INVT GD5000 potencia la mina inteligente de Xinjiang y resuelve el desafío del transporte pesado a larga distancia

Con el desarrollo de la transición energética, el carbón sigue siendo una fuente de energía básica clave en China. Su transporte eficiente y ecológico es fundamental para garantizar el suministro de energía y promover el desarrollo económico sostenible.

La base de energía térmica y carbón de Zhundong en Xinjiang es una región productora de carbón de gran importancia en China. Gracias al proyecto de transmisión de energía en corriente continua ultraalta de ±1100 kV Zhundong-Huadong (el cuarto canal de "Transmisión de energía desde Xinjiang"), se logra enviar energía eléctrica fuera de la región.

 Docenas de grandes centrales termoeléctricas en los alrededores suministran energía localmente y para transmisión externa. Sin embargo, actualmente el transporte desde las minas hasta las plantas se realiza principalmente por carretera, lo que implica altos costos logísticos y una fuerte dependencia de las condiciones climáticas. En situaciones de clima extremo, la eficiencia y estabilidad del transporte se ven comprometidas. Para resolver este problema y lograr un transporte de carbón más eficiente, ecológico y rentable, es urgente construir un sistema de transporte de carbón a larga distancia desde las minas hasta las centrales eléctricas.

Requisitos del proyecto

La nueva línea de cintas transportadoras construida tiene una longitud total aproximada de 45 kilómetros, un ancho de banda B = 1200 mm y una capacidad del sistema Q = 800 t/h. Esta línea está compuesta por 7 cintas transportadoras (300, 301, 302, 303, 304, 305 y 306), con las siguientes configuraciones:

•    Las cintas 300, 305 y 306 están equipadas cada una con un motor síncrono de imanes permanentes de baja tensión y un variador de frecuencia de baja tensión, utilizando un modo de accionamiento único(single drive).

•    La cinta 301, con una longitud de aproximadamente 5 km, adopta un sistema de doble accionamiento en la cabeza, con dos motores síncronos de imanes permanentes de alta tensión y dos variadores de frecuencia de alta tensión.

•    Las cintas 302, 303 y 304, cada una con una longitud aproximada de 13 km, emplean una configuración de doble accionamiento en la cabeza y uno en la cola, con tres motores síncronos de imanes permanentes de alta tensión y tres variadores de frecuencia de alta tensión en cada caso.

Dado que la línea atraviesa carreteras, vías férreas, gobis y laderas, y se enfrenta a diferencias térmicas extremas (-30 °C a 40 °C), se imponen altos requisitos de estabilidad al funcionamiento del sistema de accionamiento por variador de frecuencia. Los requisitos específicos son:

1. Control sincrónico: El variador debe contar con funciones de control sincrónico para evitar desequilibrios en la tensión de la cinta debido a una distribución desigual de potencia, garantizando así el funcionamiento estable del sistema de transporte.

2. Alto par de arranque: Debido a la alta inercia de carga de los sistemas de transporte a larga distancia, el variador debe proporcionar un alto par de arranque a baja velocidad (generalmente más del 150 % del par nominal) para evitar deslizamientos de la cinta o impactos mecánicos y asegurar un arranque seguro del equipo.

3. Parada por desaceleración (ramp stop): Se requiere una parada mediante desaceleración controlada (ramp stop). Dado que las cintas transportadoras de larga distancia tienen una alta carga e inercia, un corte repentino de energía podría causar el deslizamiento continuo de la cinta, acumulación de material, desviaciones de la banda o incluso daños mecánicos. En situaciones de emergencia, una parada libre tampoco permitiría controlar eficazmente el proceso de detención, representando un riesgo para la seguridad. La parada por desaceleración reduce los impactos mecánicos, protege el equipo y mejora la seguridad al evitar caídas de material.

Solución de INVT

Para satisfacer las necesidades de este sistema de cintas transportadoras de larga distancia, INVT diseñó una solución a medida para cumplir con los requisitos de equilibrio de potencia en accionamientos múltiples, alto par de arranque y funcionamiento seguro y estable. INVT recomendó el uso de los variadores de alta tensión GD5000 y de baja tensión GD350 para accionar las 7 cintas transportadoras. Los detalles son los siguientes:

•  Las cintas 300, 305 y 306 están equipadas con variadores de baja tensión GD350 en modo de accionamiento individual.

• La cinta 301 utiliza el variador de alta tensión GD5000 en configuración de doble accionamiento en cabeza, con comunicación maestro-esclavo mediante fibra óptica multimodo de 15 metros en anillo.

•  Las cintas 302, 303 y 304 utilizan una configuración de dos accionamientos en cabeza y uno en cola, conectados mediante fibra óptica para garantizar la transmisión de señales. El variador GD5000 permite el equilibrio sincrónico de potencia entre motores y puede comunicarse en tiempo real con el PLC.

Beneficios para el cliente

Ahorro de energía y reducción de costos operativos: Los variadores permiten un ajuste continuo de velocidad entre 0-100 %, adaptándose a diferentes condiciones operativas (como velocidades bajas durante el mantenimiento y altas durante los picos de producción). Esto reduce el consumo de energía innecesario.

Arranque y parada suaves, mayor vida útil del equipo
•    Eliminación de impactos mecánicos: el variador controla el proceso de arranque y parada mediante curvas de aceleración/desaceleración en S, evitando impactos y reduciendo el desgaste de la cinta, tambores y otros componentes mecánicos.

•    Parada controlada: la desaceleración mantiene la tensión de la banda estable, evitando aflojamientos, deslizamientos o acumulaciones de material causadas por la inercia.

Mayor precisión de control y estabilidad operativa Gracias a su gran par de arranque en condiciones de carga pesada, el programa IF puede garantizar un reinicio exitoso tras una parada de emergencia, resolviendo los problemas comunes en motores síncronos como pérdida de paso, vibración o inversión de giro. En sistemas de accionamiento múltiple, el variador sincroniza par y velocidad mediante comunicación por fibra óptica maestro-esclavo, resolviendo la distribución desigual de potencia en sistemas de transporte de ultra larga distancia.

•    Gestín inteligente y remota Los variadores se comunican con el PLC mediante Modbus485 y recopilan datos en tiempo real como tensión de entrada, corriente de salida, tensión de salida, par, potencia, temperatura del transformador y estados de señales. Estos datos se transmiten a la plataforma central de control mediante Internet industrial, permitiendo monitoreo remoto. 

La aplicación exitosa del variador de alta tensión GD5000 en cintas transportadoras de imanes permanentes con accionamiento múltiple ha demostrado su filosofía de control única y sus ventajas tecnológicas. Esta solución resuelve eficazmente los problemas de arranque pesado en motores síncronos, como la pérdida de paso, vibraciones e inversión de giro. A pesar de la distancia de hasta 13 km entre el variador de la cabeza y el de la cola, garantiza una transmisión de señal confiable y estable, validando plenamente la adaptabilidad del software de control maestro-esclavo a larga distancia, y ganándose un alto reconocimiento por parte del cliente.

En el futuro, INVT seguirá comprometido con el desarrollo de tecnologías aplicadas a la industria, aprovechando su línea completa de productos de alta, media y baja tensión, su sólida capacidad técnica y la estabilidad de sus productos, colaborando con más socios estratégicos para contribuir al desarrollo de minas inteligentes y promover una industria energética más eficiente, inteligente y ecológica.