OPTIMIZACIJA POGONA I KONSTRUKCIONIH ELEMENATA TRANSPORTNIH SISTEMA NA POVRŠINSKIM KOPOVIMA

KOD NJIHOVE REVITALIZACIJE I MODERNIZACIJE

OPTIMIZATION OF DRIVES AND STRUCTURAL COMPONENTS OF HAULAGE SYSTEMS AT OPEN PITS DURING THEIR

REVITALIZATION AND MODERNIZATION

prof. dr Dragan Ignjatović*, doc. dr Predrag Jovančić*, prof. dr Taško Maneski**, prof. dr Borislav Jeftenić***

*Rudarsko-geološki fakultet Univerziteta u Beogradu, Đušina 7, Beograd, Srbija **Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Kraljice Marije 16, Beograd, Srbija

***Elektrotehnički fakultet Univerziteta u Beogradu, Bulevar kralja Aleksandra 73, Beograd, Srbija Abstract: Project TR6648, which is defined within Technological development program of Ministry of Science, Republic of Serbia, analyzed and processed optimization of drives and structural components of haulage systems at the open pits during their revitalization and modernization. Technical solutions for optimized structure of drive and non-drive pulleys, as improved existing product (described in project "Redesign and unification of pulleys at haulage systems of Drmno open pit), were proposed according to results of this Project. Also, optimizations of conveyor belts were performed by introduction of application of regulated non-synchronous electric motor with frequency converters at Drmno open pit. Both solutions are already applied, acheiving planned results. Key words: belt conveyors, pulleys, frequency regulation, optimization 1. UVOD Elektroprivreda Srbije raspolaže sa velikim brojem transportnih sistema sa gumenom trakom koji su stacionirani kako na površinskim kopovima lignita basena ’’Kolubara’’ i ’’Kostolac’’, tako i u termoelektranama ’’Nikola Tesla’’ i ’’Kostolac’’. Osnovna razlika između ovih transportnih sistema, osim lokacije, je u tome da su ovi sistemi na kopovima po pravilu na otvorenom, izloženi dosta većim dinamičkim uticajima pri eksploataciji, i u dosta manjem obimu stacionarni. Transportni sistemi u termoelektranama su u zatvorenom prostoru, stacionarni i sa manjim dinamičkim uticajima pri njihovoj eksploataciji.

Podizanje stepena gotovosti rada transportnog sistema sa gumenom trakom, minimiziranje broja otkaza, vremena zastoja, troškova održavanja i eksploatacije, kao i optimalni izbor elemenata transportera predstavlja glavne pravce delovanja sektora održavanja i projektovanja. Transportni sistem sa gumenom trakom predstavlja veoma bitnu kariku rada na površinskom kopu, i u ukupnoj strukturi troškova učestvuje sa preko 50%. Kako je prosečna starost ovih sistema skoro 30 godina, neophodno je bilo razmotriti načine njihove revitalizacije i modernizacije, kako bi im se produžio radni vek. To je i bio razlog da se definiše i pokrene Projekat TR6648 u okviru Tehnološkog razvoja pri Ministarstvu nauke Republike Srbije, pod naslovom ’’Optimizacija pogona i konstrukcionih elemenata transportnih sistema na površinskim kopovima kod njihove revitalizacije i modernizacije’’. Projekat je zajedno realizovan od strane tri fakulteta Univerziteta iz Beograda: Rudarsko-geološkog fakulteta, Mašinskog fakulteta i Elektrotehničkog fakulteta, u periodu 2005-2007. godina.

Sadržaj istraživanja projekta ’’Optimizacija pogona i konstrukcionih elemenata transportnih sistema na površinskim kopovima kod njihove revitalizacije i modernizacije’’ sublimirao je sledeće celine: analiza postojećih rešenja transportnih sistema, analiza problema u eksploataciji, funkcionalni

proračun sistema, statički i dinamički proračun nosećih elemenata konstrukcije primenom metode konačnih elemenata, analiza opravdanosti uvođenja frekventne regulacije pogona transportera, analiza optimalnog rešenja sistema upravljanja i nadzora rada transportera i čitavih sistema, analiza izvedenih modernizacija i revitalizacija u svetu, definisanje elemenata optimizacije sistema i optimizacija, revitalizacija i modernizacija izabranog transportnog sistema. Cilj modernizacije predstavlja uvođenje novih tehničkih rešenja na sistemu koji omogućavaju ispunjavanje osnovnih i glavnih ciljeva istraživanja. Na ovom polju prisutan je veoma brzi razvoj elektro opreme tako da ista zastareva već posle 5-10 godina. Iz tih razloga sagledana je tehno-ekonomska opravdanost uvođenja frekventne regulacije i modernizacije upravljanja. Razvoj mašinske opreme je dosta sporiji, ali budući da je ova oprema u proseku stara gotovo 30 godina, neophodni su obimni zahvati na njihovoj revitalizaciji i modernizaciji. Cilj optimizacije je smanjenje i preraspodela opterećenja konstrukcije da bi im se povećao vek trajanja. U okviru tih nastojanja definisane su nove konstrukcije bitnih radnih elemenata, čije bi eksploatacione osobine bile znatno bolje od postojećih.

Za potrebe površinskog kopa ’’Drmno’’ koji je u okviru kostolačkog ugljenog basena, urađena su i implementirana dva tehnička rešenja, koja predstavljaju rezultat rada projekta ’’Optimizacija pogona i konstrukcionih elemenata transportnih sistema na površinskim kopovima kod njihove revitalizacije i modernizacije’’. Ta rešenja su sledeća:

1. Projekat redizajniranja i unifikacije bubnjeva na transportnim sistemima PK ’’Drmno’’, 2. Optimizacija tračnih transportera uvođenjem regulisanih asinhronih pogona sa

frekventnim pretvaračima na PK ’’Drmno’’ 2. REDIZAJNIRANJE I UNIFIKACIJA BUBNJEVA NA TRANSPORTNIM SISTEMIMA Konstruktivna rešenja pogonskih i nepogonskih bubnjeva na PK ’’Drmno’’ su dosta različita, kako u smislu različitosti dimenzija tako i u smislu različitosti elemenata koji čine sklop bubnja (posebna pažnja se posvećuje veznim elementima). Postoji dosta varijanti bubnjeva, i to u zavisnosti od proizvođača, koji je svako na svoj način projektovao i dizajnirao bubanj u smislu pokušaja poboljšanja ponašanja pri obrtanju istog. Sve ovo je razlog više što se pristupilo redizajniranju i unifikaciji pogonskih i nepogonskih bubnjeva na transportnim sistemima (uglavnom na bagerima i odlagačima), znajući da je na dobrom delu ovih bubnjeva dolazilo do pucanja na kritičnim mestima elemenata bubnjeva. To je posledica na koju se moralo uticati preko uzroka odnosno preko redizajniranja i kasnije unifikacije bubnjeva. PK ’’Drmno’’ ima trenutno u eksploataciji 321 bubanj, od kojih su 95 pogonskih, a 226 nepogonskih bubnjeva. Na svim mašinama osnovne rudarske mehanizacije (bagerima, odlagačima, samohodnim transporterima), u okviru sistema na PK ’’Drmno’’, ima ukupno 117 bubnjeva (pogonskih 33, a nepogonskih 84). Na svim tračnim transporterima u okviru sistema na PK ’’Drmno’’ ima ukupno 116 bubnjeva (pogonskih 46, a nepogonskih 70). Na svim transporterima i kombinovanim mašinama drobilane, koji su predmet rekonstrukcije, redizajniranja i unifikacije, ima ukupno 88 bubnjeva (pogonskih 16, a nepogonskih 72). Još veći značaj ovoj problematici daje i broj rezervnih bubnjeva. PK ’’Drmno’’ ima trenutno u rezervi 203 bubnja, od kojih su 58 pogonskih, a 145 nepogonskih bubnjeva (na drobilani ima 18 pogonskih i 52 nepogonska, a na kopu 40 pogonskih i 93 nepogonska bubnja). Znači, kop raspolaže sa ukupno 524 bubnja različitih namena i dimenzija.

Unifikacija postojećih bubnjeva, pogotovo na transportnim sistemima bagera i odlagača koji su u ovom radu uzeti kao primer, davala je dosta šarenoliku sliku što se dimenzija tiče. Korišćene su sledeće raspodele za bubnjeve na transportnim sistemima bagera i odlagača PK ’’Drmno’’:

- prema prečniku bubnja (postoje 8 različitih dimenzije prečnika), - prema dužini plašta (postoji 12 različitih dimenzija dužine plašta), - prema osnom rastojanju (postoji 15 različitih dimenzija osnog rastojanja), - prema prečniku rukavca na mestu ležaja (postoji 19 različitih dimenzija prečnika rukavca

na mestu ležaja), - prema prečniku vratila – osovine na mestu steznog prstena (postoji 19 različitih dimenzija

prečnika rukavca na mestu ležaja).

2.1. Proračun bubnjeva i analiza njihovog rada Na osnovu opšte poznatih podataka za proračun bubnjeva, po važećim svetskim i našim standardima, došlo se do primarnih i sekundarnih opterećenja transportera, a nakon toga i do opterećenja na bubnjevima, kako pogonskim tako i nepogonskim. Proračunom se konstatovalo da je veliki broj bubnjeva, što se tiče prečnika vratila odnosno osovine na mestu pored danca (steznog prstena), u nepovoljnom dimenzionom položaju. To se posebno primećuje kod proračuna vratila (osovine) preko deflekcije, gde veliki broj proračunatih prečnika istih premašuje stvarno stanje na bageru. Ovaj kriterijum je bio odlučujući, što se proračuna tiče, za dalji rad na redizajniranju i unifikaciji. Dalje se može konstatovati da prečnici najkritičnijih vratila (osovina), odnosno onih vratila (osovina) koji su najčešće stradali, ne zadovoljavaju po svim kriterijumima proračuna – kako po deflekciji, tako i na osnovu savijanja i torzije. Redizajniranje i unifikacija bubnjeva imaju potporu i obrazloženje u veoma učestalim zastojima na sistemu koji su prouzrokovani lomovima bubnjeva. Ovakav tip zastoja je uzročnik stajanja celog sistema po nekoliko dana, što je nedopustivo sa aspekta ostvarenja zacrtane proizvodnje, ali i cene kako samog zastoja tako i bubnja.

Kao primer se daje proračun bubnjeva na bagerima SRs2000 i odlagačima A2RsB7200. 2.2. Dijagnostika ponašanja bubnjeva Bubanj se zbog svoje osnovne funkcije dimenzioniše na osnovu njegove deformacije (ugib i nagib). Zbog primene steznih prstenova za vezu vratila i danca bubnja isti zahtevaju dimenzionisanje na osnovu nagiba (deflekcije) vratila na mestu njegove ugradnje. Na osnovu preporuke proizvođača steznih prstenova granična vrednost deflekcije zavisi od vrste i veličine primenjenog steznog prstena. Granična vrednost deflekcije iznosi 1.5 do 2.5 '. Za potrebe prethodnog proračuna bubnjeva usvaja se vrednost deflekcije u iznosu od 2 '.

Analitički proračun se odnosi na izračunavanje ugiba i nagiba vratila bubnja, kao i ispitivanje uticaja pojedinih parametara na ponašanje bubnja. Analitički izrazi su približni jer vratilo bubnja tretiraju kao linijski element, kao i to da opterećenje vratila je uprošćeno bez uticaja statičke neodređenosti bubnja. Proračun nagiba (deflekcija) na mestu steznog prstena dat je na slici 1.

0

2

4

6

8

10

12

150 175 200 225 250 275 300 325 350

Prečnik glatkog vratila d [mm]

Nag

ib [

' ] n

a m

estu

ste

znog

prs

tena

a=200 mm a=300 mm a=400 mm

a=500 mm nagib 1 '

)

EI4)a2L(aF(arctg R

sp−⋅⋅

=ϕ [ ' ] , FR=100 kN, L=2800 mm

Slika 1. Proračun nagiba na mestu steznog prstena

Na osnovu ovog proračuna možemo zaključiti da minimalni prečnik vratila na mestu steznog

prstena iznosi 300 mm za graničnu vrednosti deflekcije od 2 ' i opterećenje od 200 kN bez obzira na vrednost ''a'' (rastojanje između ose danca i ose uležištenja). Na slici 2 dat je prikaz međusobnog uticaja veličina i parametara bunja (L, a, dsp, nagib).

00,250,5

0,751

1,251,5

1,752

2,252,5

160 200 240 280 320

Prečnik vratila na mestu steznog prstena d [mm]

nagi

b =

f (20

0^4/

d^4)

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

200 250 300 350 400 450 500 550 600

a [mm]

nagi

b =

f(a*(

L-2a

)/ (2

00*(

L-40

0)))

L=2600 [mm] L=2800 [mm] L=3050 [mm]

0,84

0,88

0,92

0,96

1

200 250 300 350 400 450 500 550 600

a [mm]

d =f

un((a

*(L-

2a))^

0.25

/(5

00*(

L-10

00))^

0.25

)

L=2600 [mm] L=2800 [mm] L=3050 [mm]

Slika 2. Uticaj prečnika vratila na mestu steznog prstena na nagib vratila na mestu steznog prstena; uticaj veličine ''a'' (udaljenost sredine steznog prstena od ležaja) i ''L'' (raspon između ležajeva) na nagib vratila na mestu steznog prstena; uticaj veličine ''a'' (udaljenost sredine steznog prstena od ležaja) i ''L'' (raspon između ležajeva) na prečnik vratila na mestu steznog prstena

Na osnovu ovog prikaza konstatujemo da parametri ''a'' i ''dsp'' najviše utiču na nagib vratila i da su oni od presudnog značaja. 3.2. Numerički proračun bubnjeva Ovaj proračun izveden je primenom numeričke metode konačnih elemenata sa programom KOMIPS koji je razvijen na Mašinskom fakultetu Univerziteta u Beogradu..

Prvo se razmatraju uticajni parametri na ponašanje i optimizaciju nosivosti bubnja (slika 3). d1 – prečnik vratila(osovine) bubnja na mestu

ležaja (d1 = 125, 160, 200 mm) d2 – prečnik vratila bubnja na mestu steznog

prstena (d2 = 190, 240 mm) d3 – prečnik čeone strane bubnja iznad

steznog prstena (d3 = 300, 360, 400 mm) L – rastojanje između oslonaca (L = 2800 mm)

a – rastojanje između oslonca i sredine steznog prstena (a = 200, 400 mm)

b – širina steznog prstena (b = 50, 90 mm)

Slika 3. Razmatrani uticajni parametri

L/2

a

d1 d2

b

d3

Analizirana je deformacija konstrukcije bubnja, ekvivalentni napon i energija deformisanja konstrukcije bubnja (slike 4 i 5). Model svih bubnjeva se sastoji iz sledećih podstruktura i elemenata: linijski konačni elementi za prenos opterećenja sa trake na bubanj, linijski konačni elementi kotrljajnih tela za oslanjanje bubnja, površinski konačni elementni gumene trake preko kojih se unosi opterećenje i zapreminski konačni elementi vratila, steznog prstena, danca i omotača bubnja.

Slika 4. Kontura model proračuna jedne varijante bubnja sa osloncima, opterećenjem i deformacijom (fmax =0,845 mm)

Slika 5. Ekvivalentni napon [MPa] i energija deformisanja [Nmm]

Potpuno je jasan uticaj svih parametara optimizacije za ponašanje konstrukcije bubnja. Time je definisan put ka optimizaciji ponašanja konstrukcije bubnja. Izveden je proračun na 51 nepogonskih i 14 pogonskih bubnjeva transportnih traka na dva bagera i dva odlagača. Razmatrano rezultujuće opterećenje savijanja bubnja je simetrizovano i u iznosu od 100 kN. Ovo je urađeno zbog dobijanja relativnog ponašanja svih bubnjeva, odnosno dobijanja elemenata i parametara optimizacije i unifikacije bubnjeva. Model svih bubnjeva je isti kao prethodni. Model, deformacija i naponsko polje jednog bubnja (bager SRs2000, traka 4, zatezni) prikazani su na slikama 6 i 7.

Slika 6. Kontrura modela, granični uslovi oslanjanja, opterećenje i deformacija (fmax = 0,219 mm)

Slika 7. Naponsko polje bubnja [Mpa]

Na osnovu izvedene obimne analize usvojeni su sledeći parametri potrebni za analizu varijanti budućeg optimiziranog i unificiranog bubnja: varijante prečnika vratila na mestu steznog prstena su 260, 300 i 340 mm; minimiziranje veličine "a" na vrednost 200 do 250 mm; usvajanje steznog prstena veće dužine i manjeg momenta pritezanja; centriranje i oslanjanje danca na vratilo; uvođenje dopunskog konusnog danca za smanjenje nagiba vratila i za mogućnost rekonstrukcije starih bubnjeva; uvođenje cevi između danaca bubnja umesto punog vratila (ovo omogućava primenu polomljenih vratila uzimajući njihov srednji deo), prečnik ležaja može biti u rasponu od 220 do 300 mm. Prikaz rezultata proračuna jedne varijante optimiziranog bubnja prikazana je na slici 8.

Slika 8. Jedna varijanta optimiziranog bubnja; dl/dsp = ∅220/∅300 , ϕsp = 0,19 [ ' ], napon σ [MPa]

Grafički prikaz izračunatih vrednosti samo nagiba proračunatih svih bubnjeva i varijanti optimiziranog i unificiranog bubnja date je na slici 9.

00,5

11,5

22,5

3

150 200 250 300 350

Prečnik vratila na mestu steznog prstena d [mm]

Nag

ib v

ratil

a [']

na

mes

tu s

tezn

og p

rste

na

Postojeci Unificirani

Slika 9. Izračunate vrednosti nagiba [ ' ] vratila pod rezultujućem opterećenjem od 100 kN na mestu steznog prstena bubnjeva II i III BTO sistema

3.3. Redizajniranje i unifikacija bubnjeva Sagladavajući sve rezultate usvojene su sledeće veličine unificiranog bubnja: L = 2800 mm, a = 220 mm, dl/dsp = 260/300 mm za nepogonske bubnjeve, dl/dsp = 300/340 mm za pogonske bubnjeve, D = 800 ili 1000 mm za nepogonske bubnjeve, D = 1000 mm za pogonske bubnjeve.

Analizirani bubnjevi, proračuni i konstrukcija na kojoj su ugrađeni dozvoljavaju unifikaciju međuosnog rastojanja između ležajeva bubnjeva u iznosu od L = 2800 mm. Od ovog se izuzimaju pojedini bubnjevi na traci 3 (odložna strela) oba odlagača. Mala vrednost veličine ‘’a’’ (rastojanje između oslonca i sredine steznog prstena) je usvojena zbog velikog uticaja na bolje ponašanje bubnja. Prečnik ležaja je ovde veći zbog male razlike u odnosu na prečnik vratila na mestu steznog prstena čime se umanjuje efekat koncentracije napona uz povećanje nosivosti ležaja, odnosno produženje radnog veka. Veći prečnik vratila na mestu steznog prstena usvaja se zbog smanjenja negativnog uticaja primene steznog prstena (moment pritezanja je sada manji). Na osnovu proračuna usvaja se samo jedan konusni prelaz (bez stepenica) na vratilu bubnja koji minimizira prisustvo koncentracije napona. Takođe, usvaja se da je vratilo (osovina) bubnja između danaca izvedeno sa debelozidnom cevi koja ne narušava ponašanje bubnja, a znatno olakšava izradu i smanjuje težinu. Prečnik plašta nepogonskih bubnjeva može biti usvojen sa dimenzijom D = 800 mm i D = 1000 mm. Prečnik plašta pogonskih bubnjeva usvojen je samo D = 1000 mm uz sledeće preporuke i ograničenja: za trake 2 i 4 oba bagera (postojeće D = 800 mm) preporučuje se promena prenosnog odnosa reduktora zbog zadržavanja iste brzine trake, mada to nije neophodno; za traku 1 novog odlagača prelaskom sa D = 800 mm na D = 1000 mm mora se promeniti prenosni odnos reduktora, odnosno brzina trake se ne može menjati; traka 3 oba odlagača mora ostati ista sa prečnikom plašta bubnja D = 1250 mm. Na ovaj način na bagerima i odlagačima na ova dva sistema umesto sadašnjeg velikog broja bubnjeva različitih geometrijskih i konstruktivnih karakteristika, u eksploataciji će biti svega dva tipa: nepogonski bubanj sa L = 2800 mm i L = 2400 mm, i pogonski bubanj sa L = 2800 mm i L = 2400 mm. Na slici 10 prikazan je dizajn optimiziranog i unificiranog pogonskog i nepogonskog bubnja na kome su primenjeni rezultati istraživanja.

Slika 10. Dizajn optimiziranog i unuficiranog nepogonskog i pogonskog bubnja 3.4. Rezime Proračun koji je urađen za ove bubnjeve nedvosmisleno ukazuje na dosta loše stanje njihovog ponašanja, koje je imalo za posledicu kako lomove bubnjeva tako i velike vremenske zastoja celog sistema. Dobijene vrednosti prečnika vratila i osovina su nedovoljne u većini slučajeva pri datom opterećenju, a što je dalo povoda, pored velikog broja lomova i oštećenja, za njihovo redizajniranje i unifikaciju. Glavni akcenat je dat vratilu odnosno osovini sa aspekta njihove nove geometrije, zatim novoj vezi vratila sa dancetom preko šireg steznog prstena, ali i novom izgledu danca čija je funkcija takođe bitna sa aspekta pravilnog prenosa opterećenja sa plašta na vratilo. Poboljšane su, odnosno smanjene dimenzije osnog rastojanja između uležištenja i danca. Izvršeno je adekvatno predimenzionisanje svih elemenata kojima je nedostajao dovoljan stepen čvrstoće i krutosti, pri

čemu su poboljšali svoje funkcije prijema i prenosa opterećenja. Sve je ovo prošlo i dodatni modul unifikacije, koji će dati veliki doprinos održavanju ali i troškovima. Ovde se navodi samo jedan pravac optimizacije koji ukazuje na ispravnost i ekonomičnost projekta: umesto 22 različita tipa ležaja, preporuka je da se ima samo 8 tipa ležaja, kako za pogonske tako i za nepogonske bubnjeve na transporterima PK ’’Drmno’’; umesto 25 različitih tipova prečnika vratila na mestu danca (stezni prsten, klin, zavarena veza), preporuka je da se ima samo 6 tipova steznih prstenova 1015.1 Dobikon, kako za pogonske tako i za nepogonske bubnjeve na transporterima PK ’’Drmno’’. 3. OPTIMIZACIJA TRAČNIH TRANSPORTERA UVOĐENJEM REGULISANIH

ASINHRONIH POGONA SA FREKVENTNIM PRETVARAČIMA 3.1. Regulacija brzine transportera Jedan od zahteva koji se danas postavlja je i rad sa promenljivom brzinom. Regulisanje brzine na transporterima je opravdano jer veći deo radnog vremena oni ne rade sa maksimalnim kapacitetom. Osnovni koncept pristupa optimizacije rada transportera sastoji se u kretanju trake smanjenom brzinom, manjom od nominalne, u "normalnom radu", a prilagođavanju vršnim kapacitetima povećanjem brzine, na 120% nominalne, samo kada je to potrebno. Programibilni mikroprocesorski kontroleri, koji se koriste u frekventnim pretvaračima, omogućavaju njihovo funkcionisanje u sistemima automatske kontrole brzine tračnih transportera. Kontrolni sistem pretvarača pruža mogućnost podešavanja vremena za koje će motor postići radnu brzinu, granicu preopterećenja, način kočenja (rekuperativno kočenje, dinamičko kočenje), itd. Osnovne prednosti tračnih transportera sa pogonom sa frekventnim pretvaračima su: optimalna popunjenost trake na osnovu promene brzine (u rasponu od 50 do 100%), u zavisnosti od trenutnog dotoka materijala; smanjeno habanje reduktora i trake zasnovano na postepenom pokretanju i zaustavljanju trake; eliminacija proklizavanja trake na bubnjevima, kao kod polaska, tako i u toku rada; odgovarajuća raspodela opterećenja na pogonskim bubnjevima; ravnomerna raspodela opterećenja motora na istom pogonskom bubnju. Pored direktnih pozitivnih efekata prisutne su i posredne prednosti koje se ispoljavaju kroz procese održavanja: jednostavnije održavanje; duži radni vek zupčanika i ležajeva; značajno povećana zaštita svih sklopova sistema.

Za ostvarivanje punog kapaciteta jednog transportera potrebna je nominalna brzina, a kapacitet manji od nominalnog se može ostvariti sa srazmerno manjom brzinom. Sa druge strane, potrebna snaga zavisi od brzine i opterećenosti trake. Na slici 11 prikazana je familija krivih zavisnosti potrebne snage pogona od kapaciteta za različite brzine transporta. Takođe, na ovoj slici prikazane su i ekvi-kapacitivne linije. Očigledno je da se isti kapacitet, manji od maksimalnog, može transportovati različitim brzinama, naravno pri tome je snaga različita. Naprimer, kapacitet od 60% se može transportovati sa angažovanjem snage od 70% sa punom brzinom, ali i sa snagom od 30% nominalne ako se odabere brzina od 50% nominalne. Imajući u vodu ovu činjenicu, kao i vreme rada sa manjom zauzetošću trake jasno je da sa na ovaj način postižu značajne uštede energije.

Slika 11. Angažovana snaga pogona u zavisnosti od kapaciteta

3.2. Rezultati merenja na tračnom transporteru ugljenog sistema PK ’’Drmno’’ Napajanje promenljivom učestanošću omogućuje se postizanje proizvoljne vrednost polaznog momenta, do maksimalne moguće vrednosti, odnosno do prevalnog momenta motora. U pogledu ostalih pogonskih performansi, podešavanja brzine i kočenja, poređenje sa drugim vrstama pogona nije moguće jer samo pogon sa frekventnom regulacijom pruža ove mogućnosti. Na novom tračnom transporteru ugljenog sistema PK ’’Drmno’’ koji je realizovan sa frekventno regulisanim pogonima, izvršena su snimanja karakterističnih veličina u režimima polaska, promene opterećenja, kompenzacije proklizavanja i zaustavljanja. Transporter je pušten u rad samo sa dva pogonska motora, s obzirom da je trenutno traka kratka. Snimanja su vršena pomoću namenskog softvera za komunikaciju sa pretvaračima i korišćenjem navedenih prednosti PLC – a. Na slici 12 prikazane su referenca brzine i momenta, stvarna brzina motora 1, momenti motora 1 i 2, kao i merena sila zatezanja trake. Pokretanje do zadate brzine 990 min-1 traje oko 30 s. Na slici 13 prikazano je povećanje opterećenja pogona usled nailaska uglja na traku kada je bager počeo da kopa i presipa ugalj na traku transportera (približno 230 s od uključenja transportera).

Vreme [s]0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1. - Brzina motora, n2 [o/min]2. - Sila zatezanja Fz [t] x 1003. - Momenat motora, T2 [%] x 104. - Referentna brzina nref [o/min]5. - Greška brzine [%]6. - Momenat motora, T1 [%] x 10

2

6 5

3

1

4

Time [s]200 250 300 350 400

0

200

400

600

800

1000

1. - Brzina motora, n2 [o/min]2. - Sila zatezanja Fz [t] x 1003. - Momenat motora, T2 [%] x 104. - Referentna brzina nref [o/min]5. - Greška brzine [%]6. - Momenat motora, T1 [%] x 10

2

6 5

3

1 4

Slika 12. Karakteristične veličine pogona pri

polasku, prazan hod i zadata brzina 990 min-1

Slika 13. Početak opterećivanja trake nakon

pokretanja i kopanja bagera

Vreme [s]20 40 60 80 100 120 140

0

200

400

600

800

1000

1. - Referentni momenat meref [%] x 102. - Brzina motora, n2 [o/min]3. - Sila zatezanja FZ , [t] x 1004. - Referentna brzina nref [o/min]5. - Momenat motora, m1 [%] x 10

3

1

5

2

4

Vreme [s]0 20 40 60 80 100 120 140

0

200

400

600

800

000

1. - Referentni momenat meref [%] x 102. - Brzina motora, n2 [o/min]3. - Sila zatezanja FZ , [t] x 1004. - Referentna brzina nref [o/min]5. - Momenat motora, m1 [%] x 10

2

4

3 5

1

Slika 14. Smanjivanje brzine sa 990 na 700 min-1

i ponovno vraćanje na 990 min-1

Slika 15. Automatska kompenzacija

proklizavanja trake ne na transpoteru

Primenjeni upravljački sistem pruža mogućnost promene brzine trake u toku rada po unapred definisanoj rampi. Na slici 14 prikazano je smanjenje brzine sa 990 min-1 na 700 min-1 i obratno. Promene brzine se dešavaju bez udara po momentu i sili zatezanja što primenjeno rešenje pokazuje očekivana optimizaciona svojstva. Prema karakteristikama promenom brzine trake može se preneti ista količina materijala sa manjom angažovanom snagom pri kapacitetima manjim od nominalnog. Prikazana je dodatna prednost primenjenog rešenja na tračnom transporteru na PK ’’Drmno’’, koja omogućava automatsku kompenzaciju proklizavanja, bez zaustavljanja trake. U toku rada kad se detektuje proklizavanje pasivnog bubnja (slika 15) pogon brzo smanjuje brzinu na brzinu pasivnog bubnja, kada se ove brzine izjednače pogon postepeno, po zadatoj „rampi“ povećava brzinu na zadatu, i nastavlja rad. Proklizavanje trake, kod transportera sa klasičnim upravljanjem i napajanjem izazvala bi isključenje transportera i zaustavljanje sistema. 3.3. Rezime Na osnovu razmatranih tehničko-tehnoloških osobina transporteri sa frekvetnim pretvaračima imaju čitav niz prednosti, što omogućava niže troškove njihove eksploatacije i održavanja. Generalno može se zaključiti da troškovi održavanja uvođenjem frekventne regulacije opadaju iz više razloga: sa elektro strane motori nemaju više habajućih delova, četkica i dr., što smanjuje potrebu za redovnim zamenama ovih delova; sofisticirana zaštita motora koju pružaju frekventni pretvarači značajno smanjuje broj otkaza elektromotora; sa mašinske strane zbog manjih dinamičkih opterećenja i manje brzine, habanje je manje i vek mašinskih elemenata (bubnjeva, valjaka, trake i dr.) je duži, tako da se smanjuje potreba za održavanjem; prilikom projektovanja mašinskih sklopova faktor sigurnosti se može uzeti manji nego kod klasičnih rešenja, čime se postižu uštede u materijalu, odnosno investicijama. 4. ZAKLJUČAK Rezultati projekta TR6648 su primenljivi na svim površinskim kopovima u zemlji i u regionu, odnosno, moguća je implementacija rezultata uopšte gde se u eksploataciji transportni sistemi. Osnovna prednost rezultata projekta je definitivno iskorišćenost domaćih kapaciteta, posebno mašinskog sektora, koja se prvenstveno ogleda u izradi elemenata transportnog sistema u okruženju kompanija koje posluju u okviru EPS-a. Zatim, u prisutnosti službe održavanja u toku procesa rekonstrukcije, revitalizacije, modernizacije i unifikacije, čime se vrši njihova obuka za rukovanje novom opremom. Treba takođe istaći i mogućnost prilagođavanja projektnih rešenja specifičnostima primene na pojedinim mašinama. Izabranim konceptom unifikacije, obezbeđena je jednostavna zamena pojednih elemenata u slučaju njihovog otkaza. Unifikacija će smanjiti potreban broj rezervnih delova u magacinu, uz zadržanu sigurnost proizvodnje. REFERENCE Projekti [1] Projekat TR6648 u okviru Tehnološkog razvoja pri Ministarstvu nauke Republike Srbije

’’Optimizacija pogona i konstrukcionih elemenata transportnih sistema na površinskim kopovima kod njihove revitalizacije i modernizacije’’, Rudarsko-geološki fakultet, Mašinski fakultet i Elektrotehnički fakultet Univerziteta u Beogradu, 2005-2007.

[2] Projekat ’’Redizajniranje i unifikacija bubnjeva na transportnim sistemima PK ’’Drmno’’, Rudarsko-geološki fakultet Univerziteta u Beogradu, 2006-2007.