UKŁADY I METODY STEROWANIA ŁAGODNYM ROZRUCHEM SILNIKÓW INDUKCYJNYCH DUŻEJ MOCY
SOFT STARTING SYSTEMS AND CONTROL OF LARGE POWER INDUCTION MOTORS
Krzysztof Pieńkowski – Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, Politechnika Wrocławska
W artykule przedstawiono energoelektroniczne układy sterowania łagodnym rozruchem silników indukcyjnych dużej mocy. Opisano układy 3-fazowych tyrystorowych sterowników napięcia zmiennego o komutacji sieciowej, które obecnie są najpowszechniej stosowane. Podano metody sterowania procesami łagodnego rozruchu z zastosowaniem sterowników tyrystorowych i opisano właściwości tych metod. Przedstawiono nowoczesne, obecnie rozwijane energoelektroniczne układy sterowania łagodnym rozruchem silników indukcyjnych dużej mocy. Opisano układ z tyrystorowym sterownikiem napięcia i dyskretnym sterowaniem częstotliwości przeznaczonym do rozruchu silników o bardzo dużej mocy i rozruchu napędów o dużym obciążeniu. Omówiono również nowe przekształtnikowe układy łagodnego rozruchu o komutacji wymuszonej z zastosowaniem tranzystorów mocy.
In the paper the power electronics control systems of soft starting of large power induction motors are presented. The systems of 3-phase thyristor controllers with natural commutation, which are most common applied in industry, are described. The control methods of soft starting are described in detail and the properties of these methods are presented. The novel, developed soft starting systems are presented. The high torque soft starter of large power induction motor based on using discrete frequency is discussed. The novel converter systems of soft starting with application of IGBT transistors and forced commutation are presented.
ZASTOSOWANIE NAPĘDÓW REGULOWANEJ PRĘDKOŚCI WODKRYWKOWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH – ZAGADNIENIA WYBRANE
THE USE OF DRIVES OF THE REGULATED SPEED IN OPENCAST MINING INSTITUTIONS- CHOSEN QUESTIONS
Marek Trajdos – Partner Serwis Sp, z o.o. „Klub Paragraf 34” SBT, Łódź
Konrad Leśniewski – PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział KWB „Turów”
W artykule omówiono wybrane zagadnienia korzyści płynących z zastosowania napędów regulowanej prędkości w odkrywkowych zakładach górniczych. Omówiono przykładowe zastosowania regulacji prędkości w napędach przenośników taśmowych, poruszając zarówno zagadnienia poprawy jakości sterowania, jak i funkcjonalności, których uzyskanie bez regulacji prędkości nie jest możliwe. Do podstawowych aspektów należą:
– regulacja prędkości wynikająca z aspektów technologicznych (w stanach dynamicznych i quasi statycznych),
– oszczędności energetyczne,
– ochrona środowiska,
– sterowanie bezpieczeństwem.
Rozważania poparto przykładami aplikacji zrealizowanych w KWB „Turów” , w szczególności na przenośnikach Z-3B oraz Z-4B.
The chosen questions of advantages flowing from the use of drives of the regulated speed in opencast mining plant talked over in the report. Propeling the example uses of the adjustment of the speed talked over in the drives of belt conveyor both the question of the improvement of the quality of control, how and the functionality, which obtainment without the control of the speed possible. They belong to basic aspects:
– the adjustment the speed resulting from technological aspects (in dynamic states and static quasi),
– energetistic economies,
– the protection of the environment,
– the control the safety.
Considerations were supported the examples of applications realized in KWB „Turów” , in the peculiarity on conveyor Z-3B and Z-4B.
PRZYSZŁOŚĆ ENERGOOSZCZĘDNYCH SILNIKÓWSYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI
THE FUTURE OF THE ENERGY-SAVING PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS
Jan Zawilak, Tomasz Zawilak – Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, Politechnika Wrocławska
W artykule przedstawiono wyniki badań i perspektywy zastosowania magnesów trwałych w silnikach prądu przemiennego. Istotą tych silników jest ich prosta budowa i eksploatacja a uruchomienie odbywa się przez bezpośrednie przyłączenie do napięcia zasilającego. Maszyny te mają takie same gabaryty i mogą zastąpić silniki indukcyjne przez prostą wymianę. Pokazano charakterystyki eksploatacyjne silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Charakteryzują się one lepszymi parametrami eksploatacyjnymi tj. większym współczynnikiem mocy, większym współczynnikiem sprawności oraz mniejszym prądem pobieranym z sieci.
The article deals with application of permanent magnets in AC motors. They are characterized by simply construction and exploitation with direct on line start-up.. These motors have the same volume as induction motors and the can replace them simply. Running properties of the line start permanent magnet synchronous motors are presented. In comparison with induction motors they have higher efficiency, higher power factor and draw lower current.
WERYFIKACJA DOŚWIADCZALNA SYSTEMU CIĄGŁEJ DIAGNOSTYKIWYTĘŻENIA USTROJÓW NOŚNYCH MASZYN PODSTAWOWYCHGÓRNICTWA ODKRYWKOWEGO
EXPERIMENTAL VERIFICATION OF A SYSTEM FOR CONTINUOUS EFFORT DIAGNOSTICSOF LOAD CARRYING STRUCTURES IN OPENCAST MINING MACHINES
Jerzy Alenowicz, Marek Onichimiuk, Marian Wygoda – Poltegor-Instytut IGO, Wrocław
Przedstawiono opis budowy i działania systemu ciągłej diagnostyki wytężenia ustrojów nośnych maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego. Zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych systemu na koparce kołowej w KWB Bełchatów. Stwierdzono, że system działa prawidłowo realizując założone funkcje. Podano zalety wynikające z zastosowania systemu na maszynach podstawowych górnictwa odkrywkowego. Wskazano na możliwości wdrożenia systemu na kolejnych maszynach eksploatowanych w krajowych kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego.
Description of a construction and operation of a system for continuous effort diagnostics of load carrying structures in opencast mining machines has been presented. Results of the system tests in KWB Bełchatów mine has been shown. During the tests it was found that the system works properly, according to the assumptions. Advantages of the system installation on opencast mining basic machines have been discussed. Possibilities of the system implementation on other machines operating in domestic brown coal mines have been indicated.
OPTYMALIZACJA CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCHWIELONACZYNIOWEJ KOPARKI KOŁOWEJ NA ETAPIEPROJEKTU WSTĘPNEGO
BUCKET WHEEL EXCAVATOR DYNAMICS OPTIMIZATION ON THE STAGEOF PRELIMINARY PROJECT
Eugeniusz Rusiński, Paweł Kaczyński, Przemysław Moczko, Damian Pietrusiak – Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Politechnika Wrocławska
Maszyny podstawowe górnictwa odkrywkowego należą do grupy maszyn roboczych poddawanych silnym obciążeniom dynamicznym, w dużej części o charakterze stochastycznym, na które nałożone są ciągłe pulsacje obciążeń, wynikające z procesu urabiania (w przypadku koparek kołowych lub łańcuchowych). Ponadto praca obiektów tego rodzaju ma wymiar całodobowy, a czas eksploatacji sięga nawet pięćdziesięciu lat. Odpowiednie dostosowanie charakterystyk dynamicznych obiektu przekłada się na jego wydłużoną i bezawaryjną pracę. Zaprezentowano proces badania charakterystyk dynamicznych wielonaczyniowej koparki kołowej na etapie projektu wstępnego. Wykazano wpływ modyfikacji strukturalnych na lokalne oraz globalne postacie drgań własnych. Przeprowadzenie symulacji na modelu numerycznym umożliwiło dostosowanie charakterystyk dynamicznych koparki optymalnie do przewidywanych warunków pracy. W rezultacie, zredukowane do minimum drgania, wynikające z charakterystyki samej maszyny, przełożą się na trwałość konstrukcji.
Surface mining machinery belong to the group of heavy duty machines that are strongly exposed to the dynamic loads. Acting load derives from excavating system and its periodicity is directly related with the system characteristic. Machines operational time is round the clock and it lasts even till 50 years. Proper identification and tuning of the modal characteristics of the object, positively influence on the durability and failure-free operation. Presented results show investigations of the dynamic characteristics of bucket wheel excavator on the stage of preliminary project. The influence of the structure modification on the local and global eigenfrequency is shown. With the use of the numerical model simulation, performed for proper tuning of the modal characteristics, the structure was optimized. As a result, the reduced vibrations amplitude, will increase the durability of machine and its operational time.
OPTYMALIZACJA STATECZNOŚCI W TRAKCIE RUCHÓWMANEWROWYCH TRANSPORTERA GĄSIENICOWEGO TUR
OPTIMIZATION OF STABILITY DURING CATERPILLAR TRANSPORTER TUR MOVEMENT
Krzysztof Poterała – Poltegor-Instytut IGO, Wrocław
Artykuł jest wynikiem wdrożenia nowej funkcji w sterowaniu transporterem gąsienicowym TUR 600 w Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów. Przedstawia rozwiązane wyznaczanie wszystkich trzech współrzędnych środka ciężkości ładunku znajdującego się na platformie dla użytkowanych w górnictwie odkrywkowym transporterów gąsienicowych. Ze względu na ograniczenia związane z położeniem środka ciężkości przewożonego ładunku, w dotychczasowym systemie sterowania transporterem, wyznaczany jest mimośród obciążenia platformy i prezentowane jego położenie on-line na ekranie panela operatorskiego. Wykorzystując ten fakt oraz dlatego, że na dzień dzisiejszy nie istnieje możliwość zmian ograniczeń obszaru dopuszczalnego przesunięcia mimośrodu obciążenia platformy, postanowiono określić sposób ustawienia transportera, tak aby środek ciężkości ładunku znalazł się w osi z czopem prowadzącym platformę.
This article is a result of the implementation of a new feature in the control of the caterpillar transporter TUR 600 in Bełchatów Coal Mine. It shows a solution for determining all the tree coordinates of the gravity center for load placed on the platform of the clawer transporters used in opencast mining. Because of the limitations associated with the position of gravity center of the load the eccentricity of the load platform is determined and its position is presented on-line on the operator panel screen in the existing caterpillar transporter control system. Using this fact and because it is currently not possible to change limit of the change of constraints in the eccentricity load of the transfer platform, it was decided to determine the way to set the gravity center in line of the clawer transporter axis center.
INNOWACYJNY SYSTEM SYGNALIZACJI ZAGROŻEŃ POŻAROWYCH DLA KOPAREK WIELONACZYNIOWYCH NA PRZYKŁADZIE SRS 2000
INNOVATIVE FIRE HAZARDS SIGNALING SYSTEM FOR BUCKET WHEEL EXCAVATORS ON THE EXAMPLE OF SRS 2000
Edward Sobczyński – Poltegor-Instytut IGO, Wrocław
W artykule przedstawiono system sygnalizacji zagrożeń pożarowych przekazany do eksploatacji na koparce SRs 2000 nr 36, pracującej przy urabianiu węgla brunatnego w Kopalni Bełchatów. Przedstawiono nowe podsystemy monitoringu i sygnalizacji zagrożeń pożarowych w szczególne zagrożonej centralnej części maszyny w leju przesypowym przenośnika pierwszego i drugiego oraz w pomieszczeniu przewijaków kablowych zabudowanym wokół przesypu.
System of fire hazards signalization used in SRs 2000 No. 36 excavator in KWB Bełchatów has been presented. New subsystems of monitoring and signalization of fire hazards in central part of the machine in siftings hopper of the first and the second conveyor, as well as in cable rewinding room constructed around the hopper have been discussed.
ZASADY DOBORU KOPAREK WIELONACZYNIOWYCH DLA KOPALŃ ODKRYWKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD WYSTĘPUJĄCYCH PARAMETRÓW GÓRNICZO-GEOLOGICZNYCH
BUCKET LADDER EXCAVATORS SELECTION RULES FOR OPEN PIT MINES DEPENDING ON MINING AND GEOLOGICAL PARAMETERS
Zbigniew Kasztelewicz, Mateusz Sikora – Katedra Górnictwa Odkrywkowego, AGH Kraków
Poprawny dobór koparek wielonaczyniowych do występujących parametrów górniczo-geologicznych jest jednym z najważniejszych zagadnień planowania odkrywkowej eksploatacji złóż. Szereg uwarunkowań górniczych, geologicznych i geotechnicznych sprawia, że jest to temat złożony, wymagający przeprowadzenia starannej analizy, rozpatrywania wariantów i wyboru najkorzystniejszych rozwiązań. Pomimo, iż branża górnicza bogata jest w całe typoszeregi koparek wielonaczyniowych łańcuchowych, kołowych o budowie tradycyjnej jak i koparek kompaktowych, wciąż należy oczekiwać budowy nowych maszyn dedykowanych dla ścisłych warunków górniczo-geologicznych. Autorzy artykułu wskazują najważniejsze parametry, jakie powinny być brane pod uwagę w procesie doboru koparek wielonaczyniowych oraz podają uproszczony schemat takiego postępowania.
Correct selection of bucket wheel excavators to occuring mining and geological parameters is one of the most important issue in open cast planning exploitation. Series of mining, geological and geotechnical conditions makes complex issue and it requires detailed analysis, consider variants and choose the best solution. Although, in the mining industry there are many series of bucket chain excavators, traditional bucket wheel excavators and compact bucket wheel excavators still need to construct new machines which are designed for specific mining and geological conditions. Authors of the article show the most important parameters, which should be taken into consideration in the bucket ladder excavators selection process and they offer a simplified block diagram of such proceedings.
PODEJŚCIE PROJEKTOWE DO KOMPLEKSOWEJ MODERNIZACJI MASZYN
PROJECT-ORIENTED APPROACH TO COMPREHENSIVE MODERNIZATION OF MACHINES
Bogumił Tomasz Dałkowski, Krzysztof Hołodnik – Instytut Górnictwa, Politechnika Wrocławska
Artykuł przedstawia najlepsze praktyki zarządzania projektami w planowaniu i monitorowaniu kompleksowej modernizacji maszyn.
Best project management practices in planning and monitoring of comprehensive modernization of machines are described.
NISKOTEMPERATUROWE SUSZENIE WĘGLA BRUNATNEGO DLA ENERGETYKI ZAWODOWEJ – BADANIA WŁASNE
BROWN COAL LOW-TEMPERATURE DRYING FOR POWER PLANTS – OWN RESEARCH
Zbigniew Plutecki – Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki, Politechnika Opolska
Marcin Michalski – Wydział Mechaniczno – Energetyczny, Politechnika Wrocławska
Autorzy przeprowadzili serię eksperymentów używając innowacyjny system suszenia węgla brunatnego metodą fluidalną w niskich temperaturach czynnika suszącego (powietrza): 25-70°C. Badania prowadzono na węglu brunatnym ze złoża w Bełchatowie i Turoszowie, zakres badań dotyczył wielkości ziaren: 0-0,4; 0,4-2; 2 -4; 4-6,3 i ponad 6,3 mm. W artykule przedstawiono termo-kinetyczne właściwości badanych węgli, między innymi określono wpływ wielkości ziarna i struktury węgla oraz stopień wilgoci na intensywność procesu suszenia w funkcji temperatury czynnika grzewczego i czas trwania procesu. Ponadto, poprzez monitorowanie parametrów suszenia wyznaczono krzywe poboru energii do odparowania jednego kilograma wody z mokrego węgla brunatnego w ustalonych warunkach, a tym samym ustawiając optymalny obszar dla parametrów procesu suszenia ze względu na kinetykę procesu jak i nakład energetyczny.
The authors conducted series of experiments using an experimental brown coal drying system with fluid bed method in the low medium (air) temperature: 25-70°C. The study was conducted on brown coal from a deposit of Bełchatów and Turoszów, range of tests concerned the grain size: 0-0,4; 0,4-2; 2 -4; 4-6,3 and more than 6.3 mm. In the paper are presented the thermo – kinetic properties of studied coals, inter alia: is determined the effect of grain size and structure of coal and its degree of moisture on the intensity of the drying process as a function of changing temperature of the heating medium and the duration of the process. In addition by monitoring the drying process parameters, curves of the energy input for evaporation of 1 kg water from wet brown coal were determined, thus setting the optimum area for the parameters of the drying process (due to kinetics of the process and energy consume).
ANALITYCZNE MODELOWANIE SYTUACJI ZATŁOCZENIA WYWROTEK NA DRODZE W KOPALNI STOŻKOWEJ
ANALYTICAL MODELING OF AN ON-ROAD IN-PIT HEAVY TRAFFIC SITUATION
Jacek M. Czaplicki – Mining Mechanization Institute, Silesian University of Technology, Gliwice
W pracy rozważania dotyczą tego ostatniego przypadku, gdy liczba wywrotek jest tak duża, iż jednostki te zaczynają przeszkadzać sobie wzajemnie i wydajność systemu zaczyna spadać. Trzy metody analizy takiej sytuacji są przedstawione. Jedna metoda jest oparta o model zaczerpnięty z teorii niezawodności. Druga metoda polega na wykorzystaniu pewnych informacji wziętych z ogólnej metody analizy i obliczania systemów koparki-wywrotki opisanej w monografii autora z 2009 r. Trzecia metoda bazuje na modelu G/G/k/r teorii obsługi masowej. W pracy zawarta jest także sugestia, jakie podjąć decyzje, aby zredukować zjawisko zatłoczenia wywrotek i aby zadanie transportowe systemu było możliwe do realizacji. W procesie eksploatacji systemów koparki-wywrotki pojawia się czasami sytuacja dużego zatłoczenia jednostek transportowych i to w różnych miejscach. Na przykład, koparki powinny pracować „na okrągło” i z tego względu wywrotki powinny czekać przy koparkach na załadunek tworząc kolejki. Bywają także takie miejsca, gdzie kolejki wywrotek nie powinny się pojawiać. Na przykład, kolejka uszkodzonych wywrotek oczekujących na naprawę przed warsztatem naprawczym. Innym miejscem, gdzie może pojawić się kolejka, to główna pochylnia wyjazdowa z kopalni, gdzie pełne wozy transportowe wywożą urobek na powierzchnię.
There are a few sensitive points in the operation of shovel-truck systems where a heavy traffic situation can be observed, e.g. power shovels should work almost round-the-clock and for this reason haulers should nearly always be available for loading. However, there are some other places where heavy traffic is distinctly undesirable – a queue of failed trucks waiting for repair should be almost negligible and moving trucks should have free untroubled movement on mine roads, especially where loaded units are concerned. In the paper the discussion is focused on the analytical modelling of an on-road in-pit heavy traffic situation that can occur when the number of circulating trucks in the pit is large. Three methods of modelling such a situation are presented and indications are given as to what kind of measures can show that a mutual truck disturbance might occur. The first method is based on a reliability theory model. The second proposition makes use of the modelling and analysis procedure given in a monograph (2009) by the author of this paper. The third method applies a model taken from queue theory. An additional topic that is examined is how to reduce this kind of heavy traffic situation by changing the organization of the truck system slightly.