Top 7 equipamentos usados em minas (com aplicativos)
Este artigo lança luz sobre os sete principais equipamentos usados em minas. Os equipamentos são: 1. Mina de guincho 2. Controle DC Ward-Leonard 3. Seleção de guincho 4. Motor de içar Rms Potência de cavalo 5. Guincho de fricção Rms Hp 6. Ventilador de ventilação 7. Aplicação crítica de transformadores em minas.
Equipamento # 1. Mine Hoist Drive :
Existem vários tipos de acionamentos de içamento de mina como, por exemplo, talhas koepe de tambor único, de tambor único, de tambor duplo e de corda dupla. Mas hoje em dia o motor ac e slipring é a forma mais útil e econômica do acionamento da talha para guinchos operados manualmente.
De fato, algumas objeções ao uso do motor de slipring estão presentes, devido à maior aceleração dos picos de potência requerida, e falta de finura de controle para aceleração e, em particular, para desaceleração.
No entanto, onde qualquer um desses problemas causa, algum refinamento deve ser adicionado, ou o equipamento DC deve ser usado. Vamos discutir em suma alguns controles sobre vários tipos de motores de indução usados. Como por exemplo, para motores de indução pequenos que são operados com pouca freqüência, como um guincho de escape, um controlador de tambor com a aceleração da talha controlada pelo julgamento do operador, pode fazer o trabalho.
Mas, no caso de maior potência a cavalo (75 CV e mais) e mesmo para motores de bit menor, onde a freqüência de operação garante o custo adicional, as resistências secundárias são curto-circuitadas pelos contatores secundários sob a direção do tempo ou limite de corrente. relés.
No entanto, se apenas relés temporais forem usados, algum dispositivo para detecção quando o motor atingir a velocidade síncrona deve ser usado, ou então, em cargas de revisão, o motor pode muito bem ultrapassar a velocidade antes que a resistência secundária esteja completamente em curto-circuito. danificando o próprio motor.
No entanto, um controle pode ser obtido pelo operador que pode mover a chave geral para a posição de velocidade máxima, e o motor acelerará uniformemente de acordo com a configuração dos relés.
Geralmente, temos visto que nas minas, em operação manual, a talha é desacelerada, seja pelo entupimento do motor pela aplicação de torque reverso; ou por gravidade com o freio de elevação, que, no entanto, deve ter capacidade suficiente para interromper a carga descendente máxima em uma distância menor do que é normalmente exigida para desaceleração, e sempre deve ser dimensionado de forma adequada e perfeita para paradas repetidas sob condições normais de operação.
Este é um fator muito importante que um engenheiro em minas e um projetista projetando a talha devem sempre ter em mente.
Alguns controle usual para orientação aos engenheiros em minas é dado abaixo:
(1) Em ma v casos, os interruptores de fim de curso são usados para remover a energia do motor e ajustar os freios. Na verdade, este sistema de controle é usado para fazer backup do controlador de segurança, que remove a energia e vê os freios se a velocidade total for excedida, ou se as taxas de velocidade de aceleração e desaceleração forem excedidas.
(2) Botões de parada de emergência são fornecidos para remover a fonte de suprimento e também para ajustar os freios.
(3) Para acelerar cargas pesadas e ao mesmo tempo evitar quedas ou retrocessos quando os freios são liberados, um botão de torque máximo é acionado para permitir que o motor aplique torque máximo em repouso.
(4) Para controlar a direção do curso da talha, após um deslocamento excessivo, as chaves de retorno são usadas para que o motor possa girar somente na direção correta. Entretanto, quando se torna importante desacelerar a talha eletricamente como pode ser feito com a operação automática, algum refinamento no controle deve ser feito. Na verdade, o motor do rotor de ferida ac não pode fornecer torque de retenção a uma velocidade menor que a síncrona.
Portanto, algumas alterações são usadas para superar isso:
(i) Para fornecer carga de torque ajustável na corrente parasita do motor, o freio é usado. Este método, no entanto, é aplicável apenas a motores menores devido à dificuldade em dissipar o calor nos freios.
(ii) Às vezes, vemos que o estator do motor de indução é cortado da fonte ac e excitado por um circuito dc ajustável. O motor é então um gerador de corrente alternada e a energia deve ser dissipada na resistência secundária.
Este tipo de quebra dinâmica encontrou aplicação particularmente em talhas e declives desequilibrados onde as cargas devem ser baixadas a uma velocidade menor que a velocidade síncrona. Também vimos que algumas talhas são controladas automaticamente, com a frenagem dinâmica aplicada para desacelerar a talha em um sistema de circuito fechado, assim como com o equipamento DC.
(iii) Para parar repetidamente a carga descendente máxima, algumas talhas são controladas automaticamente pelos travões com a resistência secundária, da mesma forma que o operador faz ao operar manualmente.
(iv) No caso de elevadores de serviço de baixa velocidade, a operação automática é facilmente efetuada por um motor de gaiola de esquilo de duas velocidades para aplicações de baixa potência. Isto é melhor adotado para o controle da gaiola, onde o rotor da gaiola substitui o operador da talha.
(v) Às vezes também vemos que são usados reatores saturáveis em vez de contatores primários conectando a fonte de alimentação CA ao estator do motor. Sabemos que o torque do motor CA varia conforme o quadrado da tensão de linha aplicada.
Portanto, o torque ou a tensão podem ser variados aumentando ou diminuindo a impedância dos reatores saturáveis, que consistem de um enrolamento ac e dc com um núcleo magnético, onde o enrolamento ac transporta corrente para o motor e o enrolamento cc é conectado a um Fonte de excitação que varia a impedância de perto de zero a praticamente a de um circuito aberto, controlando o grau de saturação do caminho magnético.
No entanto, vimos que os reatores saturáveis têm sido usados em guinchos automáticos apenas nos motores de potência menor usados nas talhas de serviço, onde as perdas de tempo em marcha lenta podem ser realmente consideráveis.
Equipamento # 2. DC Ward-Leonard Control:
O sistema de controle DC Ward-Leonard se tornou mais essencial nas minas modernas, onde é necessário o controle automático mais preciso. De fato, em caso de aplicação onde um grande poder de cavalo é necessário, um motor de CA ocasionalmente tem picos de energia questionáveis, e também onde o guincho de produção requer controle automático para melhorar a produção, o controle Ward Leonard tornou-se de grande utilidade.
Descobrimos que, no guindaste de grande porte, o conjunto MG é normalmente usado para fornecer energia CC ao motor da talha.
De fato, neste caso, o controle exato de todas as velocidades, incluindo aceleração e desaceleração, é efetuado controlando-se a excitação do gerador pela variação da tensão de saída. Isso garante um controle próximo da velocidade do motor de acionamento e o sistema é prontamente automatizado ao fazer um circuito fechado entre o motor dc e o gerador, usando dispositivos de excitação de resposta rápida de alto ganho, como reguladores estáticos ou rotativos.
Na verdade, a voltagem de loop pode ser feita para seguir a referência de taxa com um alto grau de precisão. Descobrimos que o regulador compara um sinal de velocidade, recebido como a tensão do gerador de tacômetro do motor da talha, com aquele recebido da referência de taxa e, em seguida, controla a excitação do gerador de acordo.
Durante a aceleração, o motor está sob o controle de um regulador de limite de corrente ou torque para cargas completas e sob controle da referência de taxa para cargas leves. A referência de taxa pode ser qualquer dispositivo que dita com precisão as taxas de aceleração, velocidade total e desaceleração, enquanto o programador segue o percurso da gaiola / transporte e inicia a desaceleração no momento correto.
Fazer isso com chaves de eixo com várias alavancas não é prático, mas a parada final do transporte é por sinal de um interruptor de eixo. No entanto, um programador não compensa o alongamento da corda causado pela diferença nas cargas.
Também vemos, a partir de nossa experiência, que um guincho de fricção requer um dispositivo de sincronização para acionar o controlador de segurança e o programador durante o transporte. No entanto, durante um período de descanso, geralmente no nível de colar ou de cima, este dispositivo aciona o controlador e o programador na direção correta para corrigir a distância que a corda pode ter movido sobre a roda.
Isso então sincroniza novamente o programador e o controlador de segurança para que eles sejam novamente orientados corretamente em relação ao transporte no eixo.
Agora vamos ver, em suma, o modo de operação com diferencial automático DC. De fato, existem pelo menos três modos de operação:
(1) Controle Manual:
Este sistema de controle é do interruptor mestre, com o programador ainda sobrescrevendo as taxas de aceleração e desaceleração. No entanto, os freios no guincho normalmente são intertravados com o interruptor mestre e aplicados quando o interruptor é movido para a posição de velocidade zero.
(2) Controle Automático:
Uma vez que os pulos ou gaiolas são corretamente avistados, o ciclo é iniciado e continuará operando até ser parado.
(3) controle semiautomático:
Uma vez que o salto ou a gaiola é corretamente manchada, o ciclo é iniciado pelo botão de pressão. O pulo ou gaiola (transporte) vai para o nível selecionado sob o controle do programador e então para ali. No entanto, em cada nível em um painel de controle, um botão de subida e descida fornece velocidade lenta dentro do alcance do nível específico.
Medidas de segurança:
As seguintes precauções de segurança são normalmente incluídas no sistema dc close-loop.
O contator de loop é aberto e, em seguida, os freios da talha são aplicados pelas seguintes razões:
(1) Excesso de velocidade ou excesso de curso é detectado pelo controlador de segurança.
(2) sistema de proteção de sobrecorrente fornecido com o tempo.
(3) Alimentação de controle de CA e CC de subtensão, bobinas de subtensão podem ser temporizadas, se necessário.
(4) Perda de marcha para o programador ou um controlador de segurança não operacional.
(5) Perda de fornecimento de excitação DC.
(6) Perda de fornecimento no conjunto gerador de motor (MG).
(7) Aterramento inadequado do circuito gerador.
(8) Superaquecimento do conjunto MG / ou mancal da talha.
(9) Vibração excessiva da talha ou do conjunto MG.
(10) Interruptor de corda sendo folgado e inoperante no caso de guincho de tambor e detetor de transporte bloqueado para guincho koepe.
(11) Excesso de velocidade do conjunto MG.
(12) Qualquer botão de parada de emergência sendo operado.
Equipamento # 3. Seleção da talha :
A seleção de uma talha para uma determinada capacidade e profundidade é baseada na carga correta de pular ou gaiola ou carga paga. De fato, vimos que uma carga maior içada a uma velocidade menor requer menos potência a cavalo, mas isso ocorre às custas do aumento do diâmetro do cabo, que por sua vez aumenta o diâmetro do cilindro, etc.
Ao selecionar um tamanho de salto, portanto, é útil saber a relação entre o salto de ignição, a velocidade e a capacidade para a profundidade especificada. Essa relação é mostrada na Fig. 20.1.
Essas curvas indicam que, para qualquer capacidade, à medida que a carga diminui, a velocidade aumenta até o ponto em que o ciclo consiste apenas de aceleração e retardo sem tempo de velocidade total, que é de aproximadamente 62 pés / s a 1.650 pés, como mostrado na Fig. 20.1. As curvas na figura foram obtidas usando a seguinte formulação a várias velocidades e capacidade, mas mantendo a profundidade constante.
Um conjunto similar de curvas pode ser obtido em diferentes profundidades, e a carga de salto correspondente pode ser determinada em diferentes velocidades e em diferentes TPH. Das curvas acima, vemos que a carga máxima de um guincho de fricção koepe é geralmente maior do que a de uma talha de tambor, para o mesmo TPH e profundidade de içamento.
Para o atrito de koepe, aumentando a carga de salto, às vezes é possível pular para o próximo tamanho de motor menor sem aumentar muito o custo do equipamento mecânico. Com uma talha de tambor, o custo do equipamento mecânico aumenta mais rapidamente do que com uma talha de fricção.
Tamanho da corda:
Para determinar o tamanho do pulo, o peso do pulo deve ser conhecido. Para saber isso, a carga de salto deve ser determinada para a profundidade particular das curvas, como mostrado na Fig. 20.1. Uma vez que a carga do pulo é determinada, pule o peso = 0, 75 x pula a carga,
ou seja, SW = 0, 75 x SL.
No entanto, o diâmetro da corda pode ser determinado a partir da equação abaixo:
Onde d = diâmetro da corda.
SL = pula a carga em toneladas.
SW = pular peso em tonelada.
FS = Fator de segurança
Ki = Constante
K 2 = constante
H = diâmetro do tambor (dia) em ft.
O fator de segurança pode ser conhecido na Fig. 20.2 para diferentes profundidades.
Geralmente, assume-se que a relação entre o diâmetro do tambor e o diâmetro do cabo, D / d, é de cerca de 80, embora isso possa variar com a profundidade e a aplicação.
Equipamento # 4. Motor de elevação Rms Horse Power:
A determinação da potência correta necessária para guinchos em minas é mais importante para um engenheiro elétrico, já que o funcionamento adequado de guinchos é uma das principais tarefas de um engenheiro elétrico em minas. Foi descoberto recentemente em minas na Índia que, devido à escolha errada do tamanho correto do motor em uma talha particular, os motores são danificados, algumas vezes dentro de poucos dias de funcionamento da talha, causando perda de produção.
Isso acontece devido ao design ineficiente do mecanismo de elevação, sem considerar o ciclo de trabalho de força / tempo necessário, seguido pelo repouso correspondente.
Neste livro, apesar de não estarmos tratando detalhadamente o design das unidades de içamento, alguns pontos práticos relativos à relação potência / tempo do cavalo e mostrando como podemos determinar a potência correta do cavalo para a carga saltada (TPH) em uma profundidade específica e em uma velocidade particular, são dadas abaixo, como mostrado na Fig. 20.3. Também fornecemos um guia para determinar os diâmetros de cabo necessários para atender à demanda de carga específica de guincho.
Vamos, portanto, ver como podemos determinar o poder do cavalo motor para a talha. Primeiramente, vamos considerar o tipo de carga e suas abreviações a serem usadas na equação de potência do cavalo de levantamento de tambores,
TS = carga suspensa total
= EEW + SL + 2SW + 2R
onde EEW = Peso Efetivo Equivalente,
SL = Saltar carga,
SW = Ignorar peso = 0, 75 SL
R = profundidade x peso da corda / metro.
SLB = carga suspensa na parte inferior do eixo
= (SL + R) - (V x ta x Peso da corda / m)
SLT = carga suspensa no topo do eixo
= (SL - R) + (V x tr x Peso da corda / m)
onde ta = tempo de aceleração em segundos
tr = tempo de retardamento em segundos,
V = velocidade em m / s.
A partir da curva de velocidade de carga de salto para uma determinada profundidade, como mostrado na Fig. 20.1, devemos primeiro determinar a velocidade de velocidade total correspondente à carga de salto.
Depois de sabermos a velocidade, e vamos supor que a e r sejam lm / s 2,
podemos encontrar ta e tr
: ta = tr - V / l = V.
Agora, vamos considerar a curva de potência de cavalo versus ciclo de tempo para a talha de cilindro, como mostrado na Fig. 20.4, e para a fricção ou a talha de tambor com o cabo de cauda, como na Fig. 20.5.
Nas expressões acima, as perdas de atrito também são incluídas. Estes, no entanto, variam consideravelmente com a condição do eixo, pulos, corda, etc. No caso de eixos inclinados, para as perdas por fricção de fricção de rolagem, 2% do componente vertical da carga salta é adicionado, e para atrito de corda, 10% da vertical componente do peso da corda em adicionado. Estes novamente variam com o grau de inclinação, mas estão no limite do lado seguro.
Agora, vamos considerar a Fig. 20.3, onde
Portanto, para calcular a potência média quadrática da potência do cavalo para o motor dc
No caso de talha desequilibrada, o procedimento para encontrar rms hp é o mesmo, exceto que para encontrar a potência rm cavalo, a (hp) 2 dividida pelo tempo para içamento e abaixamento tem que ser combinada sob o radical.
Minas: Aplicação # 5. Grua de Fricção Rms Hp:
Vamos estudar os princípios acima através de um exemplo prático dado abaixo.
Exemplo :
Determine o rms hp. requerido pela talha koepe para uma capacidade de 350 T / h a uma profundidade de 1650 pés ou 500 metros.
Solução:
Inicialmente, para a talha koepe da curva de velocidade de salto de pulo para profundidades de 1650 ou 500 m, digamos, a uma velocidade de 12 pés / s, da Fig. 20.1, é selecionada uma carga de 12, 5 t.
Portanto, a partir da fórmula para o diâmetro do cabo para Koepe Friction Hoist,
Geralmente, a partir de nossa experiência, vemos que as talhas Koepe usam cordas de içamento de cordão achatado. Naturalmente, cordas de cordão redondo também são usadas.
No entanto, o fator de segurança para corda de cabo achatado para Koepe é 7.5 e as constantes
Esta razão é, obviamente, no lado alto porque o tamanho do cabo selecionado era um pouco maior do que o encontrado pela fórmula. No entanto, esta relação pode ser melhorada adicionando peso aos saltos. Portanto, adicionando, digamos, 6000 lb a cada salto, a relação T1 / T2 = 76500/50000 = 1, 54. Em seguida, devemos verificar o fator de segurança. De fato, a força de ruptura de quatro cordas de 1, 25 polegadas de diâmetro é de 4 x 71 = 284 toneladas.
o que é suficiente.
Agora, da Fig. 20.6, para koepe de fita redonda e achatada,
. . . Uma talha koepe necessária para 350 T / h a partir de 1650 pés de profundidade terá roda de 100 polegadas de diâmetro com quatro cabos de 1, 25 ″ de cabos planos, içando 12, 5 toneladas de carga em um salto de 16 toneladas a uma velocidade de 12, 5 pés / s.
Agora, para encontrar a potência do motor a partir da Fig. 20.3, temos que selecionar EEW efetivo, a inércia da talha em 25.5001b.
Para determinar a potência quadrada média do cavalo, o tempo de velocidade total (tfs) deve ser conhecido.
Equipamento # 6. Ventilador de Ventilação :
Outro aspecto mais importante da mineração de carvão é o problema da ventilação adequada nas minas onde os mineiros estão trabalhando e também nas estradas. A ventilação na minha é tão importante que se tem percebido que onde o ventilador permanecia fora de serviço por mais de seis horas seguidas, as pessoas que trabalhavam no subsolo começaram a ficar inconscientes.
Isso geralmente acontece quando a porcentagem de conteúdo de metano é excessivamente alta. Portanto, uma manutenção regular dos ventiladores também é muito importante. Em caso de qualquer falha, as provisões devem estar lá para que o ventilador possa ser colocado em serviço dentro de duas horas e, ao mesmo tempo, um arranjo de espera deve estar lá para que assim que o ventilador principal falhe, o ventilador de reserva comece a funcionar.
Geralmente, o fornecimento de ar adequado no subsolo é tratado por meio de pelo menos um ventilador de ventilação situado na superfície da mina, adjacente ao eixo vertical. A ventilação da mina é fornecida por meio de um ventilador acionado por motor situado a uma distância considerável do eixo de tração de carvão.
Pode haver outro eixo retido para fins de ventilação e também para o enrolamento principal, onde o eixo é usado apenas para ventilação, e geralmente é para que a informação seja transmitida automaticamente para um escritório no eixo de tração de carvão. De fato, essas informações geralmente incluem a indicação de falha de energia, temperaturas dos mancais, medidores de água e velocidade do ventilador ou pressão de ventilação.
No entanto, onde o ventilador é acionado por cabo ou por correia, a indicação de uma quebra no acionamento também é essencial e, nesse caso, o motor do ventilador deve ser parado automaticamente para evitar o risco de incêndio. Considerando a extrema importância da ventilação dos ventiladores nas minas, é importante certificar-se de que o motor de acionamento e as engrenagens de controle sejam confiáveis e mantidos com eficiência suficiente para permitir que operem continuamente.
Testes, exames e reparos regulares desses equipamentos são sempre realizados nas férias de fim de semana e em qualquer feriado. Vamos ver agora um exemplo de acionamento por ventilador centrífugo.
Exemplo:
Um motor TEFC SC de 60 hp, 1475 rpm, deve acionar um ventilador centrífugo de 52 hp a 284 rpm, raio de rotação = 1, 72 pés, peso do rotor = 172 lbs, raio de rotação = 0, 3 ft.
A partida é feita por meio de um starter Star / Delta automático com um atraso de tempo para troca com uma configuração máxima de 7s. Este relé permitirá uma partida satisfatória?
Solução:
A tabela a seguir fornece o cálculo. Veja também Fig 20.7
Tempo Total de Aceleração = 5, 51.
Portanto, da tabela acima, vemos que o relé permite um atraso de tempo adequado. Então vai fazer o trabalho.
Equipamento # 7. Aplicação Crítica de Transformadores em Minas:
Nas minas, devido aos cortadores de carvão, transportadores, bobinadeiras, pás, perfuratrizes e suas cargas variáveis em diferentes freqüências, a tensão geralmente oscila entre 370V e 400V, em vez do padrão 500V a 550V. Devido à variação excessiva de tensão, a corrente de carga também varia excessivamente.
Como resultado, os transformadores (e os motores também) no serviço de mineração estão sempre sujeitos a altas correntes de pico excessivas (muito acima da corrente nominal) em intervalos freqüentes. Fig 20.8 mostra curvas de tensão vs. tempo e atual vs. tempo para um transformador fornecendo, por exemplo, dois motores de corte de 60KW usados para cortar 400 toneladas de carvão em 4 horas e também fornecendo o suprimento de um motor de bomba de 45KW.
A partir dessa curva, vemos que um transformador de 200KVA, 3.3KV / 550V, usado no subsolo para operar duas fresas de 60KW e uma de 45KW, é muito frequentemente (seis vezes em um minuto) submetido a um pico atual de até 900A, e tensão cai para tão baixo quanto 390 V. No entanto, a corrente média chega a aprox. 425A, onde o transformador pode fornecer apenas 365A a 550V.
Devido a esta aplicação, o transformador e os motores ficam sobrecarregados. Além disso, o ciclo de tempo de corte também é aumentado devido ao efeito de baixa tensão. Mas quando a tensão de trabalho não cai abaixo de 500V e a média é de 535V, o pico da corrente também diminui consideravelmente, e a corrente média chega a aproximadamente 312A.
Portanto, o transformador e os motores estão funcionando bem dentro da capacidade nominal, e aqui o ciclo de tempo para cortar o carvão é reduzido. De fato, no caso anterior, devido à baixa tensão, se leva 5 horas para cortar 400 toneladas de carvão no segundo caso, onde a tensão está entre 500V e 535V, o tempo gasto para cortar a mesma quantidade de carvão pelos mesmos cortadores será cerca de 4 horas.
Portanto, a partir do exemplo prático acima, podemos ver qual é o papel importante que a tensão constante de alimentação desempenha no desempenho de uma mina de carvão. Portanto, os engenheiros em minas devem projetar o sistema de distribuição de tal forma que a queda de tensão possa ser mantida no mínimo e, em qualquer caso, não além da tolerância especificada.
É claro que existem lugares onde é impossível parar a pesada flutuação na voltagem.
Nesses casos, é sempre aconselhável adquirir transformadores que suportem o efeito devido a fortes flutuações. Antes de adquirir um transformador, detalhes sobre as condições de fornecimento e carga devem ser fornecidos ao fabricante para que um tipo correto de transformador possa ser instalado.
Na verdade, nunca devemos esconder os fatos das manufaturas; caso contrário, a perda pode tornar-se pesada demais para se recuperar, economizando em preço comprando transformadores de especificação incorreta e de má qualidade. Portanto, ao encomendar um transformador à prova de fogo ou um transformador do tipo de mineração, engenheiros elétricos em minas devem considerar a aplicação e o sistema de fornecimento além da especificação padrão indiana ou britânica.
