Prečo priemyselný motor pre baníctvo vyžaduje vysokú odolnosť voči nárazom vzhľadom na podmienky ťažobnej výroby

Banícky priemyselný motor musí poskytovať krútiaci moment za podmienok, ktoré sú výrazne menej kontrolovateľné ako bežné podmienky na výrobnej ploche. Drviče sa zahryznú do nerovnomerného kameňa, dopravníkové pásy sa rozbiehajú za zaťažených podmienok, sitá prenášajú opakované nárazy a mlyny môžu spôsobiť náhle zmeny odporu. V týchto situáciách odolnosť voči nárazom nie je len dekoratívnou špecifikáciou. Je súčasťou schopnosti motora udržať zarovnanie, chrániť svoj elektrický systém a vrátiť sa do stabilného prevádzkového režimu po mechanickom poruche.

Ako inžinier, ktorý posudzuje konfigurácie motorov, začal by som s cyklom zaťaženia a poháňaným strojom namiesto len s typovým štítkom. Motor, ktorý vyzerá pri akceptovateľnom ustálenom menovitom zaťažení v poriadku, sa môže stále nevhodne zhodovať so zariadením, ktoré spôsobuje štarty, zastavenia, zaseknutia, nárazové zaťaženie a trvalé vibrácie. Praktickou otázkou nie je len to, či motor beží; ide o to, či ťažobný priemyselný motor (Mining Industrial Motor) vydrží skutočné mechanické udalosti, ktoré sa vyskytnú medzi plánovanými údržbovými intervalmi.

Ťažobná výroba spôsobuje viac ako len problém s vibráciami

Šok a vibrácie sa prekrývajú, avšak nejde o rovnaký návrhový problém. Vibrácie sú zvyčajne opakujúce sa kmitanie, ktoré je možné merať a vyhodnotiť v čase. Šok je krátkodobá udalosť s vysokou energiou: napríklad dopravník môže zažiť náhly záťažový impulz pásu, drtič môže naraziť na tvrdý alebo príliš veľký materiál, alebo spojka môže počas opätovného štartu zažiť torznú poruchu. Obe javy môžu ovplyvniť motor, avšak samotné obmedzenie vibrácií nepreukazuje, že stroj vydrží udalosti spôsobené nárazom.

Ťažobné stroje zvyčajne zahŕňajú drtiče, mlynky, dvíhacie zariadenia, dopravníky, mlecí stroje a vybavenie na manipuláciu s materiálom. Tieto aplikácie kombinujú premennú záťaž, kontamináciu, nepretržitý alebo predĺžený prevádzkový režim a mechanické poruchy. A Banícky priemyselný motor preto musí byť uvažovaná ako súčasť pohonného ústrojenstva vrátane jej základne, upevňovacích prostriedkov, spojky, prevodovky, poháňanej strojného zariadenia a riadiacich systémov.

IEC 60034-14 sa zaoberá meraním, vyhodnotením a limitmi mechanických vibrácií v rotujúcich elektrických strojoch. Je užitočným referenčným dokumentom pri definovaní akceptovateľného správania sa vibrácií, ale nákupné tímy by ho mali považovať za jeden zo vstupov do komplexnejšej analýzy prevádzkového zaťaženia. Odolnosť voči nárazu závisí tiež od toho, ako reaguje štruktúra motora, rotorový systém, ložiská, svorky a upevnenie pri prenesení prechodného zaťaženia.

Kde sa poškodenie spôsobené nárazom začína vnútri systému motor–pohonná jednotka

Upevnenie a pohyb rámca

Ak je základňa, podstavec alebo nožná montáž nedostatočne tuhá, udalosť nárazu môže uvoľniť spojovacie prvky alebo posunúť zarovnanie. Už malý pohyb môže zvýšiť sily v spojke a zaťaženie ložísk. Postupne sa tak môže prevádzková podmienka, ktorá bola pôvodne akceptovateľná, meniť na opakujúci sa zdroj vibrácií a tepla. Riešením nie je len ťažší rámec, ale overené upevnenie s vhodnou tuhosťou, správnym postupom pri používaní spojovacích prvkov a kontrolou zarovnania.

Ložiská, hriadele a rotora dynamika

Mechanický náraz sa prenáša cez hriadeľ a ložiská, kým sa neobjaví v údržbovej správe. Opakované nárazy môžu zvýšiť zaťaženie ložísk, narušiť mazivové filmy alebo prispieť k problémom s vůľou a zarovnaním. Účinok závisí od smeru zaťaženia, typu spojky, rýchlosti, zotrvačnosti poháňanej zariadenia a frekvencie udalostí. Preto by Banícky priemyselný motor špecifikácia mala popisovať radiálne a axiálne zaťaženia, pri výčnelkových zaťaženiach aj tieto, frekvenciu štartovania a charakteristiky pripojeného zariadenia.

Vinutia, svorky a elektrické spojenia

Šok sa nemení výlučne na mechanický. Pohyb vývodov, svorkových spojení, vstupov káblov alebo vnútorných podpor môže neskôr spôsobiť problémy s elektrickou spoľahlivosťou. Pri prehliadke návrhu by sa mali klásť otázky, ako sú vývody upevnené, ako je zabezpečené svorkové vybavenie a či bude trasenie cez trasenie káblov prenášané do obalu. Ak sa prach a vlhkosť dostanú do oblastí, ktoré sú už napäťované pohybom, môžu problém ešte zhoršiť.

Prečo výber motorov s trvalými magnetmi vyžaduje rovnakú dôslednosť

Trvalý magnetický motor PMSM môže byť atraktívny v prípadoch, keď je dôležitá účinnosť a ovládateľnosť pri čiastkovom zaťažení, najmä ak je správne nastavený pohonný systém. To však neznamená, že je automaticky vhodný pre každú ťažobnú aplikáciu. Presnejšie povedané, technológia motora by mala vychádzať z profilu zaťaženia a mechanického prostredia, nie namiesto ich analýzy. Trvalý magnetický motor PMSM vybraný pre ťažobnú aplikáciu stále vyžaduje hriadeľ, uloženie ložísk, rám, upevnenie, chladiaci systém a stratégiu riadenia, ktoré sú odolné voči nárazom.

Pre aplikácie s premenným zaťažením môže byť vysoká účinnosť pri čiastkovom zaťažení dôležitá pre plánovanie energetickej spotreby. Avšak mala by sa posudzovať spolu so štartovacím krútiacim momentom, prechodným krútiacim momentom, časom zrýchlenia, zotrvačnosťou zaťaženia a pravdepodobnosťou odstránenia zablokovania alebo opätovného štartu pod zaťažením. Ak proces často vyžaduje náhle zmeny krútiaceho momentu, nastavenia pohonného systému a ochranné funkcie si zaslúžia rovnakú pozornosť ako menovitý výkon motora.

Čo špecifikovať, ak je dôležitá odolnosť voči nárazom

Najužitočnejšia špecifikácia premení všeobecnú požiadavku na „odolný“ motor na podmienky, ktoré môže dodávateľ preskúmať. Pred výberom ťažobného priemyselného motora zdokumentujte nasledovné položky:

• Udalosti pohánanej zariadenia: Identifikujte nárazy, zaseknutia, štarty za zaťaženia, rýchle zmeny smeru otáčania, zmeny napínania remeňa alebo náhle prívaly materiálu, ktoré môžu spôsobiť prechodné krútiace momenty.
• Smer zaťaženia: Uveďte typ spojky, usporiadanie prevodovky, orientáciu hriadeľa, očakávané radiálne a axiálne zaťaženie a akékoľvek previsnuté zaťaženie.
• Podmienky inštalácie: Popíšte tuhosť základne, metódu zarovnania, okolitú teplotu, nadmorskú výšku, prítomnosť prachu, vlhkosti, umývania pod tlakom a prístupnosť pre kontrolu.
• Režim prevádzky a riadenie: Zahrňte dobu prevádzky, počet štartov za hodinu, rozsah otáčok, požiadavky na zrýchlenie a spomalenie, ako aj ochranné vypnutia alebo obmedzenia krútiaceho momentu.
• Kritériá prijatia: Požiadajte o preskúmanie upevnenia, ložísk, vyváženia rotora, požiadaviek na vibrácie, bezpečnosti svorkovnice a dokumentácie relevantnej pre konkrétnu aplikáciu.

Tento stupeň podrobností poskytuje výrobcovi možnosť identifikovať riziká súvisiace s použitím ešte pred inštaláciou zariadenia. Zároveň umožňuje porovnávať návrhy motorov významnejšie než jednoduché porovnanie menovitej výkonnosti a triedy účinnosti.

Praktická overovacia konverzácia so dodávateľom

Požiadajte dodávateľa, aby vysvetlil zaťažovacie predpoklady, ktoré stojia za jeho odporúčaním. Dôveryhodná odpoveď by mala prepojiť navrhovaný banský priemyselný motor so poháňaným zariadením a vysvetliť, aké informácie ešte vyžadujú potvrdenie. Napríklad dodávateľ môže potrebovať údaje o spojkách, údaje o reduktore, skutočný počet štartov za hodinu, hodnoty zaťaženia hriadeľa, montážne výkresy a záznam o predchádzajúcich poruchách.

Potom oddelite overiteľné informácie o návrhu od všeobecného marketingového jazyka. Užitočné otázky zahŕňajú: Aká je predpokladaná montážna konfigurácia? Ktoré usporiadanie ložísk sa navrhuje? Ktoré vyhodnotenie vibrácií je uplatniteľné? Ako sú upevnené vývody a svorky? Ktoré prevádzkové limity by mali spustiť kontrolu? Je pre tento pohonný systém odôvodnené vykonanie torzného štúdia alebo zaznamenanie referenčných vibrácií na mieste? Univerzálna odpoveď neexistuje, pretože ľahko zaťažený dopravník a obvod s vysokou zotrvačnosťou pre drvenie kladú rozdielne požiadavky.

Pre projekt výrobcu originálnych zariadení (OEM) alebo náhradný projekt je tiež rozumné uchovať si záznamy o uvádzaní do prevádzky. Merania zarovnania, pozorovania vibrácií bez zaťaženia a za zaťaženia, trend teplôt a poplachy pohonnej jednotky vytvárajú referenčný základ. Keď sa neskôr objaví problém súvisiaci so šokom, tento základ pomáha údržbárom rozlíšiť sa meniaci sa mechanický stav od čisto elektrickej poruchy.

Zabudujte odolnosť voči šoku do celého ťažobného pohonného systému

Vysoká odolnosť voči nárazom je dôležitá, pretože ťažobný motor je vystavený dôsledkom nestability procesu, nie len jeho normálnemu prevádzkovému bodu. Dobre prispôsobený priemyselný ťažobný motor pomáha znížiť riziko, že dočasný náraz spôsobí uvoľnenie spojovacích prvkov, poškodenie ložísk, poškodenie izolácie alebo neplánované výpadky. Motor však sám o sebe nemôže vyriešiť slabý základ, nesprávne zarovnané spojenie ani nekontrolovateľné zablokovanie.

Najsilnejšie rozhodnutie o nákupu kombinuje údaje o aplikácii s inžinierskou revíziou: definujte prechodné udalosti, skontrolujte celú dráhu zaťaženia, potvrďte montážne a environmentálne podmienky a stanovte praktické kritériá prijatia. Pre trvalý magnetický motor PMSM v ťažobnom prostredí zabezpečuje tá istá disciplína, že výhody efektivity sa posudzujú spolu s mechanickou odolnosťou. Najprv špecifikujte prevádzkový režim, potom požiadajte o posúdenie odolnosti voči nárazom vzhľadom na tento režim.