Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Technologie dobývání uhlí v povrchových dolech vyžaduje použití značného množství elektrických pohonů. U velkostrojů jsou to především pohony otočí jejich horních staveb, pohony zdvihů kolesových výložníků a pohony housenicových podvozků. Velké množství pohonů je použito také na pásových dopravnících, ať jsou to vlastní pohony pásů nebo pohony napínacích vozíků. Co zde přináší použití moderních měničů frekvence, přiblíží tento článek na příkladu pásové dopravy v Dolech Nástup Tušimice. Zde mají s měniči bohaté zkušenosti: používají je ve větším rozsahu již od roku 2000. Velmi se jim při tom osvědčila spolupráce se společností Rockwell Automation a s jejich systémovým partnerem, společností První Elektro.
Dálková pásová doprava
V Dolech Nástup Tušimice (DNT) se používají dálkové pásové dopravníky o šířce 1 200 až 1 800 mm s dvou- až čtyřpohonovými jednotkami s pohony o výkonu 200 až 500 kW. Původně se zde používaly vysokonapěťové 6kV elektrické pohony s rotorovým spouštěčem. Při modernizaci jsou nahrazovány nízkonapěťovými asynchronními motory s kotvou nakrátko s napětím 400 V a s měniči frekvence. Rychlost pásového dopravníku je řízena regulační smyčkou s využitím ultrazvukového čidla umístěného na předcházejícím dopravníku, které měří množství uhlí na pásu.
V současné době se v pásové dopravě v DNT používají jak starší měniče frekvence 1336-Impact, tak i nové PowerFlex 700 a 700S (všechny od společnosti Rockwell Automation). Hlavní přednost nových měničů řady PowerFlex ve srovnání se starší verzí 1336-Impact spočívá v galvanickém oddělení řídicí a výkonové části: zatímco dříve mohla být vlivem přepětí v napájecí síti, což v povrchových dolech není vzácný jev, až zničena řídicí elektronika, nyní toto nebezpečí nehrozí. K dalším přednostem patří bohatší možnosti komunikace, rozšířená diagnostika, unifikace příslušenství a modularita měničů PowerFlex.
Přínosy a úskalí použití měničů frekvence v pásové dopravě
Od pohonů s měniči frekvence se očekává především úspora energie. Ta se zde skutečně projevila, nicméně uživatel vyzdvihuje i jiné přednosti tohoto řešení. Je to především plynulý rozjezd zařízení, který má pozitivní vliv na životnost celého strojního zařízení, zvláště dopravníkových pásů. Plynulý rozjezd se pozitivně projevuje také v elektrické síti, protože nedochází k proudovým rázům a úbytkům napětí.
Na první pohled jsou zřejmé také přednosti z hlediska údržby. Původně používané kroužkové elektromotory s odporovými spouštěči byly ve srovnání se soustavou asynchronní motor − měnič konstrukčně složitější a náročnější na údržbu. Bylo třeba pravidelně udržovat rotorový spouštěč, měnit olej a starat se o stav stykačů, údržba kroužkových elektromotorů je také nesrovnatelně náročnější než u elektromotorů nakrátko. Nyní údržba spočívá v občasném odstranění prachu ze zařízení (měniče jsou umístěny v prachotěsné klimatizované skříni, prach z motorů je třeba odstranit zhruba jednou za deset let). Častěji je pouze třeba vyměňovat inkrementální snímače ve zpětné vazbě.
Celková pořizovací cena obou řešení je v současné době srovnatelná a nízkonapěťové motory jsou mnohem snáze a rychleji dostupné než vysokonapěťové. Zanedbat nelze ani úsporu montážního místa při použití nízkonapěťového asynchronního motoru a měniče.
Rovněž je nutné zmínit se také o určitých problémech, jež jsou s měniči spojeny.
Měnič je nelineární spotřebič a svou činností produkuje harmonické kmitočty. Je třeba počítat s tím, že způsobuje zkreslení průběhu napětí i proudu. Výsledky měření po instalaci prvních měničů přímo v provozu DNT ukázaly, že úrovně harmonických napětí změřených v síti 400 V i 6 kV jsou pod kompatibilními úrovněmi zvolenými pro typ sítě a prostředí, a měniče tedy pro daný provoz bez problémů vyhovují.
Měniče frekvence jsou relativně citlivá zařízení a prostředí povrchových dolů je velmi drsné. Panovala proto obava, zda měniče budou i v těchto podmínkách dostatečně spolehlivé. Zkouškami v provozu bylo prokázáno, že za předpokladu umístění citlivé techniky do klimatizovaných kontejnerů, vyvinutých speciálně pro důlní prostředí společností První Elektro, nejsou s měniči žádné problémy.
Další nevýhodou jsou požadavky na vyšší odbornou znalost obsluhy a údržby. To je ovšem nevýhoda spojená s použitím moderní techniky v každém případě, nejen u měničů frekvence, a je kompenzována snížením požadavku na počet obsluhujících pracovníků. Prohlídky a údržbu měničů lze zajistit externí servisní organizací, která má k dispozici zkušené pracovníky.
Závěr
Na závěr dejme slovo Ing. Vlastimilu Krausovi, vedoucímu oddělení elektro OPM Severočeských dolů, a. s.: „Pohony vybavené frekvenčními měniči představují velmi perspektivní techniku a mají v povrchových lomech budoucnost. Na základě zkušeností z provozování v DNT lze usoudit, že aplikace i v takto těžkých provozech jsou životaschopné.“ Uživatelům, kteří mají zájem použít měniče frekvence v podobných podmínkách, doporučuje Ing. Kraus držet se těchto bodů:
-
vybrat vhodného dodavatele automatizační techniky, nejlépe jednoho pro všechny pohony v celém závodě, a zkušenou a spolehlivou inženýrskou firmu s hlubokými znalostmi podmínek prostředí a technologie, která aplikace navrhne, dodá a oživí,
-
před realizací pohonu (pohonů) změřit kvalitu sítě v uvažovaném napájecím bodě budoucího pohonu, dbát na komplexní řešení pohonu z hlediska elektromagnetické kompatibility, což znamená použít síťové filtry, tlumivky, stíněnou kabeláž a další vhodná opatření, a po realizaci opět změřit kvalitu sítě a výsledky porovnat s výsledky měření před realizací,
-
smluvně zajistit údržbu a servis aplikací s měniči frekvence.
(Bk)
Obr. 1. Velkostroje v povrchových dolech využívají četné elektrické pohony
Obr. 2. Poháněcí stanice pásové dopravy v Dolech Nástup Tušimice (šířka pásu 1 800 mm, pohon: asynchronní motory 4× 250 kW)