Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng các hệ thống tời trục mỏ hầm lò công ty than uông bí vinacomin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT LÊ QUANG HÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG CÁC HỆ THỐNG TỜI TRỤC MỎ HẦM LỊ CƠNG TY NG BÍ - VINACOMIN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Như Ý HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nội dung luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày …… tháng………năm 2018 Tác giải luận văn Lê Quang Hà ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU .1 Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỜI TRỤC MỎ 1.1 Tình hình sử dụng tời trục mỏ than hầm lò 1.2 Cấu trúc hệ thống tời trục mỏ 1.2.1 Tời trục mỏ giếng nghiêng 1.2.2 Các chế độ làm việc tời trục mỏ 10 1.3 Giới thiệu số loại tời sử dụng mỏ than ng bí 16 1.2.1 Hệ thống tời JTK-1.6 16 1.3.2 Hệ thống tời JK2.5 18 1.4 Nhận xét 23 Chương ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÁC HỆ THỐNG TỜI TRỤC ĐANG HOẠT ĐỘNG TẠI CÔNG TY THAN NG BÍ - VINACOMIN 25 2.1 Khảo sát, đánh giá trạng hệ thống truyền động tời trục mỏ Cơng ty than ng Bí 25 2.2.1 Hệ thống tời trục mỏ JTK-1.6 25 2.1.2.Hệ thống tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17 30 2.1.3 Hệ thống tời trục JK - 2,5 35 2.2 Khảo sát đánh giá ảnh hưởng chất lượng điện áp đến hiệu làm việc hệ thống tời trục .41 2.3 Nhận xét 48 Chương NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TỜI TRỤC TẠI CƠNG TY THAN NG BÍ 49 3.1 Đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng sóng hài nâng cao hiệu hoạt động động 49 3.2 Thay hệ thống điều khiển tời trục 54 iii 3.2.1 Xây dự hệ truyền động biến tần động 54 3.2.2 Xây dựng quy luật điều khiển cho hệ biến tần động tời trục mỏ 58 3.2.3 Xây dưng sơ đồ mô đánh giá hệ thống truyền động điện tời trục giếng nghiêng .65 3.3 Nhận xét 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vận tải tời trục Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc tời trục mỏ giếng nghiêng kéo goòng Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc tời trục mỏ giếng nghiêng kéo hai gng .9 Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc tời trục mỏ giếng nghiêng kéo gng đối trọng 10 Hình 1.5 Biểu đồ tốc độ thời kỳ tời trục 11 Hình 1.6 Biểu đồ tốc độ thời kỳ tời trục 12 Hình 1.7 Biểu đồ tốc độ thời kỳ tời trục 13 Hình 1.8 Biểu đồ tốc độ thời kỳ tời trục 13 Hình 1.9 Biểu đồ tốc độ thời kỳ tời trục 14 Hình 1.10 Biểu đồ tốc độ thời kỳ nâng (a) thời kỳ hạ (b) 15 Hình 1.11 Bộ phanh hãm trục động điện 22 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống tời trục JTK-1.6 25 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tời trục 26 Hình 2.3 Biểu đồ dịng điện khởi động tời JTK-1.6 28 Hình 2.4 Biểu đồ cơng suất hoạt động tời JTK-1.6 kéo tải .28 Hình 2.5 Biểu đồ công suất hoạt động tời JTK-1.6 thả tải 29 Hình 2.6 Biểu đồ hệ số công suất Cosφ tời JTK-1.6 thả tải 29 Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động 31 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17 32 Hình 2.9 Biểu đồ công suất hoạt động tời 2Ц-3,5x1,7-17 kéo tải .33 Hình 2.10 Biểu đồ hệ số công suất Cosφ tời 2Ц-3,5x1,7-17 kéo tải 34 Hình 2.11 Biểu đồ cơng suất hoạt động tời 2Ц-3,5x1,7-17 thả tải 34 Hình 2.12 Biểu đồ hệ số công suất Cosφ tời 2Ц-3,5x1,7-17 thả tải 34 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động điện tời trục mỏ JK-2,5 .36 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trình khởi động tời trục JK-2,5 37 Hình 2.15 Biểu đồ cơng suất hoạt động tời giếng phụ +120 kéo tải 39 Hình 2.16 Biểu đồ cơng suất hoạt động tời giếng phụ +120 thả tải 39 Hình 2.17 Biểu đồ cơng suất tiêu thụ giàn điện trở xả .40 v Hình 2.18 Biểu đồ điện áp giàn điện trở xả 40 Hình 2.19 Khảo sát độ méo sóng hài lưới điện cung cấp cho tời trục mỏ .43 Hình 2.20 Ảnh hưởng hài bậc bậc nên đặc tính động 46 Hình 2.21 Sơ đồ mơ đánh giá ảnh hưởng méo dịng điện 47 Hình 2.22 Kết mơ tốc độ động 47 Hình 2.23 Kết mơ dịng điện starto 48 Hình 3.1 Dòng điều hòa sinh từ cầu chỉnh lưu ba pha 49 Hình 3.2 Mạch kết hợp hai biến đổi xung [13] 50 Hình 3.3 Sơ đồ tổng quát lọc hài 50 Hình 3.4 Thuật tốn điều khiển dựa thuyết p – q .51 Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc điều khiển lọc .52 Hình 3.6 Sơ đồ mơ sử dụng lọc sóng hài 53 Hình 3.7 Quá trình tăng tốc động 53 Hình 3.8 Dịng điện stato động .54 Hình 3.9 Nguyên tắc sử dụng điện trở phụ khởi động 55 Hình 3.10 Sơ đồ mạch điều khiển động biến tần .58 Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc điều chỉnh dòng hai khâu PI riêng rẽ 59 Hình 3.12 Mơ hình truyền Biến tần - động ứng dụng cho tời trục mỏ .60 Hình 3.13 Biểu đồ tốc độ tời trục mỏ có gia tốc khơng đổi 60 Hình 3.14 Biểu đồ tốc độ tời trục mỏ có gia tốc thay đổi 61 Hình 3.15 Luật điều khiển tốc độ động thay đổi tuyến tính theo thời gian 62 Hình 3.16 Luật điều khiển tốc độ động thay đổi theo quãng đường dc=f(Sv) 64 Hình 3.17 Biểu đồ nâng thời kỳ chở người 67 Hình 3.18 Biểu đồ nâng thời kỳ chở hàng .67 Hình 3.19 Sơ đồ mơ phòng hệ thống truyền động biến tần động hệ thống tời trục mỏ 71 Hình 3.20 Kết mơ hệ truyền động điện Biến tần - động truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải thời kỳ 72 Hình 3.21 Kết mô hệ truyền động điện Biến tần - động truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải thời kỳ 72 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số tời trục Trung Quốc sản xuất .3 Bảng 1.2 Một số tời trục LB Nga sản xuất Bảng 1.3 Các loại tời sử dụng mỏ Bảng 1.4 Hệ số sức cản fb Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật Toa xe chở người XRB 18-9/6 23 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện hệ thống tời trục ngành than sử dụng phổ biến nhằm phục vụ công tác vận chuyển đất đá lên mặt vật liệu xây dựng xuống hầm lò Động tời trục thường sử dụng động không đồng roto dây quấn roto lồng sóc, thường khởi động điều chỉnh tốc độ thay đổi điện trở Các phương pháp điều khiển tiêu tốn nhiều điện làm giảm tuổi thọ thiết bị Với phát triển khoa học công nghệ việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp vào điều chỉnh hoạt động hệ thống tời trục mang lại an toàn nâng cao tuổi thọ thiết bị tiết kiểm lượng trình làm việc cần thiết Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống tời trục hoạt động số mỏ hầm lị vùng ng Bí; - Nghiên cứu đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu sử dụng điện hệ thống tời trục mỏ Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: hệ thống tời trục mỏ than hầm lò; - Phạm vi nghiên cứu: hệ thống tời trục mỏ than hầm lị vùng ng Bí: ng Bí, Nam Mẫu, Nội dung nghiên cứu - Tổng quan hệ thống tời trục mỏ than hầm lò vùng ng Bí - Đánh giá trạng hệ thống tời trục mỏ than hầm lị vùng ng Bí - Nghiên cứu đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng điện hệ thống tời trục mỏ Phương pháp nghiên cứu Luận văn dựa số liệu đo kiểm thu thập được, sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp kết hợp với sử dụng công cụ tin học phục vụ cho trình nghiên cứu lưới điện 6kV Cơng ty than ng Bí Ý nghĩa khoa học thực tiễn * Ý nghĩa khoa học: Luận văn khảo sát đánh giá thực trạng hệ thống tời trục mỏ ảnh hưởng sóng hài đến hiệu làm việc hệ thống tời trục, từ đề xuất giải pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu làm việc hệ thống tời trục mỏ Cơng ty than ng Bí * Ý nghĩa thực tiễn: Những giải pháp nghiên cứu luận văn ứng dụng thực tiễn giúp cho người quản lý người vận hành nâng cao hiệu làm việc hệ thống tời trục Cơng ty than ng Bí Lời cảm ơn Trong thời gian nghiên cứu, thực luận văn, tác giả nhận giúp đỡ tận tình thầy Bộ mơn Điện khí hố XN, lãnh đạo Cơng ty than ng Bí bạn bè đồng nghiệp,… đến luận văn hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đến thầy hướng dẫn PGS.TS.Đỗ Như Ý tận tình bảo, xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Điện khí hố XN có ý kiến đóng góp giúp tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn người thân, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ tác giả suốt trình làm luận văn Tác giả luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỜI TRỤC MỎ 1.1 Tình hình sử dụng tời trục mỏ than hầm lò Vận tải tời trục hình thức vận tải phổ biến nước giới Vận tải tời trục có nhiệm vụ giải vấn đề lại khu vực khai thác mỏ, vận chuyển vật liệu, khống sản hầm mỏ Theo qui trình cơng nghệ khai thác than mỏ hầm lị, hệ thống vận tải mỏ tổ hợp thiết bị vận tải liên tục: băng tải, máng cào không liên tục tời trục, Trong đó, tời trục phương tiện vận tải quan trọng có nhiệm vụ vận chuyển than, đất mặt vận chuyển giàn, giá, cột chống thuỷ lực, máy móc thiết bị, vật liệu công nhân vào mỏ làm việc Ở mỏ hầm lò giới, tính chất riêng biệt khâu vận chuyển nên tời trục phương tiện vận tải quan trọng hiệu để vận chuyển đất đá, khoáng sản, thiết bị vật tư người phục vụ sản xuất Theo thống kê giới số nước sử dụng tời trục khai thác mỏ hầm lị điển hình Trung Quốc Nga Các hệ thống tời trục mỏ sử dụng mỏ than Việt Nam chủ yếu Trung Quốc LB Nga chế tạo, số thiết bị tời trục Trung Quốc chế tạođược thống kê bảng 1.1 Bảng 1.1 Một số tời trục Trung Quốc sản xuất STT Mã hiệu tời Công suất Tốc độ động (kW) nâng (m/s) Lực kéo lớn (kN) Chiều dài làm việc (m) Tổng trọng lượng (kg) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) JD -1 11.4 0,43 - 1,03 10 400 550 JD -1.6 25 0.6 -1.2 20 400 1460 JD – 2.5 40 1.115-1.632 25 400-650 2800 JD – 45 1.115 -1.632 30 400-650 2800 63 đồng thời yêu cầu tời trục mỏ mà tải trọng thay đổi Do quãng đường chuyển động phụ thuộc vào vận tốc, gia tốc thời gian, xây dựng luật điều khiển tốc độ động theo quãng đường chuyển động thùng nâng Quãng đường chuyển động thùng nâng khoảng thời gian dt tính sau: Từ biểu thức tính vận tốc thay đổi tuyến tính theo thời gian biểu thức tính tốn qng đường chuyển động thùng nâng thời kỳ: Trên sở hệ phương trình xác định luật điều khiển tốc độ động thay đổi theo quãng đường dc=f(Sv), luật điều khiển có dạng phi tuyến thể hình 3.15 64 Hình 3.16 Luật điều khiển tốc độ động thay đổi theo quãng đường dc=f(Sv) Với luật điều khiển tốc độ động theo quãng đường, trình tăng tốc giảm tốc gia tốc thay đổi quãng đường: tăng tốc, giảm tốc chuyển động thùng nâng không thay đổi tải thay đổi Lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ đặt cho phù hợp với tời trục mỏ - Về phần trang bị điện, sử dụng thiết bị điều khiển: PLC, biến tần để tự động hoá phần điều khiển hệ thống trục tải trình khởi động, tăng tốc, giảm tốc, chạy đều, dừng… theo tốc độ, quãng đường đặt trước, cho điều khiển hệ thống mềm dẻo tránh va đập khí, tiết kiệm điện - Đảm bảo tính an tồn, trường hợp có cố việc dừng máy phải thực tức thì, để đảm bảo an tồn cho người thiết bị khác - Xây dựng hệ thống điều khiển tự động sở cơng nghệ có, bổ sung thêm phần điều khiển PLC, biến tần - Thiết kế tận dụng tối đa thiết bị hệ thống cũ không ảnh hưởng tới tính xác độ ổn định hệ thống Từ yêu cầu điều khiển, đặc điểm máy sản xuất, quy định an toàn sản xuất, có hai nguyên tắc điều khiển lựa chọn là: điều khiển tốc độ động theo thời gian, điều khiển tốc độ động theo quãng đường - Luật điều khiển tốc độ đặt biến tần theo thời gian Từ bắt đầu khởi động hệ thống tính thời gian để điều khiển khoảng thời gian định trước ứng với tốc độ khác cài đặt PLC, từ cho đầu tương ứng để điều khiển biến tần chạy đáp ứng tốc độ yêu cầu 65 Ưu điểm: đơn giản lập trình lắp đặt, không cần cảm biến Nhược điểm: Không linh hoạt, chương trình thực khơng hành trình xảy cố, tải không đồng điều khiển phức tạp, thời kỳ tăng tốc t1 vận tốc thùng nâng dao động mạnh, gia tốc lực động lớn - Luật điều khiển tốc độ đặt biến tần theo quãng đường Để xác định vị trí thùng nâng tuyến vận tải ta sử dụng chiều dài cáp tương ứng với qng đường, từ lập chương trình cho PLC điều khiển biến tần đáp ứng cho động chạy với tốc độ đặt tương ứng với vị trí khác Ưu điểm: Luật điều khiển biến tần theo quãng đường điều khiển thùng nâng chuyển động với vận tốc êm dịu, gia tốc lực động nhỏ Sử dụng luật điều khiển biến tần theo quãng đường chuyển động thùng nâng cho thông số động lực học nhỏ Việc kết hợp biến tần với PLC đáp ứng tương đối phù hợp với điều kiện vận tải giếng nghiêng mỏ, lắp đặt vận hành đơn giản Nhược điểm: Thực biểu đồ vận tải theo thời kỳ trường hợp có cố tốc độ thay đổi theo quãng đường, tốc độ thực tế không đạt tốc độ đặt ban đầu theo quãng đường điều cần quan sát mơ khắc phục Từ phân tích ta áp dụng luật điều khiển theo quãng đường kết hợp với luật điều khiển theo thời gian cho hệ thống truyền động điện Biến tần động điều khiển PLC cho tời trục mỏ Cơng ty than ng Bí 3.2.3 Xây dưng sơ đồ mô đánh giá hệ thống truyền động điện tời trục giếng nghiêng Thông số kỹ thuật trục tải JK-2,5/ 20A Mã hiệu ý nghĩa ký hiệu: - Mã hiệu: JK-2,5/20A - Ý nghĩa ký hiệu: + J: Tời nâng + K: Thiết bị điều khiển + 2,5: đường kính tang tời 66 + A: Seri * Thông số động tời: - Kiểu động động cơ: JR 1512-8 - Công suất động cơ: 570 kW - Điện áp: 6000 V; tần số 50Hz - Tốc độ vòng quay: 738 vòng /phút - Dòng điện stato: 66,9A; hiệu suất: 94,3%; Cosϕ= 0,86 - Điện áp rơto: 526V; dịng điện rơto: 318A - Trọng lượng động cơ: 4750kg -Momen đà rôt GD2=2,5Kg.m2 (momen quan tính Jdc=GD2/4=0,63kg.m2) * Hộp giảm tốc: - Tỷ số truyền hộp giảm tốc: 20 Mơmen quan tính hộp giảm tốc: Jgt = 3.Jđc = 3.0,63 = 1,89Kg.m2 Tải trọng: - Lực kéo tĩnh lớn nhất: 90 KN - Tổng lực kéo đứt: 608KN - Thể tích (1 xe gng 3000 lít) = 3m3 - Trọng lượng riêng xe gng khơng tải: G0 = 2x1500Kg =3000kg * Tốc độ trục tải: - Tốc độ trung bình: 4,7 m/s * Tang quấn cáp: - Số lượng tang: 01 - Đường kính tang: 2500 mm - Chiều rộng tang: 2000 mm - Số lớp cáp quấn vào tang: lớp Lớp = 400m, Lớp = 810m, Lớp = 1290m * Cáp thép: - Cáp thép :  - Giới hạn độ bền: 180kg/mm2 - Chiều dài cáp quấn vào tang: ≈1295m 67 - Tổng trọng lượng: 230,118kg * Kích thước bao (dài x rộng x cao): 10,3 x 9,08 x 2,83 (m) Momen quán tính tang Jtg=mtg(Dtg/2)2=359,6kg.m2 Biểu đồ nâng tải theo thiết kế hệ thống trục tải JK - 2,5 [31] Theo thiết kế làm việc tời trục JK - 2,5/20A nắp đặt cửa giếng nghiêng Công ty than ng bí vận chuyển người, sử dụng biểu đồ nâng thời kỳ hình 3.17, vận chuyển than, đá đào lò thiết bị vật liệu, sử dụng biểu đồ nâng thời kỳ hình 3.18 Hình 3.17 Biểu đồ nâng thời kỳ chở người Hình 3.18 Biểu đồ nâng thời kỳ chở hàng 68 Để tính tốn động học hệ thống trục tải, giá trị gia tốc vận tốc chọn sau: (Theo quy phạm kỹ thuật an tồn hầm lị than diệp thạch TCN 14.06.200) - Gia tốc đoàn xe chuyển động đoạn đường cong rẽ trước sân ga chân trục, a1 = 0,3 m/s2 - Gia tốc đồn xe gng chuyển động đoạn đường thẳng, a2=0,5 m/s2 - Vận tốc đồn xe gng chuyển động đoạn đường trước sau cửa lò giếng, v0=1m/s - Vận tốc đồn xe gng chuyển động đoạn đường cong rẽ trước sân ga chân trục, v1=1,5 m/s - Vận tốc đồn xe gng chuyển động đoạn đường thẳng chính, v2=4,7m/s Tính tốn vận tải * Xác định lại số lượng xe gng đồn xe a vận chuyển người - Với số lượng người cần vận chuyển ca không lớn, nên số số xe gng đồn xe chở người chọn ZN = xe - Số chuyến để thực vận tải người cho tầng khu khai thác là: chuyến/ca (24 người/chuyến x chuyến = 140 người) b vận tải than, đá đào lò thiết bị vật liệu - Theo điều kiện độ bền của móc kéo: Trong đó: ZH- Số toa xe goòng Pm= 9000kG - Lực kéo cho phép móc xe gng; G = 1750kg/m3x3m3 = 5100kg - Tải trọng xe goòng chở đá Go = 1530 kg - Khối lượng riêng xe gng; fb= 0,022 -Sức cản chuyển động đồn xe gng; 69 = 25o - Góc dốc giếng phụ - Từ tính tốn ta chọn: + Khi vận chuyển đá đào lị, thiết bị vật liệu số toa goòng là: ZH = 2xe + Khi vận chuyển than số toa gng là: ZH = 3xe TB=22,4o -Là góc nghiêng trung bình vận chuyển than, đá thải thiết bị vật liệu c Xác định mô men cản mơ men qn tính quy đổi trục động Mô men cản quy đổi trục động xác định theo công thức sau [20] Trong đó: Fcn - Lực cản chuyển động; Rtg - Bán kính tang quấn cáp, m; - Hiệu suất truyền động; i- Tỉ số truyền hộp giảm tốc; Lực cản chuyển động tang dẫn động kéo 1gng xác định theo cơng thức: Fcn=[(mv+m0)(sintb+fb.costb)+gc(L-Sv)(sintb+fkcostb)]g=26790N Lực cản chuyển động tang dẫn động kéo goòng xác định theo cơng: Fcn={[mv+gv(L-2Sv).sintb+[(mv+2m0).fb+gc.L.fk]costb].g=20064N đó: Fcn - Lực cản tang nâng có tải, N; tb - Góc nghiêng trung bình giếng vận chuyển, độ; fb - Hệ số sức cản xe goòng chuyển động; fk - Hệ số sức cản cáp nâng chuyển động; L - chiều dài cáp từ tang quấn cáp đến thùng nâng, m; Sv - Quãng đường nâng, m; gc - Khối lượng mét cáp, Kg/m; 70 mv - khối lượng hàng vận chuyển, Kg; m0 - Khối lượng xe gng, Kg; Từ hai cơng thức ta xác định mô men cản quy đổi trục động tời trục mỏ JK - 2,5 Trường hợp kéo hai gng: Mơ men qn tính quy đổi trục động xác định theo công thức: Jqd=Jdc+Jgt+Jtgqd+Jtt Trong đó: Jđc - Mơ men qn tính động cơ, Kg.m2; J gt - Mô men quán tính hộp giảm tốc quy đổi trục động cơ, Kg.m2; Jtgqđ - Mơ men qn tính tang dẫn động quy đổi trục động cơ, Kg.m2; Jtt - Mơ men qn tính phần tử chuyển động tịnh tiến quy đổi trục động cơ, Kg.m2; - Trường hợp kéo goòng: Jqd=0,63+1,89+0,9+25=28,42kg.m2 Jtt=25kg.m2 - Trường hợp kéo gng: Jqd=0,63+1,89+0,9+48,1=52kg.m2 Jtt=48kg.m2 71 Hình 3.19 Sơ đồ mơ phịng hệ thống truyền động biến tần động hệ thống tời trục mỏ 72 Hình 3.20 Kết mô hệ truyền động điện Biến tần - động truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải thời kỳ Hình 3.21 Kết mô hệ truyền động điện Biến tần - động truyền động cho tời trục mỏ với biểu đồ nâng tải thời kỳ 73 Ước tính kinh tế Căn việc cải tạo hệ thống tời JK2.5 phải đầu tư thiết bị biến tần, điện trở xả, động không đồng roto lồng sóc, PLC, cảm biến… Tổng giá trị đầu tư ước tính 1.050.000.000 đồng […] Sau cải tạo hệ thống theo hệ truyền động roto lồng sóc điều khiển biến tần giúp giảm tiêu thụ điện hệ thống tời trình khởi động động Theo số liệu đo kiểm tiêu thụ điện hệ thống tời, ước tính chu kỳ (kéo-thả tải) lượng điện tiết kiệm ΔA=5,6kWh […] Giả sử với chế độ hoạt động trung bình 24chu kỳ/ca, 3ca/ngày, 25 ngày/tháng, 12 tháng/năm lượng điện tiết kiệm năm là: ΣΔA1 năm=5,6*24*3*25*12≈120.960 (kWh) Với đơn giá điện trung bình Cơng ty C=1.409 đ/kWh sau năm Công ty tiết kiệm được: Y=120.960 *1.409=170.432.640 (đồng) Như vậy, thời gian hoàn vốn giải pháp 6,1năm Ngoài tiết kiệm điện năng, q trình vận hành cịn giảm chi phí bảo dưỡng, nâng cao tuổi thọ thiết bị, nâng cao an toàn cho hệ thống … 3.3 Nhận xét Hệ thống tời sử dụng động không đồng roto dây quấn điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch roto Giải pháp có nhiều nhược điểm như: tiêu thụ điện lớn, hệ số công suất thấp, hệ số an tồn chưa cao, tốc độ điều chỉnh khơng trơn có tượng giật cấp Hệ thống tời sử dụng động khơng đồng roto lồng sóc điều chỉnh tốc độ biến tần có nhiều ưu điểm, giải pháp khắc phục nhược điểm hệ thống tời sử dụng động roto dây quấn Do hệ thống tời sử dụng rộng rãi có xu hướng thay dần hệ thống tời sử dụng động roto dây quấn Ngoài cần thiết áp dụng giải pháp quản lý như: thường xuyên kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống tời theo quy định; xây dựng biểu đồ tốc độ phù hợp 74 theo thực tế đường lò; lắp đặt camera vị trí trọng yếu trang bị hệ thống thông tin liên lạc nhằm nâng cao hiệu sử dụng tời Tốc độ tời trục đạt theo tín hiệu đầu vào người đặt theo yêu cầu sản xuất, không phụ thuộc vào ý thức, trình độ tay nghề thợ vận hành Thời gian độ ngắn, tời sớm đạt thông số định mức Phương pháp dùng biến tần cho ta khởi động động cách êm dịu, tránh động lớn va đập khí khởi động dừng tời, kéo dài tuổi thọ thiết bị, giảm chi phí sửa chữa thường xuyên hỏng hóc đột suất 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua khảo sát, đánh giá trạng làm việc hệ truyền động, điều khiển tời trục Cơng ty than ng Bí rút số kết luận kiến nghị sau: Vận tải tời trục mỏ than hầm lò Việt Nam khâu vận tải quan trọng Trong điều kiện khai thác xuống sâu yêu cầu sản lượng than ngày tăng việc sử dụng tời trục cơng nghệ vận tải mỏ hầm lị cần thiết - Các hệ thống tời trục có cấu trúc tương đối giống bao gồm thành phần như: + Phần dẫn động: động cơ, tang tời, hộp giảm tốc ; + Khung chính: bao gồm trục, giá đỡ + Điều khiển bảo vệ: gồm thiết bị bàn điều khiển, đồng hồ đo lường, hình hiển thị, thiết bị bảo vệ, cảm biến Ở mỏ hầm lò Việt Nam, tất tời trục sử dụng động không đồng ba pha điều khiển dựa công nghệ cũ theo hệ hở phần lớn tời trục có cơng suất lớn sử dụng động không đồng rôto dây quấn điều khiển theo phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rơto có hình thức bảo vệ liên động gặp cố Hệ thống tời sử dụng động roto dây quấn: Được trang bị từ năm 70-80, sử dụng thiết bị lỗi thời so với Do vậy, có nhiều nhược điểm như: Mức tiêu thụ lượng lớn, hệ số công suất thấp, tốc độ điều chỉnh khơng trơn, có tượng giật cấp cần thiết thay hệ thống tời sử dụng động lồng sóc điều khiển biến tần, mang lại hiệu kinh tế đáng kể Chất lượng điện áp (đặc trưng độ méo dòng điện) cung cấp cho hệ thống tời trục vượt ngưỡng cho phép dẫn đến mômen trục động bị dao động gây rung ổn trục động Đồng thời làm giảm mômen trục động trình khởi động động dẫn đến thời gian mở máy lâu gây tổn hao lượng làm cho hệ thống làm việc không hiệu phải thực 76 giải pháp cải thiện chất lượng điện áp để nâng cao hiệu làm việc động tời trục Các giải pháp kỹ thuật kiến nghị luận văn áp dụng chắn nâng cao hiệu sử dụng lượng, tiết kiệm giảm giá thành sản xuất, nâng cao đời sống cán công nhân viên, đảm bảo an toàn vận hành an sinh xã hội 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính (1996), Điện tử công suất, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Máy điện tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật Trần Trọng Hoan (2014), “Nghiên cứu đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu hệ truyền động tời trục mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh”, Tạp chí Cơng nghiệp mỏ-năm 2014, tr 39-42 Nguyễn Văn Kháng (2005), Máy tổ hợp thiết bi vận tải mỏ, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (2001),Truyền động điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Kháng, Hoàng Văn Trọng (1992), Giáo trình máy vận tải (tập II), Trường đại hoc Mỏ- địa chất, Hà Nội Nguyễn Văn Long, Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điện áp lưới điện trung áp mỏ hầm lò vùng Cẩm Phả, Quảng Ninh Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - địa chất, Hà Nội Phạm văn Linh (2008), Nghiên cứu ứng dụng hệ biến tần - động để điều khiển tự động trục tải giếng nghiêng Công ty than Vàng Danh, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - địa chất, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề (1997), Giáo trình Điện khí hóa mỏ, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội 10 Nguyễn Anh Nghĩa (1997), An tồn điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội 11 Nguyễn Anh Nghĩa, Nguyễn Hanh Tiến (2005), Tổ chức cung cấp điện mỏ, Giáo trình dùng cho cao học ngành mạng hệ thống điện mỏ, Trường đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội