O‘tgan zamon: Er osti konchiligida dastlabki elektr motorlari qanday o‘zgarishlar kiritdi

Kon qazib olish elektrlashtirilishni boshlagan lahza

Dasturlashtiriladigan boshqaruvchilar, raqamli haydovlar va holat monitoring tizimlari sanoat korxonalarida standart bo'lishidan ancha oldin, kon muhandislari ancha murakkab vazifaga duch kelgan: uzoq va xavfli yer osti sharoitlarida ishonchli quvvatni yetkazib berish.

AQSh g'arbidagi kon shaharlarida, ayniqsa Wallace, Idaho kabi kumushga boy hududlarda, bug' bilan ishlaydigan mashinalardan elektr motor tizimlariga o'tish mineral qazib olish iqtisodiyoti va xavfsizligini tubdan o'zgartirdi. Katta kompressorlar, ko'tarish qurilmalari va tashish tizimlari sanoat elektrlashtirishining dastlabki sinov maydonlari bo'ldi.

Ushbu tizimlarni bugungi kunda ham ajablantiradigan narsa faqat ularning hajmi emas, balki ko'plab muhandislik tamoyillari zamonaviy haydovlar va harakat boshqaruv tizimlari ichida hanuzgacha dolzarb bo'lib qolganidir.

Elektr energiyasi uzoqdagi kon ishlariga yetib boradi

Yigirmanchi asr boshida elektr infratuzilmasi yirik sanoat markazlaridan tashqarida cheklangan edi. Konlar ko'pincha barqaror kommunal tarmoqlardan uzoq, yakkaxon tog'larda tashkil etilgan. Bug' dvigatellari dastlabki izlanishlarda afzal yechim bo'lib qolgan, chunki ko'mir yoqilg'ili tizimlar mustaqil ishlay olgan.

Faqatgina kon uzoq muddat foyda keltirishini ko'rsatgandan so'ng, operatorlar elektr taqsimot tizimlarini o'rnatish uchun zarur investitsiyalarni asoslashgan. Natijada, ushbu davr mashinalarining ko'pchiligi bug' va elektr haydovchi konfiguratsiyalarini qo'llab-quvvatlash uchun maxsus ishlab chiqilgan.

Ushbu gibrid muhandislik falsafasi kon kompaniyalariga butun mexanik tizimlarni almashtirmasdan asta-sekin elektr motorlariga o'tishga yordam bergan.

Siqilgan havo: yer osti ishlarining hayot manbai

Tarixiy kon qazib olish ishlaridagi eng muhim tizimlardan biri siqilgan havo hosil qilish edi. Yer ostida yangi havo oqimi ishchilar hayoti uchun zarur edi, ammo siqilgan havo shuningdek, elektr chaqnashlari yong'in xavfi tug'diradigan xavfli hududlarga mexanik energiyani xavfsiz uzatish usulini taqdim etgan.

Yerdan yuqorida o'rnatilgan katta kompressor stansiyalari burg'ulash uskunalari, kon aravachalari va ko'tarish tizimlari uchun nafas olish va pnevmatik quvvatni ta'minlagan.

1-rasm. Dastlabki kon qazib olish kompressor tizimlari yer osti ishlarida siqilgan havoni hosil qilish uchun katta tormoz g'ildiraklari va elektr motorlarini birlashtirgan.

Arqon bilan boshqariladigan mexanik uzatish

Zamonaviy to'g'ridan-to'g'ri haydovchi motorlardan farqli o'laroq, dastlabki kompressor o'rnatmalari aylanish energiyasini uzatish uchun ulkan tormoz g'ildiraklari va arqon-kamar uzatish tizimlariga tayanardi. Bir nechta arqon halqalari zamonaviy serpantin kamarlariga o'xshab, momentni taqsimlab, zarba yukini kamaytirardi.

Bu tizimlar shuningdek, motor va kompressor bosqichlari orasida silliq ulanishni ta'minlovchi dastlabki mexanik klatchlar sifatida xizmat qilgan.

2-rasm. Arqon-kamar puleylari aylanish tezligini kamaytirib, DC motordan kompressor yig‘ilmasiga moment uzatishni osonlashtirdi.

Cho‘tkali DC motorlarning o‘sishi

Cho‘tkali DC motorlar konchilikda jozibali bo‘ldi, chunki ular zamonaviy o‘zgaruvchan chastotali drayverlar paydo bo‘lishidan ancha oldin yuqori boshlang‘ich moment va sozlanadigan tezlik xususiyatlarini taqdim etdi.

Kommutator va cho‘tka yig‘ilmasi rotor o‘ramlari orqali tok yo‘nalishini mexanik tarzda almashtirib, uzluksiz aylanish va nisbatan oddiy tezlik nazoratini ta’minladi.

3-rasm. Erta DC motorlar rotor tokini almashtirish va o‘zgaruvchan tezlikda ishlash uchun ochiq kommutator cho‘tkalari bilan ishlagan.

Zamonaviy sanoatlar asosan AC inverterli tizimlarga o‘tgan bo‘lsa-da, DC motor davrida ishlab chiqilgan ko‘plab moment nazorati tushunchalari hozirgi kunda kon va og‘ir jarayon sanoatlarida ishlatiladigan sanoat drayv arxitekturalariga ta’sir qilmoqda.

Zamonaviy quvvat elektronikasidan oldingi motor-generator to‘plamlari

Ushbu davrning eng qiziqarli muhandislik yechimlaridan biri motor-generator to‘plami edi. Doimiy chastotali AC motorlar katta tishli kamaytirishlarsiz past tezlikda yuqori momentni oson ta’minlay olmagani uchun muhandislar aylanuvchi aylantirish tizimlarini ishlab chiqdilar.

AC motor mexanik tarzda DC generatorni aylantirdi, u esa keyin kompressor motoriga nazorat qilinadigan DC quvvat ta’minladi. Bu tartib operatorlarga katta mexanik tishli qutilarsiz silliq tezlikni boshqarishga imkon berdi.

4-rasm. Aylanuvchi motor-generator tizimlari yarim o‘tkazgichli drayv texnologiyasi paydo bo‘lishidan oldin sozlanadigan DC quvvatni ta’minladi.

Ko‘p jihatdan, bu tizimlar hozirgi katta hajmdagi kon avtomatlashtirishida keng qo‘llaniladigan zamonaviy regenerativ drayv tizimlari va quvvat aylantirish platformalarining sanoat ajdodlari edi.

Ruda ko‘tarish faqat kuch bilan emas, balki boshqaruv bilan ham talab qilindi

Chuquroq burg‘ulardan vertikal ravishda ruda chiqarish yana bir katta muhandislik muammosini keltirib chiqardi: nazorat ostida sekinlashish. Og‘ir ruda chelaklari tortish kuchi ostida tushayotganda ko‘tarish tizimlarida katta aylanish energiyasi hosil bo‘ladi.

To‘g‘ri tormoz nazoratisiz, simli barabanlar haddan tashqari tezlashishi mumkin bo‘lib, bu jiddiy mexanik xavflarni keltirib chiqaradi.

Kon operatorlari bu muammoni ortiqcha elektr energiyasini issiqlikka aylantiruvchi qarshi qarshilik asosidagi tormoz tizimlari orqali hal qilishdi. Bugungi standartlarga nisbatan sodda bo‘lsa-da, ishlash printsipi sanoat drayverlarida qo‘llaniladigan zamonaviy dinamik tormozlash usullariga juda o‘xshaydi.

5-rasm. Erta tormoz qarshilari ko'taruvchi tushish tezligini nazorat qilishga yordam berdi va kon uskunalarining mexanik eskirishini kamaytirdi.

Bugungi kunda ushbu tushunchalar zamonaviy VFD va AC drayv platformalariga integratsiyalangan ilg‘or regenerativ texnologiyalarga aylangan bo‘lib, konchilik korxonalariga tormozlash energiyasini ancha samarali tarzda tiklash va qayta taqsimlash imkonini beradi.

Batareya va pnevmatik kon aravachalari tizimlari

Yer osti tunnellarida transport uchun ixcham va ishonchli mobil quvvat tizimlari talab qilindi. Ikkita asosiy yechim paydo bo‘ldi: siqilgan havo lokomotivlari va batareyali elektr aravachalar.

Pnevmatik tizimlar portlovchi yer osti atmosferalarida elektr arkini oldini olgani uchun katta xavfsizlik afzalligini taklif qildi. Ammo siqilgan havo saqlash sig‘imi ish davomiyligini chekladi.

Batareya bilan ishlaydigan aravachalar ko‘proq operatsion moslashuvchanlikni ta’minladi, ammo cho‘tali motorlardan kelib chiqadigan chaqnash xavfi va batareya chidamliligi cheklovlarini keltirib chiqardi. Hatto ushbu dastlabki tizimlarda ham kon muhandislari xavfsizlik, samaradorlik va ishlash vaqtini muvozanatlashni boshlagan — bu sanoat elektrifikatsiyasida hozir ham markaziy muammolar.

Zamonaviy sanoat harakatini boshqarish asoslari

Ushbu dastlabki konchilik tizimlariga nazar tashlash ko‘rsatadiki, ko‘plab zamonaviy sanoat texnologiyalari asosan bir asrdan ortiq oldin ishlab chiqilgan mexanik va elektr tamoyillaridan rivojlangan.

DC tork nazorati, regenerativ tormozlash, aylanuvchi quvvatni aylantirish yoki harakatni sinxronlashtirishni o‘rganishdan qat’i nazar, zamonaviy avtomatlashtirish tizimlarining muhandislik DNKsi to‘g‘ridan-to‘g‘ri ushbu konchilik o‘rnatmalariga borib taqaladi.

Ko‘plab jihatlari bilan tarixiy konchilik infratuzilmasi integratsiyalashgan sanoat harakatini boshqarishning eng dastlabki keng ko‘lamli namoyishlaridan biridir.

6-rasm. Konchilik merosi ko‘rgazmalari bugungi kunda ham ko‘rinadigan eng qadimgi sanoat elektrifikatsiyasi tizimlaridan ba'zilarini saqlab qoladi.

Nega Bu Mashinalar Hali Ham Muhim

Zamonaviy kon qazib olish joylari endi bashoratli diagnostika, raqamli egizaklar, holat monitoringi va yuqori samarali o‘zgaruvchan tezlikli drayvlarga tayanadi. Ammo asosiy vazifa o‘zgarmagan: materialni xavfsiz, ishonchli va samarali tarzda ekstremal ish sharoitlarida harakatlantirish.

Muallifning fikricha, ushbu tarixiy tizimlar bugungi avtomatlashtirish muhandislari tomonidan ko‘proq e'tibor talab qiladi, chunki ular raqamli boshqaruv mavjud bo‘lmasdan oldin nafis muhandislik yechimlari qanday paydo bo‘lganini ko‘rsatadi. Hozirgi motor boshqaruv tizimlarining ko‘plab tushunchalari kamroq vositalar bilan ishlagan muhandislar tomonidan mexanik va elektr jihatdan hal qilingan.

Daniel Mercer | Katta sanoat tizimlari muxbiri

Daniel Mercer sanoat elektrifikatsiyasi, aylanuvchi mashinalar va avtomatlashtirish infratuzilmasini qamrab olgan 14 yildan ortiq tajribaga ega. Uning tajribasi Siemens drayv tizimlari, GE sanoat motorlari va og‘ir jarayon sanoatlari uchun holatni monitoring qilish ilovalarini o‘z ichiga olgan harakatni boshqarish loyihalarini o‘z ichiga oladi.