1 परिचय

खान परिवहन प्रणाली के प्रमुख कोर उपकरण के रूप में, खान लहरा कर्मियों, अयस्कों, सामग्री, आदि को उठाने और कम करने के लिए जिम्मेदार है। इसके संचालन की सुरक्षा, विश्वसनीयता और दक्षता सीधे खदान की उत्पादन दक्षता और कर्मियों के जीवन और संपत्ति की सुरक्षा से संबंधित हैं। आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, खान लहरा के क्षेत्र में स्थायी चुंबक प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग धीरे-धीरे एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है।

स्थायी चुंबक मोटरों के कई फायदे हैं जैसे उच्च शक्ति घनत्व, उच्च दक्षता और कम शोर। इन्हें माइन होइस्ट पर लगाने से उपकरण के प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार होने की उम्मीद है, साथ ही सुरक्षा आश्वासन के मामले में नए अवसर और चुनौतियां भी सामने आएंगी।

2. खान उत्तोलक ड्राइव प्रणाली में स्थायी चुंबक प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग

(1).स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर कार्य सिद्धांत

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के आधार पर काम करते हैं। मुख्य सिद्धांत यह है कि जब स्टेटर वाइंडिंग के माध्यम से तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है, तो एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो रोटर पर स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे मोटर को घुमाने के लिए विद्युत चुम्बकीय टॉर्क उत्पन्न होता है। रोटर पर स्थायी चुंबक अतिरिक्त उत्तेजना धारा की आवश्यकता के बिना एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र स्रोत प्रदान करते हैं, जो मोटर संरचना को अपेक्षाकृत सरल बनाता है और ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में सुधार करता है। माइन होइस्ट एप्लिकेशन परिदृश्यों में, मोटर को भारी भार, कम गति और हल्के भार, उच्च गति जैसी विभिन्न परिचालन स्थितियों के बीच बार-बार स्विच करने की आवश्यकता होती है। स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर होइस्ट के सुचारू संचालन को सुनिश्चित करने के लिए अपनी उत्कृष्ट टॉर्क विशेषताओं के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया कर सकती है।

(2). पारंपरिक ड्राइव सिस्टम की तुलना में तकनीकी उन्नति

1. दक्षता तुलना विश्लेषण

पारंपरिक खदान होइस्ट ज्यादातर घाव-रोटर एसिंक्रोनस मोटर्स द्वारा संचालित होते हैं, जिनकी दक्षता अपेक्षाकृत कम होती है। एसिंक्रोनस मोटर्स के नुकसान में मुख्य रूप से स्टेटर कॉपर लॉस, रोटर कॉपर लॉस, आयरन लॉस, मैकेनिकल लॉस और स्ट्रे लॉस शामिल हैं। चूंकि स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर में कोई उत्तेजना धारा नहीं होती है, इसलिए इसका रोटर कॉपर लॉस लगभग शून्य होता है, और अपेक्षाकृत स्थिर चुंबकीय क्षेत्र विशेषताओं के कारण आयरन लॉस भी कम हो जाता है। वास्तविक परीक्षण डेटा की तुलना के माध्यम से (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है), विभिन्न लोड दरों के तहत, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर की दक्षता घाव-रोटर एसिंक्रोनस मोटर की तुलना में काफी अधिक है। 50% - 100% की लोड दर सीमा में, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर की दक्षता घाव-रोटर एसिंक्रोनस मोटर की तुलना में लगभग 10% - 20% अधिक हो सकती है

चित्र 1: स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर और घाव रोटर अतुल्यकालिक मोटर की दक्षता तुलना वक्र

2. पावर फैक्टर में सुधार

जब एक घाव-रोटर अतुल्यकालिक मोटर चल रही होती है, तो इसका पावर फैक्टर आमतौर पर 0.7 और 0.85 के बीच होता है, और ग्रिड की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति उपकरणों की आवश्यकता होती है। एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का पावर फैक्टर 0.96 या उससे अधिक हो सकता है, 1 के करीब। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्थायी चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र मोटर के संचालन के दौरान प्रतिक्रियाशील शक्ति की मांग को बहुत कम कर देता है। उच्च शक्ति कारक न केवल पावर ग्रिड के प्रतिक्रियाशील शक्ति बोझ को कम करता है और पावर ग्रिड की बिजली की गुणवत्ता में सुधार करता है, बल्कि खनन उद्यमों की बिजली लागत को भी कम करता है और प्रतिक्रियाशील क्षतिपूर्ति उपकरणों के निवेश और रखरखाव लागत को कम करता है।

(3) माइन होइस्ट के सुरक्षित संचालन पर प्रभाव

1.शुरुआती और ब्रेकिंग विशेषताएँ

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरों का प्रारंभिक टॉर्क सुचारू और सटीक रूप से नियंत्रित करने योग्य होता है। खदान के होइस्ट स्टार्टअप के समय, यह पारंपरिक मोटरों के चालू होने पर अत्यधिक टॉर्क प्रभाव के कारण वायर रोप के हिलने और शीव के बढ़े हुए घिसाव जैसी समस्याओं से बच सकता है। इसका आरंभिक करंट छोटा होता है और इससे पावर ग्रिड में बड़े वोल्टेज में उतार-चढ़ाव नहीं होगा, जिससे खदान में अन्य विद्युत उपकरणों का सामान्य संचालन सुनिश्चित होगा।

ब्रेकिंग के मामले में, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स को सटीक ब्रेकिंग टॉर्क विनियमन प्राप्त करने के लिए उन्नत वेक्टर नियंत्रण तकनीक के साथ जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, होइस्ट के मंदी चरण के दौरान, स्टेटर करंट के परिमाण और चरण को नियंत्रित करके, मोटर बिजली उत्पादन ब्रेकिंग अवस्था में प्रवेश करती है, होइस्ट की गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है और इसे पावर ग्रिड में वापस भेजती है, इस प्रकार ऊर्जा-बचत ब्रेकिंग प्राप्त होती है। पारंपरिक ब्रेकिंग विधियों की तुलना में, यह ब्रेकिंग विधि यांत्रिक ब्रेक घटकों के पहनने को कम करती है, ब्रेकिंग सिस्टम के सेवा जीवन को लम्बा खींचती है, ब्रेक ओवरहीटिंग के कारण ब्रेक फेल होने के जोखिम को कम करती है, और होइस्ट ब्रेकिंग की सुरक्षा और विश्वसनीयता में सुधार करती है।

2. दोष अतिरेक और दोष सहिष्णुता

कुछ स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर बहु-चरण वाइंडिंग डिज़ाइन का उपयोग करते हैं, जैसे कि छह-चरण स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर। जब मोटर की एक चरण वाइंडिंग विफल हो जाती है, तो शेष चरण वाइंडिंग अभी भी मोटर के बुनियादी संचालन को बनाए रख सकती है, लेकिन आउटपुट पावर तदनुसार कम हो जाएगी। यह दोष अतिरेक डिजाइन खदान उत्तोलक को आंशिक मोटर विफलता की स्थिति में भी उत्तोलक कंटेनर को कुएं के सिर या कुएं के तल तक सुरक्षित रूप से उठाने में सक्षम बनाता है, जिससे उत्तोलक मोटर की विफलता के कारण शाफ्ट के बीच में मँडराता नहीं है, इस प्रकार कर्मियों और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित होती है। एक छह-चरण स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, यह मानते हुए कि चरण वाइंडिंग में से एक खुला है, मोटर के टॉर्क वितरण सिद्धांत के अनुसार, शेष पांच-चरण वाइंडिंग अभी भी रेटेड टॉर्क का लगभग 80% प्रदान कर सकते हैं (विशिष्ट मूल्य मोटर मापदंडों से संबंधित है),

3. वास्तविक मामले का विश्लेषण

(1). धातु खदानों में अनुप्रयोग के मामले

एक बड़ी धातु खदान स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का उपयोग करती है, जो P=3000kw की रेटेड शक्ति के साथ स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर को चलाती है। इस मोटर का उपयोग करने के बाद, मूल घाव अतुल्यकालिक मोटर की तुलना में, समान उठाने के कार्य के तहत, वार्षिक बिजली की खपत लगभग 18% कम हो जाती है

मोटर परिचालन डेटा की निगरानी और विश्लेषण के माध्यम से, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरों की दक्षता विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत उच्च स्तर पर बनी रहती है, विशेष रूप से मध्यम और उच्च लोड दरों पर, जहां दक्षता लाभ अधिक स्पष्ट होता है।

(2). कोयला खदान आवेदन मामले

एक कोयला खदान ने स्थायी चुंबक प्रौद्योगिकी का उपयोग करके एक खदान होइस्ट स्थापित किया। इसकी स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर की शक्ति 800 किलोवाट है और इसका उपयोग मुख्य रूप से कर्मियों और कोयले को उठाने और परिवहन के लिए किया जाता है। कोयला खदान पावर ग्रिड की सीमित क्षमता के कारण, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का उच्च शक्ति कारक प्रभावी रूप से पावर ग्रिड पर बोझ को कम करता है। संचालन के दौरान, होइस्ट के स्टार्ट-अप या संचालन के कारण पावर ग्रिड वोल्टेज में कोई महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव नहीं हुआ, जिससे कोयला खदान में अन्य विद्युत उपकरणों का सामान्य संचालन सुनिश्चित हुआ।

4. खान उत्तोलक के लिए स्थायी चुंबक मोटर के भविष्य के विकास की प्रवृत्ति

(1). उच्च प्रदर्शन वाली स्थायी चुंबकीय सामग्रियों का अनुसंधान एवं विकास और अनुप्रयोग

पदार्थ विज्ञान की निरंतर उन्नति के साथ, नए उच्च प्रदर्शन वाले स्थायी चुंबकीय पदार्थों का अनुसंधान और विकास, खदान उत्तोलक के लिए स्थायी चुंबकीय प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा बन गया है। उदाहरण के लिए, दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक पदार्थों की नई पीढ़ी से चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद, बल, तापमान स्थिरता आदि में सफलताएं प्राप्त होने की उम्मीद है। उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद स्थायी चुंबक मोटरों को छोटे आयतन और भार के साथ अधिक शक्ति का उत्पादन करने में सक्षम बनाएगा, जिससे खदान उत्तोलक की शक्ति घनत्व में और सुधार होगा; बेहतर तापमान स्थिरता स्थायी चुंबक मोटरों को अधिक कठोर खदान वातावरण, जैसे उच्च तापमान वाली गहरी खदानों, के अनुकूल होने में सक्षम बनाएगी; अधिक मजबूत बल स्थायी चुंबक की विचुंबकन-रोधी क्षमता को बढ़ाएगा और मोटर की विश्वसनीयता और सेवा जीवन में सुधार करेगा।

(2). बुद्धिमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी का एकीकरण

भविष्य में, खदान होइस्ट की स्थायी चुंबक तकनीक को बुद्धिमान नियंत्रण तकनीक के साथ गहराई से एकीकृत किया जाएगा। कृत्रिम बुद्धिमत्ता, बड़े डेटा, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और अन्य उन्नत तकनीकों की मदद से होइस्ट के बुद्धिमान संचालन और रखरखाव को साकार किया जाएगा। उदाहरण के लिए, स्थायी चुंबक मोटर और होइस्ट के प्रमुख घटकों पर बड़ी संख्या में सेंसर लगाकर, वास्तविक समय में परिचालन डेटा एकत्र किया जा सकता है, और उपकरण विफलताओं की प्रारंभिक भविष्यवाणी और निदान प्राप्त करने, रखरखाव योजनाओं को पहले से व्यवस्थित करने, उपकरण विफलता दरों को कम करने और परिचालन विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता एल्गोरिदम का उपयोग करके डेटा का विश्लेषण और प्रसंस्करण किया जा सकता है। साथ ही, बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली खदान की वास्तविक उत्पादन जरूरतों और होइस्ट की परिचालन स्थिति के अनुसार मोटर के ऑपरेटिंग मापदंडों, जैसे गति, टॉर्क आदि को स्वचालित रूप से अनुकूलित कर सकती है, ताकि ऊर्जा की बचत और दक्षता में सुधार के लक्ष्य को प्राप्त किया जा सके और खदान की उत्पादन दक्षता और आर्थिक लाभ में सुधार किया जा सके।

(3). सिस्टम एकीकरण और मॉड्यूलर डिजाइन

खदान के उत्तोलक में स्थायी चुंबक प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग की सुविधा और रखरखाव में सुधार करने के लिए, सिस्टम एकीकरण और मॉड्यूलर डिजाइन विकास की प्रवृत्ति बन जाएगी। स्थायी चुंबक मोटर, ब्रेकिंग सिस्टम और सुरक्षा निगरानी प्रणाली जैसे विभिन्न उप-प्रणालियों को मानकीकृत कार्यात्मक मॉड्यूल बनाने के लिए अत्यधिक एकीकृत किया जाता है। खदान का निर्माण करते समय या उपकरणों का नवीनीकरण करते समय, आपको केवल वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार असेंबली और स्थापना के लिए उपयुक्त मॉड्यूल का चयन करने की आवश्यकता होती है, जो उपकरण स्थापना और कमीशनिंग चक्र को बहुत छोटा कर देता है और इंजीनियरिंग निर्माण लागत को कम करता है। इसके अलावा, मॉड्यूलर डिज़ाइन उपकरण रखरखाव और उन्नयन की सुविधा प्रदान करता है। जब कोई मॉड्यूल विफल हो जाता है, तो इसे जल्दी से बदला जा सकता है, डाउनटाइम को कम किया जा सकता है और खदान की उत्पादन निरंतरता में सुधार किया जा सकता है।

5.अनहुई मिंगटेंग स्थायी चुंबक मोटर के तकनीकी लाभ

अनहुई मिंगटेंग स्थायी-चुंबकीय मशीनरी और विद्युत उपकरण कं, लिमिटेड（https://www.mingtengmotor.com/）.2007 में स्थापित किया गया था। मिंगटेंग में वर्तमान में 280 से अधिक कर्मचारी हैं, जिनमें 50 से अधिक पेशेवर और तकनीकी कर्मचारी शामिल हैं। यह अल्ट्रा-हाई-एफिशिएंसी परमानेंट मैग्नेट सिंक्रोनस मोटर्स के अनुसंधान और विकास, उत्पादन और बिक्री में माहिर है। इसके उत्पाद हाई-वोल्टेज, लो-वोल्टेज, निरंतर आवृत्ति, परिवर्तनीय आवृत्ति, पारंपरिक, विस्फोट-प्रूफ, डायरेक्ट ड्राइव, इलेक्ट्रिक रोलर्स, ऑल-इन-वन मशीनों आदि की पूरी श्रृंखला को कवर करते हैं। 17 वर्षों के तकनीकी संचय के बाद, इसमें स्थायी चुंबक मोटर्स की पूरी श्रृंखला विकसित करने की क्षमता है। इसके उत्पादों में स्टील, सीमेंट और खनन जैसे विभिन्न उद्योग शामिल हैं, और विभिन्न कार्य स्थितियों और उपकरणों की जरूरतों को पूरा कर सकते हैं।

मिंग टेंग आधुनिक मोटर डिजाइन सिद्धांत, पेशेवर डिजाइन सॉफ्टवेयर और स्वयं विकसित स्थायी चुंबक मोटर डिजाइन कार्यक्रम का उपयोग स्थायी चुंबक मोटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, द्रव क्षेत्र, तापमान क्षेत्र, तनाव क्षेत्र आदि का अनुकरण करने, चुंबकीय सर्किट संरचना को अनुकूलित करने, मोटर की ऊर्जा दक्षता में सुधार करने और बड़े स्थायी चुंबक मोटर्स के ऑन-साइट असर प्रतिस्थापन और स्थायी चुंबक विचुंबकीकरण की समस्या में कठिनाइयों को हल करने के लिए करता है, जो मूल रूप से स्थायी चुंबक मोटर्स के विश्वसनीय उपयोग को सुनिश्चित करता है।

6. निष्कर्ष

खदान होइस्ट में स्थायी चुंबक मोटरों के अनुप्रयोग ने सुरक्षा और तकनीकी उन्नति के मामले में उत्कृष्ट प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है। ड्राइव सिस्टम में, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटरों की उच्च दक्षता, उच्च शक्ति कारक और अच्छी टॉर्क विशेषताएँ होइस्ट के सुरक्षित और स्थिर संचालन के लिए एक ठोस आधार प्रदान करती हैं।

वास्तविक मामले के विश्लेषण के माध्यम से, यह देखा जा सकता है कि स्थायी चुंबक मोटरों ने विभिन्न प्रकार की खदानों में खान उत्तोलक के अनुप्रयोग में उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त किए हैं, चाहे ऊर्जा की खपत को कम करने, रखरखाव लागत को कम करने या कर्मियों और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित करने में। भविष्य की ओर देखते हुए, उच्च प्रदर्शन वाले स्थायी चुंबक सामग्री के विकास, बुद्धिमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी के एकीकरण और सिस्टम एकीकरण और मॉड्यूलर डिजाइन की उन्नति के साथ, खदान उत्तोलक के लिए स्थायी चुंबक मोटर एक व्यापक विकास संभावना की शुरुआत करेंगे, जो खनन उद्योग के सुरक्षित उत्पादन और कुशल संचालन में मजबूत प्रेरणा देगा। उत्तोलक प्रौद्योगिकी को उन्नत करने या नए उपकरण खरीदने पर विचार करते समय, खनन ग्राहकों को स्थायी चुंबक मोटरों की विशाल क्षमता का पूरी तरह से एहसास करना चाहिए, और खनन उद्यमों के सतत विकास को प्राप्त करने के लिए अपनी खदानों की वास्तविक कार्य स्थितियों, उत्पादन आवश्यकताओं और आर्थिक ताकत के साथ संयोजन में स्थायी चुंबक मोटरों को उचित रूप से लागू करना चाहिए।

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