کاربرد اینورتر در صنایع معدن

در یک معدن، توقف چند دقیقه‌ ای نوار نقاله، سنگ‌ شکن، پمپ یا سیستم تهویه می‌ تواند کل زنجیره استخراج و انتقال مواد را مختل کند. بیشتر این تجهیزات با الکتروموتور های توان بالا کار می‌ کنند و راه‌ اندازی مستقیم آن‌ ها جریان زیادی از شبکه می‌ کشد. نتیجه می‌ تواند افت ولتاژ، افزایش تنش مکانیکی روی گیربکس و کوپلینگ، بالا رفتن دمای موتور و افزایش هزینه تعمیرات باشد. اینجاست که کاربرد اینورتر در صنایع معدن از یک وسیله ساده برای تنظیم دور فراتر می‌ رود و به بخشی از سیستم کنترل فرایند تبدیل می‌ شود. اینورتر یا درایو فرکانس متغیر با کنترل فرکانس و ولتاژ ورودی موتور، امکان تنظیم دور، گشتاور و نحوه شتاب‌ گیری تجهیزات را فراهم می‌ کند. برای مثال، در یک نوار نقاله معدنی لازم نیست موتور هر بار با جریان راه‌ اندازی بالا و ضربه مکانیکی وارد مدار شود. این دستگاه می‌ تواند موتور را با رمپ مشخص راه‌ اندازی کرده و سرعت نوار را متناسب با حجم بار تنظیم کند.
در معادن، شرایط کاری هم ساده نیست؛ گرد و غبار، دمای بالا، بار های ضربه‌ ای، فاصله زیاد موتور تا تابلو و کارکرد طولانی‌ مدت باید هنگام انتخاب درایو در نظر گرفته شوند. بنابراین انتخاب اینورتر مناسب معدن فقط براساس توان نامی موتور انجام نمی‌ شود و نوع بار، گشتاور مورد نیاز و شرایط محیطی نقش تعیین‌ کننده دارند.

کاربرد اینورتر در نوار نقاله‌ معدنی

نوار نقاله یکی از اصلی‌ ترین نقاط مصرف الکتروموتور در معادن، کارخانه‌ های سنگ‌ شکنی و خطوط فرآوری مواد معدنی است. وقتی یک نوار نقاله بزرگ به روش مستقیم راه‌ اندازی می‌ شود، موتور باید در چند لحظه از حالت سکون به دور کاری برسد. این اتفاق فشار زیادی به تسمه، کوپلینگ، گیربکس، پولی و یاتاقان وارد می‌ کند. استفاده از اینورتر برای نوار نقاله معدن امکان تنظیم زمان شتاب‌ گیری را فراهم می‌ کند. به جای یک استارت ناگهانی، سرعت موتور طی چند ثانیه یا حتی چند ده ثانیه افزایش پیدا می‌ کند.

این قابلیت چند مزیت عملی دارد:

• کاهش ضربه به تسمه و سیستم انتقال قدرت
• کاهش جریان راه‌ اندازی موتور
• تنظیم سرعت نوار متناسب با ظرفیت تولید
• امکان راه‌ اندازی نرم نوار در حالت بارگذاری‌ شده
• کاهش احتمال پارگی تسمه یا آسیب به کوپلینگ
• هماهنگ‌ سازی چند نوار نقاله متوالی

در نوار های شیب‌ دار موضوع پیچیده‌ تر می‌ شود، چون موتور ممکن است در بعضی شرایط وارد حالت ژنراتوری شود. در چنین پروژه‌ هایی باید از درایو مناسب همراه با واحد ترمز، مقاومت ترمز استفاده شود.

استفاده از اینورتر در سنگ‌ شکن‌ ها

سنگ‌ شکن‌ ها بار یکنواختی ندارند. ورود ناگهانی قطعات بزرگ سنگ می‌ تواند گشتاور مورد نیاز موتور را در مدت کوتاهی افزایش دهد. به همین خاطر نمی‌ توان اینورتر سنگ‌ شکن را صرفاً با مقایسه عدد کیلووات موتور انتخاب کرد. برای سنگ‌ شکن‌ های فکی، مخروطی یا چکشی، درایو باید ظرفیت اضافه‌ بار مناسبی داشته باشد. در بعضی کاربرد ها، انتخاباین دستگاه یک رده بالاتر از توان نامی موتور منطقی است، اما این موضوع باید براساس جریان واقعی موتور، نوع سنگ‌ شکن و منحنی بار بررسی شود.
اینورتر در سنگ‌ شکن می‌ تواند سرعت موتور را کنترل کرده، جریان راه‌ اندازی را محدود کند و در بعضی خطوط، سرعت خردایش را با میزان خوراک هماهنگ سازد. یک نکته اجرایی مهم این است که کاهش بیش از حد سرعت سنگ‌ شکن همیشه مفید نیست. در دور پایین، سیستم خنک‌ کاری موتور ضعیف‌ تر می‌ شود و ممکن است گشتاور مورد نیاز همچنان بالا باقی بماند. بنابراین محدوده فرکانس کاری باید با مشخصات موتور و ماشین هماهنگ شود. در سیستم‌ های سنگ‌ شکن، استفاده از اینورتر ال اس امکان کنترل دقیق دور و گشتاور الکتروموتور را فراهم کرده و به کاهش جریان راه‌ اندازی و تنش‌ های مکانیکی تجهیزات کمک می‌ کند.

کاربرد درایو در فیدر و تجهیزات خوراک‌ دهی

فیدر وظیفه کنترل ورود سنگ و مواد معدنی به سنگ‌ شکن، آسیاب یا نوار نقاله را دارد. اگر سرعت فیدر ثابت باشد، تغییر حجم ورودی معدن می‌ تواند باعث پرشدگی بیش از حد سنگ‌ شکن یا کارکرد آن با ظرفیت پایین شود. با نصب این دستگاه روی الکتروموتور فیدر می‌ توان سرعت خوراک‌ دهی را متناسب با شرایط خط تغییر داد. این کار امکان ایجاد یک حلقه کنترل میان فیدر، سنگ‌ شکن و نوار نقاله را فراهم می‌ کند.
برای مثال، اگر جریان موتور سنگ‌ شکن از حد مشخصی بالاتر رود، PLC می‌ تواند فرمان کاهش فرکانس فیدر را به اینورتر بدهد. پس از کاهش بار سنگ‌ شکن، سرعت فیدر دوباره افزایش پیدا می‌ کند. این نوع کنترل باعث می‌ شود ظرفیت خط فرآوری پایدارتر شود و احتمال Overload تجهیزات کاهش پیدا کند. در فیدر ها و تجهیزات خوراک‌ دهی، استفاده از اینورتر اس اس آی امکان تنظیم دقیق سرعت ورود مواد را فراهم می‌ کند و به حفظ ظرفیت پایدار خط و جلوگیری از بارگذاری ناگهانی سنگ‌ شکن یا نوار نقاله کمک می‌ کند.

کنترل پمپ‌ معدن با اینورتر

معادن معمولاً به تعداد زیادی پمپ برای تخلیه آب، انتقال پساب، سیستم شست‌ و شو، فرآوری مواد معدنی و تأمین آب نیاز دارند. در بیشتر این کاربرد ها، کنترل دبی با شیر انجام می‌ شود؛ یعنی پمپ با سرعت کامل کار می‌ کند اما بخشی از فشار در شیر تلف می‌ شود. برای پمپ‌ های سانتریفیوژ، استفاده از اینورتر امکان تنظیم دبی از طریق تغییر دور موتور را فراهم می‌ کند. این روش می‌ تواند مصرف انرژی را به شکل محسوسی کاهش دهد، به‌ خصوص زمانی که پمپ بخش زیادی از ساعات کاری با ظرفیت کمتر از حداکثر کار می‌کند. اینورتر می‌ تواند براساس سیگنال سنسور فشار، سطح مخزن یا دبی‌سنج، دور پمپ را به صورت خودکار تنظیم کند. در سیستم تخلیه آب معدن، برای نمونه، سطح مخزن افزایش پیدا می‌کند و درایو سرعت پمپ را بالا می‌برد؛ با پایین آمدن سطح، دور موتور کاهش پیدا می‌کند. در سیستم‌ های پمپاژ معدن، استفاده از اینورتر پنتاکس امکان تنظیم دور الکتروموتور متناسب با دبی و فشار مورد نیاز را فراهم کرده و به کاهش مصرف انرژی و استهلاک پمپ کمک می‌ کند.

نقش اینورتر در سیستم تهویه معدن

در معادن زیر زمینی، فن‌های تهویه تجهیزات حیاتی محسوب می‌ شوند. این فن‌ ها باید حجم مناسبی از هوا را برای تخلیه گرد و غبار، گرما و گاز های موجود در تونل جابه‌جا کنند. کارکرد دائمی فن با حداکثر سرعت همیشه اقتصادی نیست. اینورتر فن معدن می‌ تواند سرعت فن را براساس نیاز واقعی تهویه تنظیم کند. در سیستم‌ های پیشرفته‌ تر، اطلاعات سنسور های کیفیت هوا، دما و فشار به PLC ارسال می‌ شود و PLC سرعت فن را از طریق درایو تغییر می‌ دهد. در این کاربرد باید به جریان راه‌ اندازی، منحنی گشتاور فن، توان موتور و شرایط محیطی توجه کرد. فن‌ های بزرگ ممکن است اینرسی بالایی داشته باشند و برای توقف سریع هم به سیستم ترمز مناسب نیاز پیدا کنند.

در پروژه‌ های تهویه معدن، انتخاب درایو مناسب تأثیر مستقیمی بر پایداری عملکرد فن و کاهش هزینه‌ های بهره‌ برداری دارد. استفاده از اینورتر اینوت در سیستم‌ های تهویه می‌ تواند امکان کنترل دقیق سرعت موتور، تنظیم جریان هوا و حفاظت از الکتروموتور در برابر اضافه‌ بار را فراهم کند. این درایو ها با قابلیت تنظیم شتاب و کاهش سرعت نرم، از وارد شدن ضربه مکانیکی به پروانه فن و تجهیزات انتقال قدرت جلوگیری می‌ کنند. همچنین کنترل هوشمند دور فن باعث می‌ شود در زمان کاهش نیاز تهویه، توان مصرفی موتور کاهش پیدا کند و هزینه انرژی در معادن بزرگ بهینه شود.

نقش اینورتر در کنترل آسیاب‌ معدنی

آسیاب‌ های مورد استفاده در فرآوری مواد معدنی جزو بار های سنگین هستند. موتور این تجهیزات ممکن است هنگام راه‌ اندازی نیاز به گشتاور بالایی داشته باشد. در این کاربرد، انتخاب مد کنترلی اهمیت زیادی دارد. یک اینورتر ساده با کنترل V/F ممکن است برای بعضی آسیاب‌ ها عملکرد مطلوبی نداشته باشد. در پروژه‌ هایی که کنترل دقیق گشتاور لازم است، استفاده از Vector Control یا Closed Loop Vector Control مناسب‌ تر خواهد بود. در صورت نیاز به کنترل دقیق‌ تر سرعت در دور پایین، ممکن است انکودر هم روی موتور نصب شود. توان بالای آسیاب‌ ها موضوع دیگری است. در این تجهیزات باید جریان نامی، جریان اضافه‌ بار، کیفیت شبکه، هارمونیک‌ ها و سیستم خنک‌ کاری درایو به صورت دقیق بررسی شوند. در آسیاب‌ های معدنی که با بار های سنگین و تغییرات ناگهانی گشتاور مواجه هستند، کنترل دقیق عملکرد موتور اهمیت زیادی دارد. استفاده از اینورتر دانفوس در این تجهیزات امکان تنظیم سرعت، کنترل گشتاور و مدیریت جریان راه‌ اندازی را فراهم کرده و باعث کاهش تنش‌ های مکانیکی، افزایش عمر قطعات و بهبود پایداری فرآیند خردایش می‌ شود.

استفاده از اینورتر در وینچ، بالابر و سیستم‌ حمل

وینچ‌ ها، بالابر ها و تجهیزات حمل در صنایع معدنی و سنگین با بار های متغیر و شرایط کاری دشوار مواجه هستند. راه‌ اندازی ناگهانی موتور در این تجهیزات می‌ تواند باعث ایجاد ضربه مکانیکی به گیربکس، کابل، ترمز و سازه انتقال بار شود. استفاده از اینورتر در وینچ و سیستم‌ های بالابر امکان کنترل دقیق سرعت، گشتاور و شتاب حرکت را فراهم می‌ کند و باعث حرکت نرم‌ تر بار در مراحل شروع، توقف و تغییر جهت می‌ شود. وینچ و بالابر معدن با تجهیزات معمولی تفاوت دارند؛ چون هنگام پایین آوردن بار، موتور ممکن است انرژی را به سمت درایو بازگرداند. به همین خاطر استفاده از یک اینورتر استاندارد بدون بررسی سیستم ترمز می‌ تواند باعث ایجاد خطای Over Voltage در DC Bus شود.
در چنین کاربرد هایی معمولاً یکی از گزینه‌ های زیر استفاده می‌ شود:

• مقاومت ترمز و Brake Unit
• اینورتر دارای Brake Chopper داخلی
• سیستم Regenerative Drive
• AFE در پروژه‌ های توان بالا

کنترل گشتاور در دور پایین نیز اهمیت زیادی دارد. برای بالابر یا وینچ، افت گشتاور در زمان شروع حرکت می‌ تواند خطرناک باشد؛ بنابراین انتخاب اینورتر باید براساس نوع سیستم مکانیکی و نیاز واقعی گشتاور انجام شود.

مزایای استفاده از اینورتر در صنعت معدن

بخش مهمی از ارزش اقتصادی اینورتر در مصارف صنعتی به کاهش استهلاک تجهیزات بر می‌ گردد، نه فقط کاهش مصرف برق. راه‌ اندازی نرم باعث می‌ شود تنش کمتری به گیربکس، تسمه، یاتاقان و کوپلینگ منتقل شود. کنترل سرعت هم امکان هماهنگ‌ کردن تجهیزات خط را فراهم می‌ کند. در پمپ‌ ها و فن‌ های سانتریفیوژ، کاهش دور می‌ تواند مصرف انرژی را به مقدار قابل توجهی پایین بیاورد. در نوار نقاله و فیدر هم تنظیم سرعت باعث بهبود کنترل ظرفیت تولید می‌ شود. مزیت دیگر، دسترسی به پارامتر های حفاظتی موتور است. بیشتر اینورتر های صنعتی امکان حفاظت در برابر اضافه‌ جریان، اضافه‌ بار، افت ولتاژ، افزایش ولتاژ و بعضی خطا های موتور را دارند.

هنگام انتخاب اینورتر برای معدن به چه نکاتی توجه کنیم؟

یکی از اشتباهات متداول در خرید این است که فقط نوشته روی پلاک موتور بررسی شود. دو موتور 75 کیلوواتی ممکن است در دو کاربرد کاملاً متفاوت، به دو درایو متفاوت نیاز داشته باشند.

برای انتخاب اینورتر معدن باید حداقل موارد زیر بررسی شود:

• توان و جریان نامی الکتروموتور
• نوع بار و گشتاور مورد نیاز
• میزان اضافه‌ بار لحظه‌ ای
• ولتاژ شبکه
• محدوده سرعت کاری
• نیاز به کنترل برداری
• وجود یا عدم وجود انکودر
• نیاز به Brake Unit یا مقاومت ترمز
• میزان گرد و غبار و دمای محیط
• ارتفاع محل نصب از سطح دریا
• طول کابل بین اینورتر و موتور
• نیاز به فیلتر EMC، راکتور یا فیلتر خروجی

در محیط‌ های معدنی پر گرد و غبار، نصب درایو در تابلوی نامناسب می‌ تواند خیلی زود باعث آلودگی هیت‌ سینک و افزایش دمای IGBT شود. استفاده از تابلو با درجه حفاظت مناسب و تهویه حساب‌ شده اهمیت زیادی دارد.

اشتباهات رایج در نصب اینورتر در معادن

نصب اینورتر در محیط‌ های معدنی به دلیل وجود گرد و غبار، رطوبت، دمای بالا و کارکرد مداوم تجهیزات نیازمند دقت فنی بالایی است. بیشتر مشکلاتی که پس از راه‌ اندازی درایو های معدنی ایجاد می‌ شوند، به انتخاب نادرست محل نصب، تهویه ضعیف تابلو، کابل‌ کشی نامناسب یا تنظیمات اشتباه پارامتر ها مربوط هستند. یکی از مشکلات پر تکرار، قرار دادن اینورتر در تابلو بدون محاسبه دفع حرارت است. درایو هنگام کار گرما تولید می‌ کند و افزایش دمای داخل تابلو می‌ تواند باعث Trip مکرر یا کاهش عمر قطعات شود. اشتباه دیگر، استفاده از کابل طولانی موتور بدون بررسی اثر dv/dt است. وقتی فاصله اینورتر تا موتور زیاد می‌ شود، پیک‌ های ولتاژ روی سیم‌ پیچ موتور ممکن است افزایش پیدا کنند. در چنین شرایطی استفاده از فیلتر dv/dt یا Sine Wave Filter ممکن است ضروری باشد. عبور کابل قدرت اینورتر در کنار کابل سنسور ها و PLC هم می‌ تواند نویز الکترومغناطیسی ایجاد کند. مسیر کابل‌ کشی، شیلدینگ و ارت باید از ابتدا درست طراحی شوند.

انتخاب اینورتر مناسب برای تجهیزات معدنی

در خطوط معدن، یک مدل اینورتر نمی‌ تواند برای همه تجهیزات بهترین انتخاب باشد. برای پمپ و فن ممکن است یک درایو با قابلیت PID داخلی کافی باشد، اما سنگ‌ شکن، وینچ یا آسیاب به درایوی با ظرفیت اضافه‌ بار و کنترل گشتاور قوی‌ تر نیاز دارد. قبل از خرید اینورتر صنعتی برای معدن بهتر است مشخصات موتور، جریان واقعی، نوع ماشین، نحوه راه‌ اندازی، زمان کارکرد روزانه و شرایط محیطی بررسی شود. این اطلاعات کمک می‌ کند درایوی انتخاب شود که نه بیش از نیاز گران باشد و نه پس از چند ماه کار با خطای اضافه‌ بار و افزایش دما مواجه شود. برای انتخاب توان، برند و سری مناسب اینورتر در تجهیزات معدنی می‌ توانید مشخصات الکتروموتور و نوع دستگاه را در اختیار کارشناسان ما در دلکو صنعت قرار دهید. بررسی فنی پیش از خرید، به‌ خصوص برای نوار نقاله، سنگ‌ شکن، پمپ، فن، فیدر و آسیاب، می‌ تواند از انتخاب اشتباه درایو و هزینه‌ های بعدی جلوگیری کند.

عوامل تاثیرگذار بر قیمت اینورتر در معادن

قیمت اینورتر در معادن فقط براساس توان دستگاه مشخص نمی‌ شود. شرایط سخت کاری، نوع تجهیز، میزان گشتاور مورد نیاز و قابلیت‌ های کنترلی از عواملی هستند که روی هزینه نهایی درایو تاثیر می‌ گذارند. در پروژه‌ های معدنی، اینورتر ها برای کنترل تجهیزاتی مانند نوار نقاله، سنگ‌ شکن، آسیاب، پمپ و فن‌ های تهویه استفاده می‌ شوند و هر کاربرد نیاز به مشخصات فنی متفاوتی دارد. توان و جریان نامی موتور، اولین عامل موثر بر قیمت اینورتر است. هر چه توان موتور بالاتر باشد، درایو باید توانایی تحمل جریان و اضافه‌ بار بیشتری داشته باشد. نوع بار هم اهمیت زیادی دارد؛ برای مثال اینورتر مورد استفاده در سنگ‌ شکن یا آسیاب معدنی به دلیل نیاز به گشتاور راه‌ اندازی بالا معمولاً امکانات بیشتری نسبت به یک پمپ ساده نیاز دارد.

برند سازنده، قابلیت‌ های کنترلی مانند Vector Control، امکان اتصال به PLC، کنترل گشتاور، شرایط محیط نصب و میزان حفاظت در برابر گرد و غبار و دما هم در تعیین قیمت اینورتر صنعتی معدن نقش دارند. انتخاب یک اینورتر مناسب باید براساس شرایط واقعی پروژه انجام شود، چون خرید مدل ارزان‌ تر بدون توجه به نوع کاربرد می‌ تواند باعث افزایش استهلاک موتور، توقف خط تولید و هزینه‌ های تعمیرات شود. کارشناسان دلکو صنعت با بررسی مشخصات تجهیزات و شرایط کاری معدن، در انتخاب اینورتر مناسب برای پروژه‌ های صنعتی مشاوره تخصصی ارائه می‌ کنند.