Электрификация горного производства: технологии для карьеров и обогатительных фабрик
Горнодобывающая промышленность относится к наиболее энергоёмким секторам экономики. Стабильная электрификация горного производства – это фундамент, на котором строится рентабельность добычи полезных ископаемых, безопасность персонала и бесперебойность технологических процессов. В условиях удалённости от централизованных сетей и сложных климатических факторов приходится решать нестандартные задачи по проектированию локальных энергосистем.
Основные потребители энергии в горной добыче
Специфика нагрузки на горно-обогатительных комбинатах (ГОК) заключается в неравномерности потребления электроэнергии, высоких пусковых токах и наличием нелинейных искажений. Проектирование системы электроснабжения начинается с детального аудита всех потребителей, которых можно разделить на стационарные и передвижные группы.
-
Экскаваторный парк. Электрические экскаваторы создают переменные нагрузки с пиками, превышающими номинал в 2–3 раза.
-
Конвейерный транспорт. Протяжённые ленточные конвейеры требуют синхронизированного запуска приводов для исключения разрывов ленты.
-
Насосные станции. Системы водоотлива работают в непрерывном режиме, а при паводках их энергопотребление возрастает в разы.
-
Вентиляционные установки. Главные вентиляторы проветривания шахт и карьеров относятся к потребителям первой категории надёжности.
-
Дробильно-сортировочные комплексы. Дробилки создают значительную реактивную мощность, требующую компенсации.
Электропривод горных машин и механизмов
Особенности карьерной техники – это мощные электродвигатели, работающие в тяжёлых условиях запылённости и вибраций. В большинстве случаев стараются отказаться от систем «генератор-двигатель» в пользу частотно-регулируемых приводов. Это позволяет снизить механические нагрузки на трансмиссию и уменьшить просадки напряжения в электрической сети при пуске.
К приводам и сетям питания тяжёлой техники есть ряд условий:
-
Напряжение питания. Для мощных потребителей используется класс напряжения 6 кВ или 10 кВ, что позволяет снизить потери в кабельных сетях.
-
Устойчивость к просадкам. Оборудование должно сохранять работоспособность при кратковременных провалах напряжения до 20–30%.
-
Кабельные линии. Используются гибкие экранированные кабели с повышенной механической прочностью.
-
Защита. Обязательное наличие реле утечки тока на землю для предотвращения электротравм в сетях с изолированной нейтралью.
Осветительные системы открытых разработок
Круглосуточный режим работы карьеров требует отказоустойчивого искусственного освещения забоев, отвалов и транспортных путей. Недостаточная освещённость является прямой причиной аварийности и снижения производительности выемочно-погрузочного оборудования. При организации систем питания важно учитывать следующее:
-
поддерживать уровень освещённости в зоне работы экскаваторов и буровых станков не менее 10–30 Лк;
-
использовать передвижные осветительные мачты с автономными дизель-генераторами малой мощности (5–10 кВт).
-
устанавливать светодиодные LED-прожекторы с высоким индексом цветопередачи и устойчивостью к вибронагрузкам.
-
внедрение фотореле и таймеров для автоматического включения групп освещения в зависимости от времени суток.
Инновации в энергоснабжении карьеров
Разработка месторождений часто ведётся в районах, где строительство стационарных линий электропередачи (ЛЭП) экономически нецелесообразно или технически невозможно. В таких ситуациях на первый план выходят автономные энергетические комплексы, способные обеспечить промышленные масштабы генерации.
Гибридные установки для удалённых месторождений
Для энергоизолированных районов оптимальным решением будут модульные дизельные электростанции. Современные дизель-генераторные установки (ДГУ) объединяются в единые энергокомплексы мощностью от нескольких мегаватт до десятков мегаватт. Такой подход обеспечивает необходимую гибкость и экономичность – мощность наращивается по мере развития карьера без капитального строительства.
Преимущества использования модульных ДГУ в горном деле:
-
Масштабируемость. Возможность параллельной работы 10 и более агрегатов для повышения общей мощности.
-
Приёмистость нагрузки. Дизельные двигатели обладают высокой способностью к кратковременным повышениям нагрузки, что критично при пуске мощных электромоторов дробилок или мельниц.
-
Надёжность. При выходе из строя одного модуля система продолжает работать, автоматически запуская резервный агрегат.
-
Всепогодное исполнение. Контейнерные ДГУ оснащаются системами подогрева и вентиляции для работы в диапазоне температур от -50°C до +50°C.
Системы рекуперации энергии
Повышение энергоэффективности достигается за счёт энергии, вырабатываемой механизмами при торможении или спуске груза. Современные технологии позволяют возвращать её в сеть предприятия.
Внедрение рекуперации целесообразно на следующих участках:
-
Конвейеры с отрицательным уклоном. При транспортировке руды вниз по склону электродвигатели конвейера переходят в генераторный режим.
-
Шахтные подъёмные машины. Клетьевые и скиповые подъёмники генерируют существенные объёмы энергии при спуске груза.
-
Карьерный электротранспорт. Троллейвозы и электровозы при электрическом торможении отдают ток в контактную сеть.
Экономический эффект комплексной электрификации
Грамотно спроектированная система энергоснабжения напрямую влияет на себестоимость конечного продукта.
Снижение себестоимости добычи
Основная статья расходов при автономной электрификации горного производства – топливо. Современные энергокомплексы на базе ДГУ с интеллектуальными системами управления позволяют минимизировать удельный расход горючего за счёт поддержания оптимального режима загрузки двигателей.
Факторы, формирующие экономию:
-
Снижение простоев. Отказоустойчивость энергогенерирующего оборудования исключает остановку производства и потерю объёмов добычи.
-
Уменьшение потерь. Размещение генерирующей техники в непосредственной близости к объектам энергопотребления снижает потери активной мощности в длинных линиях.
-
Гибкость инвестиций. Аренда энергокомплексов избавляет от необходимости содержать непрофильные активы и ремонтные службы.
-
Качество энергии. Стабильные частота и напряжение продлевают ресурс дорогостоящего электрооборудования.
Популярное
«Пред скорбью бессильны слова, тот не мертв, о ком память жива»
Летние каникулы не будут прежними: новый график отдыха школьников утвердили окончательно
15 апреляЛетние каникулы передвинули окончательно: новый официальный график отдыха
20 апреляПосадила эти цветы на даче - уже 5 лет ни одного клеща: список
17 апреляНе курица и не индейка: нашла лучшее мясо для здоровья организма - еще и по кошельку не бьет
28 апреляКапнула две капли на джинсы - клещи обходят стороной все лето: подходит и детям, и взрослым
19 апреляЛетние каникулы передвинули окончательно: новый официальный график отдыха школьников
27 апреляНе лосось и не тунец: самую полезную рыбу назвали ученые - и стоит недорого
24 апреляМожно ли смывать туалетную бумагу в унитаз: опытный сантехник ответил точно
3 маяНа унитаз не хожу уже лет 5: чем пользуюсь вместо него
17 апреляКлещи не подойдут даже на метр: 2 капли на кроссовки и смело в лес — проверенный рецепт
4 маяНе зря копила яичные лотки всю зиму: они спасут рассаду, урожай и порядок на даче — 27 поделок своими руками
7 маяДве капли раствора - и клещи не подходят даже на метр: смешиваю всего два дешевых ингредиента
24 апреляНужно ли выключать роутер на ночь: опытный мастер поставил точку в споре
16 апреляНужно ли отключать интернет и Wi-Fi на телефоне на ночь: вопрос закрыт
2 маяЧеремуховые заморозки ворвутся без стука: названы даты резкого похолодания
4 маяНе сажайте это у дома — змеи придут к вам сами: это популярное растение превращает ваш двор в змеиное логово
21 апреляПятницу официально сделали выходным днем: решение принято сверху в связи с ситуацией в стране
23 апреляГрафик отключения горячей воды в Йошкар-Оле по адресам
15 апреляНе спрятаться и не отмазаться: квартиры с этими признаками попадут под удар — что проверят в первую очередь
4 мая