.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tời trục

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điều khiển.

- Ấn nút khởi động bơm công tác B được cấp nguồn tiếp điểm B1; B2 được đóng lại.

điểm thường mở của rơle đóng lại. Lúc này nguồn sẵn sàng cấp cho rơle R3 và công tắc tơ K6 để có thể cho động cơ bắt đầu vào làm việc ở chế độ nâng hay hạ.

- Ấn nút nâng hay hạ K6 hay R3 đóng lại đưa động cơ vào làm việc, rơle R3 có nhiệm vụ cấp nguồn 380V cho cơng tắc tơ K7 để cấp nguồn ba pha cho động cơ.

- Nguồn đã sãn sàng cấp cho các công tắc tơ K1; K2; K3; K4; K5 để cắt các cấp điện trở chuyển đổi tốc độ tương ứng.

- Khi ấn nút dừng các côngtăctơ mất nguồn f. Khi ấn nút D cơng tắc tơ K8 đóng lại đưa nguồn một chiều vào dây quấn stato của động cơ. động cơ làm việc ở chế độ hãm động năng

Ưu điểm: động cơ khơng đồng bộ rơto dây quấn có điện áp 380V, qúa trình khởi động, điều chỉnh tốc độ được thực hiện bằng phương pháp thay đổi các cấp điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ thông qua các tiếp điểm của công tắc tơ. Hãm truyền động bằng phương pháp hãm động năng kết hợp với phanh cơ khắ mục đắch làm giảm tổn hao năng lượng trên điện trở phụ trong quá trình hãm. Quá trình điều khiển đơn giản và phụ thuộc vào kinh nghiệm vận hành củangười thợ điều khiển.

Nhược điểm: Do việc khởi động, điều chỉnh tốc độ và giảm tốc bằng điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ cho nên gây ra những ảnh hưởng sau:

- Tổn hao năng lượng lớn trên các cấp điện trở phụ dưới dạng nhiệt đặc biệt là vùng tốc độ thấp.

- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém.

- Vận tốc, gia tốc và lực động tác dụng nên tời trục thay đổi lớn gây nên ảnh hưởng đáng kể tới cơ cấu truyền lực.

- Điều khiển không linh hoạt kết hợp nhiều thao tác cùng một lúc.

- Do sử dụng các rơle và công tắc tơ trong mạch điều khiển nên quá trình điều khiển với độ tin cậy không cao, thường xuyên phải bảo dưỡng và kiểm tra do làm việc trong môi trường ẩm ướt bụi bẩn.

- Hệ thống mạch lực và mạch điều khiển cồng kềnh chiếm nhiều diện tắch nắp đặt.

2. Khảo sát tình trạng tiêu thụ điện năng của hệ thống tời JTK-1,6

Đo kiểm hệ thống tời JTK-1,6 ngày 07/9/2018, kết quả các quá trình kéo-thả tải như sau:

Quá trình kéo tải: Với tải là 2 gòong đá, tổng chiều dài quãng đường kéo L≈550m, thời điểm bắt đầu từ mức -100 lúc 10h00 và lên mặt bằng +50 vào thời điểm 10h05Ỗ30ỖỖngày 7/9/2018, kết quả đo kiểm cho thấy khi hệ thống khởi động, dòng điện trên từng pha lần lượt là Ikđ=826,4-824,4- 833,8A tăng vọt như hình 4

Hình 2.3. Biểu đồ dịng điện khởi động tời JTK-1.6

Đo kiểm công suất hoạt động của tời JTK-1.6 của công ty than Uông bắ hoạt động trong khoảng thời gian từ 10h00 đến thời điểm 10h05Ỗ30ỖỖ có biểu đồ hoạt động như hình 5.

Với tải là 2 gòong đá, tổng chiều dài quãng đường kéo L≈550m, thời điểm bắt đầu từ mức -100 lúc 10h00 và lên mặt bằng +50 vào thời điểm 10h05Ỗ30ỖỖngày 7/9/2018, lượng điện năng hệ thống tời tiêu thụ trong khoảng thời gian này Wtt≈13,21kWh.

Quá trình thả tải: Từ quá trình khảo sát và đo kiểm nhận thấy trong quá trình

thả tải, do tự trọng của gịong có tải nên phần lớn thời gian tời làm việc ở chế độ hãm là chắnh. Kết quả phân tắch số liệu đo kiểm cho thấy, khi tời thả 1 gịong chứa các vì chống từ mặt bằng +50 xuống mức -100 trong khoảng thời gian từ 10h15ọ10h19Ỗ20Ợ ngày 7/9/2018, do động cơ bơm hoạt động với hệ số mang tải thấp, do đó cơng suất hoạt động và hệ số cơng suất trung bình khơng cao. Cơng suất hoạt động trung bình đo được Ptb≈43,4kW, hệ số cơng suất cosφtb ≈ 0,298 như hình 2.6. và hình 2.7 điện năng tiêu thụ đo được là Wtt= 4,65 kWh

Hình 2.5. Biểu đồ công suất hoạt động tời JTK-1.6 khi thả tải

Nhận xét: Kết quả khảo sát và phân tắch số liệu đo kiểm hoạt động hệ thống tời thủy lực JTK-1.6 nhận thấy:

- Ưu điểm

+ Đây là loại tời phòng nổ vì vậy phạm vi sử dụng rộng, có thể làm việc đýợc ngoài mặt bằng cũng nhý trong lị tại vị trắ có khắ mê tan, bụi than hoặc có hỗn hợp khắ dễ cháy.

+ Điều tốc ổn định, có thể điều tốc vơ cấp, vận hành ổn định với bất kỳ tốc độ nào trong phạm vi cho phép.

+ Có khả năng hoạt động với điện áp 1140V. - Nhược điểm

+ Các động cơ chắnh có cơng suất lớn đang khởi động trực tiếp do đó dịng khởi động lớn gây ảnh hưởng tới tuổi thọ thiết bị, ngồi ra dịng khởi động cao làm giảm chất lượng cung cấp điện trong mạng.

+ Hệ số công suất của hệ thống không cao (cosφtb=0,35ọ0,62) đặc biệt trong

q trình thả tải, hệ số cơng suất rất thấp.

+ Tỷ lệ tiêu thụ điện năng trong quá trình thả tải chiếm ≈25% trong một chu kỳ.

2.1.2.Hệ thống tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17

1. Hiện trạng hế thống truyền động của tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17

Hệ thống điều khiển của tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17 tại công ty than ng bắ có sơ đồ ngun lý như hình 2.3.

Nguyên lý điều khiển cơ bản hệ truyền động điện tời trục đóng điện 6kV cho máy cắt dầu và đóng áp tơmát trong các tủ dẫn động phụ.

- Khởi động máy nén khắ. - Khởi động bơm dầu - đóng điện điều khiển. - Nạp phanh an toàn.

Trước khi điều ta phải chạy bơm dầu cơng tắctơ KM23 làm việc đóng tiếp điểm thường mở (TđTM)KM23 → P2 kắn mạch.

Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17 Nhận xét về hệ thống điêu khiển: Nhận xét về hệ thống điêu khiển:

Hệ thống truyền động điện tời trục mỏ Công ty than Mông Dương sử dụng động cơ truyền động cho tời trục là động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, việc khởi động, điều chỉnh tốc độ, và giảm tốc bằng phương phương pháp đi số để thay đổi điện trở phụ mạch mạch rôto theo cấp (8 cấp). Hãm truyền động bằng phương pháp hãm động năng kết hợp với phanh công tác. Để giảm tổn hao năng lượng trong thời gian làm việc sử dụng động cơ điện cao áp 6kV. Hệ truyền động điện của tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17 có nhược điểm sau: Do việc khởi động, điều chỉnh tốc độ và giảm tốc bằng điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ cho nên gây ra những ảnh

hưởng sau:

- Tổn hao năng lượng lớn trên các cấp điện trở phụ dưới dạng nhiệt đặc biệt là vùng tốc độ thấp.

- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém - Vận tốc, gia tốc và lực động tác dụng nên tời trục thay đổi lớn gây nên ảnh hưởng đáng kể tới cơ cấu truyền lực.

2. Khảo sát hiện trạng tiêu thụ điện năng của tời trục mỏ 2Ц-3,5x1,7-17

Hệ thống tời 2Ц-3,5x1,7-17 được đưa vào sử dụng từ năm 2007 tại Giếng nghiêng phụ mức -50/+130, phục vụ vận chuyển người và vật liệu xuống sân ga lò giếng mức -50.

Kết quả khảo sát, đo kiểm chế độ hoạt động của tời:

Quá trình kéo tải: Để điều chỉnh tốc độ và hỗ trợ giảm dịng khởi động của

động cơ tời, Cơng ty đã lắp đặt thêm vào cuộn dây roto động cơ một giàn điện trở phụ. Trong quá trình hoạt động, bằng cách kéo tay điều khiển dẫn tới điều chỉnh giá trị điện trở đấu thêm vào cuộn dây roto, từ đó tốc độ động cơ sẽ được thay đổi tương ứng. Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ nhất.

Trước khi khởi động toàn bộ điện trở phụ được đấu vào cuộn dây roto tốc độ kéo tời lúc này chậm. Sau quá trình khởi động, động cơ được cắt dần điện trở phụ bằng cách kéo cần điều khiển, động cơ được tăng tốc. Công suất hoạt động trung bình trong quá trình kéo tải Ptb=80,78 kW hệ số công suất cosφtb=0,54 và thời gian hoạt động 00:03:42 như hình 2.10 và hình 2.9

Hình 2.10. Biểu đồ hệ số cơng suất Cosφ tời 2Ц-3,5x1,7-17 khi kéo tải

Quá trình thả tải: Sau khi kéo gòong tải lên, tời tiếp tục thả tải xuống, tùy vào thời điểm có thể gịong chứa tải (vì chống, cột chống gỗ, cột thủy lực..) hoặc không tải. Khi khởi động hạ tải (dạng thế năng) lúc này động cơ chuyển sang hoạt động ở góc phần tư thứ III và làm việc ở chế độ động cơ.

Trước khi khởi động, toàn bộ điện trở phụ được đấu vào cuộn dây roto và động cơ được khởi động với toàn bộ điện trở này. Sau quá trình khởi động, động cơ được cắt dần điện trở phụ bằng cách kéo cần điều khiển, động cơ được tăng tốc từ từ và chạy ổn định. Đến cuối quá trình điện trở phụ lại được đưa vào để giảm tốc độ của tời và dừng hẳn bằng phanh cơ khắ. Cơng suấthoạt động trong q trình thả tải Ptb=-38,05kW hệ số công suất Cosφtb=-0,2 và thời gian hoạt động 00:04:18 như hình 2.12 và 2.13.

Hình 2.11. Biểu đồ cơng suất hoạt động tời 2Ц-3,5x1,7-17 khi thả tải

Nhận xét: Kết quả khảo sát và phân tắch số liệu đo kiểm hoạt động hệthống tời JK2.0 nhận thấy:

- Ưu điểm: Đây là loại tời có kết cấu, hệ truyền động tương đối đơn giản. Do đó việc vận hành, sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng, không cần kỹ thuật cao.

- Nhược điểm: + Phạm vi điều chỉnh tốc độ hẹp do phụ thuộc vào số cấp điện trở phụ; điều chỉnh tốc độ không êm và số cấp tốc độ bị hạn chế, gây tổn thất năng lượng lớn (do đấu thêm điện trở phụ).

+ Hệ số công suất thấp, độ bền giảm, tiêu thụ điện năng lớn ở cả hai chế độ kéo và thả tải.

+ Chi phắ sửa chữa, bảo dưỡng tốn kém do thường xuyên phải thay thếchổi than.

2.1.3. Hệ thống tời trục JK - 2,5

1. Hiện trạng hệ thống truyền động của tời trục JK - 2,5

Hệ thống truyền động điện tời trục mỏ JK-2,5 có sơ đồ nguyên lý thể hiện trên hình 2.8. động cơ truyền động cho tời trục là động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, việc khởi động, điều chỉnh tốc độ, và giảm tốc bằng phương phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto theo cấp (8 cấp) sử dụng cấp điện áp 6kV mục đắch làm giảm tổn hao năng lượng trên điện trở phụ mạch rôto trong thời làm việc.

Phối hợp 8 cấp điện trở phụ để khởi động máy, điều chỉnh tốc độ, giảm tốc, hãm truyền động bằng phương pháp hãm động năng kết hợp với phanh thủy lực.

Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển quá trình khởi động của tời trục JK-2,5

Nhận xét hệ thống tời trục JK-2,5 của công ty:

Hệ thống điều khiển truyền động điện tời trục mỏ Công ty là hệ truyền động điện có cơng suất lớn. Hệ thống truyền động điện tời trục mỏ sử dụng động cơ truyền động cho tời trục là động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, việc khởi động, điều chỉnh tốc độ, và giảm tốc bằng phương phương pháp đi số để thay đổi điện trở

phụ mạch mạch rôto theo cấp (8 cấp). Hãm truyền động bằng phương pháp hãm động năng kết hợp với phanh công tác thuỷ lực. để giảm tổn hao năng lượng trong thời gian làm việc sử dụng động cơ điện cao áp 6kV. Hệ truyền động điện của tời trục mỏ có những ưu nhược điểm sau:

Do việc khởi động, điều chỉnh tốc độ và giảm tốc bằng điện trở phụ trong mạch rôto của động cơ cho nên gây ra những ảnh hưởng sau:

- Hệ làm việc tin cậy chắc chắn, các hình thức bảo vệ hệ thống liên động như phanh một cấp, phanh hai cấp an toàn khi bị mất điện toàn bộ bằng hệ thống phanh thuỷ lực. Kết hợp nhiều nguyên tắc điều khiển trong một chu kỳ làm việc như nguyên tắc thời gian, nguyên tắc hành trình...

- Mạch điều khiển phức tạp điều khiển không linh hoạt do phải thực hiện nhiều thao tác cùng một lúc.

- Cồng kềnh chiếm nhiều diện tắch nắp đặt thiết bị

- Tổn hao năng lượng lớn trên các cấp điện trở phụ dưới dạng nhiệt đặc biệt là vùng tốc độ thấp.

- Dải điều chỉnh hẹp, độ êm dịu trong quá trình điều chỉnh kém.

- Vận tốc, gia tốc và lực động tác dụng nên tời trục thay đổi lớn gây nên ảnh hưởng đáng kể tới cơ cấu truyền lực.

- Do sử dụng các rơle và công tắc tơ trong mạch điều khiển nên quá trình điều khiển với độ tin cậy không cao, thường xuyên phải bảo dưỡng và kiểm tra do làm việc trong môi trường ẩm ướt bụi bẩn. Chi phắ vận hành cao.

Tuy nhiên để giảm tổn hao trên điện trở phụ trong thời gian làm việc của Công ty đã sử dụng động cơ truyền động cho tời trục có cấp điện áp là 6kV.

2. Hiện trạng tiêu thụ năng lượng của hệ thống tời JK2.5

Quá trình đo kiểm hệ thống tời đang kéo đất đá thải từ mức -150 lên mặt bằng +100, mỗi chu kỳ kéo 1 gịong có tải lên và thả 1 gịong chứa vì chống xuống. Kết quả phân tắch số liệu đo kiểm cho hệ thống tời ngày 23/8/2018 như sau:

Quá trình kéo tải: Trong quá trình đo kiểm trong khoảng thời gian từ 10h55Ỗ55Ợọ 11h01Ỗ40Ợ ngày 23/8/2018, hệ thống tời đang kéo 1 gòong đá (khoảng

6 tấn) từ mức -150 lên mặt bằng +100.

Kết quả phân tắch số liệu đo kiểm cho thấy dòng khởi động vẫn cao, công suất tăng có hiện tượng tăng vọt. Công suất hoạt động trung bình đo được Ptb=98,77kW, hệ số cơng suất cosφtb= 0,8 như hình 2.17 và hình 2.17.

Hình 2.15. Biểu đồ cơng suất hoạt động tời giếng phụ +120 khi kéo tải

Quá trình thả tải:Sau khi kéo gòong tải lên, tời tiếp tục thả tải xuống, tùy vào thời

điểm có thể gịong chứa tải (vì chống, cột chống gỗ, cột thủy lực..) hoặc gịong khơng tải. Từ q trình khảo sát và đo kiểm nhận thấy trong quá trình thả tải, do tự trọng của gịong có tải nên phần lớn thời gian tời làm việc ở chế độ hãm là chắnh. Lúc này điện năng tiêu thụ là các động cơ bơm dầu, màn hình hiển thị, hệ thống điều khiển ... công suất tiêu thụ khi đo tại Atomat tổng hệ thống tời như hình 2.19

Do tải có dạng thế năng, vì vậy phần lớn thời gian động cơ làm việc như một máy phát, phần điện năng này được đốt trên giàn điện trở phụ. Kết quả đo kiểm trên giàn điện trở phụ, cho thấy công suất tiêu thụ khi tời thả tải (một gịong chứa vì chống) từ mặt bằng +100 xuống mức -150 dao động trong khoảng P=0ọ36,2kW (Cơng suất trung bình Ptb=23,3kW) và điện áp dao động trong khoảng V=0ọ371V như hình 2.20 và hình 2.21.

Hình 2.17. Biểu đồ cơng suất tiêu thụ trên giàn điện trở xả

Hình 2.18. Biểu đồ điện áp trên giàn điện trở xả

Nhận xét: Kết quả khảo sát và phân tắch số liệu đo kiểm hoạt động hệ thống tời JK2.5 nhận thấy:

- Ưu điểm

+ Đây là loại tời phịng nổ vì vậy phạm vi sử dụng rộng, có thể làm việc được ngồi mặt bằng cũng như trong lị tại vị trắ có khắ mê tan, bụi than hoặc có hỗn hợp khắ dễ cháy.

+ Điều tốc ổn định, có thể điều tốc vơ cấp, vận hành ổn định với bất kỳ tốc độ nào trong phạm vi cho phép.