עיצוב מערכות הכוח שלי לתחזוקה ואנרגיה

מבוא

מערכות הכוח שלי הן עמוד השדרה של פעולות כרייה מודרניות, המשפיעות ישירות על הפרודוקטיביות, הבטיחות, ועלויות התפעוליות. מהנדסי עיצוב חייבים ליישב שתי מטרות מתחרות לעתים קרובות: אמינות מקסימלית למניעת זמן השבתה יקר, ויעילות אנרגיה אופטימלית לשלוט בהוצאות ולעמוד ביעדים של קיימות.סביבה מינון בכפוף לשיטות חשמליות קשות, לטמפרטורות קיצוניות, לחות, רטט, ואווירה, תוך משיכה מתמדת לעומסים קריטיים, כמו גם למניעה, כמו גם לאסטרטגיות כוח, אך לא רק למניעה של מערכות חשמל מתקדמות, אלא גם למניעה, אלא גם למניעה, אלא גם למניעה, למניעה של מערכות חשמל, אלא גם למניעה, לשרירים.

עקרונות מרכזיים של מערכת הכוח שלי

כל מערכת כוח חזקה של שלי מתחילה עם קבוצה ברורה של עקרונות עיצוב המדריכים כל החלטה מעומס estimation לבחירה בציוד.עקרונות אלה להבטיח שהמערכת תישאר אופרות בתנאים רגילים וארוכים תוך צמצום הפסולת.

רדיפות והמשך השירות

מפעילי שלי לא יכולים לסבול הפסקות חשמל ממושכות.A אחד יכול לעצור את הייצור, מלכודות עובדים מתחת לאדמה, ופינוי פשרה. Redundancy מושג באמצעות מקורות כוח עצמאיים רבים - כגון הזנת שירותים כפולים, גנרטורים באתר, ואספקה בלתי ניתנת לעצירה (UPS) - יחד עם N+1 שינוי הגדרות ורשתות הפצה לולאה באופן אוטומטי.העיצוב צריך לבודד תקלות ולשחזר אספקה בתוך שניות, באמצעות מתגי כוח אוטומטיים (למשל, באמצעות לחץ רפואי) וספקית (למשל, באמצעות קיבולת אבטחה) ורמת אבטחה אוטומטית (R) וספקיתחילת כוח).

סקלאלה ומודולריות

מכרות להרחיב מבחינה אנכית ואופקית על מחזור החיים שלהם.מערכת כוח שעוצבה ללא יכולת עתידית תדרוש רטרופיטות יקרות או תחליף מלא. Scalability פירושה מתן חדר פנוי בתחפישות תת-קרקעיות, מגשים כבלים ומקפיג'אר, ובחירת דירוגי ציוד שיכולים להכיל 20-30% גם צמיחה עומס.

אנרגיה יעילה כאמצעי ליבה

כוח יכול לקחת בחשבון 15-30% מסך העלות התפעולית הכוללת של שלי.עיצוב יעילות מתחיל עם בחירת מתכנתים בעלי יעילות גבוהה (למשל, הליבה או נחושת עם הפסדים נמוכים ללא עומס) ועומסי יעילות פרימיום (IE4 או IE5) ארכיטקטורת המערכת חייבת למזער ריצות כבל ארוכות טווח כי אני2R, מעדיף פגיעה ב- CHD (מרכזי כוח נמוך יותר) ו- 0.

בטיחות ושיקום

מערכות הכוח שלי פועלות באטמוספירה נפץ פוטנציאליות (מכרות גזיות) ומרחבים רטובים, מוגבלים.עיצוב חייב לדבוק בקודים מקומיים וסטנדרטים בינלאומיים כגון IEC 60079 לאזורים מסוכנים, IEEE Std 3001.5 עבור מערכות חשמל תעשייתיות, ומתאים MSHA 30 CFR חלק 75 (US Safety features כוללים הגנה מפני הקרקע, הקטנת קשת (למשל, התנגשויות נזילות נוכחיות, קוגניבות, הדבקה, נית, נית, כמו נית-מכת גבולית) ונית, כמו נית-מנקה, רק ניתוק נית-מכת גבולית, נית-מחץ-מחץ-מחץ-מסוגלתול-מחץ-מחץ-מחץ-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מסוגל-מ

מערכת הכוח של שלי אמין

רשת כוח מלא שלה כוללת בדרך כלל מספר מערכות תת-מערכות מקושרות, כל אחת מהן מיועדת לתפקידים ספציפיים באמינות ויעילות.

מקורות הכוח העיקריים

רוב המכרות מסתמכים על חיבור רשתי של תועלת כמקור הראשי, שמוסמכים על ידי הדור באתר.אספקת השירותים חייבת להיות חזקה - רצוי משתי תת-התתויות עצמאיות - עם מעגלים ייעודיים של הזנות.על-ידי גנרטורים באתר, בדרך כלל דיזל או גז טבעי reciprocating למנועים, לספק גיבוי במהלך רשתות ההפעלה. גנרטורים אלה חייבים להיות בגודלם חיוני (התאורה, תאורה, משחתים, משחת מים, החל מ 10 שניות) עם תאורה, החל מקודמת חשמל שחור (reams) עם גישה רציפה) כאשר הוא 10 שניות).

שינויים וצוללות

צוללות הופכות למתח של תועלת (בדרך כלל 34.5 kV או 69 kV) למתח ההפצה שלי (4.16 kV או 13.8 kV) ולאחר מכן כדי לנצל רמות (480 V, 600 V, 1000 V), תת-קרקעית צריכה להיות מהפך כפול עם העברה עומס אוטומטי כדי לשמור על אספקת אם אחד מהם הוא בעל השפעה או מהפך קמרונית נפוצים בפעולות פני השטח, בעוד השימוש שלי מתחת לאדמה עם מ"מ"מ"מ עם מ"ד / מ"ל עם יחידות מתכת אטומיות עם מחסנים עם מחסנים עם מחסנים עם אטומיות מתכת מחסנים עם אטומיות מחסנים עם מחסנים עם מחסנים עם אטומיים עם אטומיים עם מחסנים מחסנים עם מחסנים עם מחסנים עם מחסנים מחסנים מחסנים מחסנים אטומיים.

רשתות הפצה ו-Switchgear

כבלים וחיתוך כבל חייבים לקחת בחשבון עבור ירידה מתח, אמפיריות והגנה מכנית (למשל, כבלים שריון, מגשים כבל, צולים), מכרות תת-קרקעיות לעתים קרובות להעסיק כבלים פורצי דרך עבור ציוד נייד, הדורשים זוגות מיוחדים ומערכות ניטור קרקע.Switchgear צריך להיות arc-resistant, המסוגל עם תקלות עכשוויות עד 50A, לשלב מכשירים אלקטרוניים ואלקטרוניים עבור עניבה).

גיבוי ו- UPS Systems

עבור עומסים קריטיים כגון מערכות בקרה, תקשורת ובלומים הירוד, UPS מספקת כוח נסיעה דרך עד גנרטורים מתחילים.מודרני UPS יחידות להשתמש בטופולוגיה כפולה (VFI) עם סוללות ליתיום-יון עבור חיים ארוכים יותר וטביעה קטנה יותר.עבור גיבוי מורחב, בנקים סוללה או מערכות גלגל גלגלים יכולים לספק 15-30 דקות תמיכה במכרות תת-קרקעיים עמוקים, כמה להתקין גיבויים ייעודיים בתחנות מקלט בזמן כדי להבטיח תמיכה.

הגנה וקרקע

העברת הגנה יעילה חיונית לבטיחות האדם ולציוד הציוד שלנו.מערכות הכוח שלי משתמשות בהגנה שונה עבור ההופכים ומנועים גדולים, כיוון קבוע עבור להאכילים, והגנה על אדמה רגישה (SEF) כדי לזהות תקלות קרקעיות בעלות עמידות גבוהה - מצב משותף בסביבות כרייה לח.קרקע חייבת להיות אימפולס נמוך (ply <5m) וקשר מתכתי למבנים גבוהים.

אסטרטגיות לשיפור היעילות של האנרגיה

צמצום צריכת האנרגיה במערכת כוח שלי דורש גישה רב-מעורכת, מבחירת ציוד ועד לנהגים תפעוליים.

שיטות שונות (VFDs)

עומסי פאנד ומשאבה פועלים לעתים קרובות ביכולת חלקית. התקנת VFDs על אוהדי האוורור, משאבות ממות, וכוננים מעבירים יכולים להפחית את צריכת האנרגיה של המנוע עד 20-40% בהשוואה לשליטה תלוש או לח. VFDs גם לספק יכולת רכות-start, להפחית מתח מכני ולהתחיל הנוכחי במברשת.

מערכות ניהול אנרגיה (EMS)

EMS מקיף לפקח על צריכת חשמל בזמן אמת מעומסים בודדים לכל המכרה.תכונות כוללים לשפוך אוטומטית במהלך תקופות הביקוש שיא (תגובה דרישה), תזמון של תהליכים בעוצמה גבוהה לשעות מחוץ ל-peak, ו אזעקה עבור סטייה מצריכת בסיס.פלטפורמות EMS מתקדמות יכול להשתלב עם מערכות בקרה כרייה (SCADA) כדי לתאם צריכת אנרגיה עם KPIs, המאפשר אופטימיזציה רציפה לדוגמה, מילימטר יכול להתאים את הפרמטרים המבוססים על מילימטרים או כדי להפחית את הפחתת אנרגיה קשה כדי להפחית את הפחתת מילימטרים.

תיקון כוח

הרבה עומסי מכרה - מנועים אינדוקציה, מהפך ו-VFDs - פועלים בגורם כוח מתפתל של 0.7 עד 0.8. Utilities לעתים קרובות להטיל עונשים על גורמי כוח מתחת ל- 0.9. התקנת בנקים אוטומטיים במצע הראשי או במרכזים גדולים מוטוריים יכולים להעלות את הגורם הכולל ל- 0.95 או גבוה יותר, צמצום זרימת כוח תגובתי והפסדים הקשורים.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

אנרגיית השמש וחשמל הרוח יכול להדוף חלק מצריכת הרשת של מכרה, במיוחד בשעות היום כאשר איראדיות השמש גבוהה.מכרות משטח רבים להתקין חוות סולאריות על גבי בריכות זנבות או קרקע לא משומשת; מכרות תת קרקעיות יכולות להשתמש בשמש עבור תאורה דלת-וולנט ועומסים היברידיים של מערכת סולארית עם אחסון סוללות לספק כוח ולהפחית את הגנרטור, יש צורך בהצלחה על ידי כמה מערכות הפעלה אנרגיה מתחדשת, עם צריכת אנרגיה מתחדשת, עם כמה מערכות הפעלה יעילה, עם כוח חכם, עם כוח חכם, עם כמה מערכות דיזל, עם כוח חכם, עם כוח, עם כמה מערכות דיזל, 000.

תחזוקה רגילה ואופטימיזציה של טעינה

אפילו המערכת המעוצבת הטובה ביותר מתפוגגת לאורך זמן. החלפת חום מקטין את יעילות הגנרטור; קשרים רופפת מגבירים את ההתנגדות וגורמים נקודות חמות; ופילטרים במעריצים האוורור מעלים את זרם המנוע.תוכנית תחזוקה צפויה באמצעות הדמיה תרמית, ניתוח שמן, ובדיקות פריקה חלקית שומרות נשמרות בביצועים בשיא.

מערכת ניהול מערכת

תהליך עיצוב מובנה מבטיח כי המערכת הסופית עונה על מטרות אמינות ויעילות ללא מגבלות תקציב.

1. (FLT:0) ניתוחי לואד: קטלוג 1:1 כל העומסים (kVA, קילוואט, גורם כוח, מחזור חובה) וקטגורי אותם כקריטי, חיוני, או לא הכרחי.
2. הערכה:0 (ראה: ⁇ FLT:1) תנאים נוחים, סיכון סיסמי, גובה, ותועלת זמין אשמה נוכחית.
3. (FLT:0) עיצוב קונקטפטי: FLT:1 לפתח דיאגרמות קו אחד, רמות מתח ותצורה מקור (הזנת צ'ינגל, האכלה כפולה, טבעת עיקרי) מודל קצר-circuit זרמי, ירידה מתח, ועומס זרימה באמצעות תוכנה כמו ETAP או SKM.
4. (FLT:0)Component Sizing and Selection:FreaLT:1) בוחרים מתכנתים, כבלים, מתגאגאר ומכשירי הגנה. החלים גורמים לטמפרטורה וגובה מסובכים.
5. מחקר התיאום:0 (Protectionתיאום Study:FLT:1Build) קובע הגדרות כדי להשיג תיאום סלקטי עם מכשירים upstream, הבטחת שטח הזכאות מינימלי.
6. (FLT:0) ,Energy Optimization: FLT:1 Run Skills מחקרים כדי להעריך גדלים חלופיים, מסלולי כבל, ו- VFD מיקום. Calculate תקופות תגמול.
7. (FLT:0) Review and Approval:FLT:1igation to כרייה (למשל MSHA עבור מכרות אמריקאיות) ותועלת מקומית להסכמה בין-קישוריות.
8. (FLT:0) הקצאה ובדיקה:FLT:1show כל פונקציות ההגנה, למדוד רמות הרמוניות, ולוודא תיקון גורם כוח. לבצע בדיקת בנק עומס על גנרטורים.

אתגרים ייחודיים במערכות הכוח שלי

סביבות המיון מציגות מכשולים ספציפיים כי הם פחות נפוצים במתקני תעשייה קונבנציונליים.

ציוד נייד ואלקטרוניקה גבוהה

דחפורים כריית חשמל, גרורות, ומשאיות הובלה יכולות למשוך כוח בהתפרצויות של כמה מ"וי בעודם חופרים או מאיצים.עומסים דינמיים גדולים אלה גורמים לטבוליות מתח ו flicker אם לא נתמך כראוי על ידי מערכת כוח נוקשה.מאכילים ייעודיים עם רגולטורים מתח מהיר פעולה מתאמים וראשי תיבות סטטיות של var נדרשים לעתים קרובות.

הרמוניות ואיכות הכוח

ההתפשטות של VFDs, מזרים עבור המטען סוללות, ואת arc פרווה (בפעולות smelting) מזרמים הרמוניים משמעותיים לתוך רשת שלי.עיוות הרמוני יכול לגרום לממסרים מגן לממאירות, overheat over Transformers ואופנועים, ולהפחית את חיי CASEFER. מחקר הרמוני מפורט בעיצוב מוקדם לזהות נקודות פוטנציאליות של reson ו פילטרים פעיל (HF) הוא לעתים קרובות פילטרים).

המונחים: rising and Stray Currents

במכרות תת-קרקעיות, רוק רטוב ואבק התנהגותי יוצרים נתיבים בעלי עוצמה נמוכה שיכולים לשאת זרמים משוטטים, מה שמוביל לשחיתות של תמיכה הקרקעית צינורות. רשת מבוססת היטב עם מוטות מונעות מרובות וקשר מצייד מצמצם זרמים מעוטים.עבור אזורים עם אבק פחם או מתאן, טכניקות מיוחדות בטוח באופן לאין, ל-IEC79 נדרשים למנוע זרמים.

טפטים ב Long Underground Drifts

בעוד המכרות המשתרעים על פני השטח, ירידה מתח הופכת לאתגר גדול.לדוגמה, מזין באורך 2 ק"מ ב-4.16 kV הפועל בעומס מלא עלול לרדת למתח ב-5–8%, מה שגורם למנועים להתחמם יתר על המידה. Solutions כולל העלאת מתח (למשל, ל-13.8 kV תת-קרקעי), התקנת הרגולטורים של מתח (מתפי הפות) באמצע קו, או שימוש בעומס התיקון בקופות בקופות במתחים במתחים במתחים במתחים במתחים במתחים פעילים במתחים פעילים כדי להפחית את מרכזי לחץ פעיל.

טכנולוגיות מתפתחות ומגמות עתידיות

ההתקדמות בדיגיטליזציה ובאלקטרוניקה של כוח הופכת את עיצוב מערכת החשמל שלי.

תאומים וסימולציות מתקדמות

תאומים דיגיטליים של רשת החשמל של המכרה מאפשרים למפעילים לבחון תרחישים - כגון היתוך או הוספת תת-קבוצה חדשה - ללא השפעה על פעולות חיים.מודלים אלה משלבים נתוני חיישן בזמן אמת עם תוכנת סימולציה לצריכת אנרגיה, לחזות תקלות בציוד ואופטימיזציה של זרימת חשמל.לדוגמה, תאום דיגיטלי יכול לדמות את ההשפעה של התקנת VFD גדול על משדר לפני ביצוע הון.

מיקרוגרידים וחיסכון באנרגיה

מכרות רבות עוברות למיקרו-צמחונים הפועלים באופן עצמאי מהתועלת במהלך בחוץ או כאשר מחירי החשמל גבוהים.מערכת אחסון אנרגיה של סוללות (BESS) של 1-10MWh מספקת תגובה מהירה עבור מחשוב רשת, גילוח שיא, ודור מתחדש חלק יחד עם הדור באתר, מיקרוגריד יכול לספק חשמל 24/7 עם אמינות משופרת וצריכת דיזל מופחתת כוללים את הדוגמאות של Kalgo in the Western 10MW, שבו תומך רשת שלי 10\h מקומי.

ההרחבה Arc-פלאש ו- High-Resistance Grounding

אירועי פלאש קשת במכרות יכולים להיות קטסטרופליים בשל חללים מוגבלים ונוכחות של חומרים דלימים.מסרי הקטנת קשת חדשה משתמשים בחיישנים בהירים ונוכחיים לנוע בתוך <1 מ"מ, צמצום אנרגיית האירוע לרמות בטוחות לקטגוריית PPE 0. High-resistance , כאשר הוא מיושם כראוי, יכול לשמור על אנרגיית בזק מתחת 5 / 2 מ"מ על ידי הגבלת אשמה נוכחית 5-10 בזמן שמירה על מערכת ההפעלה הנוכחית.

מסקנה

תכנון מערכות כוח שלי הן אמין והן יעילות אנרגיה היא משמעת הנדסית מגובשת כי חייב לקחת בחשבון את תנאי התפעול הקיצוני, דרישות רגולטוריות, וטכנולוגיה מתפתחת. על ידי חשיפת עקרונות של התחדשות, קנה מידה, יעילות ובטיחות, ועל ידי בחירת תערובת נכונה של גנרטורים, מהפךים, מתגים, והגנה, מהנדסים יכולים ליצור מערכות שמפחיתות את קצבת הרגל והבזבוז אנרגיה כמו אסטרטגיות מתקדמות, כמו אינטגרציה אנרגיה, כלומר, לחץ דם, ובסופו של כוח חיצוני, ובסופו של כוח, ובסופו של דבר, מערכות הפעלה מחדש של כוח, מערכות הפעלה מחדש של כוח, מערכות הפעלה מחדש, מערכות אבטחה, והגנתיות, והגנתיות, כמו גם יותר ויותר יעילות אבטחה, כמו גם אינטגרטיביות, לחץ דם מתקדמות יותר ויותר יעילות.

(ב) לקריאה נוספת, עיין ב-FLT:0IEEE 3001.5 Standard on Industrial Power SystemsFelo 1 להדרכה עיצובית, ובדיקת מחקרים על יעילות אנרגיה על פי FLT:2 תוך שימת דגש על הצלחה באנרגיה על מערכות חשמל LT 3 ממחלקת האנרגיה של ארה"ב:5 פולשים מידע מעשי על אספקת אנרגיה מתחדשת על בסיס אספקת תפוצה והגנתיות ניתן למצוא במאמר של 4EC ו-M על מערכות כוח מעצמה מבוססת: