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
Картонные лотки от яиц больше не выбрасываю — превратила их в незаменимых помощников по хозяйству
9 мартаЗабудьте про коврики в ванной — дизайнеры раскрыли три альтернативы которые экономят время на уборке
6 мартаЛунно-посевной календарь
Покупателей больше не пустят в магазин: популярные "Магнит" и "Пятерочка" приняли историческое решение
8 мартаЗабудьте про гнилые доски: этот материал для грядок переживет ваших внуков и стоит копейки
5 мартаХодить в туалет на унитаз больше не в моде: новый туалетный тренд скоро дойдет и до России
8 мартаСобирала картонки от яиц всю зиму и превратила их в идеальные грядки за копейки
21 мартаКроме холодильника: не вздумайте отключать эти три электроприбора в доме
14 мартаПростая аптечная штука за сотню рублей работает лучше термостелек — ноги сухие и теплые до вечера
8 мартаВ Чижике завезли домашние находки к 8 Марта по смешным ценам — покупатели сметают всё подряд
6 мартаКартонные лотки от яиц больше не выкидываю — превратила их в незаменимых помощников по хозяйству
14 мартаПенсионеры массово переезжают в эти города: пенсия в два раза больше, а климат мягче
17 мартаИз старых тряпок делаю нужные вещи для дома: пять вариантов использования старых лоскутков
9 мартаЧего больше в чайном пакетике: чая или мусора - запомните раз и навсегда
5 мартаПятилитровые бутыли больше не выкидываю: превращаются в отличные органайзеры и не только - шесть способов применения
11 мартаУмная женщина никогда не наденет эти 4 аксессуара: кричат о пошлости и низком интеллекте
24 мартаТак лечатся тибетские монахи в глухих горах: секретный способ снижения веса и давления
24 мартаТеперь на уборку трачу максимум 20 минут в день: простые привычки, которые держат дом в порядке сами
11 мартаПочему одни кошки спят в ногах, а другие у головы: должен знать каждый хозяин
17 мартаЛетние каникулы переносятся в связи с ситуацией в стране: как теперь будут отдыхать школьники
22 марта