Nanjing Lingying Chuangguang Optoelectronic Technology Co., Ltd.

Nanjing Lingying Chuangguang Optoelectronic Technology Co., Ltd.

แผนการปรับปรุงประสิทธิภาพสำหรับการขุดด้วยการระเบิดและสตาร์ทเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าสุญญากาศเพื่อความปลอดภัยภายใน

2025 03/13

矿用隔爆兼本质安全型真空电磁起动器性能优化方案
แผนการปรับปรุงประสิทธิภาพสำหรับการขุดด้วยการระเบิดและสตาร์ทเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าสุญญากาศเพื่อความปลอดภัยภายใน
1. บทนำ
การขุดสตาร์ทแม่เหล็กไฟฟ้าสูญญากาศที่ป้องกันการระเบิดและความปลอดภัยภายในเป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบจ่ายไฟใต้ดินของเหมืองถ่านหินซึ่งรับผิดชอบในการสตาร์ทการหยุดและการป้องกันของมอเตอร์ไฟฟ้า ด้วยความก้าวหน้าของการก่อสร้างอัจฉริยะในเหมืองถ่านหินและการปรับปรุงข้อกำหนดการผลิตด้านความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง ได้มีการหยิบยกมาตรฐานที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของสตาร์ตเตอร์ บทความนี้เสนอแผนการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างเป็นระบบจากแง่มุมของประสิทธิภาพทางไฟฟ้า โครงสร้างทางกล การป้องกันความปลอดภัย และความฉลาด เพื่อแก้ไขจุดคอขวดทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ความปลอดภัย และอายุการใช้งาน และตอบสนองความต้องการการผลิตของเหมืองสมัยใหม่
2、 การเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
1. การปรับปรุงเทคโนโลยีห้องดับเพลิงแบบโค้งสุญญากาศ
ด้วยการใช้วัสดุหน้าสัมผัสโลหะผสมทองแดงโครเมียมชนิดใหม่ ปริมาณโครเมียมของหน้าสัมผัสจึงเพิ่มขึ้นเป็น 30% -40% ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดเซาะส่วนโค้งได้อย่างมาก ปรับระยะการเปิดหน้าสัมผัสให้เหมาะสมเป็น (4 ± 0.5) มม. และใช้ขดลวดสนามแม่เหล็กที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อกระจายส่วนโค้งอย่างรวดเร็วภายในคลื่น 1/4 รอบ ซึ่งเพิ่มความสามารถในการแตกหักได้มากกว่า 20% ขอแนะนำเทคโนโลยีการควบคุมสนามแม่เหล็กตามยาว โดยใช้โครงสร้างขดลวดพิเศษเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขนานกับแกนอาร์ค ยับยั้งการก่อตัวของจุดแอโนดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันการกระจายการกัดเซาะของหน้าสัมผัสที่สม่ำเสมอ
2. การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบแม่เหล็กไฟฟ้า
แกนเหล็กแม่เหล็กไฟฟ้าทำจากแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูง (การซึมผ่านของแม่เหล็ก ≥ 15000) และรูปทรงของโพลชูได้รับการปรับให้เหมาะสมเป็นโครงสร้างขั้นบันไดเพื่อทำให้เส้นโค้งลักษณะการดูดนุ่มนวลขึ้น ขดลวดใช้ลวดเคลือบโพลีอิไมด์ที่หุ้มฉนวนเกรด H โดยมีอุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้นเป็น 180 ℃ เมื่อรวมกับระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ความถี่ในการทำงานต่อเนื่องจึงเพิ่มขึ้นจาก 300 เท่าเป็นมากกว่า 500 เท่า ขอแนะนำวงจรล้างอำนาจแม่เหล็กอัจฉริยะ ซึ่งใช้กระแสย้อนกลับในขณะที่เปิด เพื่อลดแรงแม่เหล็กตกค้างให้ต่ำกว่า 0.3T แก้ปัญหาการยึดเกาะของแกนเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. การอัพเกรดวงจรที่ปลอดภัยอย่างแท้จริง
วงจรความปลอดภัยภายในใช้การออกแบบระบบสำรองสามชั้น และความล้มเหลวจุดเดียวใดๆ จะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของระบบ ตัวต้านทานจำกัดกระแสไฟฟ้าใช้กระบวนการฟิล์มโลหะออกไซด์ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิควบคุมที่ ± 50ppm/℃ และการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไม่เกิน 2% ภายในช่วง -20 ℃ ถึง +60 ℃ เพิ่มอาร์เรย์ตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (TVS) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าในการจับยึดอย่างแม่นยำที่ 36V ± 5% และลดเวลาตอบสนองลงเหลือระดับ 1ns ปรับเค้าโครงของแผงวงจรพิมพ์ให้เหมาะสม เพิ่มระยะห่างระหว่างวงจรความปลอดภัยจากภายในและไม่ใช่จากภายในเป็น 8 มม. และเพิ่มช่องแยกทางกายภาพ
3、 การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างทางกล
1. การออกแบบเสริมแรงของเปลือกป้องกันการระเบิด
เปลือกทำจากเหล็กดัดที่มีความแข็งแรงสูง QT500-7 โดยมีความหนาของผนังเพิ่มขึ้นเป็น 12 มม. และความต้านทานแรงดึงที่ ≥ 500MPa ความแม่นยำในการประมวลผลของพื้นผิวข้อต่อป้องกันการระเบิดได้รับการปรับปรุงเป็น Ra1.6 ความกว้างของข้อต่อเพิ่มขึ้นเป็น 25 มม. และควบคุมช่องว่างระหว่าง 0.15-0.20 มม. ขอแนะนำโครงสร้างการซีลแบบเขาวงกต โดยร่องซีลลึก 0.5 มม. จำนวน 3 ร่องถูกติดตั้งบนพื้นผิวข้อต่อหน้าแปลน เติมด้วยน้ำยาซีลยางซิลิโคนพิเศษ และระดับการป้องกันสูงถึง IP65 ปรับเค้าโครงของสลักเกลียวให้เหมาะสม ใช้สลักเกลียวสแตนเลส M12 ลดระยะห่างลงเหลือ 80 มม. และรวมแรงบิดก่อนการขันไว้ที่ 85N · m
2. ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกลไกการทำงาน
กลไกการส่งผ่านใช้ซับวัสดุคอมโพสิตทองแดงที่ทนต่อการสึกหรอ และค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจะลดลงเหลือต่ำกว่า 0.08 พื้นผิวของสปินเดิลได้รับการบำบัดด้วยไนไตรด์ โดยมีความแข็ง HV800 และระยะห่างที่เหมาะสมที่ 0.02-0.05 มม. สปริงกักเก็บพลังงานทำจากวัสดุ 60Si2MnA และมีอายุความล้ามากกว่า 100,000 รอบ หลังจากการอบชุบด้วยความร้อนแบบพิเศษ เพิ่มอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบกลไกเพื่อให้แน่ใจว่าสวิตช์มีดแยกและเบรกเกอร์สูญญากาศบรรลุการล็อค "การป้องกันห้าประการ" และแรงในการทำงานจะถูกควบคุมภายใน 150N
3. การปรับปรุงระบบทำความเย็น
ออกแบบท่อกระจายความร้อนสามมิติเพื่อสร้างโครงสร้างการไหลเวียนของอากาศ "ไปข้างหน้าและข้างหลัง" ภายในเปลือก โดยมีความเร็วลมเพิ่มขึ้นเป็น 3 เมตร/วินาที องค์ประกอบความร้อนหลักได้รับการติดตั้งบนพื้นผิวกระจายความร้อนของอลูมิเนียมอัลลอยด์ ซึ่งช่วยลดความต้านทานความร้อนลงเหลือ 0.5 ℃/W จำนวนจุดตรวจวัดอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 3 จุด เป็น 8 จุด ตรวจสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของหน้าสัมผัส คอยล์ และชิ้นส่วนอื่นๆ แบบเรียลไทม์ เมื่อจุดตรวจวัดใดๆ เกิน 85 ℃ จุดตรวจวัดจะลดความจุและทำงานโดยอัตโนมัติ
4、 ฟังก์ชั่นการป้องกันความปลอดภัยขั้นสูง
1. บูรณาการระบบป้องกันหลายระบบ
พัฒนาหน่วยป้องกันอัจฉริยะที่ใช้ DSP โดยมีความแม่นยำในการสุ่มตัวอย่าง 0.5 ระดับ และเวลาการดำเนินการป้องกันลดลงเหลือ 20 มิลลิวินาที นอกเหนือจากการป้องกันโอเวอร์โหลด การลัดวงจร และการรั่วไหลแบบเดิมๆ แล้ว คุณสมบัติใหม่ยังรวมถึงการป้องกันการสูญเสียเฟสที่ไม่สมดุล (ความไว 10%) การป้องกันการหยุดมอเตอร์ (เวลาการทำงาน 0.5 วินาที) และฟังก์ชันการตรวจสอบฉนวน (ความละเอียด 0.1M Ω) การใช้วงจรเฝ้าระวังฮาร์ดแวร์เพื่อให้แน่ใจว่าฟังก์ชันการป้องกันขั้นพื้นฐานยังคงสามารถดำเนินการได้ในกรณีที่ CPU ขัดข้อง
2. การป้องกันส่วนโค้งผิดพลาด
ติดตั้งโฟโตทรานซิสเตอร์อัลตราไวโอเลตที่บัสบาร์แต่ละเฟส ควบคู่ไปกับวงจรรับข้อมูลความเร็วสูง เพื่อระบุส่วนโค้งของข้อผิดพลาดภายใน 5 มิลลิวินาที เพิ่มช่องระบายแรงดัน และเมื่อแรงดันภายในเกิน 150kPa วาล์วป้องกันการระเบิดจะเปิดออกโดยอัตโนมัติเพื่อปล่อยแรงดัน ห้องสัมผัสใช้ฝาครอบป้องกันเซรามิก ซึ่งบล็อกการแพร่กระจายของไอโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันการวาบไฟตามเฟสไปยังเฟส
3. การตรวจสอบสถานะและการเตือนล่วงหน้า
เซ็นเซอร์สั่นสะเทือนในตัว (ช่วงความถี่ 10-1000Hz) และเครื่องตรวจจับการปล่อยประจุบางส่วน (ความไว 5pC) การตรวจสอบสถานะทางกลแบบเรียลไทม์และแนวโน้มการเสื่อมสภาพของฉนวน สร้างแบบจำลองการประเมินสุขภาพตามอัลกอริธึมคลุมเครือ และคาดการณ์ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้าสามเดือนผ่านการวิเคราะห์ฟิวชั่นของพารามิเตอร์หลายตัว เช่น อุณหภูมิ กระแส และการสั่นสะเทือน ความจุในการจัดเก็บข้อมูลได้รับการขยายเป็น 1GB ซึ่งสามารถบันทึกเหตุการณ์การปฏิบัติงานได้เกือบ 1,000 เหตุการณ์และรูปคลื่นข้อผิดพลาด 50 รูปแบบ
5、 การขยายฟังก์ชั่นอัจฉริยะ
1. อัพเกรดระบบสื่อสาร
รองรับการสื่อสารสองช่องสัญญาณ RS485/Modbus และไฟเบอร์ออปติกอีเทอร์เน็ต ด้วยอัตราการส่งข้อมูล 115.2kbps และ 100Mbps ตามลำดับ พัฒนาโปรโตคอลการสื่อสารเฉพาะเพื่อให้ได้ความแม่นยำในการซิงโครไนซ์เวลาระดับ 1 มิลลิวินาที และตรงตามข้อกำหนดของการสุ่มตัวอย่างแบบซิงโครนัสในระบบไฟฟ้า โมดูลการสื่อสาร 4G ในตัว (อุปกรณ์เสริม) รองรับการปรับพารามิเตอร์ระยะไกลและการอัพเกรดเฟิร์มแวร์
2. อัลกอริธึมการควบคุมแบบปรับเปลี่ยนได้
แนะนำฟังก์ชันการเรียนรู้ด้วยตนเองสำหรับพารามิเตอร์ของมอเตอร์ วัดพารามิเตอร์หลักโดยอัตโนมัติ เช่น ค่าคงที่เวลาของโรเตอร์และค่าคงที่เวลาความร้อนในระหว่างการเปิดเครื่องครั้งแรก และสร้างแบบจำลองการทำความร้อนที่แม่นยำ พัฒนาอัลกอริธึมการจดจำโหลดบนเครือข่ายประสาทเทียมที่จะปรับกราฟการป้องกันให้เหมาะสมโดยอัตโนมัติโดยการวิเคราะห์ประเภทของโหลด (เช่น พัดลม ปั๊ม สายพานลำเลียง ฯลฯ) ผ่านรูปคลื่นของกระแสเริ่มต้น
3. การบูรณาการระบบดิจิตอลแฝด
จัดเตรียมอินเทอร์เฟซข้อมูลที่เป็นมาตรฐานซึ่งสามารถส่งออกข้อมูลสถานะการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างสมบูรณ์ (รวมถึงเวลาของสวิตช์ กระแสสะสม เส้นโค้งลักษณะทางกล ฯลฯ) รองรับการบูรณาการอย่างราบรื่นกับระบบแฝดดิจิทัลของเหมือง พัฒนาฟังก์ชันการแก้ไขข้อบกพร่องเสมือน จำลองสถานการณ์ข้อผิดพลาดต่างๆ ผ่านอินเทอร์เฟซ HMI และตรวจสอบความถูกต้องของตรรกะการป้องกัน
6、 การนำไปใช้และการตรวจสอบ
แผนการปรับให้เหมาะสมจะดำเนินการในสามขั้นตอน: ระยะ (1-3 เดือน) เพื่อทำการทดสอบส่วนประกอบหลักในห้องปฏิบัติการให้เสร็จสิ้น รวมถึงการทดสอบอายุการใช้งานทางไฟฟ้าของห้องดับเพลิงด้วยอาร์คสุญญากาศ (10,000 ครั้ง) การทดสอบแรงดันเปลือกป้องกันการระเบิด (1.5MPa) และการทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ซีรีส์ GB/T17626) ขั้นตอนที่สอง (4-6 เดือน) เกี่ยวข้องกับการประกอบต้นแบบและการทดสอบประเภทในโรงงาน ขั้นตอนที่สาม (7-12 เดือน) เกี่ยวข้องกับการดำเนินการทดสอบทางอุตสาหกรรมในเหมืองทั่วไป โดยมีเวลาปฏิบัติงานสะสมไม่ต่ำกว่า 2,000 ชั่วโมง สร้างระบบติดตามคุณภาพที่สมบูรณ์ และเปรียบเทียบและวิเคราะห์ตัวบ่งชี้สำคัญ เช่น MTBF และค่าบำรุงรักษาก่อนและหลังการปรับให้เหมาะสม
ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว บทสรุป
ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบข้างต้น ทำให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของสตาร์ทเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าสูญญากาศที่ป้องกันการระเบิดและความปลอดภัยจากภายในได้อย่างมีนัยสำคัญ: ความสามารถในการทำลายเพิ่มขึ้น 30% อายุการใช้งานเชิงกลขยายเป็น 100,000 ครั้ง ความแม่นยำในการป้องกันสูงถึง 99.9% และเวลาทำงานที่ปราศจากข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยเกิน 5 ปี แผนนี้พิจารณาข้อกำหนดด้านสภาพการทำงานพิเศษของเหมืองถ่านหินอย่างเต็มที่ ขณะเดียวกันก็รักษาประสิทธิภาพความปลอดภัยในการป้องกันการระเบิดและภายในแบบดั้งเดิม ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัย และความชาญฉลาดของอุปกรณ์ได้อย่างมาก โดยให้การสนับสนุนอุปกรณ์ทางเทคนิคคุณภาพสูงสำหรับการก่อสร้างเหมืองสมัยใหม่