Sử dụng bien tan trong
băng tải đảm bảo vận
hành tin cậy,…
giảm chi phí bảo dưỡng và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ
Bài viết dưới đây của PEKKA PULKKI, ABB OY, Phần Lan sẽ đề cập chi
tiết đến những lợi ích khi sử dụng biến tần.
Băng tải được sử dụng rộng rãi trong nhiều khâu của quá trình khai
thác mỏ, thường dùng trong những điều kiện đòi hỏi khắt khe, với các
sự cố thường gặp là băng tải có thể
bị giãn, bị trượt hoặc bị đứt gãy. Băng tải hoạt động liên tục sẽ bị hao
mòn, trở nên kém tin cậy và có thể bị sự cố. Với những ngành công
nghiệp yêu cầu cao về sự liên tục trong hoạt động sản xuất thì sự cố
trên băng tải sẽ gây thiệt hại không nhỏ.
Biến tần giúp bảo vệ băng tải và thiết bị cơ khí bằng cách kiểm soát
chính xác vận tốc và momen động cơ, kéo dài thời gian hoạt động của
băng tải và giảm thiểu chi phí vận hành và bảo dưỡng. Đồng thời, nếu
một mối nối của băng tải cần sửa chữa, bien tansẽ điều khiển di
chuyển băng tải vào vị trí chính xác để tiện sửa chữa.
Điều khiển để hoạt động của băng tải ổn định hơn
Hệ truyền động băng tải có momen khởi động rất lớn. Momen khởi
động lớn dẫn đến dễ làm hỏng các thiết bị cơ khí và quá tải nguồn cấp
điện. Đặc biệt trên những băng tải dài, tải khởi động lại càng cao bởi
có nhiều vật liệu trên băng tải hơn. Khi đó quá trình khởi động đòi hỏi
momen khởi động và dòng điện khởi động cao hơn. Bộ khởi động
mềm có thể được sử dụng để giảm dòng điện khởi động, nhưng cũng
làm giảm momen khởi động. Nếu momen khới động không đủ lớn để
thắng quán tính của băng tải thì băng tải sẽ không khởi động được.
Biến tần có thể tạo momen khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng
điện khởi động trong giới hạn cho phép của lưới, dòng điện khởi động
không bị tăng quá cao và điện áp lưới cũng không bị sụt trong quá
trình khởi động. Ngoài ra, bien tan còn có thể điều chỉnh hệ số công
suất luôn ở một giá trị ổn định do đó góp phần giữ ổn định lưới điện.
Với lưới điện ổn định hơn, tất cả thiết bị điện trong nhà máy vận hành
tin cậy hơn, nâng cao năng suất và giảm hỏng hóc. Băng tải khởi động
trơn với momen được điều khiển phù hợp cũng làm giảm bớt sự cố
căng và trượt của băng tải.
Bên cạnh việc giảm thiểu sự cố vận hành của băng tải, bien tan mang
lại vận hành hiệu quả bằng cách điều khiển trơn và chính xác tốc độ
động cơ băng tải, cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với yêu
cầu quy trình sản xuất. Bien tan cũng có thể được kết nối với hệ thống
tự động của nhà máy, để giám sát lượng tải, vận tốc từ đó tính toán
tổng lượng hàng tải.
Nếu các điều kiện cơ khí cho phép thì bien tan có thể giúp tăng tốc độ
động cơ theo yêu cầu. Với các ứng dụng khác đòi hỏi bien tan điều
khiển động cơ chạy dưới tốc độ định mức thì sẽ nảy sinh vấn đề về làm
mát động cơ nếu sử dụng loại động cơ tự làm mát. Với các ứng dụng
như vậy thì sử dụng động cơ làm mát cưỡng bức là tốt hơn cả.
Tiết kiệm năng lượng
Năng lượng được tiết kiệm khi chạy động cơ ở tốc độ thấp theo yêu cầu
của tải và tiết kiệm nhờ bỏ thiết bị bù công suất phản kháng.
Hơn nữa trong trường hợp băng tải có nhiều đoạn chạy dốc xuống, cơ
năng của băng tải có thể chuyển hóa thành năng lượng điện để trả về
lưới với biến tần hãm tái sinh. Sử dụng biến tần, băng tải có khả năng
chạy trơn tru trên toàn quãng đường tải hàng, không bị ảnh hưởng bởi
hình dáng, độ cong của quãng đường. Năng lượng cơ khi băng tải chạy
trên các đoạn dốc xuống có thể trả về lưới với biến tần hãm tái sinh.
Ngoài ra năng lượng cơ này cũng có thể được tận dụng với hệ thống
biến tần kép multidrives, khi đó một biến tần điều kiển nhiều động cơ
cùng một lúc. Biến tần multidrives sử dụng chung đường DC bus. Khi
đó năng lượng cơ phát ra từ động cơ đang ở chế độ máy phát (chạy
băng tải đoạn xuống dốc) sẽ được sử dụng để chạy động cơ khác đang
chạy ở chế độ động cơ.
Việc sử dụng biến tần ABB công nghiệp với hệ điều khiển DTC còn
đem lại một lợi ích khác đó là cho phép các động cơ chia tải. Các động
cơ có thể chia tải sẽ không phải hoạt động với tải nặng nề do vậy động
cơ ít bị quá nhiệt, bị hỏng và quá trình tải vật liệu sẽ ít bị gián đoạn
hơn.
DTC cũng phát hiện ra khi nào tải trên băng chuyền tăng lên đột ngột,
momen yêu cầu tăng đột ngột. Nhờ đó phát nhanh những thay đổi
này biến tần có thể phản ứng ngay lập tức. Một biến tần với hệ thống
điều khiển khác có thể sẽ dừng trong các tình huống này.
Biến tần cho băng tải dài
Midland Quarry Pruducts tại Leicester, Anh Quốc, có một trong
những băng tải khai thác đá dài nhất với tốc độ vận hành biến đổi tại
Old Cliffe Hill. Băng tải dài hơn 1.5 km và vận chuyển đá hoa cương từ
mỏ đá, qua 713m đường hầm dưới lòng đất, trước khi vận chuyển lên
nhà máy xử lý thứ cấp.
Trước khi được vận chuyển, đá được nghiền bởi máy nghiền xoay tròn
chạy bằng động cơ 450kW, 3.3kV. Hệ thống băng tải bao gốm 6 đoạn
băng tải riêng lẻ, mỗi băng tải rộng 1600mm và chiều dài khác nhau.
Phần xử lý sơ cấp đá hoa cương khai thác (nghiền +băng tải) hoạt
động với công suất 2500 tấn/giờ và là phần chính của toàn quá trình
xử lý. Vận tốc của băng tải đá được điều khiển bởi biến tần công nghiệp
ABB. Một băng tải đầu tiên dùng 2 biến tần 200kW; 3 băng tải dùng 1
biến tần 200kW; và băng tải cuối cùng dùng biến tần 132kW.
Hai biến tần được dùng trong băng tải đầu tiên sử dụng phần mềm
master-follower, bảo đảm rằng 1 biến tần nắm quyền điều khiển và
biến tần còn lại hoạt động theo. Điều này hạn chế các động cơ hoạt
động không đồng bộ với nhau dẫn đến hỏng băng tải.
Băng tải với biến tần dừng khi đưa đá hoa cương lên băng tải, sau đó
biết tần khởi động động cơ nhẹ nhàng, đưa băng tải dần dần trở lại vận
tốc hoạt động. Nếu không có biến tần, động cơ có thể bị quá tải và bị
cháy hỏng.
Sử dụng biến tần giúp kiểm soát chính xác tốc độ và vị trí băng tải để
vận chuyển các tảng đá vào đúng kho đá.
Đơn giản hoá thiết kế
Biến tần giúp đơn giản hoá thiết kế hệ thống băng tải, giảm được chi
phí đầu tư và bảo dưỡng. Với vận tốc động cơ được điều chỉnh theo ứng
dụng, ta có thể sử dụng hộp truyền động loại đơn giản hơn trong hệ
thống băng tải. Trong một số trường hợp, có thể bỏ hoàn toàn hộp
truyền động, tăng hiệu suất hệ thống băng tải. Động cơ không đồng bộ
được sử dụng với ưu điểm kết cấu bền, chi phí bảo dưỡng thấp.
Quá trình truyền động được điều khiển trơn tru hơn giảm được quá tải
trong các khớp nối truyền động và hộp truyền động, tăng tuổi thọ của
các cơ cấu này.
Biến tần cũng có thể giúp quá trình bảo dưỡng băng tải dễ dàng hơn vì
cho phéo đảo chiều quay của động cơ. Biến tần cho phéo đảo chiều và
dừng băng tải tại vị trí cần thiết để tiện sửa chữa. Nếu băng tải bị kẹt,
biến tần có thể phát hiện ra được và dừng băng tải lại.
Bằng việc nâng cao tính ổn định, giảm bớt chi phí bảo dưỡng, điều
khiển chính xác hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, biến tần rõ ràng đã
mang lại nhiều lợi ích cho băng tải nói riêng và các thiết bị ngành khai
thác mỏ nói chung.