HOLANDIA: Maszyny budowlane odpowiadają za około 1,1% rocznych emisji na całym świecie, dlatego wszelkie wysiłki mające na celu zmniejszenie emisji są bezwzględnie konieczne. W 2022 roku, przy wsparciu firmy Danfoss, firma Herrenknecht mogła oddać do eksploatacji nową, zelektryfikowaną wersję swojej wiertnicy kierunkowej do wiercenia poziomego. Zdolna do wiercenia do 1500 metrów, wiertnica wymaga wysokiej dokładności momentu obrotowego, a przy tym jest mobilna.
Wyposażając swoją wiertnicę HDD w synchroniczne silniki reluktancyjne Danfoss EDITRON EM-PMI z magnesami trwałymi oraz przetwornice iC7-Automation, Herrenknecht osiągnął niezbędną moc bez uszczerbku dla mobilności. Wiertnica HDD jest teraz nie tylko bardziej energooszczędna, ale nawet zapewnia lepszą wydajność niż poprzedni układ hydrauliczny.
Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak elektryfikacja wiertnicy HDD firmy Herrenknecht z silnikami EDITRON oraz przetwornicami iC7-Automation spełnia oczekiwania użytkownika a nawet je przekracza.
Wyzwanie: Mobilność wiertnicy o wysokiej wydajności
Na placach budowy wywierana jest presja na dekarbonizację, ale wątpliwości pozostają z powodu niesprawdzonych możliwości w zakresie elektryfikacji. Firmy Herrenknecht oraz Danfoss postanowiły zademonstrować korzyści płynące z ich najnowocześniejszej technologii..
W przypadku wiertnicy HDD firmy Herrenknecht mobilność jest istotną cechą, narzucającą ograniczenia co do rozmiaru i zasilania. Przy zasilaniu tylko 400 V AC dostępnym z sieci, pomyślna elektryfikacja zależała od wydajnego systemu AFE w celu zwiększenia napięcia podczas szybkoobrotowego wiercenia.
Wiertnica HDD stawia szczególnie wysokie wymagania w zakresie dokładności momentu obrotowego. Aby chronić przekładnie i elementy mechaniczne, bardzo ważne jest, aby system był w stanie reagować na szybkie skoki momentu obrotowego, które mogą wystąpić podczas wiercenia w miękkim gruncie lub skale. Ponadto rezygnacja z wybiegu silnika ma kluczowe znaczenie, ponieważ po zwolnieniu żerdzie wiertnicze będą nakręcać się jak sprężyna. Jakikolwiek wybieg spowodowałby ich przyspieszenie w przeciwnym kierunku, co groziłoby poluzowaniem połączeń śrubowych żerdzi wiertniczych. Dlatego napęd musi powoli zmniejszać moment obrotowy po osiągnięciu prędkości zerowej, aby stopniowo redukować naprężenie.
Rozwiązanie: Wysoka precyzja i niespotykana kontrola momentu obrotowego
Wybierając silniki do wiertnicy HDD, firma Herrenknecht stanęła przed wyborem pomiędzy tradycyjnymi silnikami indukcyjnymi a bardziej zaawansowanymi silnikami EDITRON EM-PMI SRPM. Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące mobilności platformy, kompaktowa i lekka konstrukcja silników SRPM sprawiła, że były one preferowaną opcją w porównaniu z większymi silnikami indukcyjnymi. Co więcej, współczynnik sprawności energetycznej silników EDITRON wynoszący około 96% oraz precyzyjna kontrola momentu obrotowego i prędkości mają kluczowe znaczenie dla spełnienia wysokich wymagań w zakresie wydajności oraz precyzji działania.
W połączeniu z modułami chłodzonego powietrzem systemu iC7-Automation, które oferują niespotykaną dotąd kontrolę momentu obrotowego, silniki mogą z powodzeniem sprostać rygorystycznym wymaganiom mobilnej wiertnicy poziomej. AFE skutecznie wykorzystuje energię potencjalną wiercenia i przekształca zasilanie 400 V AC w 700 V DC, jednocześnie minimalizując harmoniczne oraz umożliwiając wiertnicy maksymalne wykorzystanie energii elektrycznej z sieci.
Aby zapewnić równomierną dystrybucję mocy między silnikami połączonymi mechanicznie, chronić mechanikę i utrzymać stałą wydajność, przetwornice iC7-Automation są wyposażone w unikalną funkcję Load Drooping. W tej instalacji system wyrównuje obciążenie sześciu podłączonych silników PM w zakresie od wysokiej prędkości do prędkości zerowej, zachowując przy tym wysoką dokładność momentu obrotowego.
Zalety iC7-Automation
- Doskonała wydajność przy niskich prędkościach dzięki nowym, oryginalnym algorytmom sterowania
- Wysoka dokładność momentu obrotowego z regulacją częstotliwości 0-370 Hz
- Funkcja obniżania obciążenia zapewnia równomierny rozkład mocy i stałą wydajność
- Możliwość zwiększenia napięcia DC za pomocą systemu AFE
- Połączenie wysokiego momentu obrotowego i mocy w kompaktowej konstrukcji w celu zminimalizowania zajmowanej powierzchni
- Zaprojektowany z funkcją Safe Torque Off (STO SIL3) w standardzie dla zwiększenia bezpieczeństwa
Rezultat: Generowanie 700 V DC z sieci 400 V AC
Integracja wysokowydajnych silników SRPM z technologią AFE doprowadziła do znacznych oszczędności energii oraz pozwoliła firmie Herrenknecht w pełni wykorzystać zasilanie sieciowe 400 V AC do generowania 700 V DC. A gdy zasilanie sieciowe jest niedostępne, AFE optymalizuje zużycie energii na tyle, aby umożliwić użycie mniejszego generatora diesla.
Ponieważ konfiguracja umożliwia również zminimalizować harmoniczne, rozmiar można dodatkowo zmniejszyć do około 370 kVA zamiast typowych 440 kVA, wykorzystując w ten sposób jednostkę o prawie 40-50% mniejszą.
Wynikiem jest zaawansowana, zelektryfikowana, mobilna, pozioma wiertnica kierunkowa, która sprawdziła się w terenie. Dzięki elektryfikacji wiertnica HDD nie tylko osiągnęła wymaganą wydajność, ale także przekroczyła oczekiwania, pokonując poprzedni system hydrauliczny.