Phân tích đặc điểm và các khuyến nghị cho việc tối ưu hoá các bộ truyền động (Phần 1)
Mục đích của bài viết này là tăng thêm nhận thức về yêu cầu khởi động các bộ truyền động khác nhau được sử dụng trong các nhà máy xi măng.
>> Phân tích đặc điểm và các khuyến nghị cho việc tối ưu hoá các bộ truyền động (Phần 2)
Tóm tắt: Mục đích của bài viết này là tăng thêm nhận thức về yêu cầu khởi động các bộ truyền động khác nhau được sử dụng trong các nhà máy xi măng. Bài viết này cũng trình bày các phương pháp khởi động theo các công nghệ khác nhau hiện đang được áp dụng và cũng đưa ra các giải pháp được chấp nhận rộng rãi trong các ứng dụng đã được biết đến.
Giới thiệu chung: Các yêu cầu đối với việc khởi động máy có tải ngày khắc nghiệt hơn do kích thước và độ phức tạp của thiết bị liên tục gia tăng. Do đó mô men khởi động, mô men quán tính của máy có tải, cũng như thời gian khởi động và các điều kiện của hệ thống cần được đánh giá tổng thể và kiểm tra cẩn thận theo từng bước. Chỉ khi các điều kiện tiên quyết này được thoả mãn thì mới có thể khởi động máy dễ dàng và không gặp sự cố. Không chỉ quá trình khởi động mà cả sự lựa chọn và xác định kích cỡ cũng đều là thách thức. Trong trường hợp cần tích hợp hệ thống bypass thì việc thiết kế các bộ truyền động sẽ phải đạt tới kích cỡ sao cho phù hợp với mọi thành tố của hệ thống đồng thời phải hiểu rõ tính năng của các thành tố đó.
2. Các tiêu chí quyết định để lựa chọn các bộ truyền động
2.1. Tiêu chí về phạm vi vận hành
Tiêu chí quan trọng phải bao gồm cả việc khởi động lại bộ truyền động của các máy nghiền con lăn đứng, máy đập hay các băng tải sau khi ngừng máy với yêu cầu mô men khởi động cao. Nếu bộ truyền động của các hệ thống trên bị trục trặc trong khi vận hành và vật liệu vẫn còn nằm lại trên rãnh nghiền hoặc trên băng thì khi khởi động lại sẽ yêu cầu mô men khởi động rất lớn. Thông thường các bộ truyền động không được thiết kế cho các điều kiện vận hành này.
2.2. Tiêu chí thiết kế cho các bộ truyền động
2.2.1. Khởi động động cơ lồng sóc với cáp nối dài
Nếu phạm vi vận hành xa trạm cấp điện thì tổn thất điện áp trên dây dẫn sẽ phụ thuộc vào mô men khởi động của thiết bị được cấp. Tổn thất điện áp thường không thực sự gây ảnh hưởng đến động cơ nhưng lại làm giảm mô men, điều đó phụ thuộc vào kiểu động cơ với hệ số bình phương của tổn thất điện áp. Thời gian khởi động dài quá mức cho phép là nguyên nhân gây ra quá nhiệt cho rô to.
2.2.2. Khởi động DOL của động cơ lồng sóc với mô men quán tính tải trọng lớn.
Không cần thiết phải nhắc lại rằng quy mô thiết bị sẽ tăng cùng với việc tăng quy mô các nhà máy. Nhất là các quạt tăng đáng kể về trọng lượng và kích thước cánh quạt. Các xu hướng này sẽ phản ánh 2 vấn đề theo quan điểm vật lý như:
- Khi trọng lượng cánh quạt tăng lên, mô men do bộ truyền động cung cấp sẽ tăng tuyến tính theo nó.
- Khi đường kính cánh quạt tăng lên, mô men do bộ truyền động cung cấp sẽ tăng theo hàm bậc 2.
2.2.3. Bộ truyền động lò
Bộ truyền động lò hiếm khi cần lớn hơn 100% mô men khi khởi động và khi vận hành bình thường. Chỉ trong trường hợp đặc biệt thì mới đòi hỏi mô men lên tới 250%. Có thể chấp nhận thiết bị quá cỡ như biến thế, bộ truyền động và các động cơ chỉ cho trường hợp này không? Câu hỏi cho trường hợp này là liệu có giải pháp khác so với giải pháp dùng các động cơ quá cỡ.
2.3. Các điều kiện môi trường và hệ thống cung cấp điện
2.3.1. Khởi động DOL cho các động cơ lồng sóc cỡ lớn - sụt áp trong lưới điện.
Với việc gia tăng sản lượng ở các nhà máy xi măng, công suất của thiết bị truyền động cũng tăng tương ứng. Khởi động DOL một động cơ lớn với dòng khởi động khoảng 600% dòng danh định của động cơ sẽ không còn thỏa mãn các yêu cầu có liên quan tới các tiêu chuẩn chất lượng mạng lưới điện. Tính chất vật lý liên quan đến các nhu cầu về việc phân bổ mô men của các động cơ cũng như mô men quán tính của máy mang tải phải được hiểu rõ đối với các ứng dụng khác nhau trước khi có thể xác định được các giải pháp và các biện pháp.
3. Các mô men tải khởi động đặc trưng trong các ứng dụng khác nhau.
Bất cứ ứng dụng nào đều phải có các yêu cầu về mô men đặc trưng cả trong giai đoạn khởi động lẫn giai đoạn vận hành. Các yêu cầu mô men có thể được xác định bằng các yêu cầu đối với việc khởi động và vận hành nhà máy. Mô men quán tính không chỉ là một thông số vật lý mà nó còn ảnh hưởng tới khoảng thời gian kể từ khi chạy cho tới khi đạt đến tốc độ đã được xác định trước. Các đặc trưng của 10 ứng dụng quan trọng nhất được tóm tắt trong các tiêu đề từ 3.1 đến 3.10.
3.1. Máy đập
Các máy đập thường được khởi động không tải nghĩa là không có nguyên liệu. Hệ thống truyền động được sử dụng chủ yếu là động cơ rô to dây quấn có điện trở khởi động. Điện trở khởi động được thiết kế sao cho điện trở trượt luôn tồn tại trong mạch của rôto sẽ được duy trì đều đặn để trạng thái truyền động trở nên hoạt động êm hơn (không bị giật). Công suất trượt (thường từ 5-10% công suất danh định) sẽ bị triệt tiêu trong điện trở trượt. Theo quan niệm về hiệu quả kinh tế, đây không phải là phương pháp vận hành tối ưu. Thông thường, truyền động được thiết kế bao gồm cả quá tải 250% cho 10-15 giây lên tới 10 lần/h).
Công suất động cơ yêu cầu cho ứng dụng này là từ 500kW đến 4MW. Hình 1: Chỉ ra đường cong mô men khởi động của máy đập không tải. Bảng 1: Chỉ ra các giải pháp cho khởi động máy đập.
3.2. Máy cán ép con lăn thuỷ lực (HRP)
Thông thường, có 2 động cơ truyền động máy cán ép con lăn thuỷ lực. Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể, hệ thống có thể vừa chạy với tốc độ không đổi với các động cơ lồng sóc và khởi động DOL, hoặc có thể điều chỉnh tốc độ. HRP thường được khởi động với các con lăn ép mở nghĩa là không tải. Vì thế, không cần thiết phải đặt một động cơ lồng sóc vượt cỡ đối với sự thay đổi tải nhanh trên HRP. Sự thay đổi tải chỉ giữa khoảng 160% và 40% tải danh định và trong khoảng thời gian ngắn (1Hz). Khi xác định kích thước động cơ lồng sóc phải bảo đảm rằng mô men lớn nhất yêu cầu cho HRP sẽ nhỏ hơn 60% mô men quá tải của động cơ. Trong trường hợp các bộ truyền động có tốc độ thay đổi, công suất phải được thiết kế bao gồm khoảng biến thiên của mô men lên tới 160%. Công suất động cơ yêu cầu cho ứng dụng này khoảng 300kW đến 4,5MW. Hình 2 chỉ ra mô men khởi động và vận hành của máy ép con lăn thủy lực như: máy nghiền Polycon.
Mô men khởi động tương đối thấp. Do đó, việc cấp liệu cần phải được bắt đầu ngay khi các con lăn hoạt động.
Bảng 2: Trình bày các giải pháp để khởi động các máy cán ép con lăn thuỷ lực.
3.3. Máy nghiền bi:
Một máy nghiền bi được truyền động bởi 1 hoặc 2 động cơ. Hệ thống truyền động có thể là 1 thiết bị truyền động có vận tốc không đổi (động cơ rô to dây quấn) hoặc bộ truyền động có tốc độ thay đổi (truyền động máy nghiền không có bánh răng) Công suất động cơ được yêu cầu là nằm giữa 1MW và 8MW. Hình 3 chỉ ra yêu cầu mô men của máy nghiền bi. Bảng 3 chỉ ra các giải pháp để khởi động cho máy nghiền bi.
3.4. Máy nghiền con lăn đứng:
Nguyên lý vận hành máy nghiền con lăn dựa vào 2-4 con lăn nghiền, có các trục được liên kết với các tay truyền chạy trên bàn nghiền nằm ngang. Áp lực lên các con lăn (áp lực nghiền) được truyền bằng thuỷ khí. Các máy nghiền thường được khởi động khi các con lăn đã được nâng lên.Trong trường hợp máy nghiền dừng, Vật liệu nghiền sẽ được giữ lại trên bàn nghiền. Trong trường hợp này kể cả khi các con lăn được nâng lên vẫn làm tăng tải của thiết bị truyền động và cũng phải được tính toán khi xác định kích thước của hệ thống truyền động. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa khoảng 1MW và 5MW. Hình 4 chỉ ra mô men khởi động của máy nghiền con lăn đứng (MPS) trong 3 trường hợp có tải khác nhau. Bảng 4: trình bày các giải pháp cho việc khởi động máy nghiền đứng.
3.5. Lò
Lò thường được trang bị truyền động với tốc độ không đổi cho mô men tải quán tính. Các yêu cầu mô men khởi động thường là 250% mô men danh định cho 30” đầu tiên. Việc làm yếu từ trường có thể được áp dụng cho phần phía trên dải vận hành của bộ truyền động. Lượng quá tải nằm trong thời gian ngắn. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa khoảng 100kW và 2x1000 kW. Hình 5 chỉ ra mô men khởi động tiêu biểu của truyền động lò. Các sự thay đổi tải giữa +/-20% có thể được coi là bình thường vì đường cong A có thể dao động giữa +Mi và –Mi. Mô men 250% trong giai đoạn khởi động yêu cầu việc xác định siêu cỡ cho cả động cơ và bộ biến đổi. Đối nghịch với việc xác định siêu cỡ cho các động cơ và bộ biến đổi và đảm bảo đồng thời mô men 250% trong giai đoạn khởi động có thể lựa chọn cấu hình khác. Động cơ 6 cực có thể được sử dụng thay vì động cơ 4 cực với điều kiện mô men cao được yêu cầu trong quá trình khởi động. Trong giải tốc độ cao hơn động cơ sẽ vận hành trong dải làm yếu từ trường cho đến khi cung cấp đủ mô men.
Động cơ : - 4 cực, 596 kW, với mô men danh định 3800Nm
- 6 cực, 398 kW, với mô men danh định3800Nm.
Hình 5 trình bày các giải pháp cho khởi động các truyền động lò
Hình 6. Mô men khởi động của quạt dưới tải trọng bậc 2
Bộ biến đổi: - Động cơ 4 cực, 596 kW, 618A
- Động cơ 6 cực, 398 kW, 412A.
3.6. Quạt
Quạt có đặc điểm tải trọng bậc 2 và thường được trang bị các van tiết lưu có thể điều chỉnh, trong quá trình khởi động các van này sẽ được đóng lại. Mô men quán tính của quạt ảnh hưởng đến kích thước của bộ truyền động lớn hơn so với mô men tải trong quá trình khởi động. Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu giữa vài kW đến 5kW.
Hình 6 chỉ ra mô men khởi động tiêu biểu của quạt có tải trọng bậc 2.
Bảng 6 chỉ ra các giải pháp cho việc khởi động hệ thống quạt.
3.7. Băng tải
Tải trọng của băng tải đặc trưng cho mô men tải quán tính. Các yêu cầu mô men khởi động lên tới 160% mô men danh định. Tải trọng tương đối nhỏ do tỷ lệ truyền tương đối lớn giữa động cơ và băng tải và đường kính rất nhỏ của con lăn. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa 2kW và 3 kW. Hình 7 chỉ ra mô men khởi động băng tải dưới 2 điều kiện vận hành không tải và có tải. Ngay khi băng tải chuyển động, băng được kéo căng và khi đạt tới tốc độ tối đa, thì mô men được giữ nguyên không đổi. Bảng 7 chỉ ra các giải pháp cho khởi động các băng tải.
3.8. Băng tấm
Tải trọng của băng tấm đặc trưng cho mô men tải không đổi. Các băng tấm cũng làm việc dưới các điều kiện chung và độ ma sát có thể rất cao dẫn đến các mô men cao trong khi khởi động. Các yêu cầu mô men khởi động lên tới 180% mô men danh định trong 30giây. Mô men quán tính và hướng của mô men khởi động của băng tấm tương tự như của băng tải. Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu là giữa 5 và 50kW. Bảng 8 chỉ ra các giải pháp cho việc khởi động băng tấm.
3.9. Truyền động ghi làm nguội:
Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu là giữa 5 và 50kW.
Hình 8 chỉ ra mô men khởi động của ghi làm nguội trong khi vận hành ở trạng thái bình thường.
Hình thang đầu cho thấy sự chuyển động của các thanh dầm ghi chuyển động tịnh tiến hướng về phía trước. Hình thang thứ 2 cho thấy sự chuyển động theo hướng lùi lại phía sau. Có tới 23 chu kỳ chuyển động được thực hiện trong 1 phút. Tốc độ của truyền động được xác định bởi giá trị đặt của tốc độ, chỉ có tải trọng là thay đổi. Trong trường hợp quá tải, có tới 26 chu kỳ chuyển động được thực hiện trong 1 phút với mô men lên tới 160% của mô men danh định. Nếu truyền động với tốc độ không đổi thì sử dụng động cơ lồng sóc, động cơ có thể bảo đảm rằng mô men lớn nhất cần cho ghi làm nguội sẽ chỉ là 70-80% mô men phá hỏng của động cơ. Bảng 9 chỉ ra các giải pháp cho việc khởi động truyền động ghi làm nguội.
3.10. Bơm
Tải trọng của các truyền động của bơm được đặc trưng bởi tải trọng bậc 2. Thông thường các bơm được trang bị 1 van. Van này được đóng khi khởi động bơm. Các máy bơm hiện đại vận hành không cần van. Trong trường hợp này các khởi động truyền động với tải trọng bậc 2. Thông thường mô men quán tính của bơm là rất nhỏ do đó không cần tính đến thời gian gia tốc kéo dài.với mục đích là gia tốc nhân lên không dài có thể xảy ra. Công suất động cơ yêu cầu là giữa 1 và 50kW. Bảng 10 chỉ ra giải pháp khởi động các truyền động bơm.
Tóm tắt: Mục đích của bài viết này là tăng thêm nhận thức về yêu cầu khởi động các bộ truyền động khác nhau được sử dụng trong các nhà máy xi măng. Bài viết này cũng trình bày các phương pháp khởi động theo các công nghệ khác nhau hiện đang được áp dụng và cũng đưa ra các giải pháp được chấp nhận rộng rãi trong các ứng dụng đã được biết đến.
Giới thiệu chung: Các yêu cầu đối với việc khởi động máy có tải ngày khắc nghiệt hơn do kích thước và độ phức tạp của thiết bị liên tục gia tăng. Do đó mô men khởi động, mô men quán tính của máy có tải, cũng như thời gian khởi động và các điều kiện của hệ thống cần được đánh giá tổng thể và kiểm tra cẩn thận theo từng bước. Chỉ khi các điều kiện tiên quyết này được thoả mãn thì mới có thể khởi động máy dễ dàng và không gặp sự cố. Không chỉ quá trình khởi động mà cả sự lựa chọn và xác định kích cỡ cũng đều là thách thức. Trong trường hợp cần tích hợp hệ thống bypass thì việc thiết kế các bộ truyền động sẽ phải đạt tới kích cỡ sao cho phù hợp với mọi thành tố của hệ thống đồng thời phải hiểu rõ tính năng của các thành tố đó.
2. Các tiêu chí quyết định để lựa chọn các bộ truyền động
2.1. Tiêu chí về phạm vi vận hành
Tiêu chí quan trọng phải bao gồm cả việc khởi động lại bộ truyền động của các máy nghiền con lăn đứng, máy đập hay các băng tải sau khi ngừng máy với yêu cầu mô men khởi động cao. Nếu bộ truyền động của các hệ thống trên bị trục trặc trong khi vận hành và vật liệu vẫn còn nằm lại trên rãnh nghiền hoặc trên băng thì khi khởi động lại sẽ yêu cầu mô men khởi động rất lớn. Thông thường các bộ truyền động không được thiết kế cho các điều kiện vận hành này.
2.2. Tiêu chí thiết kế cho các bộ truyền động
2.2.1. Khởi động động cơ lồng sóc với cáp nối dài
Nếu phạm vi vận hành xa trạm cấp điện thì tổn thất điện áp trên dây dẫn sẽ phụ thuộc vào mô men khởi động của thiết bị được cấp. Tổn thất điện áp thường không thực sự gây ảnh hưởng đến động cơ nhưng lại làm giảm mô men, điều đó phụ thuộc vào kiểu động cơ với hệ số bình phương của tổn thất điện áp. Thời gian khởi động dài quá mức cho phép là nguyên nhân gây ra quá nhiệt cho rô to.
2.2.2. Khởi động DOL của động cơ lồng sóc với mô men quán tính tải trọng lớn.
Không cần thiết phải nhắc lại rằng quy mô thiết bị sẽ tăng cùng với việc tăng quy mô các nhà máy. Nhất là các quạt tăng đáng kể về trọng lượng và kích thước cánh quạt. Các xu hướng này sẽ phản ánh 2 vấn đề theo quan điểm vật lý như:
- Khi trọng lượng cánh quạt tăng lên, mô men do bộ truyền động cung cấp sẽ tăng tuyến tính theo nó.
- Khi đường kính cánh quạt tăng lên, mô men do bộ truyền động cung cấp sẽ tăng theo hàm bậc 2.
2.2.3. Bộ truyền động lò
Bộ truyền động lò hiếm khi cần lớn hơn 100% mô men khi khởi động và khi vận hành bình thường. Chỉ trong trường hợp đặc biệt thì mới đòi hỏi mô men lên tới 250%. Có thể chấp nhận thiết bị quá cỡ như biến thế, bộ truyền động và các động cơ chỉ cho trường hợp này không? Câu hỏi cho trường hợp này là liệu có giải pháp khác so với giải pháp dùng các động cơ quá cỡ.
2.3. Các điều kiện môi trường và hệ thống cung cấp điện
2.3.1. Khởi động DOL cho các động cơ lồng sóc cỡ lớn - sụt áp trong lưới điện.
Với việc gia tăng sản lượng ở các nhà máy xi măng, công suất của thiết bị truyền động cũng tăng tương ứng. Khởi động DOL một động cơ lớn với dòng khởi động khoảng 600% dòng danh định của động cơ sẽ không còn thỏa mãn các yêu cầu có liên quan tới các tiêu chuẩn chất lượng mạng lưới điện. Tính chất vật lý liên quan đến các nhu cầu về việc phân bổ mô men của các động cơ cũng như mô men quán tính của máy mang tải phải được hiểu rõ đối với các ứng dụng khác nhau trước khi có thể xác định được các giải pháp và các biện pháp.
3. Các mô men tải khởi động đặc trưng trong các ứng dụng khác nhau.
Bất cứ ứng dụng nào đều phải có các yêu cầu về mô men đặc trưng cả trong giai đoạn khởi động lẫn giai đoạn vận hành. Các yêu cầu mô men có thể được xác định bằng các yêu cầu đối với việc khởi động và vận hành nhà máy. Mô men quán tính không chỉ là một thông số vật lý mà nó còn ảnh hưởng tới khoảng thời gian kể từ khi chạy cho tới khi đạt đến tốc độ đã được xác định trước. Các đặc trưng của 10 ứng dụng quan trọng nhất được tóm tắt trong các tiêu đề từ 3.1 đến 3.10.
3.1. Máy đập
Các máy đập thường được khởi động không tải nghĩa là không có nguyên liệu. Hệ thống truyền động được sử dụng chủ yếu là động cơ rô to dây quấn có điện trở khởi động. Điện trở khởi động được thiết kế sao cho điện trở trượt luôn tồn tại trong mạch của rôto sẽ được duy trì đều đặn để trạng thái truyền động trở nên hoạt động êm hơn (không bị giật). Công suất trượt (thường từ 5-10% công suất danh định) sẽ bị triệt tiêu trong điện trở trượt. Theo quan niệm về hiệu quả kinh tế, đây không phải là phương pháp vận hành tối ưu. Thông thường, truyền động được thiết kế bao gồm cả quá tải 250% cho 10-15 giây lên tới 10 lần/h).
Công suất động cơ yêu cầu cho ứng dụng này là từ 500kW đến 4MW. Hình 1: Chỉ ra đường cong mô men khởi động của máy đập không tải. Bảng 1: Chỉ ra các giải pháp cho khởi động máy đập.
3.2. Máy cán ép con lăn thuỷ lực (HRP)
Thông thường, có 2 động cơ truyền động máy cán ép con lăn thuỷ lực. Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể, hệ thống có thể vừa chạy với tốc độ không đổi với các động cơ lồng sóc và khởi động DOL, hoặc có thể điều chỉnh tốc độ. HRP thường được khởi động với các con lăn ép mở nghĩa là không tải. Vì thế, không cần thiết phải đặt một động cơ lồng sóc vượt cỡ đối với sự thay đổi tải nhanh trên HRP. Sự thay đổi tải chỉ giữa khoảng 160% và 40% tải danh định và trong khoảng thời gian ngắn (1Hz). Khi xác định kích thước động cơ lồng sóc phải bảo đảm rằng mô men lớn nhất yêu cầu cho HRP sẽ nhỏ hơn 60% mô men quá tải của động cơ. Trong trường hợp các bộ truyền động có tốc độ thay đổi, công suất phải được thiết kế bao gồm khoảng biến thiên của mô men lên tới 160%. Công suất động cơ yêu cầu cho ứng dụng này khoảng 300kW đến 4,5MW. Hình 2 chỉ ra mô men khởi động và vận hành của máy ép con lăn thủy lực như: máy nghiền Polycon.
Bảng 1: Lựa chọn khởi động cho các máy đập
Hình 3. Mô men khởi động máy nghiền bi
Bảng 2: Trình bày các giải pháp để khởi động các máy cán ép con lăn thuỷ lực.
3.3. Máy nghiền bi:
Một máy nghiền bi được truyền động bởi 1 hoặc 2 động cơ. Hệ thống truyền động có thể là 1 thiết bị truyền động có vận tốc không đổi (động cơ rô to dây quấn) hoặc bộ truyền động có tốc độ thay đổi (truyền động máy nghiền không có bánh răng) Công suất động cơ được yêu cầu là nằm giữa 1MW và 8MW. Hình 3 chỉ ra yêu cầu mô men của máy nghiền bi. Bảng 3 chỉ ra các giải pháp để khởi động cho máy nghiền bi.
3.4. Máy nghiền con lăn đứng:
Nguyên lý vận hành máy nghiền con lăn dựa vào 2-4 con lăn nghiền, có các trục được liên kết với các tay truyền chạy trên bàn nghiền nằm ngang. Áp lực lên các con lăn (áp lực nghiền) được truyền bằng thuỷ khí. Các máy nghiền thường được khởi động khi các con lăn đã được nâng lên.Trong trường hợp máy nghiền dừng, Vật liệu nghiền sẽ được giữ lại trên bàn nghiền. Trong trường hợp này kể cả khi các con lăn được nâng lên vẫn làm tăng tải của thiết bị truyền động và cũng phải được tính toán khi xác định kích thước của hệ thống truyền động. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa khoảng 1MW và 5MW. Hình 4 chỉ ra mô men khởi động của máy nghiền con lăn đứng (MPS) trong 3 trường hợp có tải khác nhau. Bảng 4: trình bày các giải pháp cho việc khởi động máy nghiền đứng.
Bảng 2: Các giải pháp để khởi động máy cán ép con lăn thuỷ lực
3.5. Lò
Lò thường được trang bị truyền động với tốc độ không đổi cho mô men tải quán tính. Các yêu cầu mô men khởi động thường là 250% mô men danh định cho 30” đầu tiên. Việc làm yếu từ trường có thể được áp dụng cho phần phía trên dải vận hành của bộ truyền động. Lượng quá tải nằm trong thời gian ngắn. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa khoảng 100kW và 2x1000 kW. Hình 5 chỉ ra mô men khởi động tiêu biểu của truyền động lò. Các sự thay đổi tải giữa +/-20% có thể được coi là bình thường vì đường cong A có thể dao động giữa +Mi và –Mi. Mô men 250% trong giai đoạn khởi động yêu cầu việc xác định siêu cỡ cho cả động cơ và bộ biến đổi. Đối nghịch với việc xác định siêu cỡ cho các động cơ và bộ biến đổi và đảm bảo đồng thời mô men 250% trong giai đoạn khởi động có thể lựa chọn cấu hình khác. Động cơ 6 cực có thể được sử dụng thay vì động cơ 4 cực với điều kiện mô men cao được yêu cầu trong quá trình khởi động. Trong giải tốc độ cao hơn động cơ sẽ vận hành trong dải làm yếu từ trường cho đến khi cung cấp đủ mô men.
Động cơ : - 4 cực, 596 kW, với mô men danh định 3800Nm
- 6 cực, 398 kW, với mô men danh định3800Nm.
Hình 5 trình bày các giải pháp cho khởi động các truyền động lò
Hình 6. Mô men khởi động của quạt dưới tải trọng bậc 2
Bộ biến đổi: - Động cơ 4 cực, 596 kW, 618A
- Động cơ 6 cực, 398 kW, 412A.
3.6. Quạt
Quạt có đặc điểm tải trọng bậc 2 và thường được trang bị các van tiết lưu có thể điều chỉnh, trong quá trình khởi động các van này sẽ được đóng lại. Mô men quán tính của quạt ảnh hưởng đến kích thước của bộ truyền động lớn hơn so với mô men tải trong quá trình khởi động. Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu giữa vài kW đến 5kW.
Hình 6 chỉ ra mô men khởi động tiêu biểu của quạt có tải trọng bậc 2.
3.7. Băng tải
Tải trọng của băng tải đặc trưng cho mô men tải quán tính. Các yêu cầu mô men khởi động lên tới 160% mô men danh định. Tải trọng tương đối nhỏ do tỷ lệ truyền tương đối lớn giữa động cơ và băng tải và đường kính rất nhỏ của con lăn. Công suất động cơ yêu cầu nằm giữa 2kW và 3 kW. Hình 7 chỉ ra mô men khởi động băng tải dưới 2 điều kiện vận hành không tải và có tải. Ngay khi băng tải chuyển động, băng được kéo căng và khi đạt tới tốc độ tối đa, thì mô men được giữ nguyên không đổi. Bảng 7 chỉ ra các giải pháp cho khởi động các băng tải.
3.8. Băng tấm
Tải trọng của băng tấm đặc trưng cho mô men tải không đổi. Các băng tấm cũng làm việc dưới các điều kiện chung và độ ma sát có thể rất cao dẫn đến các mô men cao trong khi khởi động. Các yêu cầu mô men khởi động lên tới 180% mô men danh định trong 30giây. Mô men quán tính và hướng của mô men khởi động của băng tấm tương tự như của băng tải. Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu là giữa 5 và 50kW. Bảng 8 chỉ ra các giải pháp cho việc khởi động băng tấm.
3.9. Truyền động ghi làm nguội:
Các yêu cầu công suất động cơ tiêu biểu là giữa 5 và 50kW.
Hình 8 chỉ ra mô men khởi động của ghi làm nguội trong khi vận hành ở trạng thái bình thường.
Hình thang đầu cho thấy sự chuyển động của các thanh dầm ghi chuyển động tịnh tiến hướng về phía trước. Hình thang thứ 2 cho thấy sự chuyển động theo hướng lùi lại phía sau. Có tới 23 chu kỳ chuyển động được thực hiện trong 1 phút. Tốc độ của truyền động được xác định bởi giá trị đặt của tốc độ, chỉ có tải trọng là thay đổi. Trong trường hợp quá tải, có tới 26 chu kỳ chuyển động được thực hiện trong 1 phút với mô men lên tới 160% của mô men danh định. Nếu truyền động với tốc độ không đổi thì sử dụng động cơ lồng sóc, động cơ có thể bảo đảm rằng mô men lớn nhất cần cho ghi làm nguội sẽ chỉ là 70-80% mô men phá hỏng của động cơ. Bảng 9 chỉ ra các giải pháp cho việc khởi động truyền động ghi làm nguội.
3.10. Bơm
Tải trọng của các truyền động của bơm được đặc trưng bởi tải trọng bậc 2. Thông thường các bơm được trang bị 1 van. Van này được đóng khi khởi động bơm. Các máy bơm hiện đại vận hành không cần van. Trong trường hợp này các khởi động truyền động với tải trọng bậc 2. Thông thường mô men quán tính của bơm là rất nhỏ do đó không cần tính đến thời gian gia tốc kéo dài.với mục đích là gia tốc nhân lên không dài có thể xảy ra. Công suất động cơ yêu cầu là giữa 1 và 50kW. Bảng 10 chỉ ra giải pháp khởi động các truyền động bơm.
Dịch từ tạp chí ZKG International
Phòng Kỹ thuật - Vicem
Phòng Kỹ thuật - Vicem
