تطبيق ومزايا المحرك المتغير بمكبس محوري A6VM في معدات مناجم الفحم

في عمليات تعدين الفحم الحديثة ، تعد محركات المكبس المحوري الهيدروليكي مكونات الطاقة الأساسية ، ويحدد أدائها مباشرة كفاءة العمل وموثوقية آلات تعدين الفحم. أصبحت المحركات المتغيرة للمكبس المحوري A6VM هي حل محرك الأقراص المفضل لمعدات تعدين الفحم الراقية في المنزل والخارج بسبب كثافة الطاقة الممتازة ، ونطاق تنظيم السرعة الواسع والمتانة المتميزة. ستقوم هذه المقالة بتحليل الخصائص التقنية لمحركات سلسلة A6VM بشكل شامل ، واستكشاف سيناريوهات التطبيق العميقة في معدات تعدين الفحم الرئيسية مثل آلات تعدين الفحم ، وآلات الأنفاق ، وتوصيات النفقات ، بشكل منهجي بمزاياها لتوفير الطاقة مقارنة بالمحركات التقليدية ، وتوصيات الاختيار العلمي وتوصيات الصيانة. أخيرًا ، يتطلع إلى آفاق تطوير هذه التكنولوجيا في بناء الألغام الذكية.

مقدمة: المتطلبات الأساسية للأنظمة الهيدروليكية لمعدات منجم الفحم

كمكون مهم في هيكل الطاقة العالمي ، كانت كفاءة التعدين وسلامة الفحم دائمًا محور الصناعة. مع زيادة عمق تعدين الفحم وبيئة التشغيل المتزايدة معقدة ، يتم وضع متطلبات أعلى على آلات ومعدات تعدين الفحم - أصبحت ناتج الطاقة العالية ، وتنظيم السرعة الدقيق ، وموثوقية عالية ، وتوفير الطاقة وحماية البيئة ، المؤشرات الأساسية الأربعة لمعدات تعدين الفحم الحديثة. في هذا السياق ، أصبح نظام النقل الهيدروليكي طريقة نقل الطاقة المفضلة لأنواع مختلفة من آلات تعدين الفحم بسبب مزاياه مثل كثافة الطاقة العالية ، والخطط المرن ومقاومة التأثير القوية.

كمشغل رئيسي للنظام الهيدروليكي ، يؤثر أداء محرك المكبس المحوري الهيدروليكي بشكل مباشر على أداء الجهاز بأكمله. غالبًا ما تواجه المحركات الكمية التقليدية مشاكل مثل نطاق تنظيم السرعة الضيق ، والكفاءة المنخفضة ، والصيانة المتكررة في ظل ظروف عمل قاسية في مناجم الفحم ، مما يقيد بشكل خطير الأداء الكامل للمعدات. تحل المحركات المتغيرة للمكبس المحوري A6VM نقاط الألم هذه من خلال تصميم المحور الحلزوني المبتكرة وتكنولوجيا التحكم المتقدمة ، مما يوفر حلول طاقة فعالة وموثوقة لمعدات منجم الفحم.

ستقدم هذه المقالة المبادئ التقنية وخصائص المنتج لمحركات سلسلة A6VM ، وتحليلها بالتفصيل تطبيقاتها النموذجية في أنواع مختلفة من معدات تعدين الفحم ، وتُظهر مزاياها لتوفير الطاقة من خلال البيانات المقارنة ، وتوفير دليل اختيار وصيانة عملي. أخيرًا ، سوف يتطلع إلى آفاق تطويرهم في المناجم الذكية ، مما يوفر مرجعًا شاملاً لمصنعي معدات تعدين الفحم والمستخدمين والفنيين.

Rexroth A6VM Series Axial Piston Fariable Motor Analysis

نظرة عامة على سلسلة المنتجات والمعلمات الأساسية

خط إنتاج محرك متغير عالي الضغط مصمم لظروف الخدمة الشاقة ، والذي يغطي نطاق مواصفات من 28 إلى 1000 ، والذي يمكن أن يلبي احتياجات معدات تعدين الفحم من مستويات الطاقة المختلفة. تعتمد هذه السلسلة مفهوم تصميم معياري ويمكن تقسيمه إلى فئتين وفقًا للضغط الاسمي: الضغط الاسمي للمحركات مع مواصفات 28 إلى 200 هو 400bar ، ويمكن أن يصل ضغط الذروة إلى 450bar ؛ في حين أن الضغط الاسمي للمنتجات مع مواصفات 250 إلى 1000 هو 350bar ، وضغط الذروة هو 400bar. يمكّن هذا التصميم العالي الضغط سلسلة A6VM من إخراج عزم الدوران الأكبر في نفس الحجم ، وهو مناسب بشكل خاص لتطبيقات آلات تعدين الفحم بمتطلبات محدودة ولكن عالية الطاقة.

نطاق الإزاحة هو ميزة أخرى مهمة لسلسلة A6VM ، تسمح خصائصه المتغيرة بدون خطوة بتعديل الإزاحة بشكل مستمر في نطاق VG MAX إلى VG MIN (= 0). أخذ نموذج A6VM140 كمثال ، يمكن أن يصل الحد الأقصى إلى الإزاحة إلى 171.8 سم مكعب ويمكن تعديل الحد الأدنى من الإزاحة إلى 0. يتيح نطاق التعديل الواسع هذا محركًا واحدًا للتكيف مع احتياجات مختلف ظروف التشغيل لمعدات تعدين الفحم ، مما يبسيط بشكل كبير من تصميم نظام النقل. فيما يتعلق بخصائص السرعة ، يبلغ نطاق السرعة الاسمية لهذه السلسلة من المحركات في ظل ظروف VG MAX 2500-4450 دورة في الدقيقة (اعتمادًا على مواصفات مختلفة) ، ويمكن أن يصل الحد الأقصى للسرعة إلى 8400 دورة في الدقيقة في الحد الأدنى من الإزاحة ، مما يدل على أداء ممتاز السرعة.

الهيكل الأساسي ومبدأ العمل

تعتمد سلسلة A6VM مجموعة دوار مخروطية محورية مع تصميم محور مائل. هذا الهيكل له كثافة طاقة أعلى وعمر خدمة أطول من تصميم الألواح المائلة التقليدية. تشمل مكوناتها الأساسية جسم الأسطوانة ، والمكبس ، ولوحة الصمام ، والمحور المائل وآلية متغيرة ، وما إلى ذلك. يتم تحسين جميع أزواج الاحتكاك ومجهزة بأنظمة تحمل عالية الجودة لضمان أداء مستقر في البيئة القاسية من مناجم الفحم.

مبدأ العمل ، عندما يدخل زيت الضغط العالي في تجويف المكبس من خلال لوحة التوزيع ، فإنه يدفع المكبس إلى التحرك محوريًا. بسبب ميل معين للمحور المائل ، يتم تحويل الحركة الخطية للمكبس إلى حركة الدوران للعمود الرئيسي. عن طريق ضبط ميل المحور المائل ، يمكن تغيير إزاحة المحرك لتحقيق تعديل بدون خطوة لسرعة الإخراج وعزم الدوران. يجعل تصميم الآلية المتغيرة الفريدة لسلسلة A6VM يستجيب بسرعة ولديه دقة تحكم عالية ، ويمكن أن يتطابق مع متطلبات التحميل المتغيرة لمعدات منجم الفحم في الوقت الفعلي.

تجدر الإشارة إلى أن محرك A6VM يتبنى تصميمًا دوران ثنائي الاتجاه ، والذي يمكنه بسهولة تحقيق التبديل إلى الأمام والعكس. هذه الميزة مهمة بشكل خاص في معدات تعدين الفحم التي تتطلب عكسًا متكررة (مثل رأس القطع لرأس الطريق). في الوقت نفسه ، يضمن التصميم المتماثل لهيكله الداخلي اتساق الأداء في ظل ظروف العمل إلى الأمام والعكسي ، وتجنب مشكلة تدهور الأداء العكسي الناجم عن التصميم أحادي الاتجاه للمحركات التقليدية.

تسليط الضوء على الميزات الفنية والمزايا

A6VM Series محركات المكبس المحوري الهيدروليكي لديها العديد من المزايا الفنية في تطبيقات منجم الفحم:

تعتبر كثافة الطاقة العالية واحدة من أبرز ميزات سلسلة A6VM. من خلال تحسين مسار التدفق الهيدروليكي واستخدام مواد عالية القوة ، تحقق هذه السلسلة من المحركات إخراج عزم الدوران العالي للغاية في حجم مضغوط. أخذ نموذج A6VM200 كمثال ، يمكن أن يخرج ما يصل إلى 1550 نانومتر من عزم الدوران عند الضغط الاسمي ويزن 78 كجم فقط. هذه النسبة الممتازة من الطاقة إلى الوزن تجعلها خيارًا مثاليًا لمعدات تعدين الفحم مع مساحة محدودة.

يمكّن نطاق التحكم الواسع A6VM من تلبية المتطلبات المزدوجة للسرعة العالية وعزم الدوران العالي لمعدات تعدين الفحم. في عمليات تعدين الفحم ، تحتاج المعدات في كثير من الأحيان إلى التبديل بين الظروف المنخفضة السرعة والعالية (مثل قطع الفحم الصلب) والظروف عالية السرعة والمنخفضة (مثل التحول السريع). تحتاج محركات الإزاحة الثابتة التقليدية إلى استخدام علب التروس المعقدة لتحقيق هذا المطلب ، في حين أن محرك الإزاحة المتغير A6VM يمكنه تحقيق هذا المطلب ببساطة عن طريق ضبط الإزاحة ، وتبسيط نظام النقل بشكل كبير وتحسين الموثوقية.

تتيح خصائص البداية الممتازة واللحظة المنخفضة من القصور الذاتي سلسلة A6VM أداءً جيدًا في ظل ظروف البدء المتكررة لمعدات تعدين الفحم. غالبًا ما تحتاج آلات تعدين الفحم إلى البدء على الفور وتحمل الأحمال المفاجئة. المحركات التقليدية عرضة لمشاكل مثل صعوبة البدء أو التأثير المفرط. A6VM يقلل بشكل كبير من عزم دوران الاحتكاك البدء من خلال تحسين بنية المكبس ونظام المحمل. في الوقت نفسه ، لديها لحظة صغيرة من الجمود وسرعة استجابة سريعة ، مما يضمن البداية السلسة للمعدات في ظروف الحمل الثقيلة.

يجعل التصميم الوعرة والمتين A6VM مناسبة بشكل خاص للبيئة القاسية من مناجم الفحم. يتكون سكنه من الحديد الزهر عالي القوة ، ويتم معالجة أزواج الاحتكاك الرئيسية خصيصًا ، ويتم تعزيز نظام المحمل لمقاومة الغبار والرطوبة والاهتزاز في بيئة منجم الفحم. أظهرت التطبيقات العملية أنه مع الصيانة المناسبة ، يمكن أن تصل عمر خدمة محرك A6VM في معدات منجم الفحم إلى 1.5-2 أضعاف محركات المحركات التقليدية ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التوقف عن المعدات وصيانتها.

الجدول: مقارنة بين المعلمات الفنية لبعض نماذج سلسلة rexroth A6VM

تحليل التطبيقات النموذجية لـ A6VM في معدات منجم الفحم

نظام محرك آلة تعدين الفحم

نظرًا لأن المعدات الأساسية لوجه التعدين الميكانيكي الحديث بالكامل ، فإن أداء آلة تعدين الفحم يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج وسلامة مناجم الفحم. من خلال إخراج عزم الدوران العالي وقدرة تنظيم السرعة الدقيقة ، أصبح محرك المكبس المحوري الهيدروليكي A6VM هو اختيار محرك مثالي للجر وقطع أجزاء من آلة تعدين الفحم الراقية.

في نظام الجر Shearer ، عادةً ما يستخدم محرك A6VM بالتزامن مع مخفض لدفع القص للتحرك على طول وجه العمل. يتطلب تعقيد الظروف الجيولوجية لمنجم الفحم أن يكون نظام الجر قادرًا على ضبط السرعة والعزم في الوقت الفعلي وفقًا لتغييرات الحمل. تتيح الخصائص المتغيرة بدون خطوة لـ A6VM Shearer تقليل السرعة تلقائيًا وزيادة عزم الدوران في ظل ظروف الفحم الصلبة ، وزيادة السرعة والإنتاجية في ظل ظروف الفحم الناعمة. توضح بيانات التطبيق الفعلية أن نظام الجر Shearer الذي يستخدم محرك A6VM أكثر كفاءة بنسبة 15 ٪ إلى 20 ٪ من حل المحرك الكمي التقليدي ، وخاصة في وجه العمل حيث يختلف سماكة التماس الفحم إلى حد كبير ، فإن ميزته التكيفية أكثر وضوحًا.

يحتوي محرك قسم القطع على متطلبات أكثر صرامة على المحرك ، والذي يحتاج إلى تحمل أحمال التأثير القوية والتناوب المتكرر للأمام والعكس. يمكّنه تصميم كثافة الطاقة العالية لسلسلة A6VM من توفير عزم دوران كاف لدفع أسطوانة القطع في مساحة محدودة. يمكن لنظام المحمل القوي ومجموعة المكبس الأمثل امتصاص الاهتزاز وتأثيره بشكل فعال أثناء عملية القطع. أظهر اختبار مقارن في منجم فحم كبير أن قسم القطع في آلة تعدين الفحم باستخدام محرك A6VM160 يعمل بشكل مستمر لمدة 800 ساعة دون فشل في ظل ظروف الفحم الصلبة ، في حين أن المحركات المتنافسة المتنافسة تتطلب صيانة كل 500 ساعة في المتوسط.

تطبيق الأجزاء الرئيسية من آلة النفق الممل

يواجه رؤوس طريق منجم الفحم ظروف عمل أكثر تعقيدًا ويحتاجون إلى تلبية المتطلبات المزدوجة لكسر الصخور الفعال والمواقع الدقيقة. تتمتع محركات سلسلة A6VM بأداء ممتاز في رأس القطع ، وآلية التحميل وآلية السفر لرأس الطريق.

محرك رأس القطع هو الوظيفة الأساسية لآلة النفق الممل ، والتي تتطلب من المحرك توفير مخرج عزم الدوران العالي المستمر والمستقر. غالبًا ما يتم استخدام طرز A6VM107 و A6VM140 لمحرك أقراص قطع آلات ممل نفق متوسطة الحجم. يتيح نطاق تنظيم السرعة الواسع للمشغلين ضبط سرعة القطع في الوقت الفعلي وفقًا لصلابة تكوين الصخور ، والتي لا تحمي أسنان القطع فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين كفاءة اللقطات. خاصة عند مواجهة الأخطاء أو الصخور الصلبة ، يمكن للمحرك تقليل السرعة تلقائيًا وزيادة عزم الدوران لتجنب التحميل الزائد للإيقاع والإغلاق. توضح بيانات التطبيق لمشروع نفق الفحم أن آلة النفق الممل باستخدام محرك A6VM لها معدل فشل أقل بنسبة 40 ٪ وزيادة بنسبة 25 ٪ في لقطات شهرية من محلول القيادة الكهربائية التقليدية.

في آلية السفر لرأس الطريق ، يتم استخدام الاستقرار منخفض السرعة وخصائص التحكم الدقيقة لمحرك A6VM بالكامل. إن شروط أنفاق منجم الفحم معقدة ، مما يتطلب من Roadheader أن يكون قادرًا على أداء موقع دقيق على مستوى الملليمتر. يمكن أن يحقق A6VM تشغيلًا مستقرًا منخفض السرعة من 0.1R/دقيقة من خلال نظام التحكم في الحلقة المغلقة ، مما يفي بالكامل بمتطلبات تحديد المواقع الدقيقة. في الوقت نفسه ، تمكن خصائص الاستجابة السريعة للمشغلين من ضبط موضع رأس الطريق في الوقت المناسب لضمان جودة تشكيل الطريق.

ناقل المكشطة ونظام الدعم الهيدروليكي

يعد النقل مكشطة المعدات الرئيسية لنقل الفحم في وجه عمل منجم الفحم ، ويحتاج نظام محرك الأقراص إلى العمل بشكل مستمر عند الحمل العالي. تؤدي محركات سلسلة A6VM بشكل جيد في محرك الرأس والقيادة التيل من الناقلات المكشطة للخدمة الشاقة ، وخاصة نماذج الإزاحة الكبيرة مثل A6VM200 و A6VM250 ، والتي يمكن أن توفر عزم دوران كافي للتغلب على مقاومة بدء التحميل الكامل.

بالمقارنة مع محركات الأقراص التقليدية ، فإن الناقلات المكشطة التي تستخدم محركات المكبس المحورية الهيدروليكية A6VM لها ثلاث مزايا رئيسية: أولاً ، يعد أداء حماية الحمل الزائد جيدًا. عندما تكون سلسلة النقل عالقة ، فإن زيادة الضغط في النظام الهيدروليكي سيقلل تلقائيًا من سرعة المحرك لتجنب تلف المعدات ؛ ثانياً ، توزيع الطاقة مرن. عند قيادة محركات متعددة ، يمكن موازنة طاقة كل نقطة محرك تلقائيًا ؛ ثالثًا ، فإن ميزة البدء الناعمة تقلل بشكل كبير من تأثير السلسلة وتمتد عمر خدمة المعدات. تُظهر ممارسة التطبيق في منجم مع قدرة عشرات الملايين من الأطنان أن عمر سلسلة الناقل المدفوع بالهيدروليكيا أطول أكثر من 30 ٪ من الدافع الكهربائي ، ويتم تخفيض تكلفة الصيانة السنوية بحوالي 150،000 يوان.

في نظام الدعم الهيدروليكي ، يستخدم محرك A6VM بشكل أساسي لوظيفة حركة الإطار السريع. تتطلب وجوه التعدين الميكانيكية الحديثة بالكامل أن يتحرك الدعم بسرعة مع آلة تعدين الفحم. من الصعب موازنة المحركات الكمية التقليدية لسرعة الدفع ودقة تحديد المواقع. يمكن لمحرك متغير A6VM تحقيق مزيج مثالي من حركة الإطار عالي السرعة والمواقع الدقيقة من خلال ضبط الإزاحة ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة التقدم في وجه العمل. تُظهر بيانات المراقبة أن نظام الدعم الذي يستخدم محرك A6VM له سرعة نقل إطار أعلى بنسبة 20 ٪ عن الحل التقليدي ، ويمكن أن تصل دقة تحديد المواقع إلى ± 10 مم ، والتي تفي بالكامل بمتطلبات سطح العمل الآلي.

تطبيقات معدات منجم الفحم الأخرى

بالإضافة إلى المعدات الأساسية أعلاه ، تستخدم محركات المكبس المحورية الهيدروليكية A6VM أيضًا في أنواع مختلفة من معدات منجم الفحم. بالنسبة إلى منجم الفحم ، توفر نماذج الإزاحة الصغيرة والمتوسطة مثل A6VM55 و A6VM80 قوة دورانية مثالية. يلبي أدائها عالي السرعة متطلبات الحفر لتشكيلات الصخور المختلفة ، في حين أن التحكم المتغير يتيح ضبط المعلمة التلقائي أثناء عملية الحفر.

تستخدم مجموعة مضخة القيادة الهيدروليكية لنظام تصريف منجم الفحم أيضًا محرك A6VM كمصدر للطاقة. الظروف الهيدرولوجية في مناجم الفحم معقدة ، ويختلف حجم التفريغ بشكل كبير ، ومجموعات المضخات الثابتة التقليدية غير فعالة. يمكن لمضخة المحرك المتغيرة A6VM المتغيرة ضبط سرعة المضخة في الوقت الفعلي وفقًا لتغيير مستوى المياه ، والحفاظ على أفضل كفاءة عمل ، وتحقيق تأثير كبير لتوفير الطاقة. أظهرت حالة التجديد لمحطة ضخ المياه المركزية منجم الفحم أنه بعد تبني نظام المتغير الهيدروليكي ، بلغ توفير الكهرباء السنوي 450،000 كيلو واط في الساعة ، وكانت فترة استرداد الاستثمار أقل من عامين.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام محركات A6VM أيضًا في أجهزة الركاب العلوية منجم الفحم ، والسحق ، ومحطات التحميل وغيرها من المعدات ، وموثوقيتها وقدرة على التكيف على نطاق واسع من قبل مستخدمي منجم الفحم. مع تحسين أتمتة مناجم الفحم والذكاء ، ستلعب خصائص التحكم الدقيقة لمحركات سلسلة A6VM دورًا أكبر وتوفر حلولًا طاقة عالية الجودة لبناء الألغام الذكي.

الجدول: تكوينات التطبيق النموذجية لسلسلة A6VM في معدات منجم الفحم المختلفة

مزايا توفير الطاقة والتحليل التقني والاقتصادي للمحرك المتغير A6VM

مقارنة استهلاك الطاقة مع محركات الإزاحة الثابتة التقليدية

باعتبارها صناعة مستهلكة عالية الطاقة ، فإن تحسين كفاءة الطاقة في المعدات في تعدين الفحم يرتبط ارتباطًا مباشرًا بتكاليف الإنتاج وانبعاثات الكربون. تستخدم محركات المكبس المحوري الهيدروليكي A6VM من Rexroth A6VM تقنية متغيرة متغيرة لتحقيق تأثيرات كبيرة لتوفير الطاقة مقارنة بمحركات الإزاحة الثابتة التقليدية ، والتي تنعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:

تحميل التنظيم التكيفي هو الآلية الأساسية لتوفير الطاقة لـ A6VM. تختلف ظروف تحميل معدات تعدين الفحم اختلافًا كبيرًا. تنخفض كفاءة محركات الإزاحة الثابتة التقليدية بشكل حاد في الأحمال الجزئية. ومع ذلك ، يمكن لـ A6VM ضبط الإزاحة للحفاظ على تشغيل المحرك في نطاق الكفاءة العالية. أخذ نظام جر آلة تعدين الفحم على سبيل المثال ، عندما ينخفض ​​الحمل ، يزيد A6VM تلقائيًا من الإزاحة ويقلل من السرعة للحفاظ على ضغط العمل في منطقة عالية الكفاءة ، في حين أن المحرك الثابت يتسبب في انخفاض الضغط وتناقص الكفاءة. تُظهر البيانات المقاسة الفعلية أنه في ظل ظروف العمل النموذجية ، يكون متوسط ​​كفاءة النظام المتغير A6VM أعلى بنسبة 18 ٪ -25 ٪ من النظام الكمي ، ويمكن أن يصل وفورات الكهرباء السنوية إلى عشرات الآلاف من كيلووات في الساعة.

لا توجد فقدان في التدفق هو نقطة لتوفير الطاقة المهمة الأخرى. غالبًا ما تتطلب معدات منجم الفحم سرعة مختلفة وعزم الدوران. يقوم النظام التقليدي بضبط التدفق من خلال خانق الصمام النسبي ، مما يؤدي إلى تفيض زيت الضغط العالي عبر صمام الفائض ، مما يؤدي إلى نفايات الطاقة. يعتمد A6VM مبدأ تنظيم السرعة الحجمي ويضبط السرعة عن طريق تغيير إزاحة المحرك. يتطابق تدفق النظام بدقة مع الطلب على الحمل ، ويتم القضاء على خسائر الاختناق والتدفق بشكل أساسي. تُظهر حالة تعديل ناقل مكشطة منجم الفحم أنه بعد تبني نظام متغير A6VM ، يتم تقليل درجة حرارة الزيت الهيدروليكي بمتوسط ​​15-20 ℃ ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة لنظام التبريد بنسبة 40 ٪ ، مما يثبت تمامًا تأثيره في توفير الطاقة.

تتيح دالة مطابقة الطاقة نظام A6VM من ضبط طاقة الإخراج ديناميكيًا وفقًا لظروف العمل الفعلية. تختلف متطلبات الطاقة لمعدات تعدين الفحم اختلافًا كبيرًا في مراحل العمل المختلفة. على سبيل المثال ، يتطلب Roadheader طاقة عالية عند القطع ، ولكن فقط الطاقة المنخفضة عند تحديد المواقع. يراقب نظام A6VM تغييرات من خلال أجهزة الاستشعار وضبط إزاحة المحرك وضغط النظام في الوقت الفعلي لتجنب نفايات الطاقة الناتجة عن "حصان كبير يسحب عربة صغيرة". تشير الإحصاءات إلى أن مطابقة الطاقة الذكية يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة للآلة بأكملها بنسبة 20 ٪ -30 ٪. على خلفية ارتفاع أسعار الطاقة ، فإن هذه الميزة لها قيمة اقتصادية كبيرة.

مقارنة شاملة مع أنظمة القيادة الكهربائية

تُظهر محركات المكبس المحوري الهيدروليكي مزايا فريدة في ظل ظروف عمل خاصة في مناجم الفحم:

سعة التحميل الزائد ، يتمتع محرك A6VM بميزة طبيعية. عادة ما لا تزيد سعة الحمل الزائد للمحرك الكهربائي عن القيمة المقدرة ، والمدة قصيرة ، في حين أن المحرك الهيدروليكي يمكن أن يصمد بسهولة 2-2.5 أضعاف الحمل الزائد الفوري ، وهو أمر بالغ الأهمية بالنسبة لمعدات تعدين الفحم التي تحمل أحمال التأثير. على سبيل المثال ، عندما تواجه آلة تعدين الفحم جانج الفحم الصلب ، يمكن لنظام A6VM تلقائيًا زيادة الضغط وعزم الدوران لتجنب إغلاق المعدات ، في حين أن المحرك الكهربائي قد يؤدي إلى إغلاق وقائي ، مما يؤثر على كفاءة الإنتاج.

تعتبر السلامة المقاومة للانفجار هي الاعتبار الأساسي لمعدات منجم الفحم. النظام الهيدروليكي آمن بطبيعته ، مع عدم وجود خطر من الشرر الكهربائي ، وهو مناسب بشكل خاص لبيئات المناجم عالية الغاز. يتبنى محرك A6VM تصميمًا مغلقًا بالكامل مع مستوى حماية يصل إلى IP67 ، والذي يفي بالكامل بمتطلبات الغبار والماء للبيئة القاسية من مناجم الفحم. على النقيض من ذلك ، فإن المحركات المقاومة للانفجار كبيرة في الحجم ، وارتفاع تكلفة ، ومعقدة للحفاظ عليها ، وليس لها مزايا في ظل بعض ظروف العمل.

مرونة النظام ، محرك الهيدروليكي له قيمة لا يمكن الاستغناء عنها. يقوم نظام A6VM بنقل الطاقة عبر خطوط الأنابيب ، وله تصميم مرن ، ويسهل تحقيقه في مزامنة النقطة متعددة النقاط وتوزيع الطاقة ، وهو مناسب بشكل خاص للمعدات مثل ناقلات مكشطة المسافات الطويلة. ومع ذلك ، يتطلب القيادة الكهربائية نظامًا مستقلًا للمحرك والتحكم لكل نقطة محرك ، الأمر الذي يتطلب استثمارًا كبيرًا والتحكم المعقد. أظهر الاختبار المقارن لمنجم الفحم الكبير أنه عند سطح العمل فوق 300 متر ، فإن التكلفة الإجمالية لملكية ناقل مكشطة هيدروليكيًا تقل 15 ٪ إلى 20 ٪ عن تلك الموجودة في محرك كهربائي.

تحليل تكلفة دورة الحياة

من منظور تشغيلي طويل الأجل ، فإن نظام محرك المكبس المحوري الهيدروليكي A6VM له كفاءة اقتصادية فائقة ، وهو ما ينعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:

الاستثمار الأولي ، فإن تكلفة الأنظمة الهيدروليكية المتطورة قابلة للمقارنة مع محركات الأقراص المحركية المقاومة للانفجار ، ولكن بالنظر إلى أن الأنظمة الهيدروليكية يمكن أن تبسيط مكونات الإرسال الميكانيكية (مثل المخفضات ، براثن ، إلخ) ، غالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية أكثر قدرة على المنافسة. خاصة بالنسبة للمعدات ذات الطاقة العالية ، فإن ميزة كثافة الطاقة للأنظمة الهيدروليكية تجعلها أكثر قيمة في بيئة منجم الفحم تحت الأرض المقيد بالفضاء.

تكاليف تشغيل الطاقة هي جزء كبير من تكاليف دورة الحياة. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يوفر نظام متغير A6VM طاقة 15 ٪ -25 ٪ مقارنة بالأنظمة الهيدروليكية التقليدية وطاقة 10 ٪ -15 ٪ مقارنة بمحركات المحركات ذات السرعة الثابتة. أخذ وجه تعدين متوسطة الحجم من الفحم يستهلك 2 مليون كيلو واط ساعة من الكهرباء سنويًا ، على سبيل المثال ، يمكن أن يوفر استخدام نظام A6VM ما بين 200000 إلى 500000 كيلو وات في الساعة في السنة ، أي ما يعادل فاتورة كهربائية تتراوح بين 100000 إلى 250،000 يوان (محسوبة من 0.5 يوان لكل كيلوواط ساعة) ، مع فوائد اقتصادية كبيرة.

تكاليف الصيانة ، قللت سلسلة A6VM بشكل كبير من تردد الصيانة والتكاليف بفضل تصميمها الوعرة وعمره الطويل. تشير الإحصاءات إلى أنه في ظل نفس ظروف التشغيل ، فإن الفاصل الزمني لإصلاح محرك A6VM هو 1.5-2 أضعاف عدد المحركات العادية ، ويتم تقليل استهلاك قطع الغيار بأكثر من 30 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التصميم المعياري للنظام الهيدروليكي يجعل الصيانة في الموقع أكثر ملاءمة ويقلل من تعطل المعدات.

الفوائد الاقتصادية غير المباشرة التي يلفها تحسين كفاءة الإنتاج هي أكثر أهمية. تتيح الاستجابة السريعة والتحكم الدقيق لنظام A6VM معدات تعدين الفحم من العمل في المعلمات المثلى ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة التعدين واستعادة الموارد. أظهرت حالات التطبيق المتعددة أن كفاءة آلات تعدين الفحم باستخدام النظام الهيدروليكي A6VM قد زادت بنسبة 10 ٪ -15 ٪ ، وزادت اللقطات الشهرية لآلات الأنفاق بنسبة 20 ٪ -25 ٪. هذه الفوائد الخفية غالبًا ما تتجاوز الفوائد المباشرة لتوفير الطاقة.

الجدول: مقارنة تكاليف دورة الحياة الكاملة للنظام الهيدروليكي A6VM والتقنيات البديلة (أخذ آلة تعدين الفحم كمثال)

ملاحظة: البيانات في الجدول هي متوسط ​​الصناعة ، وتختلف القيم المحددة اعتمادًا على ظروف الألغام وتكوين المعدات

دليل اختيار المحرك A6VM وصيانة

طرق الاختيار العلمي والمعلمات الرئيسية

الاختيار الصحيح هو الشرط المسبق لضمان أداء محرك المكبس المحوري الهيدروليكي على النحو الأمثل في معدات تعدين الفحم. هناك العديد من النماذج في سلسلة A6VM ، والتي تحتاج إلى اختيار علميًا وفقًا لظروف التطبيق المحددة ، مع الأخذ في الاعتبار المعلمات التالية:

اختيار الإزاحة هو العمل الأساسي ويجب حسابه بناءً على الحد الأقصى لضغط العزم وضغط العمل الذي تتطلبه المعدات. الصيغة هي: إزاحة VG = (2π × T)/(ΔP × ηM) ، حيث T هو عزم دوران الحمل (NM) ، ΔP هو اختلاف ضغط العمل (BAR) ، و ηm هي الكفاءة الميكانيكية (عادة 0.9-0.95). غالبًا ما تواجه معدات تعدين الفحم أحمالًا مفاجئة ، ويوصى بترك هامش عزم الدوران 10 ٪ -15 ٪. على سبيل المثال ، يبلغ الحد الأقصى لعزم الدوران لرأس قطع Roadheader 950 نانومتر ، وضغط عمل النظام هو 350bar. يتم حساب أن VG≈ (2 × 3.14 × 950)/(350 × 0.93) ≈183cm³ ، لذلك من الأنسب اختيار نموذج A6VM200 (VG Max = 216.5cm³).

يجب أن يلبي نطاق السرعة كل من متطلبات الحد الأدنى والحد الأقصى للسرعة للمعدات. يمكن أن تصل سلسلة A6VM إلى أعلى سرعة عند الحد الأدنى من الإزاحة ، وتوفر أقصى عزم دوران ولكن أقل سرعة عند الحد الأقصى للإزاحة. عند اختيار نموذج ، من الضروري التحقق مما إذا كانت سرعة المحرك في VG Max تلبي المتطلبات ذات السرعة المنخفضة للمعدات ، وما إذا كانت السرعة في VG Min تلبي المتطلبات عالية السرعة. من المهم بشكل خاص ملاحظة أن معدات تعدين الفحم تعمل في ظل ظروف منخفضة السرعة وعالية الطول لفترة طويلة. من الضروري التأكد من أن منحنى الكفاءة للنموذج المحدد في ظل هذه الحالة مسطح نسبيًا لتجنب ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن انخفاض حاد في الكفاءة.

يعتمد وضع التحكم على درجة أتمتة المعدات. يوفر A6VM مجموعة متنوعة من خيارات التحكم: نوع HD هو تحكم متناسق هيدروليكي ، مناسب لمعظم معدات تعدين الفحم ؛ نوع EP هو التحكم النسبي الكهربائي ، والذي يسهل الاتصال بنظام التشغيل الآلي ؛ يحتوي نوع EZ على مفتاح محايد ، وهو مناسب للمناسبات التي يلزم فيها التحكم الدقيق للوضع. بالنسبة لمعدات التعدين الذكية الحديثة ، يوصى باختيار نوع EP أو EZ لتسهيل المراقبة عن بُعد وتعديل ذكي. على سبيل المثال ، يستخدم مشروع آلة تعدين الفحم الذكية محرك A6VM200EP2D/63W2 ، والذي يتم توصيله بنظام التحكم من خلال ناقل CAN لتحقيق التحسين التلقائي لمعلمات القطع.

يجب أن تتطابق واجهة التثبيت وتمديد العمود مع الهيكل الميكانيكي للمعدات. توفر سلسلة A6VM مجموعة متنوعة من خيارات تمديد الحافة والعمود ، بما في ذلك معايير ISO ، SAE والواجهات المخصصة الخاصة. غالبًا ما تتعرض معدات تعدين الفحم للاهتزازات قوية. يوصى باستخدام واجهات SAE Flange مع صلابة أفضل واستخدامها مع دعم امتصاص الصدمات. يحتاج نموذج تمديد العمود إلى النظر في متطلبات نقل عزم الدوران. يوصى باستخدام مهاوي الشريحة لمناسبات عزم الدوران الكبيرة ، وأعمدة مفاتيح مسطحة للعزمات الصغيرة والمتوسطة.

النقاط والاحتياطات الرئيسية لتكوين النظام

محرك المكبس المحوري الهيدروليكي A6VM لا ينفصل عن تكوين النظام المعقول. في طلبات منجم الفحم ، يجب إيلاء اهتمام خاص للنقاط التالية:

نظافة الزيت هي عامل رئيسي يؤثر على حياة A6VM. مناجم الفحم متربة ، لذلك يجب تجهيز النظام الهيدروليكي بفلاتر عالية الدقة. يوصى بتعيين مرشح 10μm مع β≥75 في مدخل الزيت ومرشح 20μm مع β≥75 في عودة الزيت. تُظهر التجربة العملية أن تلوث النفط يسبب أكثر من 70 ٪ من حالات فشل محرك A6VM ، لذلك يجب أن تؤخذ على محمل الجد. بالنسبة لبيئات منجم الفحم العالي من منجم الفحم ، فكر في إضافة نظام ترشيح متصل للإنترنت لتصفية الزيت بشكل منتظم في الخزان.

غالبًا ما يتم تجاهل خط تصريف الزيت ولكنه حاسم. يتطلب A6VM أن لا يتجاوز ضغط تصريف الزيت السكني 0.5 بار ، ويجب أن يعود أنبوب تصريف الزيت مباشرة إلى خزان الزيت ويتم إدخاله أسفل مستوى الزيت. نظرًا لقيود المساحة ، غالبًا ما تستخدم معدات تعدين الفحم محركات متعددة لتبادل خط تصريف الزيت ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى ضغط الظهر المفرط وتلف ختم الزيت. يوصى بإعداد أنبوب تصريف زيت منفصل لكل محرك A6VM ، أو استخدام أنبوب مشترك بقطر كبير بما يكفي (على الأقل نفس قطر ميناء تصريف زيت المحرك). تُظهر حالة التحسين لآلة نفق التعدين أنه بعد تحسين خط تصريف الزيت ، تم تمديد عمر المحمل لمحرك A6VM بمقدار 3 مرات.

يجب حساب نظام التبريد وتحديده بناءً على توليد الحرارة الفعلي. يمكن أن تصل الكفاءة الإجمالية لـ A6VM إلى أكثر من 90 ٪ عند العمل في منطقة الكفاءة العالية ، ولكن قد تنخفض الكفاءة إلى حوالي 80 ٪ تحت الظروف المنخفضة السرعة والعالية ، وسيتم تحويل 10 ٪ -20 ٪ من الطاقة إلى حرارة. درجة الحرارة المحيطة تحت الأرض في مناجم الفحم عالية وظروف تبديد الحرارة سيئة ، لذلك يجب تكوين أكثر برودة من السعة الكافية. يوصى بتثبيت مستشعر درجة حرارة الزيت لمراقبة الوقت الفعلي. عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت 65 درجة مئوية ، يجب إصدار إنذار ، وعندما يتجاوز 70 درجة مئوية ، يجب إغلاق الماكينة لفحصها. تُظهر التجربة العملية أن التحكم الجيد في درجة الحرارة يمكن أن يمتد فاصل الصيانة لمحركات A6VM بنسبة 30 ٪ -50 ٪.

تعد تدابير مكافحة الهروب مهمة بشكل خاص لمعدات تعدين الفحم. على الرغم من أن A6VM لديه تصميم قوي ودائم ، فإن الاهتزاز القوي على المدى الطويل سيظل يؤثر على حياته. يوصى باستخدام دعامات امتصاص الصدمات أثناء التثبيت ، ويجب أن تستخدم جميع أنابيب التوصيل انتقالات خرطوم مرنة لتجنب الاتصالات الصلبة. خاصة بالنسبة لأجزاء الاهتزاز عالية التردد مثل جزء القطع من آلة تعدين الفحم ، من الممكن التفكير في إضافة تراكم هيدروليكي لامتصاص نبضات الضغط. أظهرت مراقبة البيانات من منجم الفحم أن تدابير مكافحة الازلياج المثالية قللت من معدل فشل محرك A6VM في بيئة اهتزاز قوية بنسبة 60 ٪.

أفضل الممارسات الصيانة

يمكن للصيانة العلمية أن تزيد من عمر خدمة محرك المكبس المحوري A6VM الهيدروليكي. تشمل نقاط الصيانة في بيئة منجم الفحم:

يجب أن تشمل عناصر التفتيش اليومية: مستوى الزيت ، ودرجة حرارة الزيت ، وجودة الزيت ؛ درجة حرارة السكن المحرك (لا ينبغي أن تتجاوز 80 ℃) ؛ ضوضاء أو اهتزاز غير طبيعي ؛ تسرب في كل اتصال. يوصى بتبني طريقة أربع خطوات من "النظر ، والاستماع ، واللمس ، والقياس": انظر إلى لون ورغوة الزيت ؛ استمع إلى ما إذا كان الصوت الجري موحدًا ؛ المس درجة حرارة السكن لمعرفة ما إذا كانت غير طبيعية ؛ وقياس ما إذا كان ضغط النظام وتدفق أمر طبيعي. من الأفضل إجراء فحص سريع لمعدات منجم الفحم ، كل نوبة وتسجيل المعلمات الرئيسية لتسهيل اكتشاف علامات الفشل المبكرة.

يجب تحديد الصيانة العادية وفقًا لظروف العمل الفعلية. يوصى بشكل عام باستبدال مرشح زيت الإرجاع كل 500 ساعة عمل ؛ خذ عينات لاختبار تلوث الزيت ومحتوى الرطوبة كل 2000 ساعة ؛ وإجراء فحص شامل للارتداء الداخلي للمحرك كل 4000 ساعة. البيئة تحت الأرض من مناجم الفحم قاسية ، ويمكن تقصير دورة الصيانة بشكل مناسب. أثناء الصيانة ، يجب إيلاء اهتمام خاص لارتداء أزواج الاحتكاك الرئيسية مثل الغطاشين وألواح التوزيع والمحامل ، وينبغي استبدال الأجزاء التي تتجاوز القيمة المسموح بها في الوقت المناسب. تُظهر تجربة صيانة منجم فحم كبير أن الإصرار على الصيانة الوقائية يمكن أن يمتد الفاصل الزمني للإصلاح لمحرك A6VM إلى أكثر من 10000 ساعة.

تشخيص الخطأ يتطلب التفكير المنهجي. تشمل الأخطاء الشائعة لـ A6VM: صعوبة في البدء (ربما بسبب اللزوجة المفرطة في الزيت أو تناول الهواء في النظام) ؛ عزم دوران الإخراج غير كاف (ربما بسبب التسرب الداخلي المفرط أو ضغط التحكم غير الكافي) ؛ ضوضاء غير طبيعية (ربما بسبب تحمل الضرر أو التشويش على المكبس). أثناء التشخيص ، يجب إجراء تحليل شامل لمعلمات متعددة مثل الضغط والتدفق ودرجة الحرارة لتجنب سوء الحكم. على سبيل المثال ، تشمل الأسباب المحتملة لدرجة حرارة المحرك المفرطة ما يلي: لزوجة الزيت غير السليمة ، والتبريد غير الكافي ، والتسرب الداخلي المفرط ، وتشغيل الحمل الزائد ، وما إلى ذلك ، والتي تحتاج إلى التحقق منها واحدًا تلو الآخر. يوصى بتجهيز مؤسسات تعدين الفحم مع معدات الاختبار الهيدروليكية الأساسية ، مثل مقاييس الضغط ، عدادات التدفق ، موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ، وما إلى ذلك لتحسين كفاءة تشخيص الخطأ.

إدارة قطع الغيار أمر بالغ الأهمية لتقليل وقت التوقف. مناجم الفحم لديها متطلبات عالية لاستمرارية الإنتاج. يوصى بتخزين قطع الغيار الرئيسية A6VM التالية: مجموعة ختم العمود ، مجموعة أحذية المكبس ، لوحة الموزع ، مجموعة المحمل. يجب تخزين قطع الغيار في بيئة نظيفة وجافة ، ويجب فحص دقة الأبعاد وجودة السطح قبل التثبيت. تذكير خاص: لا يمكن خلط ملحقات النماذج المختلفة من A6VM. حتى الأجزاء ذات المظهر المماثل قد يكون لها اختلافات طفيفة. الاستخدام القسري سيؤدي إلى فشل مبكر. يوضح درس منجم الفحم أن استخدام الملحقات غير الأصلية يقلل من متوسط ​​عمر محرك A6VM بنسبة 40 ٪.

الجدول: دورة الصيانة الموصى بها لمحركات A6VM في بيئات منجم الفحم

ملاحظة: دورة الصيانة في الجدول هي توصية عامة ويجب تعديلها وفقًا لظروف العمل الفعلية وتوصيات الشركة المصنعة للمعدات.

آفاق تطوير تكنولوجيا A6VM تحت اتجاه التعدين الذكي

تكامل وتطبيق التكنولوجيا الرقمية

مع التقدم المتسارع لبناء المناجم الذكية ، تتحول محركات المكبس المحوري الهيدروليكي من عناصر الطاقة البسيطة إلى المحركات الأذكية. توفر سلسلة A6VM منصة مثالية للترقية الرقمية لمعدات تعدين الفحم من خلال دمج أجهزة الاستشعار وواجهات الاتصال. يحتوي الجيل الجديد من محركات A6VM EPR على أجهزة استشعار مضمنة للضغط ودرجة الحرارة والسرعة ، والتي يمكنها مراقبة حالة العمل في الوقت الفعلي ونقل البيانات إلى نظام التحكم من خلال واجهة CAN Bus أو IO-Link. تمكن وظيفة المراقبة الذكية مديري المعدات من فهم الحالة الصحية للمحرك عن بُعد ، وتحقيق الصيانة التنبؤية ، وتجنب انقطاع الإنتاج الناجم عن حالات فشل مفاجئة.

التكنولوجيا التوأم الرقمية في نظام A6VM واسع. من خلال بناء نموذج افتراضي للمحرك ومزامنة بيانات التشغيل للمحرك الفعلي في الوقت الفعلي ، يمكن محاكاة الأداء في ظل ظروف العمل المختلفة والتنبؤ بها في المساحة الرقمية. يمكن لشركات تعدين الفحم استخدام هذه التكنولوجيا لتحسين معلمات تشغيل المعدات ، ومحاكاة أفضل استراتيجيات القطع في ظل ظروف جيولوجية مختلفة ، وحتى التنبؤ بالحياة المتبقية للمكونات الرئيسية. على سبيل المثال ، قام منجم الاختبار بتوصيل النموذج التوأم الرقمي لمحرك A6VM200 إلى نظام التحكم المركزي للمنجم وحقق بنجاح التكيف التكيفي لقوة القطع ، مما يقلل من استهلاك الطاقة لكل طن من الفحم بنسبة 12 ٪.

التحكم التلقائي هو الشرط الأساسي للمناجم الذكية. يوفر الجمع بين سلسلة A6VM والتكنولوجيا النسبية الهيدروليكية الكهربائية مشغلات دقيقة لمعدات تعدين الفحم. من خلال البرمجة والتحكم في إزاحة المحرك واتجاه الدوران ، يمكن تحقيق الوظائف المتقدمة مثل ضبط الارتفاع التلقائي لآلة تعدين الفحم والوضع التلقائي لآلة النفق. على وجه الخصوص ، يمكن لمفتاح الموضع المحايد (NLS) المجهز بمحرك A6VM EZ اكتشاف موقع المحور المائل بدقة ويوفر إشارات التغذية المرتدة للتحكم في الحلقة المغلقة. أظهرت الممارسة أن دقة التحكم في ارتفاع الأسطوانة في آلة تعدين الفحم باستخدام التحكم الذكي A6VM يمكن أن تصل إلى 2 سم ، مما يتجاوز بكثير مستوى التشغيل اليدوي.

الابتكار المستمر لتكنولوجيا توفير الطاقة

بموجب هدف "الكربون المزدوج" ، تتزايد باستمرار متطلبات توفير الطاقة والاستهلاك لمعدات تعدين الفحم ، وسيستمر ابتكار سلسلة A6VM في كفاءة الطاقة في تعميق:

يوفر نظام الطاقة الهجينة فكرة جديدة لتوفير الطاقة للمعدات الهيدروليكية مناجم الفحم. يمكن أن يوفر الجمع بين محرك A6VM مع تخزين الطاقة دولاب الموازنة أو المكثف الفائق الطاقة الإضافية عندما يتغير الحمل بشكل مفاجئ ، مما يقلل من ذروة الطلب على الطاقة للمضخة الرئيسية. هذا النظام مناسب بشكل خاص للمعدات مع تقلبات كبيرة الحمل مثل آلات الأنفاق. يمكن أن يقلل من الطاقة المثبتة بنسبة 15 ٪ -20 ٪ وتحسين سرعة الاستجابة الديناميكية. يستخدم نموذج معين من آلة الأنفاق الهجينة محركًا A6VM140 وجهاز تخزين الطاقة دولاب الموازنة 50KJ ، مما يقلل من طاقة القطع بنسبة 25 ٪ وتصل كفاءة استرداد الطاقة إلى 35 ٪.

نظام التحكم في مضخة السرعة المتغير هو اتجاه