ZASTOSOWANIE NOWOCZESNYCH NAPĘDÓW MECHANICZNYCH SIEMENS W PRZEMYŚLE WYDOBYWCZYM I ENERGETYCE
WIDE RANGE OF USE SIEMENS MECHANICAL DRIVES IN MINING AND POWER GENERATION INDUSTRIES
Piotr Kowalik – Siemens Sp. z.o.o., I DT MD, Katowice
Siemens Mechnical Drives jest przodującym w świecie producentem mechanicznych układów techniki napędowej. Pod marką produktową Flender oferowana jest szeroka paleta produkcyjna od poszczególnych komponentów jak sprzęgła czy przekładnie do kompletnych systemów napędowych dla prawie wszystkich zastosowań przemysłowych. Głównymi odbiorcami napędów Flender w Polsce jest energetyka, przemysł cementowo-wapienniczy, górnictwo odkrywkowe, hutnictwo, przemysł chemiczny i papierniczy. Oczekiwania klientów, dotyczące różnych wariantów zastosowań napędów, doprowadziły do stworzenia typowych rozwiązań branżowych. Powstały one poprzez modyfikację standardowych przekładni jak i poprzez stworzenie całkowicie nowych konstrukcji. Zmniejszenie gabarytów przy równoczesnym zwiększeniu mocy i sprawności oraz obniżenie emisji hałasu to podstawowe wymogi, jakie stawiają dziś producenci nowoczesnych maszyn i urządzeń dostawcom napędów. Ciągłe udoskonalanie technologii obróbki mechanicznej i cieplnej, optymalizacja zarysu zazębień oraz możliwość stosowania olejów syntetycznych doprowadziły do znacznego zmniejszenia gabarytów i obniżenia masy przekładni mechanicznych.
Siemens Mechanical Drives is worldwide leading manufacturer of mechanical drives applications. Our offer include wide range of Flender products from drive components like couplings and gearboxes to complete drive systems for almost all industry. Main customers for Flender drives in Polish market are power generation, cement industry, open-pit mining, metal, chemical and paper industry. Basing on customers expectations of industrial drives variants we have created standardised application-specific drive solutions. Those drives have been created by modification of our standard products and by designing completely new constructions. Principal requirements of modern manufacturers for drives suppliers are overall dimensions reduction with simultaneous increase of power and efficiency and noise reduction. Continuous improvement of metal machining and heat treatment, optimization of gearing and use of synthetic oils has result in significant reduction of gearbox overall dimensions and weight.
OGRANICZANIE WYSOKOCZĘSTOTLIWOŚCIOWYCH PRĄDÓW DOZIEMNYCH W NAPĘDACH Z FALOWNIKAMI NAPIĘCIOWYMI ZASILANYMI Z SIECI GÓRNICZYCH
HIGH FREQUENCY GROUND CURRENT REDUCTION OF FREQUENCY CONVERTER DRIVES SUPPLIED FROM MINING POWER SYSTEM
Jerzy Szymański – Wydział Transportu i Elektrotechniki, Politechnika Radomska
Bernard Szymański – Dział BiR, ELPOL Centrum Elektroniki i Automatyki Sp. z o. o. w Radomiu
Zbigniew Kasztelewicz – Katedra Górnictwa Odkrywkowego, AGH, Kraków
W artykule zawarto porównanie wybranych właściwości silnikowych filtrów pasywnych LC, ograniczających wysokoczęstotliwościowe prądy doziemne płynące przez pojemności pasożytnicze kabli silnikowych i silników. Przeprowadzono badania wybranych filtrów LC stosowanych w napędach zasilanych z sieci górniczych, w układzie sieciowym typu IT. W badaniachoceniających efektywność filtracji prądów doziemnych uwzględniono takie kryteria jak: napięcie względem ziemi punktu neutralnego uzwojeń stojana silnika, prąd doziemny w przewodzie ochronnym PE oraz napięcie fazowe zasilania przemiennika częstotliwości i napięcie międzyfazowe zasilania silnika.
In the article basic features’ comparison of different kinds of passive LC motor filters, utilized in order to reduce inverter’s the differential and common voltage in the frequency converters drives, is presented. Filters’ examinations were prepared for non-grounded power supply of electrical drives (IT mains) where parasitic ground capacitances of a screened motor cable have significant value. Filters were compared under following criteria: voltage of stator windings neutral point to grounded motors over, high frequency parasitic current in PE conductor, value of frequency converter phase-ground and value of motor phase-phase voltage. Examinations were made for unscreened and screened motor cables.
ZABEZPIECZENIA MECHANICZNE PRZED NADMIERNYM OBCIĄŻENIEM DYNAMICZNYM KOPARKI KOŁOWEJ
THE MECHANICAL PROTECTION BEFORE EXCESSIVE BURDEN THE DYNAMIC OF BUCKER WHEEL EXCAVATOR
Stefan Wojciech Szepietowski, Michał Szepietowski – Poltegor-Instytut IGO, Wrocław
Maksymalne obciążenie dynamiczne wielonaczyniowej koparki kołowej występuje przy natrafieniu czerpaka na twardą przeszkodę mocno osadzoną w urabianym ośrodku. Celem ograniczenia powstającego wtedy obciążenia impulsowego stosowane są w napędzie koła czerpakowego różnego rodzaju sprzęgła przeciążeniowe. W publikacji przedstawiono wyniki symulacyjnych badań porównawczych skuteczności działania różnego rodzaju, stosowanych obecnie w napędzie koła czerpakowego, mechanicznych zabezpieczeń przeciążeniowych. Opisano modele symulacyjne poszczególnych zabezpieczeń i modele obciążeń koła czerpakowego. Stwierdzono, że na skutek prawie nieskończenie krótkiego czasu trwania impulsu w skali badanego zjawiska, sprawne sprzęgła poślizgowe są efektywniejsze niż rozłączne.
Maximum load of the bucket wheel excavator appears when the wheel stops suddenly because bucket strikes on undigging obstacle. Different construction overload clutches are used to reduce maximum impulse force. This desideration gives results of comparative computer simulation research of different frequently used overload protection mechanical devices efficiency. Designed models of different protection devices and models of normal and impulse digging force are described. It was considerate that, because of extremely short, in tested process scale, impulse digging force time, friction clutches are more effective tan disconnecting ones.
WARUNKI BEZPIECZNEGO STOSOWANIA MASZYN I URZĄDZEŃ W ODKRYWKOWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH
CONDITIONS FOR SAFE USE OF MACHINERY IN OPENCAST MINES
Józef Koczwara, Roman Sąsiadek – Wyższy Urząd Górniczy, Katowice
Artykuł poświęcony jest tematyce związanej z bezpiecznym użytkowaniem maszyn i urządzeń w ruchu zakładów górniczych, ze szczególnym uwzględnieniem wymagań dla maszyn i urządzeń stosowanych w odkrywkowych zakładach górniczych. W treści artykułu poruszone zostały podstawowe warunki i wymagania dotyczące wprowadzania do obrotu, zakupów, napraw, remontów i modernizacji maszyn oraz urządzeń przeznaczonych do stosowania w odkrywkowych zakładach górniczych w spekcie bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska naturalnego. Artykuł zawiera wykaz niezbędnych aktów prawnych obowiązujących w Polsce oraz odniesienia do Dyrektyw, które zostały wprowadzone do polskiego ustawodawstwa i są bezpośrednio związane z pojęciem bezpieczeństwa dla maszyn i urządzeń stosowanych w odkrywkowych zakładach górniczych.
The paper is devoted to topics related to safe use of machinery and equipment operated in mines, with particular emphasis on requirements for machines and equipment used in opencast mines. The content of the paper discusses the basic conditions and requirements for placing in the market, purchasing, repairing, overhauling and modernization of machinery and equipment intended for use in opencast mines in the aspects of health and safety, and environmental protection. The paper contains a list of necessary legislation in force in Poland, and references to the Directives which were introduced into the Polish law and are directly related to the concept of safety for machinery and equipment used in opencast mines.
ANALIZA WYDAJNOŚCI, CZASU TRWANIA AWARII, ENERGOCHŁONNOŚCI URABIANIA I STRUKTURY WIEKOWEJ KOPAREK WIELONACZYNIOWYCH W KRAJOWYCH KOPALNIACH WĘGLA BRUNATNEGO
ANALYSIS OF EFFICIENCY, DOWNTIMES DURATION, POWER CONSUMPTION OF EXCAVATION AND THE AGE STRUCTURE OF BUCKET WHEEL EXCAVATORS IN DOMESTIC LIGNITE MINES
Zbigniew Kasztelewicz – Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
W artykule dokonano porównania szeregu parametrów pracy kopalń odkrywkowych węgla brunatnego w Polsce. Podano podstawowe parametry pracy kopalń, a w tym: wydobycie węgla i zdejmowanie nadkładu, wskaźnik N:W, ilość wypompowanej wody i wskaźnik zawodnienia. Dokonano również analizy i porównania wydajności, czasu trwania awarii, energochłonności urabiania i struktury wiekowej koparek wielonaczyniowych. Podsumowując analizę dokonano porównań krajowych i niemieckich wybranych parametrów pracy układów KTZ.
The article compares a number of parameters of open pit lignite mines in Poland. Lists the basic parameters of the mines, including: coal mining and overburden removal, the rate of overburden to coal, the amount of pumped out water and the water to coal indicator. Efficiency, downtime duration, energy intensity and age structure of bucket wheel excavators were also examined and compared. To sum up the analysis, comparisons of chosen operating parameters of selected domestic and German BCS systems were made.
ELEMENTY NIEZAWODNOŚCI UKŁADÓW STEROWANIA BEZPIECZEŃSTWEM MASZYN
THE UNITS OF THE RELIABILITY OF THE ARRANGEMENTS OF CONTROL SYSTEMS THE SAFETY OF MACHINES
Marek Trajdos – Partner Serwis Sp. z o.o., „Klub Paragraf 34” SBT, Łódź
W pracy omówiono wybrane zagadnienia z zakresu obliczeń niezawodnościowych części układu sterowania związanego z bezpieczeństwem w oparciu o normy: PN-EN 60508, PN-EN 62061 i PN-EN ISO 13849-1. Podkreślono również znaczenie określania niezawodności systemów bezpieczeństwa w celu realizacji projektów właściwych w punktu widzenia zasadniczych i minimalnych wymagań bezpieczeństwa w odniesieniu do maszyn w Unii Europejskiej. W rozważaniach wykorzystano techniki zawarte w wymienionych wyżej normach zharmonizowanych i wykorzystanie zasady domniemania zgodności dla maszyn objętych obowiązkiem oznaczania CE.
Chosen questions talked over in the work from range of calculations reliability of piece of arrangement of control systems connected with the safety in the support about standards: EN 60508, EN 62061 and EN ISO 13849-1. The meaning of defining the reliability of the systems of the safety in the aim of the realization of proper projects in the point of the sight of the principal and minimum requirements of the safety in the reference to machine engines in European Union (EOG) was also underlined.
AUTOMATYCZNY SYSTEM MONITOROWANIA I SYGNALIZACJI ZAGROŻENIA POŻAROWEGO KOPAREK SRs 2000
AUTOMATIC SYSTEM OF FIRE HAZARD MONITORING AND SIGNALING IN SRs 2000 EXCAVATORS
Edward Sobczyński, Witold Jędrychowski – Poltegor-Instytut IGO, Wrocław
Na przykładzie koparki SRs 2000 eksploatowanej w KWB Bełchatów przedstawiono nowy kompleksowy system sygnalizacji pożarowej. System ten ma na celu możliwie wczesne wykrycie, lokalizację i sygnalizowanie oraz alarmowanie o pożarze w fazie jego powstania. Ochroną przeciwpożarową objęto pomieszczenia maszyn, w których panują warunki atmosferyczne zbliżone do warunków występujących w budownictwie oraz pomieszczenia technologiczne, trasy przenośnikowe w tym ruchome jego elementy. Wykonano to za pomocą dodatkowych podsystemów monitoringu zagrożenia pożarowego z układami wykorzystującymi liniowe czujki ciepła i bezprzewodowe czujki ciepła o parametrach technicznych i eksploatacyjnych odpowiadającym warunkom eksploatacyjnym i atmosferycznym zewnętrznym.
New, complex system of fire signaling has been presented on the example of SRs 2000 excavator exploited in KWB Bełchatów. This system aims to detect, localize and signalize fire in its very early stage. Fire prevention system involves cabins where the atmospheric conditions are similar to indoor conditions. It also involves technological rooms and conveyor routes, mobile elements included. The system is constructed of additional subsystems of fire hazards monitoring. The subsystems use linear heat detectors and wireless heat detectors with technical and exploitation parameters similar to mining equipment exploitation conditions and outdoor conditions.
HAMOWANIE DYNAMICZNE SILNIKÓW INDUKCYJNYCH NA PRZENOŚNIKACH TAŚMOWYCH O UJEMNYM KĄCIE NACHYLENIA W PGE GiEK S.A. ODDZIAŁ KWB TURÓW
DYNAMIC BRAKING OF INDUCTION ENGINES IN BELT CONVEYORS WITH NEGATIVE ANGLE OF INCLINATION IN PGE GiEK S.A. TURÓW BROWN COAL MINE BRANCH
Konrad Leśniewski – Dział Cyfrowych Systemów Przemysłowych i Analiz PGE GiEK S.A. Oddział KWB Turów
Obecnie wiele surowców jest wydobywanych z zastosowaniem metod górnictwa odkrywkowego. Najbardziej ekonomicznym i niezawodnym środkiem transportu do tego celu okazał się transport taśmowy. W górnictwie odkrywkowym węgla brunatnego i innych surowców są stosowane przenośniki taśmowe o dużych długościach, wydajnościach i prędkościach ruchu taśmy. Ze względu na uwarunkowania technologiczne przenośniki taśmowe są budowane z trasą opadającą o ujemnym kącie nachylenia. Stwarza to wiele problemów związanych z obliczeniami, projektowaniem oraz sterowaniem układami napędowymi przenośników.
Niniejsze opracowanie opisuje różne rodzaje hamowania elektrycznego silnikiem elektrycznym zatrzymując się na standardzie hamowania dynamicznego silnikiem indukcyjnym zainstalowanym na przenośniku taśmowym w Kopalni Turów. W pierwszych rozdziałach pracy została przedstawiona historia badań i wdrożeń pierwszych układów hamowania dynamicznego na przenośnikach taśmowych w Kopalni Turów. Kolejne rozdziały zawierają opis działania układu hamowania dynamicznego oraz algorytmu na przykładzie przenośników taśmowych w Oddziale KWB Turów. W opracowaniu znalazły się także obliczenia i zmienne realizowane w sterowniku PLC. Szczegółowo została przedstawiona parametryzacja układu oraz komunikaty zwracane przez system niezbędne dla obsługi oraz służb utrzymania ruchu. Duża część pracy została poświęcona hamowaniu mechanicznemu przy zastosowaniu hamulców tarczowych sterowanych hydraulicznie, które zostały wdrożone w Kopalni Turów jako prototyp w 2006 roku.
Opracowanie kończy się podsumowaniem w którym zostało zawartych szereg wniosków powstałych na przestrzeni kilku lat podczas eksploatacji układów hamowania dynamicznego silników indukcyjnych na przenośnikach taśmowych o ujemnym kącie nachylenia w Kopalni Turów. W ostatnim rozdziale pracy końcowej zostały zamieszczone wykresy zależności prądu silnika, prędkości taśmy oraz prądu hamowania silnika podczas dynamicznego hamowania silnikiem. Charakterystyki zostały wykonane rejestratorem pomiarowym podczas hamowania przenośnika w trzech sytuacjach : bez nadawy, z połową nadawy oraz z maksymalnym wypełnieniem niecki taśmy.
Currently, many raw materials are exploited with opencast mining technologies. The most economical and effective method of transport are belt conveyors. Long, highly efficient and high-speed conveyor belts are used during exploitation of brown coal and other raw materials. Because of technological conditions, belt conveyors are constructed with declining route and negative angle of inclination. This causes difficulties in calculations, designing and steering with conveyor power transmission system. The paper presents different types of braking with electric engine, but the main focus is on dynamic braking with induction engine installed on belt conveyors in Turów Mine.
The history of tests and implementations of first systems of dynamic braking in belt conveyors in Turów Mine are presented in the first chapter. Following chapters include description of dynamic braking system operation and algorithms on the example of belt conveyors in Turów Brown Coal Mine branch. The paper includes also calculations and variables for PLCs (Programmable Logic Controllers). System parameters and messages returned by the system indispensable for service and control staff are described in details in the paper. Large part of the paper is focused on mechanical braking with utilization of hydraulic disk brakes, implemented in Turów Mine as a prototype in 2006.
The summary of this paper includes conclusions based on several years of observations of dynamic braking systems of induction engines in belt conveyors with negative angle of inclination in Turów Mine. The last chapter of this paper includes diagram of dependencies between engine power, belt speed and power of braking engine during dynamic braking with engine. Characteristics have been performed with measurement recorders during braking in three situations: without feed, with half of the feed, and with maximal filling of the belt.
SIMOCODE pro W NOWYM WYMIARZE SAFETY
SIMOCODE pro IN NEW SAFETY DIMENSION
Edmund Grabias – M+W Process Automation, Wrocław
Dariusz Ways – Siemens Sp. z o.o., Wrocław
W artykule zawarta jest skrótowa informacja dotycząca nowych funkcjonalności w zakresie bezpiecznego wyłączenia napędów sterowanych i chronionych przez system zarządzania pracą silników SIMOCODE pro. Częściowo przedstawiona została budowa i zasada działania nowych modułów cyfrowych Failsafe oraz zalety płynące z ich wykorzystania, w stosunku do dotychczasowych rozwiązań. Jako przykład zastosowania opisana została aplikacja dla transportera taśmowego w przemyśle cukrowniczym realizującym funkcję techniki bezpieczeństwa maszynowego w strefie zagrożenia wybuchem pyłów cukrowych. W ramach opracowania przedstawiono schemat oraz algorytm działania zrealizowanej funkcji.
The article contains short information about new features in the safe exclusion of drives controlled and protected by the motor management system SIMOCODE pro.
Article briefly presents construction, principles and advantages of using new Failsafe digital modules, compared with existing solutions. As an example of the adoption this module, was prepared the application for the conveyor belt in the sugar industry realizing the function of safety engineering techniques in the explosion risk zone of liquid sugar. Realized function is represented on diagram and algorithm.
ELEMENTY STEROWANIA NAPĘDAMI MECHANIZMU JAZDY PODWOZIA KOPARKI K42 KWB BEŁCHATÓW
STEERING ELEMENTS OF CHASSIS TRAVERSING GEAR DRIVE IN K42 EXCAVATOR IN BEŁCHATÓW BROWN COAL MI
W pracy opisano zmodernizowany napęd jazdy koparki K42 z omówieniem wybranych części algorytmu sterowani łącznie z próbą wspomagania napędu śruby skrętu. Rozważania zostały poparte i zweryfikowane wykonaniem pomiarów momentów obrotowych silników na poszczególnych napędach. W powyższych pracach wykorzystano wieloletnie doświadczenia w programowaniu przekształtników prądu zmiennego niskiego napięcia, komunikacji przemysłowej i sterowników PLC, w szczególności w sterowaniu maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego.
The text below describes modernized drive of bucket excavator K42. Chosen parts of algorithm and attempts to supporting of the turn drive are described. Considerations are supported and verified by measurements of the torques of every drive. Many years of experience in parameterization of frequency converters, programming of PLC and industrial communication in particular in control of machines for opencast mining, have been used.
MECHATRONICZNE SYSTEMY DIAGNOSTYKI I OCENY STANU TECHNICZNEGO STALOWYCH KONSTRUKCJI NOŚNYCH
MECHATRONIC SYSTEMS OF DIAGNOSTICS AND TECHNICAL STATE EVALUATION OF STEEL LOAD-BEARING STRUCTURES
Jerzy Alenowicz – Poltegor-Instytut IGO Górnictwa, Wrocław
Przedstawiono przyczyny rozwoju i wzrostu zastosowania systemów diagnostyki i oceny stanu technicznego stalowych konstrukcji nośnych dużych obiektów inżynierskich typu: mosty, dźwigi, żurawie, suwnice, maszyny górnictwa odkrywkowego. Podano przykład systemu diagnostyki konstrukcji mostu wraz ze szczegółowym opisem. Zaprezentowano pierwsze w kraju systemy diagnostyki i oceny stanu technicznego konstrukcji nośnych maszyn górnictwa odkrywkowego. Wskazano na korzyści wynikające z wdrożenia powyższych systemów.
Reasons for development and utilization of diagnostics and technical state evaluation systems of steel load-bearing structures of large engineering objects, like: bridges, lifts, cranes, over head traveling cranes and opencast mining machines have been described in the paper. Furthermore, examples of system of bridge construction diagnostics along with detailed description have been presented. First in the country, system of diagnostics and technical state assessment of load-bearing constructions in opencast mining machines have been discussed Advantages resulting from application of above mentioned systems have been pointed out.