1

Inteligentna ochrona napędu

Sprzęgło hydrodynamiczne

o stałym napełnieniu sterowane

zaworem

2

Sprzęgło hydrodynamiczne

Voith sterowane zaworem

odśrodkowym w napędach

przenośników zgrzebłowych

Z uwagi na trudne warunki eksploatacji pod ziemią przenośniki zgrzebłowe

oraz ich napędy muszą być wyjątkowo wytrzymałe i niezawodne. Dlatego

w tych zastosowaniach stosuje się silniki asynchroniczne krótkozwarte. Ich

charakterystyki mechaniczne posiadają jednak tzw. „moment siodło wy”, który

w połączeniu ze spadkiem napięcia może doprowadzić do sytuacji, w której

generowany moment nie będzie wystarczający do rozruchu przenośnika.

Przeciążone przenośniki często potrzebują do rozruchu momentu obrotowego

wyższego niż moment znamionowy.

Z tego powodu zastosowanie bezpośredniego napędu

w przenośniku zgrzebłowym ogranicza zdolność uruchomienia

załadowanego przenośnika. Spadki napięć, których nie da się

wykluczyć w systemach zasilania podziemnego, prowadzą do

zredukowania momentu obrotowego silnika oraz pogarszają

możliwości rozruchowe przenośnika. Sprzęgła hydrodynamiczne

Voith z funkcją zintegrowanego zaworu kompensują te negatyw-

ne zjawiska. Silnik i przenośnik można bezpiecznie uruchomić.

1

3

Model 3D, sprzęgło TWFS Sprzęgło TWVF w obudowie (garncu)

2

1 Sprzęgła hydrodynamiczne Voith z zależnym

od prędkości obrotowej sterowaniem zaworami

od dziesiątek lat sprawdzają się w górnictwie.

2 Niezawodnie spełniają swoje zadania w napędach

przenośników zgrzebłowych ścianowych i podścia-

nowych.

1 2 3 4 5 7 86

1 Komora opóźniająca

2 Dysza

3 Zawór sterowany siłą

odśrodkową

4 Pierścień z zaworami

5 Wirnik pompowy

6 Komora robocza

7 Wirnik turbinowy

8 Misa komory pierścieniowej

4

Koncepcja napędu fi rmy VoithCechy hydrodynamiczne i konstrukcyjne sprzęgieł hydro dyna-

mic z nych sterowanych zaworem odśrodkowym są zoptymalizo-

wane pod kątem warunków eksploatacji przenośników

zgrzebłowych ścianowych i podścianowych. W połączeniu

z  asynchronicznymi silnikami krótkozwartymi tworzą solidny

układ napędowy o wyjąt kowej niezawodności i znikomym

narażeniu komponentów na zużycie — w szczególności silnika.

Cechy Zalety

Hydrodynamika Hydrodynamiczne przeniesienie siły zgodnie z zasadą

Föttingera. Przepływ siły między napędem i odbiornikiem

napędu odbywa się przez wirujący strumień cieczy

• Przenoszenie mocy ze znikomym zużyciem• Rozruch silnika bez obciążenia• Łagodny wzrost momentu obrotowego przy rozruchu• Tłumienie drgań i udarów w układzie przenoszenia

napędu• Automatyczne wyrównanie obciążenia w napędach

wielosilnikowych• Solidna i niezawodna koncepcja napędu

z wykorzystaniem asynchronicznych silników

krótkozwartych• Ochrona wszystkich komponentów napędu,

a w szczególności łańcucha• Wysoka wydajność

Sterowanie zaworami Zawory sterowane siłą odśrodkową kontrolują, w zależności

od prędkości obrotowej napędu, napełnianie i opróżnianie

komory roboczej wewnątrz sprzęgła, a tym samym wartość

przekazywanego momentu

• W przypadku spadku napięcia lub spadku obrotów silnika

— odciążenie silnika napędowego• Wykorzystanie momentu krytycznego silnika podczas

rozruchu przenośnika• Brak potrzeby zastosowania zewnętrznych urządzeń

sterujących i regulacyjnych

Konstrukcja Kompaktowa i prosta budowa • Mała przestrzeń instalacyjna• Łatwość obsługi serwisowej

Duże komory dla cieczy roboczej o odpowiedniej

pojemności cieplnej, w zależności od typu sprzęgła

• Wysoka częstotliwość rozruchu• Rozruch przy wysokich momentach rozruchowych

Podzespoły osiowosymetryczne • Identyczne właściwości przy obrotach w lewo i w prawo

Ciecz robocza Dostępność w wersji na olej, wodę i ciecze HFD • Brak szkodliwości dla środowiska• Zgodność z wymaganiami natury prawnej• Dostępność w wolnym handlu na całym świecie

Atesty Dopuszczenia do eksploatacji w kopalniach w wielu krajach • Atestowane komponenty napędu zgodne z lokalnymi

przepisami dotyczącymi górnictwa

Cechy i zalety sprzęgieł hydrodynamicznych sterowanych zaworem odśrodkowym

5

Nasza technologia sterowania zaworami — inteligentna ideaW sprzęgle hydrodynamicznym moment obrotowy przenoszony

jest zgodnie z zasadą hydrodynamiczną przez dwa wirniki łopat-

kowe (pompowy i turbinowy): wirnik pompowy jest połączony

z maszyną napędową, a wirnik turbinowy z maszyną roboczą.

Moc mechaniczna przenoszona jest przez wirujący strumień

cieczy przepływającej z pompy do turbiny. Przenoszenie mocy

przez sprzęgło można regulować na różne sposoby poprzez

dodatkowe komory zapasowe cieczy roboczej oraz sterowanie

napełnianiem i opróżnianiem, dostosowując je do wymogów

napędu.

• Ciecz robocza znajduje się w dolnej części sprzęgła

hydrodynamicznego.

• Poziom cieczy w komorze opóźniającej i komorze roboczej

jest taki sam.

• Po przekroczeniu „prędkości obrotowej przełączania” zawory

odśrodkowe zamykają się.

• Ciecz robocza wypływa przez dysze z komory opóźniającej

do komory roboczej.

• Przenoszony moment obrotowy wzrasta do wartości

momentu rozruchowego i maszyna robocza przyspiesza.

• Zawory odśrodkowe pozostają otwarte do chwili uzyskania

przez sprzęgło założonej prędkości obrotowej.

• Ciecz robocza powraca przez otwarte zawory z komory

roboczej do komory opóźniającej.

• Dzięki temu sprzęgło przenosi niewielki moment obrotowy,

a silnik napędowy uruchamiany jest bez obciążenia.

• Niemal cała ciecz robocza znajduje się w komorze roboczej.

• Sprzęgło osiągnęło swoją pełną zdolność przenoszenia

momentu obrotowego (poślizg nominalny 2–3 %).

Spoczynek

Przyspieszenie maszyny roboczej

Rozruch lub spadek obrotów silnika

Praca znamionowa

6

Rozruch lub przeciążenie — automatyczne dostosowywanie się sprzęgieł TV... F...Podczas spadku napięcia zasilającego następuje redukcja

momentu obrotowego silnika. Wyjątkowo negatywnie wpływa to

na rozruch. Bez sprzęgła hydrodynamicznego Voith wyposażo-

nego w zawory odśrodkowe znacznemu wzrostowi ulega pobór

prądu, spada natomiast moment obrotowy. Często rozruch

przenośnika nie jest już możliwy. Skutkiem jest przeciążenie

termiczne silnika i/lub sprzęgła.

• Spadki napięcia będące następstwem przeciążenia

powodują obniżenie obrotów silnika do wartości grożącej

utykiem. Zawory odśrodkowe reagują na ten stan poprzez

otwarcie po osiągnięciu określonej prędkości obrotowej

przełączania (nV2

).

• Ciecz robocza płynie z komory roboczej z powrotem do

komory opóźniającej, a przenoszony przez sprzęgło moment

obrotowy ulega zredukowaniu.

• Silnik zostaje odciążony i wzrastają jego obroty.

• W momencie osiągnięcia prędkości obrotowej przełączania

(nV1

), zawory odśrodkowe ponownie się zamykają.

• Ciecz robocza powraca przez dysze z komory opóźniającej

do komory roboczej, a przenoszony moment obrotowy

wzrasta.

• Cykl powtarza się tak długo, aż sieć stanie się stabilna

i przenośnik ponownie znajdzie się w zakresie pracy

znamionowej lub zadziała zabezpieczenie termiczne.

Spadek obrotów silnika

7

Działanie zaworu — zasada histerezy

2.5 2.5

1.0 1.0

2.0 2.0

0.5 0.5

1.5 1.5

M M

n1

n1

MN

MN

nSyn

nSyn

0 0n

V1n

V1n

V2n

V21.0 1.0

Oryginalne parametry pracy silnika

Maksymalny moment obrotowy z 100 %

poślizgiem

Moment rozruchowy z 100 % poślizgiem

Parametry pracy silnika przy 15 % spadku

napięcia

Praca cykliczna

Moment obrotowy silnika

Znamionowy moment obrotowy silnika

Wejściowa prędkość obrotowa

Prędkość synchroniczna

Prędkości przełączania zaworów

M

MN

n1

nSyn

nV1

, nV2

8

Odpowiednie sprzęgło dla każdego napęduIstotne w doborze sprzęgła hydrodynamicznego czynniki to moc

oraz prędkość obrotowa silnika napędowego. Inne czynniki to

częstotliwość rozruchu, maksymalny przenoszony moment

obrotowy oraz wzrost momentu rozruchowego w czasie. Przy

doborze sprzęgła hydrodynamicznego do danego napędu warto

skorzystać z wieloletniego doświadczenia naszych inżynierów.

Chętnie doradzimy.

Typ TVF TVVF TVVFS

Rozmiar, wersja 650 TVF 650 TUVF 650 TVVF 650 TUVVF 650 TUVVFS 750 TVVFS

Moc znamionowa

w kW

przy 1500 obr./min 380 380 400 400 485 630

przy 1800 obr./min 450 450 485 485 600 750

Maks. przenoszony moment obrotowy

w Nm

7250 9500 7800 10 200 10 200 12 500

Pojemność cieplna oraz odciążenie

podczas rozruchu silnika

+ ++ +++

Ciecz robocza Olej tak

Ciecze HFD tak

Woda możliwa

Materiał części zewnętrznych Silumin Żeliwo

sferoidalne

Silumin Żeliwo

sferoidalne

Żeliwo

sferoidalne

Silumin

Przegląd: Sprzęgła TV...F... do napędów przenośników zgrzebłowych ścianowych

9

Rozwiązania dla wymagających napędówSprzęgła hydrodynamiczne z zaworami sterowanymi siłą odśrod-

kową znalazły zastosowanie nie tylko w napędach przenośników

zgrzebłowych. Można je z korzyścią stosować niemal we wszys-

tkich napędach elektrycznych przy średnich lub słabych sieciach

elektrycznych. Inne typowe obszary zastosowań to napędy wy-

magające dobrego odciążania silnika przy szybko powtarzanych

rozruchach.

Dzięki różnym kształtom wirników łopatkowych, dopasowanym

zaworom odśrodkowym oraz dyszom indywidualnie zoptymali-

zujemy sprzęgło TV...F... zgodnie z potrzebami.

Wykres mocy dla oleju mineralnego jako cieczy roboczej

Większe moce na zamówienie

Mo

c z

nam

iono

wa n

ap

ęd

u P

1 [kW

]

Mo

c z

nam

iono

wa n

ap

ęd

u P

1 [H

P]

20001600

1200

800

600

400315250

200160

110

75

55

37

30

22

18,5

11

7,5

5,5

4

3

2,2

1,5

1,1

0,75

0,37

300 400 600 800 1000 1500 2000 3000

2000

1500

1000

500

400300

200

100

50

40

30

20

15

10

5

4

3

2

1

0,5

750

900

1000

1200

1500

1800

3000

3600

750

650

562

487

422

Prędkość obrotowa napędu n1 [obr./min ]

10

21

• Eksploatacja kruszarek lub mieszalników często wymaga

wysokiego momentu obrotowego.

• Maksymalny moment obrotowy musi być do dyspozycji

natychmiast po rozruchu silnika bez obciążenia.

• Sprzęgło TV...F... spełnia te wymogi. Częściowe opróżnienie

komory roboczej przez otwarte zawory redukuje moment

obrotowy podczas rozruchu silnika.

• Szybki wzrost momentu obrotowego osiągany jest dzięki

większym dyszom.

• Prędkość obrotowa napędu ma bardzo duży wpływ na

przenoszenie momentu obrotowego przez sprzęgło

hydrodynamiczne. Dlatego zastosowanie sprzęgła

hydrodynamicznego w przypadku silników przełączanych

biegunowo jest możliwe tylko przy dopuszczeniu ryzyka strat.

• Dzięki specjalnym zaworom sterującym zastosowanym

w sprzęgłach przenoszenie momentu obrotowego jest

dopasowane do danej prędkości obrotowej.

Kruszarki, mieszalniki Silniki dwubiegowe

11

3

1 Optymalne wykorzystanie mocy silnika w kruszarkach

udarowych podczas rozdrabniania minerałów dzięki

sprzęgłom hydrodynamicznym Voith.

2 Sprzęgło hydrodynamiczne 750 TVVF w napędzie

Strandera, który przy zastosowaniu elektrycznego

softstartera do ograniczania prądu silnika nie może

być uruchamiany bezpośrednio.

3 Przeładunek rudy żelaza w Darwin, Australia.• Połączenie elektrycznego softstartu ze sprzęgłem TV...F...

redukuje pobór prądu rozruchowego zależnie od obciążenia.

• Rozmiary silnika, instalacji zasilającej oraz urządzeń

kompensacyjnych mogą być mniejsze.

• Następuje redukcja kosztów z tytułu poboru prądu

szczytowego.

Połączenie z systemem softstart

Voith Turbo sp. z o.o.

Majków Duży 74

97-371 Wola Krzysztoporska

Tel.: +48 32 6233015

Fax: +48 44 6468520

voithturbo.polska@voith.com

voith.com/fluid-couplings

cr1

36p

l, ak,

.2015-0

8,

Wym

iary

ora

z ilu

str

acje

nie

są w

iążą

ce.

Zastr

zega s

ię m

ożl

iwość z

mia

n.