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
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. Shema vektorske regulacije asinhronog motora
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!