Làm thế nào để bạn chọn thiết bị truyền động điện phù hợp cho các loại van khác nhau trong mỏ?

Hoạt động khai thác hiện đại là một bản giao hưởng phức tạp của máy móc hạng nặng, quy trình chính xác và các quy trình an toàn nghiêm ngặt. Trọng tâm của nhiều hệ thống quan trọng—từ vận chuyển bùn và kiểm soát thông gió đến quản lý nước và chữa cháy—là sự tương tác quan trọng giữa các van và các thiết bị điều khiển chúng: bộ truyền động. Lựa chọn quyền thiết bị truyền động điện mỏ than không phải là vấn đề mua sắm đơn giản; đó là một quyết định kỹ thuật cơ bản ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động, tuân thủ an toàn và tổng chi phí sở hữu. Lựa chọn sai có thể dẫn đến thất bại thảm hại, trong khi lựa chọn đúng sẽ đảm bảo độ tin cậy trong những điều kiện khắt khe nhất trên Trái đất.

Hiểu môi trường hoạt động cốt lõi

Trước khi đi sâu vào các loại van, bắt buộc phải đánh giá đầy đủ môi trường khắc nghiệt mà van thiết bị truyền động điện mỏ than phải biểu diễn. Bối cảnh này quyết định mọi thông số kỹ thuật tiếp theo.

Bầu không khí của mỏ dưới lòng đất nổi tiếng là thù địch. Nó được đặc trưng bởi sự phổ biến bụi than và có khả năng bầu không khí bùng nổ , đòi hỏi những tiêu chuẩn cao nhất về chứng nhận chống cháy nổ . Thiết bị phải được thiết kế để ngăn chặn mọi tia lửa hoặc vụ nổ bên trong, ngăn không cho nó đốt cháy bầu không khí xung quanh. Hơn nữa, mức độ cao của độ ẩm và tiềm năng cho ngâm nước nhu cầu đặc biệt cao xếp hạng bảo vệ xâm nhập (IP) , thường là IP67 hoặc IP68, để ngăn hơi ẩm làm hỏng các thiết bị điện tử và bánh răng nhạy cảm bên trong.

Rung và sốc từ máy móc gần đó và hoạt động địa chất là những yếu tố không đổi. Bộ truyền động phải được chế tạo chắc chắn để chịu được các lực này mà không khiến các bộ phận bên trong bị lệch trục hoặc hư hỏng. Về mặt vật lý, không gian trong các hầm mỏ và đường hầm thường bị hạn chế nghiêm trọng, khiến cho kích thước của thiết bị truyền động và cấu hình lắp đặt một mối quan tâm quan trọng. Cuối cùng, bộ truyền động sẽ cần tích hợp liền mạch với hệ thống hiện có của mỏ. hệ thống điều khiển , cho dù đó là trạm nút nhấn cục bộ đơn giản hay hệ thống điều khiển phân tán (DCS) phức tạp sử dụng các giao thức tiêu chuẩn ngành. Sự kết hợp của các yếu tố này làm cho việc lựa chọn một thiết bị truyền động điện mỏ than một lĩnh vực độc đáo và chuyên biệt.

Tiêu chí lựa chọn chính cho thiết bị truyền động điện mỏ than

Quá trình lựa chọn được xây dựng dựa trên nền tảng của một số tiêu chí kỹ thuật và môi trường không thể thương lượng. Những yếu tố này tạo thành danh sách kiểm tra mà tất cả các tiềm năng thiết bị truyền động điện mỏ than các lựa chọn phải được đánh giá.

Chứng nhận chống cháy nổ: Đây là yêu cầu an toàn quan trọng nhất. Thiết bị truyền động phải có chứng nhận từ các tổ chức được công nhận như ATEX, IECEx hoặc MSHA để sử dụng trong các vùng nguy hiểm cụ thể (ví dụ: Vùng 1 hoặc Vùng 21). Dấu chứng nhận trên thiết bị xác nhận rằng thiết bị đã được kiểm tra và phê duyệt để hoạt động an toàn trong môi trường có bụi hoặc khí dễ cháy. Không bao giờ lắp đặt thiết bị truyền động không được chứng nhận ở khu vực có khả năng gây nổ của mỏ.

Xếp hạng Bảo vệ chống xâm nhập (IP): Xếp hạng này, được xác định theo tiêu chuẩn IEC 60529, cho biết mức độ bảo vệ chống lại các vật thể rắn và chất lỏng. MỘT thiết bị truyền động điện mỏ than thường phải có xếp hạng tối thiểu là IP67, đảm bảo khả năng bảo vệ chống bụi xâm nhập và ngâm trong nước ở độ sâu tới 1 mét trong 30 phút. Đối với các ứng dụng mà van có thể bị ngập nước hoặc bị rửa trôi ở áp suất cao, bắt buộc phải có xếp hạng IP68.

Đầu ra mô-men xoắn: Bộ truyền động phải tạo ra đủ lực quay (mô-men xoắn) để vận hành van trong mọi điều kiện có thể, bao gồm cả mô-men xoắn ly khai tối đa cần thiết để mở một van đã được đặt dưới áp suất và mô-men xoắn chạy cần thiết để giữ cho nó di chuyển. Việc lựa chọn một bộ truyền động không đủ mô-men xoắn là nguyên nhân chính dẫn đến hỏng hóc. Thông lệ tiêu chuẩn là chọn một bộ truyền động có công suất mô-men xoắn vượt quá mô-men xoắn yêu cầu của van ở mức an toàn.

Chu kỳ nhiệm vụ và điện áp: các chu kỳ nhiệm vụ đề cập đến tần suất hoạt động. Một số van hoạt động không thường xuyên (van cách ly), trong khi một số van khác điều biến liên tục (van điều khiển). Thiết bị truyền động phải được đánh giá về tần suất hoạt động dự kiến ​​của nó. Tương tự, điện áp nguồn sẵn có trong mỏ (ví dụ: 24V DC, 110V AC, 240V AC, 480V AC) phải phù hợp với điện áp thiết kế của bộ truyền động để đảm bảo hoạt động bình thường và tránh hư hỏng.

Tùy chọn kiểm soát và phản hồi: Hiện đại thiết bị truyền động điện mỏ than các đơn vị cung cấp một loạt các tùy chọn điều khiển. Các mẫu cơ bản có thể cung cấp chức năng đóng/mở đơn giản, trong khi các mẫu nâng cao cung cấp chức năng tương ứng. điều khiển điều biến để điều chỉnh dòng chảy chính xác. Chiết áp hoặc bộ mã hóa tích hợp cung cấp thông tin quan trọng phản hồi vị trí đến phòng điều khiển, xác nhận trạng thái thời gian thực của van. Dữ liệu này rất cần thiết cho việc kiểm soát quy trình tự động và giám sát an toàn.

Khớp bộ truyền động với loại van

các heart of the selection process is the marriage between the actuator’s performance characteristics and the specific requirements of the valve it will operate. Different valve types present unique challenges and demands.

Van bi: Hoạt động một phần tư

Van bi có mặt khắp nơi trong khai thác để bật/tắt và chuyển hướng dịch vụ trong đường dẫn bùn, nước và không khí. Hoạt động của chúng là một vòng quay 90 độ (quay một phần tư) đơn giản.

Yêu cầu thiết bị truyền động: Đối với một thiết bị truyền động điện mỏ than trên một van bi, mô-men xoắn là sự cân nhắc hàng đầu. Bộ truyền động phải khắc phục được ma sát của phốt và mọi chênh lệch áp suất trên quả bóng. Mô-men xoắn ly khai đặc biệt quan trọng đối với các van có thể đã đứng yên trong thời gian dài. Bộ truyền động phải cung cấp khả năng xoay 90 độ sắc nét và giữ cố định ở vị trí khi kết thúc mỗi hành trình. Thiết kế nhỏ gọn thường có lợi do hạn chế về không gian xung quanh các van thông thường này. Đối với dịch vụ bật/tắt tiêu chuẩn, điều khiển hai dây đơn giản cho các lệnh mở/đóng thường là đủ, mặc dù phản hồi vị trí rất được khuyến khích để chỉ báo trạng thái từ xa.

Giá trị bướm: Mô-men xoắn thấp, đường kính lớn

Van bướm được ưa chuộng vì thiết kế nhỏ gọn, nhẹ so với đường kính ống lớn, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng lưu lượng lớn như kiểm soát thông gió, đường nước chính và vận chuyển bùn.

Yêu cầu thiết bị truyền động: Trong khi van bướm thường yêu cầu ít hơn mô-men xoắn hoạt động so với các van bi cùng kích thước, đường kính lớn phổ biến trong khai thác mỏ vẫn có thể cần lực đáng kể. Bộ truyền động phải có kích thước chính xác để xử lý mô-men xoắn này mà không bị quá khổ, gây lãng phí năng lượng và không gian. Thách thức chính là đĩa của van, tùy thuộc vào vị trí của nó trong dòng chảy, có thể chịu tác dụng của lực thủy động lực. MỘT thiết bị truyền động điện mỏ than phải đủ chắc chắn để giữ đĩa chắc chắn ở vị trí được điều chế trước các lực này. Kiểm soát điều chế chính xác là yêu cầu chung đối với van bướm trong hệ thống thông gió, nơi luồng không khí phải được quản lý cẩn thận.

Van cổng: Lực đẩy cao, chuyển động tuyến tính

Van cổng chủ yếu được sử dụng để cách ly trong dịch vụ bật/tắt khi cần có độ kín chặt. Chúng phổ biến trên các đường cấp nước chính và các ứng dụng áp suất cao khác. Không giống như van quay một phần tư, chúng yêu cầu đầu ra tuyến tính nhiều vòng để nâng và hạ cổng.

Yêu cầu thiết bị truyền động: các fundamental requirement for operating a gate valve is lực đẩy , hoặc lực tuyến tính, không phải mômen quay. MỘT thiết bị truyền động điện mỏ than phải được kết hợp với một cơ chế chuyển đổi đầu ra quay của nó thành lực đẩy tuyến tính. Điều này thường đạt được thông qua một đai ốc có ren. Bộ truyền động phải tạo ra đủ lực đẩy để vượt qua ma sát tĩnh và đặt chặt van mà không tác dụng lực quá mạnh có thể làm hỏng thân hoặc cổng van. Chu kỳ hoạt động thường thấp vì các van này không được thiết kế để hoạt động thường xuyên. Khả năng kiểm soát lực đẩy đầu ra một cách chính xác là dấu ấn của bộ truyền động chất lượng cao cho ứng dụng này.

Van cầu: Điều khiển điều biến chính xác

Van cầu là loại van được lựa chọn cho các ứng dụng yêu cầu kiểm soát dòng chảy và tiết lưu chính xác, chẳng hạn như hệ thống cấp hóa chất hoặc các điểm phun nước chính xác. Thiết kế của chúng cho phép điều chỉnh tốt vị trí phích cắm so với ghế ngồi.

Yêu cầu thiết bị truyền động: các thiết bị truyền động điện mỏ than đối với một van cầu phải vượt trội độ chính xác và điều chế . Nó cần di chuyển thân van theo từng bước nhỏ, chính xác và giữ vị trí của nó một cách chính xác trước các lực dòng chảy động. Phản hồi vị trí có độ phân giải cao là không thể thương lượng để tích hợp vào vòng điều khiển quy trình. Bộ truyền động cũng phải cung cấp đủ lực đẩy để vượt qua áp suất hệ thống tác động lên phích cắm. Quá trình lựa chọn bao gồm việc kết hợp lực đẩy của bộ truyền động và độ phân giải điều khiển với các yêu cầu điều khiển cụ thể của quy trình.

Van cổng dao: Lực đẩy cao cho bùn và chất rắn

Van cổng dao được thiết kế đặc biệt để xử lý bùn dày, bùn và vật liệu có chất rắn lơ lửng, vốn là đặc hữu của quản lý chất thải và xử lý than.

Yêu cầu thiết bị truyền động: các primary demand on the actuator is extremely high lực đẩy output . Bộ truyền động phải cung cấp lực cần thiết để điều khiển cổng được mài sắc thông qua vật liệu nhớt, mài mòn và thường được đóng gói rắn để đạt được khả năng đóng. Môi trường là một trong những môi trường dễ bị mài mòn nhất, do đó, bộ truyền động, dù không nằm trong đường dẫn dòng chảy trực tiếp, vẫn phải được bảo vệ khỏi bụi và chất tràn lan tràn. Độ bền và khả năng lực đẩy cao là ưu tiên tuyệt đối của ứng dụng này, thường vượt xa nhu cầu điều khiển phức tạp.

Bảng: Tóm tắt các yêu cầu về thiết bị truyền động theo loại van