Ex – tribina Brčko 2014

stručni skup sa međunarodnim učešćem

„PROTIVEKSPLOZIONA ZAŠTITA – SASTAVNI DIO ZAŠTITE OD POŽARA, ZAŠTITE NA RADU I SPREČAVANJA

KATASTROFA“

UPRAVLJANJE ELEKTROMOTORNIM POGONIMA U PODZEMNIM RUDNICIMA

CONTROL OF ELECTRIC DRIVES IN UNDERGROUND MINES

Brčko 2014

1. UVOD

• Pored težnje da dođe do humanizacije rada u rudarstvu, danas je u svijetu također prisutna i težnja da se rudarstvo učini

profitabilnom granom industrije, tako što će se broj izvršilaca na poslovima u rudnicima svesti na najmanju moguću

mjeru.

• Rudarske mašine, koje se pogone električnim motorima, odavno su prisutne u rudarsvu i predstavljaju temelj

savremenog rudarstva. Međutim, samo upravljanje električnim motorima predstavlja oblast u kojoj se sve više počinje

inovirati, kako bi se ljudima olakšao rad, odnosno kako bi se sa manje rada postigao veći efekat u eksploataciji uglja.

Mašina za izradu jamskih prostorija tip: AM 50z w, proizvođača Remag iz Katowica

2. UPRAVLJANJE ELEKTRIČNIM MOTORIMA U PODZEMNIM RUDNICIMA POMOĆU

PROGRAMABILNIH LOGIČKIH KONTROLERA (PLC)

• Programabilni logički kontroleri (PLC) su digitalni računari koji se koriste za automatizaciju industrijskih procesa,

odnosno za kontrolu mašina i tehnoloških linija u tvornicama. PLC su dizajnirani za više ulaznih i izlaznih radnji, sa

pojačanom otpornošću na temperaturne promjene, električne šumove, vibracije i udare, a što je upravo karakteristika

okruženja u rudnicima.

Blok shema PLC

• Da bi upotreba PLC u rudnicima bila moguća, potrebno je postići da oni budu dio uređaja u protueksplozijskoj izvedbi

• Najznačajnije prednosti PLC su:

- jedan PLC može pokrenuti više različitih motora;

- mogućnost brzog testiranja;

- jednostavno unošenje promjena;

- niska cijena;

- zauzima mnogo manje prostora u poređenju sa drugom opremom;

- pojačan monitoring i jednostavnije otklanjanje smetnji;

PLC smješten u kućište protueksplozijske izvedbe

• Najčešće zastupljena vrsta motora u podzemnim rudnicima su trofazni asinhroni motori, zbog njihovih karakteristika koje

mogu zadovoljiti uslove otežanog rada.

Blok shema upravljanja trofaznim asinhronim motorom pomoću PLC

• Za kvalitetno praćenje rada asinhronih motora i upravljanje njima potrebno je kontrolisati parametre koji utjeću na rad

motora, tj. potrebno je kontrolisati:

- struju motora;

- temperaturu motora;

- brzinu vrtnje motora;

- naponske prilike motora (podnaponska zaštita, asimetrija).

3. VEKTORSKO UPRAVLJANJE ASINHRONIM MOTORIMA

• Upravljanje i regulacija mehaničkih karakteristika izmjeničnih motora, zasnovano na zapisu glavnih veličina u

matematskim modelima izmjeničnih strojeva pomoću prostornih vektora, nazivaju se vektorsko upravljanje i vektorska

regulacija.

• Primjena vektorskog upravljanja i vektorske regulacije omogućuje:

- kratko vrijeme odziva za postizanje zadatih vrijednosti momenta i brzine vrtnje kod promjene opterećenja,

- male pulzacije momenta na osovini,

- visok polazni moment te ubrzanje i kočenje s maksimalnim momentom,

- brže i tačnije podešavanje mehaničkog momenta motora u radnim i kočnim stanjima,

- mali nivo buke i dobar faktor korisnosti. • Za potrebe vektorskog upravljanja i regulacije elektromagnetnog momenta asinhronog motora potrebno je njegov

matematski model zapisati u dvoosnom koordinatnom sistemu koristeći zapis glavnih veličina preko odgovarajućih

prostornih vektora.

Grafički prikaz prostornih vektora: (a) u zračnom rasporu stroja,

(b) u dvoosnim αβ i dq koordinatnim

sistemima

Shema vektorske regulacije asinhronog motora

• Na slijedećoj slici prikazana je shema prema kojoj se automatski mogu regulirati položaj, brzina vrtnje i mehanički moment

asinhronog motora. Za svaku od ovih veličina postoje odgovarajuće povratne veze.

•Informaciju o položaju rotora daje inkrementalni enkoder koji je postavljen na osovinu stroja.

• Regulatori položaja, brzine vrtnje i struje najčešće su analogni PI regulatori.

• Naročito pozitivna iskustva primjene vektorskog upravljanja u rudarstvu evidentirana su kod dizala (liftova) u podzemnim

rudnicima i kod električne vuče

4. UPRAVLJANJE TROFAZNIM ASINHRONIM MOTORIMA POMOĆU RADIO VALOVA

• Upravljanje trofaznim asinhronim mašinama pomoću radio valova može imati značajnu primjenu kod pokretnih mašina u

rudarstvu, naročito kod onih koje se koriste za izradu hodnika.

• Mjereni podaci subjekta koji se nalazi u eksplozivnoj atmosferi do upravljačkog centra, koji se nalazi izvan eksplozivne

atmosfere prenose se pomoću PLC.

• Radio veza omogućava da se tekstualne ili vizuelne poruke prenesu do displeja te na taj način upozore operatora na kvarove

ili opasnosti.

• Komunikacija koju inicira individualna radio čelija automatski šalje svoju šifru i sistemske podatke, što također omogućava

određivanje pozicije.

Upravljanje rudarskim mašinama pomoću radio valova

5. AUTOMATIZACIJA PUMPNOG POSTROJENJA SA CENTRIFUGALNIM PUMPAMA

• Pumpna postrojenja sa centrifugalnih pumpama zahtjevaju stalno prisustvo ljudi u toku svoga rada

•Da bi sistem automatizacije pumpnog postrojenja mogao funkcionisati na prethodno opisani način potrebno je ugraditi

slijedeću opreme:

1. Podstanica automatizacije;

2. Senzor nivoa vode u vodosabirniku;

3. Senzor temperatura kućišta centrifugalne pumpe;

4. Senzor za kontrola rada pumpi (kontrola rada EMP pumpe);

5. Video nadzor;

6. Senzori pritiska na potisnim dijeloma pumpi;

7. Senzori pritiska na usisnim dijeloma pumpi;

8. Nivo prekidač za minimalni i maksimalni nivo vode u vodosabirniku;

9. Elektromagnetni ventili za ozračivanje pumpi;

10.Kontrolni moduli elektromagnetnih ventila;

11.Digitalni izlazni moduli za kontrolu prekidača za upuštanje motora pumpi;

12.Digitalni izlazni moduli za kontrolu elektromagnetnih ventila;

13.Prekidač za izbor RUČNO/AUTOMATSKI izbor rada;

14.Kontrolni taster za upravljanje radom elektromagnetnih ventila;

15.Kontrolni tasteri za upravljanje radom pumpi i isklop u nuždi.

Tehnološka shema automatizacije pumpnog postrojenja sa centrifugalnom pumpom

6. ZAKLJUČAK

• Upravljanje elektromotornnim pogonima u podzemnim rudnicima predstavlja problem koji treba riješavati sa posebnom pažnjom, počevši od projektovanja, odabira kvalitetne opreme, edukacije osoblja i planskog održavanja, • Protueksplozijska izvedba motora, zahtijeva protueksplzijsku izvedbu uređaja kojima se upravlja motorima ili u najmanju ruku klasičnu izvedbu sa određenim ograničenjima, ukoliko je upravljačka struktura izvan podzemnog rudnika. • Nadogradnjom upravljačkog dijela postrojenja sa asinhronim motorima mogu se postići znatno bolji efekti u radu i veći faktror iskorištenja čak i kod zastarjelih postrojenja. • Otežavajuću okolnost predstavlja sama lokacija ugradnje, odnosno radno okruženje, kao npr. jamski hodnici, jer je cjelokupan sistem napajanja i upravljanja motorima nepregledan. I pored svega navedenog, uz najsavremenija dostignuća u oblasti upravljanja elektromotornim pogonima, od kojih su neka prezentovana u ovom radu, uz pravilan izbor opreme i uz uvažavanje svih aspekata protueksplozijske zaštite, mogu se postići dobri rezultati u eksploataciji navedenih motora.

HVALA NA PAŽNJI !