Giriş Giriş Giriş
Maden güç sistemleri modern madencilik operasyonlarının arka kemiğidir, doğrudan verimlilik, güvenlik ve işletme maliyetlerine etki eder. Tasarım mühendisleri iki sık sık sık rekabet hedeflerini yerine getirmeli: pahalıları ve konveyörleri kontrol etmek için en uygun enerji verimliliği. İyi tasarlanmış bir güç sistemi sadece bu zorluklara karşı değil, aynı zamanda yüksek sıcaklıklara, tozlara, nemlere, vizatörlere ve üretim seviyelerini değiştirmeye de adapte olur.Bu iki temel güç sistemi, kırıcı yapılara ve konveyörlere karşı sürekli olarak çalışır.
Maden Güç Sistemi Tasarımının Temel Prensipleri
Herhangi bir sağlam maden gücü sistemi, her kararın ekipman seçimine yüklediği açık bir tasarım ilkeleriyle başlar. Bu ilkeler sistemin normal ve kontingency koşulları altında operable kalmasını sağlarken, atıkların azaltılmasını sağlar.
Reddanış ve Hizmet Sürekliliği
Maden operatörleri uzun süreli kesintilere tahammül edemez. Tek bir güç kesintisi üretim, tuzak işçileri yeraltında ve uzlaşma havalandırmaları durdurabilir. Red dışılık birçok bağımsız güç kaynağı aracılığıyla elde edilir - örneğin, ikili fayda beslemeleri, yerinde jeneratörler ve güvenilmez güç malzemeleri (UPS) - N + dönüştürücü konfigürasyonlar ve döngülü dağıtım ağları ile belirlenir. Tasarım otomatik olarak hataları ve geri yükleme sağlar.
Scalability and Atariity
Madenler dikey olarak ve yatay olarak yaşam döngüsü boyunca genişletilir. Gelecekteki kapasite olmadan tasarlanmış bir güç sistemi pahalı retrofit veya tam yedek gerektirir.Scalability, alt istasyonlarda yedek oda sağlamak, kablo tepsileri ve anahtarlamalar, ve ekipman puanları seçmek için 20-30% yük büyüme sağlayabilir. modüler sistem mimarisine sahip olacaktır - aynı güç merkezleri kullanarak, standart röle bileşenleri ve eklentileri kullanarak - yeni bölümler tüm ağı yeniden tasarlarken eklenmenize izin verir.
Enerji Verimliliği, Core Metrik
Güç, bir maden toplam işletim maliyetinin% 15-30'unu hesaplayabilir. Verimlilik için tasarım yüksek verimli transformatörler (örneğin, düşük yük kayıpları ile morf veya bakır-wound with low no-load changes) and premium-ability engines (IE4 veya IE5). Sistem mimarisi, I2R kayıplarına neden olan uzun düşük gerilimli kabloların (örneğin, yüksek gerilimlerin (örneğin, 4.16 kV veya 13.8 kV) yük merkezlerine yakın. Power faktör düzeltmesi (PFC) kapasitörler ve harmonik filtreler, daha düşük maliyetli güç akışlarını ve THD'ye karşı şarj etmek için çalışır.
Güvenlik ve Düzenleme
Maden güç sistemleri potansiyel olarak patlayıcı atmosferlerde (gazsy madenleri) ve ıslak, sınırlı alanlarda çalışır. Tasarım, tehlikeli alanlarda IEC 60079 gibi yerel kodları ve uluslararası standartları, IEEE Std 3001.5 endüstriyel güç sistemleri için ve MSHA 30 CFR Bölüm 75 (US Güvenlik özellikleri) ve zemin hataları, yay-flash m (örneğin, mevcut kesintiler, ham-siyansiyonlar, ark-dönüşümlülük), ve seçici koordinasyonu yalnızca yanlış bir şekilde açıklığa kavuşturur.
Güvenilir Bir Maden Güç Sisteminin Bileşenleri
Tam bir maden gücü ağı genellikle birkaç alt sistem içerir, her biri güvenilirlik ve verimlilikte belirli roller için mühendisi.
Temel Güç Kaynağı
Çoğu mayın, ana kaynak olarak bir faydalı ağ bağlantısına güveniyor, ızgaralar için eklenmiş.Adiman tedariki sağlam olmalı - tercihen iki bağımsız alt istasyondan - özel yem devreleri ile. yerinde jeneratörler, genellikle dizel veya doğal gaz reciprocat motorları, şebekeleri sırasında yedek sağlamalıdır.Bu, güvenlik görevlilerinin sürekli olarak hava kuvvetlerine bağlı olduğu yerde, sürekli olarak enerjik pompalar için kritik olmalıdır.
Transformers ve Substations
Substations, fayda gerilimi (tipik olarak 34.5 kV veya 69 kV) bir maden dağıtım gerilimi (4.16 kV veya 13.8 kV) ve sonra da kullanım seviyeleri (480 V, 600 V, 1000 V) Ana alt istasyonlar, bir başarısız olursa tedarik etmek için iki dönüştürücüye sahip olmalıdır.
Dağıtım Ağları ve Anahtar
Kablo büyüklüğü ve routing, gerilim damlaları için dikkate almalıdır, ampacity ve mekanik koruma (örneğin, zırhlı kablolar, kablo tepsileri, troughs) Yeraltı madenleri genellikle mobil ekipman için kablolar kullanıyor, özel çiftleri ve zemin izleme sistemleri gerektiren. Anahtarlama, geri kalanını 50 kA'ya kadar takip etmeli ve akıllı elektronik cihazlar (IEDs) dahil etmek ve kontrol etmek için akıllı elektronik cihazlar (IEDs) dahil etmelidir.
Backup ve UPS Systems
Kontrol sistemleri, iletişim ve hoist frenler gibi kritik yükler için, bir UPS jeneratörler başlayana kadar bin yıllık güç sağlar. Modern UPS birimleri, hayatta kalma süresini garanti etmek için online çift-kontaj topoloji (VFI) kullanıyor. genişletilmiş yedekleme, batarya bankaları veya uçlu sistemler için 15-30 dakika destek sağlayabilir.
Koruma ve Zemin
Etkili koruma rölesi personel güvenliği ve ekipman uzunluğu için gereklidir. Maden güç sistemleri transformatörler ve büyük motorlar için diferansiyel korumayı kullanır ve besleyici yapılar için aşırı derecede aşırı sağlanmış sistemler (SEF) yüksek ücretli bir zemin hataları tespit etmek için - kapalı barajlar öncesinde alarm algılamasına izin verir.
Enerji Verimliliğinin İyileştirilmesi için Stratejiler
Bir maden gücü sisteminde enerji tüketiminin azaltılması, ekipman seçiminden operasyonel uygulamalara kadar çok yaygın bir yaklaşım gerektirir.
Değişken Frekans Sürücüleri (VFDs)
Fan ve pompa Yükleri genellikle kısmi kapasitede çalışır. VFD'leri havalandırma hayranları üzerinde yükler, su pompası ve konveyör sürücüler motorlu enerji tüketimini 20-40% tonlama veya damper kontrolüne kıyasla azaltır. VFDs ayrıca yumuşak başlangıç kabiliyeti sağlar, mekanik stres azaltır ve şu anda inrush'ı başlatır; 18-pulse veya aktif ön uç sürücülerden dikkatli olun, artı harmonik filtreler, güç kalitesi problemlerinden kaçınmak için gereklidir.
Enerji Yönetimi Sistemleri (EMS)
Kapsamlı bir ÇYS, tek başına tüm maden kontrol sistemlerinden gerçek zamanlı güç kullanımını izler. Özellikler, yüksek talep süreleri boyunca (isteğe yanıt), yüksek güç süreçlerinin hızlarını kesintiye uğratmak için zamanlamasını ve sapmalar için alarmlandırmak için otomatik yük sağlar. Gelişmiş ÇYS platformları, enerji tüketimi ile üretim KPI'ları ile ilişkilendirebilir, örneğin, bir değirmen sürekli optimizasyona dayalı olarak taşlama parametrelerini ayarlayabilir.
Power Factor Düzeltme
Birçok maden yükü – yatak makineleri, transformatörler ve VFD'ler – 0.7 ila 0.8 arasında bir lagging güç faktöründe çalışır.Genellikle, 0,9 altında güç faktörlerine genellikle yük yük yük yükleri yüklenerek, büyük motor merkezlerindeki otomatik kapasiteye sahip bankaları yükleyerek, toplam güç faktörünü 0.95 veya daha yüksek yükseltebilir, reaktif güç akışını ve ilişkili kayıplarla birlikte yüklemeli. Capacitors genellikle yüklenebilir.
Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu
Güneş fotovoltaik ve rüzgar gücü, bir maden yatağının bir kısmını, özellikle güneş ışınlaması yüksek olduğunda gün ışığı altında toplayabilir. Birçok yüzey mayınları, güneş yatakları veya kullanılmamış araziler ile kuyrukları yükleyebilir; yeraltı madenleri düşük gerilim ve yardımcı yükleri için güneş kullanabilir. Hibrit enerji ile birlikte birkaç MW'lık bir araya getirir ve dizel jeneratörü çalıştırılabilir enerji sistemleri, enerji depolama sistemleri yenilenebilir enerji depolama, akıllı inverterleri ve şebekeler, yüksek çözünürlükte kontroller. Birkaç Avustralya'da başarıyla entegre edilmiş güneş enerjisi ve Kanada'da elektrikli su ısıtıcısını %20-30 oranında azaltmalıdır.
Düzenli Bakım ve Yük Optimizasyonu
Zaman içinde en iyi tasarlanmış sistem bile bozuldu. Fosil ısı değiştiricileri jeneratör verimliliğini azaltır; mobil ekipman artışları ve noktaları azaltır; ve havalandırma fanları içindeki filtre tıkanıklıkları motor akımını arttırır.Küresel görüntüleme, petrol analizi ve kısmi deşarj testi ile ilgili olarak ekipman tutar.
Power System Design Process
yapılandırılmış bir tasarım süreci, son sistemin bütçe aşırılıkları olmadan güvenilirlik ve verimlilik hedefleri karşılamasını sağlar.
- [FONT:0)Load Analizi:[Dönetici:[Dönder: 1) Kataloğu Tüm yükler (kVA, kW, güç faktörü, görev döngüsü) ve onları kritik, temel veya non-esential. Hesaplama ve günlük yük profilleri olarak kategorize edin.
- [FONT:0]Site Değerlendirmesi: [Dönetici koşulları, sismik risk, yüksek çözünürlük ve mevcut faydalı hata mevcut. Zemin gereksinimleri ve ark-flash tehlike seviyelerini belirleme.
- [FONT:0)Conceptual Design:[Dönetici:[Dönergeler, gerilim seviyeleri ve kaynak yapılandırmaları (single feed, dual feed, ring main). Model kısa sirkü mevcutlar, gerilim damlaları ve ETAP veya SKM gibi yazılımları kullanarak akış.
- [FONT:0)Component Sizing ve Selection:) Dönüşümçüler, kablolar, anahtarlamalar ve koruma cihazları seçin. Orta sıcaklık ve yüksek çözünürlük için faktörleri uygulayın.
- [FONT=0) Koruma Koordinasyon Çalışması:[Döneticileri ile seçici koordinasyon sağlamak için röle ayarları ayarlandır, minimum kesinti alanı sağlar. Zaman akım eğrileri ile onaylayın.
- [FONT:0)Energy Optimizasyon: [DFLT:1] Alternatif dönüştürücü boyutları, kablo rotalarını ve VFD yerleştirmelerini değerlendirmek için Run verimliliği çalışmaları.
- [FONT:0]Review ve Onay:[Dönetici:[Dönetici: · 1) Madencilik otoritesine (örneğin ABD madenleri için MSHA) ve interconnection anlaşması için yerel fayda.Inpropback.
- [FONTD:0)Commissioning ve Test:) Tüm koruma işlevlerini test edin, harmonik seviyeleri ölçer ve güç faktörü düzeltmesini doğrulayın.
Tek başına Mine Power Systems için Meydanlar
Madencilik ortamları geleneksel endüstriyel tesislerde daha az yaygın olan özel engeller sunar.
Mobile ve High-Elektrikli Ekipman
Elektrikli madencilik shovels, sürüklenmeler ve haul kamyonlar, birçok MVA patlamalarında kendilerini kazmak veya hızlandırmaları için güç çekebilirler.Bu büyük dinamik yükler, gerilim diplerine ve sert bir güç sistemi tarafından yeterince desteklenmezse gerilim düzenleyicileri ve statik kompartışmalar genellikle gereklidir.
Harmonics and Power Quality
VFD'lerin prodüktörleri, batarya şarj cihazı için geri dönüşümlüler ve ark fırınlar (önemli işlemler) potansiyel rezonans noktaları ve aktif harmonik filtrelerin seçimine yol açıyor (AHF) veya ayarlanan filtrelerle ilgili olarak, IEEE 519 uyumluluğu genellikle yardımcı tarafından yetkilendirilmiş.
Yer ve Stray Currents
Yeraltı madenlerinde, ıslak kaya ve iletken toz, mevcutları taşıyabilir, zemin desteği ve boru hatlarının korozyonuna yol açan düşük maliyetli yollar oluşturur. Çok sayıda tahrikli çubuk ve donmuş bağ ile iyi tasarlanmış bir zemin ızgarası, kömür tozu veya mehane ile ilgili alanlarda, 60079'te özel olarak güvenli zemin teknikleri önleyen alanlar için ateşlemeyi önlemek gerekir.
Uzun Yeraltı Drifts'ta Gerilim
Madenler yeraltına uzatıyor gibi, gerilim düşüş büyük bir meydan okuma haline gelir. Örneğin, 4 km uzunluğundaki bir yemleyici, yükte çalışan 416 kV, mevcut ve gerilimin düşmesine neden olabilir. Solutions, dağıtım geriliminin (örneğin, 13.8 kV yeraltına) yükseltilmesini veya yük faktörü düzeltme kapasitelerini kullanarak yükleyicileri kullanarak yükleme merkezlerinin geri çekilmesini sağlar.
Gelişen Teknolojiler ve Gelecek Trendleri
Dijitalleşme ve güç elektroniklerindeki ilerlemeler, güç sistemi tasarımımı dönüştürüyor.
Dijital Twins ve Gelişmiş Simülasyon
Dijital ikizler benim güç ağı operatörlerin senaryoları test etmesine izin veriyor - örneğin büyük bir VFD'yi sermaye taahhüt etmeden önce bir konveyörde kurmak veya eklemek gibi.Bu modeller gerçek zamanlı sensör verilerini simülasyon yazılımıyla enerji tüketimi tahmin etmek, ekipman başarısızlıklarını tahmin etmek ve güç akışını optimize etmek için entegre ediyor. Örneğin, dijital ikiz büyük bir VFD'yi sermayeye girmeden önce bir konveyörde kurmak için bir konveyörde simüle edebilir.
Mikrogrid ve Enerji Depolama
Birçok mayın, kapalı sularda veya elektrik fiyatları yüksek olduğunda, 1-10 MW'lık bir miktar, yüksek miktardaki yüksek miktardaki yüksek miktardaki elektrik tasarrufu sağlayan mikrogridlere geçiş yapıyor.
Arc-Flash Azaltma ve Yüksek Değeri
Madenlerdeki Arc flaş olayları sınırlı alanlardan dolayı felaket olabilir ve iyileştirici malzemelerin varlığıyla ilgili olarak, 5 cal /cm2'nin altında mevcut hataları 5-10'a kadar sınırlandırarak sistemi operability olarak koruyabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Hem güvenilir hem de enerji verimli olan enerji sistemleri tasarımı, yüksek çalışma koşulları için dikkate alınması gereken nuanced mühendislik disiplini, düzenleyici talepler ve teknolojiyi geliştirmek.VFDs, enerji yönetimi sistemleri, güç faktörü düzeltmesi ve yenilenebilir enerji verimliliği, ve güvenlik, dönüştürücüler, dönüştürücüler, dönüştürücüler ve koruma cihazları seçmek için, enerji tasarrufu sağlayan sistemleri en aza indirmek için mühendisler oluşturabilir.
Daha fazla okuma için, U.S. Madencilik Bakanlığı'ndan (D) Enerji Verimliliği Başarı Hikayeleri Üzerine (Dönetici) [Döneticileri İçin Tıklayınız.([Döneticileri)[değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir][değiştir | kaynağı değiştir]