Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 7 Tadusz Glika BOBRM Koml, Katoic ZUŻYCI NRGII LKTRYCZNJ UKŁADACH NAPĘDOYCH PRZNOŚNIKÓ TAŚMOYCH LCTRICAL NRGY CONSUMPTION BY CONVYOR BLTS DRIV SYSTM Abstract: High capacity covyor blts ar driv ith to or four slip-rig iductio motors. Th ivstigatd covyor blt is charactrisd by capacity of 0 m /h ad is driv ith to four slip-rig iductio motors ratd at 60 k ach. Th rsults of tsts of capacity ad lctrical rgy iput ru durig 472.25 h ad avragd to 5-miut itrvals (Tabl ad 2) r th grouds for aalysis of driv lctrical rgy cosumptio udr folloig ral-lif coditios: - at ratd rotatioal spd of th motors 980 rpm, - at to diffrt rotatioal spds: 980 rpm ad 490 rpm, - at cotiuous chag of rotatioal spd adjustd so that th blt is filld up compltly (% load). Th rsults of lctrical rgy cosumptio i ths thr cass ar st out i Tabl. Figurs 4 ad 5 sho lctrical diagrams of lctromachi cascads opratig at 490 rpm (Fig.4) ad 245 rpm (Fig.5). stęp Napęd lktryczy przośikó taśmoych o dużj ydajości musi spłiać astępując ymagaia rozrucho: - momt rozruchoy (v 0) iększy od momtu statyczgo przy zasypaj taśmi przośika taśmogo, - łagody rozruch aby i ystępoało zagrożi zraia taśmy. aruki t mogą spłić siliki idukcyj klatko zasila z faloikó lub siliki idukcyj pirściio z rzystorami rozruchoymi. Przośiki taśmo o dużj ydajości są zaistaloa kopaliach odkrykoych ęgla bruatgo, a t były budoa latach 60 tych i 70-tych ubigłgo iku stąd stadardm było stosoai do ich apędu silikó idukcyjych pirściioych. Napędy t po rozruchu pracują z stałą prędkością obrotoą, co daj stałą prędkość taśmy bz zględu a stopiń jj załadoaia. Zużyci rgii lktryczj a prztrasportoai m urobku (zimi lub ęgla) zalży od stopia załadoaia taśmy. rgochłoość przośika taśmogo Badai rgochłoości przośika taśmogo przproadzoo a obikci rzczyistym arukach ksploatacyjych jdj z kopań ęgla bruatgo []. Obiktm badań był przośik adkładoy o daych tchiczych: - szrokość taśmy b 2250 m., - prędkość taśmy V 5,24 m/s, - ydajość zamiooa 0 m /h, - długość przośika l 6 m. Przośik był apędzay doma silikami idukcyjymi pirściioymi: 6000V; 60 k; 980 obr/mi, η 0,94 rys.. Moc zamiooa układu apędogo przośika P 2 60 260 k Rys.. Schmat lktryczy układu apędogo badago przośika taśmogo Badaia były proadzo okrsi zimoym: styczń-marzc. Mirzoo cyklach 5 miutoych, da paramtry:
8 Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 - ydajość tz. objętość prztrasportoago urobku 5 [m ], - rgię lktryczą pobraą przz układ apędoy t 5 P( t)dt dla t 0,25h o przy czym, P(t) ozacza moc lktryczą pobiraą z sici lktrorgtyczj. Łączy czas pomiaró yosił 889 przdziałó 5 miutoych t t 889 0,25 472, 25h oparciu o t yiki obliczoo artości procto: - ydajości przośika: - pobraj rgii 4 5 ( ) ( t) 5 t η Pobraa rgia jst odisioa do rgii pobiraj zamiooych arukach pracy silikó apędoych czasi jdj godziy P η artości oraz pogrupoao t sposób, ż artości: - ydajości miszcząc się przdzial ± 2% są artościami cost. Dla tych artości sumoao czasy ich ystępoaia t t przy cost. - artość rgii miszcząc się przdzial ± % są artościami cost. Dla tych artości sumoao czasy ich ystępoaia t t przy cost. Uporządkoa, od ajiększych do ajmijszych artości f ( t ) i f ( t ) przdstaioo formi tabl i 2 których podao takż odpoiadając im sumy czasó t, t Tabla [%] 7 67 6 59 55 5 47 4 9 5 27 2 9 5 7 t [h] 0,5,5 2,5,5 4,25 5,25 5,0 9,0 2,25,25,5 2,25 44 56 65 76,5 79 60 Tabla 2 [%] 5 5 49 47 45 4 4 9 7 5 29 27 25 2 2 t [h],5 2,75 4 7,25 2,75 2,5 6 6,5 84 77,5 47,5 0,25 2 9,5 8,5 8 % 9 7 5 t [h] 0 7,75 8,25 7 9,75 Z zstaioych tablach daych yika, ż przośik badaym okrsi czasu i pracoał z ydajością iększą iż 7%. Z ydajością iększą iż 50% pracoał sumi 7,5 godziy co staoi,7% rjstroago czasu pracy przośika. Z ydajością od % do 9 % pracoał 70% czasu. (80,5 godz.). artość śrdia ydajości tym okrsi czasu yosiła i ti % ti Maksymal zarjstroa zużyci rgii yosiło 5% artości rgii pobiraj przz siliki zmiaoych arukach pracy. Poróując maksymalą ydajość z maksymalym zużycim rgii moża okrślić pobór rgii przy ydajości % 5 75% 7 idać zatm, ż moc zamiooa silikó jst o 25% iększa od mocy potrzbj do apędu przośika taśmogo, z tchiczgo puktu idzia jst to sta popray. 70% czasu badaym okrsi przośik pracoał pobirając rgię od 4% do %. Jj artość śrdia i ti 7% t i
Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 9 Bazując a poyższych daych moża, limiując czasy pracy t i t, yzaczyć charaktrystykę rgtyczą przośika, to jst zalżość zużycia rgii od ydajości przośika. Charaktrystykę tę opisuj prosta rgrsji przchodząca przz pukty pracy przośika: - zamiooj ydajości: %; 75%, - ydajość % (z którą przośik pracoał 70% czasu) i zużyci rgii 7% (takż przz 70% czasu pracy przośika). Prostą rgrsji f () przdstaioo a rys.2. % 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 [%] Rys. 2. Charaktrystyka rgtycza przośika Prosta rgrsji (rys.2) yzacza pobór rgii przz przośik taśmoy stai jałoym (przy 0), 0 2%. Jśli proct t odiść i do rgii silikó pobiraj zamiooych arukach pracy, lcz do rgii pobiraj przy zamiooj ydajości przośika to óczas 2 o 42% 75 idać zatm, ż przośik przy pracy jałoj (big luzm) pobira 42% rgii pobiraj przy pracy z płą ydajością. artość ta sposób zaczący płya a rgochłoość przośikó taśmoych pracujących przy iskim proctoym ypłiiu taśmy trasportoj. Bazując a prostj rgrsji f() rys.2, moża obliczyć zużyci rgii przy trasporci m urobku fukcji ydajości z rysuku 2 η 2 + 0,4 0,052+,8 -co pokazao a rys. kh m 0,5 0,4 0, 0,2 0, 0 0 20 40 60 80 [%] Rys.. Jdostko zużyci rgii fukcji ydajości Przy pracy przośika z % ydajością jdostkoą zużyci rgii yosi 0,09 kh/m, atomiast przy pracy z ydajością 0% zużyci to zrasta do 0,42 kh/m czyli 4,8 raza. Charaktrystyka f() moż być ykorzystaa do obliczia zużycia rgii przz przośik przy ij, mijszj prędkości obrotoj p. 0,5 i tj samj ydajości, oczyiści i przkraczającj ydajości ( / ) yikającj z płgo załadoaia taśmy. Momt obciążia silikó badaych arukach pracy przośika przy ydajości %; 75%, T P 0 75 260 9, 2 kn m ω π 980 Momt t moża rozłożyć a składoą jałoą i składoą obciążioą T T o + T (,9 + 5,27) kn m Składoa obciążioa jst proporcjoala do stopia załadoaia taśmy. Jśli zmijszy się prędkość taśmy, to zaczy prędkość obrotoa silikó zmijszy się z a to zrośi proporcjoali zasypai taśmy i zrośi momt obciążia. Załóżmy, ż przy zamiooj prędkości taśmy ( ) przośik pracuj z ydajością 50%, óczas momt obciążia silikó yosi: T T T o + + 50,9 5,27 6, 565 kn m rgia pobraa przz układ apędoy czasi godziy T π t T 980 6,565 ω π 76kh η 0 η 0 0,94 Prztrasportoaa masa urobku czasi godziy
40 Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 0 0,5 5500 m rgochłoość trasportu 76 0, kh / 5500 m Jśli prędkość obrotoa zmijszy się dukroti ( 0,5 ) to załadoai taśmy zrośi i zrośi proporcjoali momt obciążia T ( ) 2 To + T To,9+ 5,27 0,5 2 9, 2 kn m rgia pobraa przz układ apędoy czasi godziy T π t T 980 9,2 2 ω 2 0,5 2 0,5π 502 kh η 0 η 0 0,94 Idtyczą masę urobku prztrasportoao czasi godziy 5500 2 m rgochłoość trasportu 2 502 0,09 5500 kh / 2 m Stosuk rgochłoości przy trasporci tj samj masy urobku przy dóch prędkościach taśmy 2 502 0,70 76 idać zatm, ż tę samą masę urobku moża prztrasportoać zużyając o 0% mij rgii. yiki t potirdzają pomiary przproadzo a iym przośiku taśmoym [2] o daych tchiczych: - długość przośika - l 78 m, - ydajość zamiooa 000 m /h Przośik był apędzay doma silikami idukcyjymi pirściioymi SZUr 26 t, 400 k; 6000V; 47A, 980 obr/mi. Normal aruki pracy przośika: - ydajość 0,5 500 m (przy 50%-oym ypłiiu taśmy), - prędkość taśmy zamiooa (prędkość obrotoa silikó 980 obr/mi), - pobór rgii czasi godziy 298 kh (artość śrdia z 7,8 godziy). Przłączając siliki idukcyj układ kaskady lktromaszyoj uzyskao pracę przośika przy dukroti mijszj prędkości: - ydajość 500 m (przy %-oym ypłiiu taśmy), - prędkość taśmy 0,5 V (prędkość obrotoa silikó 490 obr/mi) pobór rgii czasi godziy 2 99 kh (artość śrdia z 24,4 godziy). Stosuk rgii zużytj do trasportu tj samj masy 2 500m urobku. 99 298 2 0,66 Zgodość yikó aalizy rgochłoości z pomiarami jst bardzo dobra pomimo różych przośikó taśmoych. Poróai zużycia rgii przz układ apędoy jdostopioy, dustopioy i o rgulacji ciągłj Przproadzoo aalizę poróaczą zużycia rgii lktryczj przz układ apędoy pracujący trzch ariatach: z stałą prędkością, z doma prędkościami i z rgulacją ciągłą. Bazą odisiia jst układ apędoy przośika taśmogo pracujący z stałą prędkością taśmy (apęd jdostopioy) i yiki poda tablach i 2. Czas pracy przośika t 472, 25 h Śrdia ydajość proctoa śr t t 882,75 7,% 472,25 Objętość prztrasportoago urobku V 7, 0 472,25 śr t Śrdi proctoy pobór rgii: śr t t Zużyta rgia 5974,25,8% 472,25 898 596 m śr,8 t 260 472,25 2960 kh 0,94 η Jdostko zużyci rgii V Układ dustopioy 2960 0,28 kh / m 898596 Zakłada się di prędkości obroto silikó apędoych: 980 obr/mi i 0,5 490 obr/mi. Czas pracy przośika
Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 4 Σ t 472,25 h, i objętość prztrasportoago urobku V 898 596 m są t sam. Przy ydajości proctoj 50% układ apędoy pracuj z prędkością obrotoą, a przy ydajości < 50% układ apędoy pracuj z prędkością obrotoą 0,5. Czas pracy apędu z prędkością ( t ) 5 h 7, Zużyta rgia obliczoa z tabli 2 260 η ( t ) kh Czas pracy apędu z prędkością 0,5 ( t ) 75 h 2 454, ydajość proctoa izmiioa, lcz stopiń załadoaia taśmy dukroti iększy. oparciu o rysuk 2 obliczoo procto zużyci rgii. [ 2+ 2 ] 4 2 Zużyci rgii lktryczj przy prędkości 0,5 2 2 2 9590 η rgia całkoita ( t ) kh 50 + 2 50 848 kh Jdostko zużyci rgii lktryczj 50 0,68 kh / m V Układ apędoy o rgulacji ciągłj prędkości obrotoj. ydajość taśmy i czas pracy idtyczy. Prędkość obrotoą rguluj się t sposób, aby załadoai taśmy yosiło %. Jst to rgulacja optymala dająca miimal zużyci rgii. Jdostko procto zużyci rgii op 75 rgia całkoita op op t 82262 kh η Jdostko zużyci rgii przy optymalj rgulacji prędkości taśmy op 0,095 kh / m V tabli zstaioo podstao paramtry pracy przośika taśmogo aalizoaych trzch ariatach prędkości obrotoj silikó. Tabla. Paramtry pracy przośika taśmogo aalizoaych ariatach prędkości obrotoj silikó Prędkość obrotoa silikó Czas pracy [h] Objętość prztrasportoago urobku [m ] Zużyta rgia [kh] artość proctoa zużytj rgii [%] Stała Dustopioa ; 0,5 Rguloaa przy % 472,25 472,25 472,25 898596 898 596 898 596 2960 50 848 82 262 70 8 Nalży się jdak liczyć z tym, ż przy rgulacji ciągłj zużyci rgii moż być iększ, gdyż rgulacja prędkości taśmy przy płym jj ypłiiu cost % a całj długości przośika jst truda ralizacji Sposoby zmiay prędkości taśmy Prędkość taśmy moża zmiiać sposób ciągły bądź skokoy. Rgulację ciągłą obci stadardoo roziązuj się przy pomocy silikó idukcyjych klatkoych zasilaych z przkształtikó AC/AC. Napędy przkształtiko przośikach taśmoych pracujących polskich kopaliach odkrykoych są jak dotychczas stosoa sporadyczi. Istij kilka czyikó, któr hamują ich szrsz proadzi do apędó przośikó taśmoych: - ysoki koszt, gdyż są to apędy dużj mocy o apięciu 6kV, - praca a otartj przstrzi (zapyli, ilgoć, zmia tmpratura, kradziż), - koiczość przmiszczaia przośikó taśmoych raz z przsuaim się koparki, - ajczęścij iski poziom tchiczy obsługi ksploatującj przośiki taśmo. T ograiczia i przszkadzają zastosoaiu skokoj rgulacji prędkości obrotoj. Napędy przośikó taśmoych są stadar-
42 Zszyty Problmo Maszyy lktrycz Nr 7/2005 doo roziązya przy pomocy dóch lub cztrch silikó idukcyjych pirściioych. Da siliki idukcyj pirściio mogą pracoać przy dóch prędkościach obrotoych [2]: - prędkości zamiooj przy zasilaiu i idyidualym jak a rys., - przy prędkości o połoę mijszj układzi kaskady lktromaszyoj rys.4. Rys. 5. Schmat lktryczy poczórj kaskady Prędkość trzy i cztry razy mijsza od prędkości zamiooj moża ykorzystać przy małj ydajości oraz przy bigu luzm taśmy p. okrsi zimoym aby przośik taśmoy i zamarzł. Rys. 4. Schmat kaskady lktromaszyoj, C pojmość kompsująca moc birą, R r rzystory rozrucho Jszcz iększ możliości rgulacyj starza cztromaszyoy układ apędoy, gdyż umożliia uzyskai cztrch prędkości: - prędkość zamiooą /p przy zasilaiu idyidualym silikó, - prędkość o połoę mijszą /2p przy dóch kaskadach lktromaszyoych jak a rys. 4, - prędkość trzy razy mijszą /p przy trzch silikach połączoych potróją kaskadę (czarty silik iykorzystay), - prędkość cztry razy mijszą /4p przy cztrch silikach połączoych układ poczórj kaskady rys.5. Przy czym 000 obr/mi. p liczba par biguó. ioski Przdstaioa aaliza zużycia rgii lktryczj przz układ apędoy przośika taśmogo moż być zastosoaa do doolgo typu przośika. Aaliza ta bazuj a yikach badań ksprymtalych ydajości i zużycia rgii lktryczj (tabl i 2), zmirzoych dłuższym okrsi czasu (co ajmij kilkadzisiąt godzi). yiki aalizy poda a rysukach 2 i oraz tabli dotyczą tylko przośika taśmogo a którym przproadzoo badaia i okrsu czasu którym badaia były proadzo. tym przypadku zużyci rgii moża zmijszyć o 0% stosując dubigoy apęd taśmy i 62 % przy rgulacji ciągłj prędkości taśmy fukcji ydajości i płym jj ypłiiu. Litratura []. Glika T., Lisoski J.: Zużyci rgii przz przośiki taśmo i możliości jgo zmijszia. Przgląd lktrotchiczy z. /989, [2]. Glika T., Kulsz B., Lchoicz K., Lisoski J.: Skompsoaa kaskada asychroicza i jj zastosoai apędach przośikó taśmoych. []. Przgląd lktrotchiczy z.8/992, s.75-79.