفحم نسبةً كبيرةً من الكهرباء. ووفقًا للاستطلاع، يُشكّل استهلاك الكهرباء للمراوح ومضخات المياه والضواغط ورافعات الرفع ومعدات ضخ الغاز أكثر من 40% من إجمالي استهلاك الكهرباء في إنتاج مناجم الفحم. ويُمكن لتطوير تقنية تنظيم التردد المتغير أن يُحلّ بفعالية مشكلة عملية التحكم الفردي، في حين أن الوقت الفعلي ضعيف، ودرجة الأتمتة منخفضة، وغيرها من المشاكل.
تطبيق تكنولوجيا توفير الطاقة لمحول التردد في صناعة تعدين الفحم
أولا: مبدأ ودور تقنية التحكم في التردد في توفير الطاقة
1، مبدأ تكنولوجيا التحكم في التردد
يُعد تنظيم سرعة مُحوّل تردد التيار المتردد تقنيةً جديدةً طُوّرت في العقود الأخيرة، تتميز بأداءٍ ممتازٍ في تنظيم السرعة، وتوفيرٍ ملحوظٍ للطاقة، وإمكانية تطبيقٍ واسعةٍ في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني، وتُعتبر طريقةً واعدةً لتنظيم السرعة. تُعدّ تقنية تنظيم سرعة مُحوّل تردد التيار المتردد تطبيقًا شاملًا لتكنولوجيا الحواسيب الصغيرة، وتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة، وتكنولوجيا نقل الحركة للمحركات. يقوم مبدأها الأساسي على تحويل جهد التيار المتردد بتردد التشغيل إلى جهد مستمر عبر جسر التصحيح، وذلك تحت تأثير انقطاع أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية، ثم يُحوّل من العاكس إلى جهد تيار متردد قابلٍ للتعديل كقوة دفعٍ لمحرك التيار المتردد، مما يُمكّن المحرك الكهربائي من الحصول على الجهد والتيار اللازمين لتنظيم السرعة بسلاسة، وهي إحدى الطرق الفعّالة لتنظيم السرعة دون أي خسارة إزاحة إضافية.
يمكن استخدام هذا كطريقة تنظيم السرعة عالية الكفاءة دون خسارة إزاحة إضافية، وفي الوقت نفسه، يحصل المحرك الكهربائي على الجهد والتيار المطلوبين لتنظيم السرعة بشكل مستمر.
2. دور توفير الطاقة لتكنولوجيا التحكم في التردد
مع التطور السريع للتكنولوجيا الإلكترونية وتكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا التحكم الآلي وتكنولوجيا إنتاج الطاقة العالية، حققت تكنولوجيا تنظيم سرعة محول تردد المحرك المتردد تقدمًا هائلاً، وأصبحت وسيلة رئيسية لتوفير الطاقة وتحسين البيئة، وتعزيز التقدم التكنولوجي، وأصبح اتجاهًا لا مفر منه للتنمية.
تطبيقات محددة لتكنولوجيا التحكم بالتردد المتغير في إنتاج مناجم الفحم باستخدام الناقلات الحزامية كأمثلة
1، مشكلة توفير الطاقة في إنتاج الحزام الناقل في منجم الفحم
تُستخدم ناقلات السيور على نطاق واسع كمعدات رئيسية لنقل الفحم في المناجم. مع تطور مناجم الفحم، أصبحت هذه الناقلات تتميز بإنتاجية عالية وكفاءة عالية في أسطح العمل، وبأحجام كبيرة وسرعات عالية، ويتزايد تصميمها وتصنيعها وتشغيلها. يؤدي استخدام هذه الآلات الكبيرة إلى زيادة حمل الصدمات على الناقل، وعدم توازن إنتاج محرك التشغيل، مما يؤدي إلى زيادة الحمل على المحرك ومشاكل أخرى.
لذلك، فإن المتطلبات التالية لبدء وتشغيل ناقل الحزام: في حالة زيادة تحميل المحرك بشكل مباشر عند بدء التشغيل، يلزم توفير تيار أكبر من التشغيل العادي بستة إلى سبعة أضعاف، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك بسبب التيار الزائد ووقت بدء التشغيل الطويل جدًا؛ ستؤثر شبكة الطاقة على تشغيل المعدات الأخرى بسبب الانخفاض المفرط في الجهد الناتج عن التيار الكبير؛ لذلك، يمكن لنظام القيادة الجديد تقليل التيار عند بدء تشغيل المحرك. تتطلب ناقلات الحزام الكبيرة حاليًا نظام قيادة يوفر عزم بدء تشغيل قابل للتعديل وسلسًا وغير صدمي لتقليل التأثير، مما يحسن حالة قوة الماكينة بأكملها، ويطيل عمرها، ويحسن موثوقية المعدات، أي لتحقيق بدء تشغيل سلس. في ناقلات الحزام لمسافات طويلة، إذا كانت البداية سريعة جدًا، فلن يشد جهاز الشد، مما يؤدي إلى انزلاق أسطوانة ناقل الحركة، مما يؤدي إلى حريق تسخين؛ بالنسبة لناقل الحزام ذو الميل الكبير، إذا كان تسارع البدء سريعًا جدًا، فسيؤدي إلى انزلاق المواد أو ظاهرة التدحرج؛ وهذا يتطلب تسارع بدء تشغيل يمكن التحكم فيه لتحقيق بدء تشغيل سلس. لتسهيل صيانة الناقلات الحزامية، نأمل في تحقيق تشغيل حزام الاختبار بسرعة منخفضة.
باختصار، يجب أن يكون نظام القيادة قادرًا على التكيف مع متطلبات بدء التشغيل والتشغيل وظروف التوقف، لضمان تشغيل وتوقف ناقل الحزام بسلاسة وكفاءة عالية، وتحقيق التوازن، والعمل بأمان. ومع ذلك، تستخدم معظم مناجم الفحم في الصين حاليًا وصلات هيدروليكية لضمان بدء تشغيل سلس لآلات الحزام، مع ضبط الكفاءة الميكانيكية للوصلة الهيدروليكية إلى الصفر عند بدء التشغيل، بحيث يبدأ المحرك بدون حمولة.
2. تكنولوجيا التحكم في التردد في تطبيقات الناقل الحزامي
يتكون نظام التحكم التلقائي للتحكم في التردد في الناقل الحزامي من وحدة تحكم قابلة للبرمجة PLC، ومحول التردد، والمبادل الحالي، وناقل التيار، ومقياس الحزام النووي، ومستشعر سرعة الحزام ومستشعر سرعة المحرك، وما إلى ذلك، والتي يمكن تلخيصها في ثلاثة أجزاء من وحدة الكشف ووحدة التحكم ووحدة التنفيذ.
وحدة الكشف: يلتقط مستشعر التيار وجهاز الإرسال إشارة تيار المحرك. تُحوَّل إشارة سرعة السير التي يلتقطها مستشعر سرعة السير إلى إشارة جهد. تُحوَّل إشارة السرعة التي يلتقطها مستشعر سرعة المحرك إلى إشارة جهد. يلتقط مقياس الحزام النووي إشارة التدفق. تُغذَّى كل إشارة إلى الوحدة الأساسية.
وحدة التحكم: بعد استلام إشارة الكشف، وبعد اتخاذ القرار، يتم تشغيل ناقل الحزام، وموازنة الطاقة، وضبط السرعة لتوفير الطاقة. وفي الوقت نفسه، تتضمن وحدة التحكم الرئيسية أيضًا وظائف حماية من الأعطال، مثل حزام التكسير، وحزام تكديس الفحم، وحزام التمزيق، والدخان، والانزلاق، ودرجة الحرارة.
وحدة التشغيل: يستقبل مُحوِّل التردد إشارة التحكم في التردد من وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، ويعتمد على خرج الإشارة المُعطاة للتردد المُقابل للجهد المُضاف إلى المحرك، وذلك لضبط سرعة المحرك، وإكمال وظائف ناقل الحزام المختلفة. بعد تحويل تقنية التردد، يُطبَّق ناقل الحزام وضع التشغيل السلس والتوقف السلس، مما يزيد من استقرار أدائه.
بعد التحويل، يمكن للنظام ضبط تردد الإخراج وعزم الإخراج تلقائيًا وفقًا لتغير الحمل، وتغيير نمط تشغيل السرعة الثابتة لتردد المحرك السابق، مما يوفر استهلاك طاقة كبير.
ثالثًا: الخاتمة
باختصار، حقق تطبيق محولات التردد في مناجم الفحم نتائج جيدة، ومع تطوير أجهزة إلكترونية جديدة للطاقة والتحسين المستمر للأداء، فإن تطبيق تكنولوجيا التحكم في سرعة محول التردد في إنتاج مناجم الفحم سيلعب دورًا أكبر ويحقق فوائد اقتصادية أكثر أهمية.