Spolehlivé motory pro dopravníkové systémy do těžkých provozních podmínek

Protože dopravníkové systémy pro velké zatížení vyžadují vysokou úroveň spolehlivosti, jsou podle technických odborníků společnosti ABB synchronní motory s permanentními magnety ideální volbou pro jejich pohon, protože eliminují potřebu užití převodovky, zvyšují provozuschopnost a dostupnost celého systému, přičemž snižují náklady na údržbu.

Těžební společnosti stále častěji obracejí svou pozornost na dopravníkové systémy do těžkých provozních podmínek určené k přepravě rud a jiných materiálů kvůli vzdáleným provozním areálům, větším přepravním vzdálenostem a větším výkonům. Tyto dopravníky hrají při výrobě zásadní roli, což znamená, že musejí poskytovat mimořádnou provozuschopnost.

Jouni Tervaskanto, produktový manažer pro synchronní motory společnosti ABB, vysvětluje: „Synchronní motory mohou dodávat hnací sílu a točivý moment potřebný pro náročné aplikace. Pracují při nižších rychlostech než indukční motory, a mohou proto přímo pohánět bubny dopravníků, aniž by bylo nutné použít převodovky. Pohon bez převodů činí dopravníkový systém mnohem spolehlivějším.“

Převodovky obsahují součásti, které se mohou opotřebovávat, přičemž selhání pouze jediné součásti může způsobit zastavení celé výroby v areálu. Použití synchronních motorů bez převodovek zvyšuje spolehlivost, dostupnost a prodlužuje životnost tohoto zařízení.

„Pohony bez převodovek přinášejí také další výhody“, říká Tervaskanto. „Náklady na údržbu se sníží, protože už není třeba kontrolovat, mazat převodové skříně a provádět jejich údržbu. Zlepší se i účinnost, protože jsou eliminovány ztráty třením mezi součástmi převodovky. Hnací systémy bez převodů potřebují méně přístrojového vybavení a také se hodí do menších prostorů, což je velmi důležité, když jsou prostorové rozměry omezeny.“

Návrh motoru tak, aby vyhovoval dopravníku

Každý dopravníkový systém pro vysoké zatížení je unikátní. Druh použitých dopravníků určuje typ rudy, uhlí nebo jiného přepravovaného materiálu, délky pásu, sklony, úhly a celková světlost v tunelech. Na volbu mají také vliv měnící se okolní podmínky. Vysoké nadmořské výšky mohou např. znamenat extrémní kolísání teploty. Nízké teploty a nízké úrovně vlhkosti rovněž ovlivňují druh potřebného dopravníku.

Přizpůsobením každého motoru pro jeho konkrétní použití lze dosáhnout nejvyšší úrovně spolehlivosti a co nejdelší životnost. „Návrh motoru tak, aby vyhovoval přesným potřebám jednotlivých dopravníkových systémů, vyžaduje široké uplatnění a průmyslové know-how ze strany výrobce motorů,“ uvádí Kulchada Sanguannam, obchodní ředitel ABB pro těžební motory. „Například tým inženýrů ve společnosti ABB při své konstrukční práci bere v úvahu celou řadu parametrů.“

Úvahy při navrhování motorů

Při navrhování motorů pro těžební dopravníkové systémy je obvykle nezbytné věnovat zvláštní pozornost následujícím pěti bodům: ložiska, opláštění, způsob uchycení, stupeň krytí a buzení.

Kromě běžného uspořádání se dvěma sadami ložisek mohou být motory zkonstruovány s jedním ložiskem, nebo dokonce i bez ložisek (konstrukce bez ložisek nebo „převislá“ konstrukce). Ve druhém případě je buben dopravníku uložen na jedné hřídeli spolu s rotorem. Tato speciální uspořádání ložisek preferují někteří výrobci dopravníků, aby se optimalizoval celý systém. Snížení počtu ložisek pomáhá zvýšit spolehlivost, ovšem to může být provedeno pouze tehdy, je-li samotný dopravník dostatečně robustní a nainstalovaný na pevném podkladu.

Opláštění motoru může být přizpůsobeno pro snazší přepravu v tunelech a dalších místech, kde je prostor omezen. To vyžaduje, aby výzkumně- vývojové a inženýrské týmy výrobců motorů používaly pro výpočet pevností materiálu pokročilé nástroje na bázi metody konečných prvků (FEM) a zajistily, že úpravy se budou provádět bezpečně, aniž by byla v kritických oblastech ohrožena pevnost tělesa pláště.

Způsob uchycení motoru je navržen případ od případu. Výhodou velkých synchronních motorů oproti indukčním motorům je, že jsou odolnější proti pohybu rotoru díky jejich větší vzduchové mezeře.

Stupeň krytí IP (ochrana proti vniknutí) je u motorů pro dopravníky důležitý, protože doly jsou obvykle charakteristické prašným, vlhkým a korozivním prostředím. Synchronní motory ABB určené pro dopravníky mají stupeň krytí až IP55. Přívod vzduchu do synchronního motoru je filtrován a těleso pláště motoru je navrženo tak, aby se nevytvářely otvory, kudy by mohl vstupovat nefiltrovaný vzduch. Vysoký stupeň IP usnadňuje čištění vnějšího povrchu, aniž by hrozilo nebezpečí průniku nečistot dovnitř tělesa pláště motoru a jeho poškození.

Buzení motorů pro dopravníky obvykle zajišťuje stejnosměrný proud odebíraný z pohonů dopravníkového systému s variabilní rychlostí. Stejnosměrný proud se přivádí k rotoru pomocí kartáčů a sběracích kroužků – součástí, které jsou citlivé na okolní podmínky. Výrobce motoru by měl optimalizovat výběr materiálu kartáčů (např. stříbro), aby bylo zajištěno, že jejich opotřebení je konstantní a stabilní a že potřebu jejich výměny bude možné dostatečně předem očekávat. To vyžaduje aplikační zkušenosti a know-how týkající se chování konstrukcí a materiálů kartáčů v různých podmínkách.

Další úvahy

Tým projektantů by měl rovněž brát v úvahu faktory specifické pro každou aplikaci, jako je teplota a vlhkost, a řešit je ve spolupráci s výrobcem a zákazníkem dopravníku.

Celková spolehlivost průmyslových elektrických motorů, zejména motorů, které jsou nasazeny v těžkých podmínkách, jako jsou doly, je silně závislá na kvalitě izolačního systému. Systém MICADUR^® Compact Industry (MCI), používaný u velkých synchronních motorů společnosti ABB, je založen na vakuové tlakové impregnaci (VPI) a ukázal se jako mimořádně spolehlivý i v těch nejdrsnějších prostředích. Používá se v ABB již několik desetiletí a expedovaly se s ním desítky tisíc velkých motorů a generátorů.

Ve fázi návrhu motoru je nutné vzít v úvahu také logistiku a montáž. Přeprava velkých zařízení, jako jsou motory, totiž vyžaduje speciální opatření, zejména pokud jde o důl na vzdáleném místě s omezeným přístupem. To je však možné vyřešit přepravou rotoru a statoru zvlášť, aby se zmenšila hmotnost jednotlivých balení. I jiné části mohou být navrženy tak, aby byly odnímatelné a přispěly ke snadnější přepravě.

Jestliže se motor staršího dopravníku ocitne na konci své životnosti, je možné navrhnout výměnu „kus za kus“, přestože původní výkresy už nejsou k dispozici. Společnost ABB může často navrhnout i náhrady za motory od jiných dodavatelů. Pokročilé inženýrské nástroje jako FEM se používají k přizpůsobení za účelem přesného uložení a zajištění vysoké spolehlivosti.

Motory dopravníků pro velké zatížení hrají rozhodující roli při provozu dolu, a je-li potřebná podpora, musejí se rychle dostat na místo. Výrobce motoru by měl být schopen reagovat z místní podpůrné pobočky.

Společnost ABB dodává zařízení pro těžební dopravníkové systémy po celém světě. Největší z těchto systémů se rozkládá na několika kilometrech, zahrnuje velmi strmé stoupání a může přepravovat více než 10 000 tun materiálu za hodinu.

---

Vyšlo v časopise Elektro č. 6/2019 na straně 18. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.