Einleitung

Da die Bergbaubetriebe weiterhin höhere Effizienz, geringere Wartungskosten und verbesserte Energieeffizienz anstreben, ersetzen Permanentmagnet-Direktantriebssysteme (PMDD) rasch konventionelle Bandantriebslösungen.

FGIsFD300-Serie Frequenzvariabler Antrieb (VFD)wurde speziell für Permanentmagnet-Trommelmotoren entwickelt, die leistungsstarke Vektorsteuerung, präzise Mehrmotorkoordination und zuverlässigen Betrieb unter anspruchsvollen Bergbaubedingungen bieten. Diese Anwendung zeigt, wie die FD300-Serie erfolgreich stabile und effiziente Master-Slave-Steuerung für ein Permanentmagnet-Direktantriebssystem in einer Kohlemine liefert.

Warum Permanentmagnet-Direktantriebs-Fördersysteme?

Traditionelle Fördersysteme verwenden typischerweise eine Kombination vonInduktionsmotoren, hydraulische Kupplungen, Getriebe und Antriebstrommeln. Obwohl weit verbreitet, leiden diese mehrstufigen Übertragungssysteme häufig unter:

• Hoher Energieverbrauch

• Häufige mechanische Ausfälle

• Intensive Wartungsanforderungen

• Großer Installationsraum

• Hohe Startwirkung auf Gürtel und Ausrüstung

Die Permanentmagnet-Direktantriebstechnologie eliminiert das Getriebe und andere mechanische Zwischenkomponenten und bietet mehrere bedeutende Vorteile:

• Höhere Übertragungseffizienz

• Geringere mechanische Verluste

• Kompakte Installationsfläche

• Ausgezeichnete Startfähigkeit für schwere Lasten

• Reduzierter Wartungsbedarf

• Höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer

• Explosionssichere Struktur, die für den Untertageabbau geeignet ist

Diese Vorteile machen PMDD-Fördersysteme zu einer zunehmend bevorzugten Lösung für moderne Kohlebergwerke.

Herausforderungen bei der Steuerung von Permanentmagnet-Trommelmotoren

Permanentmagnet-Trommelmotoren verwenden in der Regel einAußenrotor-Permanentmagnetstruktur, wobei die Trommel selbst als Motorrotor fungiert.

Im Vergleich zu herkömmlichen Motoren verfügen diese Systeme über Folgendes:

• Extrem hohe Polanzahl (typischerweise über 40 Polpaare)

• Hohe Anlaufmomentanforderungen

• Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit und schwerer Last

• Kontinuierlicher unterirdischer Betrieb unter rauen Bedingungen

Diese Eigenschaften stellen deutlich höhere Anforderungen an den Steueralgorithmus des Wechselrichters als herkömmliche Anwendungen mit Induktionsmotoren.

FD300-Serie: Fortschrittliche Regelungsalgorithmen für Permanentmagnet-Trommelmotoren

Die FD300-Serie VFD integriert mehrere fortschrittliche Steuerungstechnologien, die speziell für Permanentmagnetförderer entwickelt wurden.

Herausragende Leistung bei niedrigen Drehzahlen bei schwerer Last

Der fortschrittliche Vektorsteuerungsalgorithmus liefert bis zu180 % Nenndrehmoment bei nahezu null Drehzahl, wodurch Folgendes ermöglicht wird:

• Voll geladener Förderbandstart

• Zuverlässiger Bergauftransport

• Stabiler Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit

• Anti-Rollback-Fähigkeit

Hochpräzise Mehrpol-Positionserkennung

Standard-VFDs haben oft Schwierigkeiten, Motoren mit sehr hoher Polanzahl zu steuern, was zu folgenden Punkten führt:

• Synchronisationsverlust

• Vibration

• Überstrom

• Umgekehrter Start

Der FD300 integriert proprietäre Mehrpol-Rotorpositionsabschätzungsalgorithmen, die in der Lage sind, die Anfangsposition des Rotors mit einem Fehler unten genau zu identifizieren±5°und sorgt für einen reibungslosen und zuverlässigen Start.

Sensorlose Vektorsteuerung mit optionaler geschlossener Regelschleife

Der FD300 priorisiert leistungsstarke sensorlose Vektorsteuerung und unterstützt zugleich:

• Absolute Encoder

• Inkrementelle Encoder

• Resolver-Rückmeldung

Da Encodergeräte in unterirdischen Minen anfällig für Feuchtigkeit, Staub und mechanische Schäden sind, verbessert die sensorlose Lösung die Systemzuverlässigkeit erheblich und sorgt gleichzeitig für eine ausgezeichnete Leistung bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Dedizierte Förderbandsteuerungsfunktionen

Der FD300 bietet eine umfassende Palette von förderbandspezifischen Funktionen, darunter:

• Master-Slave-Multi-Drive-Leistungsverteilung

• Weniger als5 % Leistungsabweichungzwischen Master- und Slave-Laufwerken

• Verstellbare Beschleunigungs- und Verzögerungszeit von0 bis 1800 Sekunden

• Sanftes Anfahren und Stoppen zur Reduzierung der Riemenspannung

• DC-Bremsung für Rückwärtsschutz

• Rekuperatives Bremsen für Bergabtransport

• Stallschutz

• Riemenbruchschutz

• Step-out-Schutz

• Demagnetisierungsschutz für Permanentmagnete

Regenerative Energierückkopplung

Für lange Bergbauförderbänder, die häufig im Bergbau verwendet werden, unterstützt die FD300:

• Vier-Quadranten-regenerative Operation

• Active Front End (AFE)-Technologie

• Betrieb mit hohem Leistungsfaktor

• Energierückgewinnung ins Netz

Anwendungsfall: Kohlemine in Guizhou, China

Die FD300-Serie wurde erfolgreich in einer Kohlemine eingesetzt, die von einer provinziellen Energiegruppe in Guizhou, China, betrieben wird.

FGI lieferte eine vollständige Antriebslösung, bestehend aus einer solchenFD300-355G-6 Hauptantriebund einenSklavenantrieb, wobei das traditionelle Induktionsmotor- und Getriebegetriebesystem durch eine Permanentmagnet-Direktantriebslösung ersetzt wurde.

Um die Anforderungen des Kunden an maximaler Betriebssicherheit zu erfüllen, entwickelte FGI eine maßgeschneiderte VarianteMaster-Slave / eigenständiger Schaltmodus.

Wenn entweder ein Motor oder ein Wechselrichter nicht verfügbar ist, kann der verbleibende Antrieb unabhängig weiterlaufen, was die Produktionsausfallzeiten erheblich verringert und die Gesamtverfügbarkeit des Systems verbessert.

Wichtige Vorteile

1. Reduzierte mechanische Belastung

Der FD300 ermöglicht einstellbare Startzeiten von1 bis 3600 Sekunden(typischerweise zwischen 60 und 120 Sekunden konfiguriert), wobei die Riemenspannung und mechanische Stöße minimiert werden, während die Lebensdauer von Walzen, Trommeln und Förderkomponenten verlängert wird.

2. Präzise Mehrmotorige Lastverteilung

Durch intelligente Master-Slave-Koordination hält das System die Leistungsabweichung unten aufrecht5%, die eine ausgewogene Lastverteilung gewährleistet und eine Überhitzung des Motors verhindert.

3. Zuverlässiger Start mit schwerer Last

Die Fähigkeit zu produzieren180 % Nenndrehmoment bei niedriger Geschwindigkeitermöglicht einen reibungslosen Start, selbst wenn das Förderband voll beladen ist, wodurch Stallbedingungen effektiv beseitigt werden.

4. Verbesserte Energieeffizienz

Der VFD passt die Förderbandgeschwindigkeit automatisch entsprechend dem Materialfluss an.

Wenn das Förderband unter Teillast oder Leerlaufbedingungen betrieben wird, wird unnötiger Hochgeschwindigkeitsbetrieb vermieden, was Folgendes reduziert:

• Energieverbrauch

• Mechanischer Verschleiß

• Gesamtbetriebskosten

Fazit

Die von FGI unabhängig entwickelte Permanentmagnet-Direktantriebssteuerung ist speziell für langsame, hochpolige Permanentmagnet-Trommelmotoren in Bergbaufördersystemen optimiert.

Durch fortschrittliche Vektorsteuerung, intelligente Master-Slave-Koordination, regenerative Energierückkopplung und umfassende Schutzfunktionen nutzt die FD300-Serie die Vorteile der Permanentmagnet-Direktantriebstechnologie voll aus.

Die Lösung hilft Bergbauunternehmen, die Betriebseffizienz zu steigern, den Energieverbrauch zu senken, den Wartungsbedarf zu minimieren und die Produktionszuverlässigkeit zu erhöhen, was langfristigen Mehrwert für moderne, intelligente und nachhaltige Bergbaubetriebe schafft.