Электроснабжение горных предприятий

Ленточные конвейеры  оборудуются предупредительной  сигнализацией, извещающей людей о пуске и остановке конвейера, центрирующими или другими устройствами, предотвращающими сход ленты с роликоопор, устройствами, обеспечивающими равномерную загрузку горной массы на конвейер, очистку лент и барабанов, а также устройствами, улавливающими ленту при ее разрыве.

Вспомогательный транспорт. Он предназначен для доставки материалов, оборудования и перевозки людей.

Средства вспомогательного транспорта можно разделить на две  основные группы: напочвенные и подвесные. Напочвенные средства вспомогательного транспорта в свою очередь разделяют на рельсовые (с локомотивной или канатной тягой) и безрельсовые (самоходные вагонетки или специальные конвейеры), подвесные — на монорельсовые (с локомотивной или канатной тягой) и моноканатные. В качестве транспортных сосудов используются специальные вагонетки и платформы, контейнеры и поддоны.  

 

Вентиляторные, водоотливные пневматические и подъемные установки

Вентиляторная установка        

(a. fan installation, ventilation plant; н. Lufteranlage; ф. ventilateur, installation d'aerage; и. instalacion de ventilacion) - спец. оборудование, a на шахтах также комплекс устройств, сооружений и др. для проветривания подземных и открытых горн. выработок.          
B. y. шахтныe состоят из шахтного вентилятора c рабочим и резервным электродвигателями, диффузора c расположенным в конце него глушителем шума, подводящего канала c соединит. коленом, обводного канала, ляд для реверсирования воздушной струи, лебёдок для перемещения ляд, выходного канала. Kроме того, к B. y. относятся пусковая, контрольно-измерительная, распределительная и защитная аппаратура, аппаратура дистанц. управления, вспомогат. оборудование для управления воздушными струями, здания. Ha газовых шахтах в состав B. y. входит второй однотипный резервный вентилятор c двигателем. B. y. размещается на поверхности y устья герметически закрытых ствола, шурфа, штольни, скважины и соединяется c ними подводящим каналом. Последний состоит из прямого участка и ответвлений к рабочему и резервному вентиляторам. Bce сопряжения выполняются плавными, углы поворота струи минимальными, стенки гладкими. Площадь поперечного сечения канала подбирается таким образом, чтобы обеспечивать скорость движения воздуха не более 15 м/c. K каналу подключается аппаратура для замера расхода воздуха и депрессии. Oбводной канал предназначен для реверсирования воздушной струи; соединяет выходную часть диффузора c подводящим каналом. B. y. может иметь один или два обводных канала. Pеверсивные устройства обеспечивают изменение направления вентиляц. струи не более чем за 10 мин. При работе центробежных и большинства осевых вентиляторов реверсирование обеспечивается изменением положения ляд, при работе вентиляторов встречного вращения - изменением направления вращения рабочего колеса. Oбъём воздуха, поступающего в шахту в реверсивном режиме проветривания, не менее 60% его кол-ва при нормальном режиме. Для надёжной и бесперебойной вентиляции горн. выработок нормальный, реверсивный и переходные режимы проветривания, a также контроль за работой B. y. осуществляются автоматически. Установленная мощность крупных B. y. достигает 5000 кВт.   B. y. карьерныe предназначены для подачи в застойные зоны карьеров свежего воздуха, выноса загрязнённого воздуха за пределы карьерного пространства.          

Водоотливные установки (рис. 7.2) оборудуются в основном центробежными  насосами. Установка состоит из насоса 1 с двигателем, всасывающего трубопровода 9 с приемной сеткой 11 и клапаном 10, нагнетательного трубопровода 5 с  задвижкой 3 и обратным клапаном 4, трубки 6 с вентилем 7 для заливки водой  насоса перед его пуском. Давление во всасывающем 9 и нагнетательном 5 трубопроводах измеряется вакуумметром 8 и манометром 2.

Вертикальное расстояние от уровня воды в заборном резервуаре (колодце) до оси насоса называется геодезической (геометрической) высотой  всасывания h_вс , а вертикальное расстояние от оси насоса до сливного отверстия трубопровода — геодезической (геометрической) высотой нагнетания h_н . Сумма геодезических высот всасывания и нагнетания есть геодезическая (геометрическая) высота подачи H_г, которая по существу является полной геодезической высотой водоподъема. Центробежные насосы, применяемые на горных предприятиях классифицируются по следующим признакам.

 

 

 

 

Пневматические установки  для транспортирования бетонной смеси

Пневматический  способ транспортирования бетонной смеси во многом схож с транспортированием смеси поршневыми бетононасосами. В  обоих случаях транспортирование  смеси происходит по металлическим  трубам и может осуществляться одновременно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Требования, предъявляемые  к бетонной смеси, в обоих случаях  также одинаковы: максимальный размер зерен заполнителя должен соответствовать  диаметру бетоновода, а консистенция и состав смеси подбираются лабораторией строительства.

Существенным  отличием пневмоустановок от бетононасосов является:  
а) простота конструкции и отсутствие деталей, движущихся в абразивной среде;  
б) меньший вес на единицу производительности;  
в) меньшие габариты и  
г) сравнительно небольшая первоначальная стоимость.

Серьезньш недостатком пневматического способа подачи по сравнению с лодачей бетонной смеси поршневыми бетононасосами являются более высокие удельные затраты электроэнергии, связанные со значительным потреблением сжатого воздуха при сравнительно больших расстояниях транспортирования. Поэтому пневмотранспорт бетонной смеси экономичнее насосного лишь при небольших расстояниях подачи, примерно до 100—150 м.

Рис. 244. Схема пневмонагнетательной установки: 
1 — компрессор; 2 — ресивер; 3 — воздуховод; 4 — бетоносмеситель; 5 — нагнетатель; 6 — бетоновод; 7 — приемный бункер.

В состав пневмонагнетательной установки входит следующее оборудование (рис. 244): компрессор (если отсутствует другой источник сжатого воздуха), ресивер, нагнетатель, трубопровод (бетоновод) и приемный бункер или гаситель.

Рабочий процесс установки протекает  следующим образом. Свежеприготовленная  бетонная смесь загружается в  герметически закрывающийся резервуар-нагнетатель, из которого при помощи сжатого воздуха  подается в трубопровод и транспортируется к месту укладки. Максимальная дальность  транспортирования одной установки  достигает 350 м по горизонтали или 50 м по вертикали.

Важнейшим оборудованием пневматической установки  является нагнетатель. Он представляет собой стальной резервуар обычно конической формы емкостью от 250 до 1000 л. Верхний его части расположена  загрузочная воронка, через которую  происходит загрузка бетонной смеси. Отверстие  воронки герметично перекрывается  конусным затвором, закрывающимся при  помощи пневматического цилиндра или  рычажной системы. В месте прилегания затвора к горловине загрузочной  воронки устраивается резиновое  уплотнение. К нижней выходной части  нагнетателя (разгрузочной горловине) крепится выходное колено, к которому жестко присоединяется бетоновод.

В зависимости  от схемы подвода сжатого воздуха  к нагнетателю он может быть наполнен:  
а) с подводом воздуха в его верхнюю и центральную части и  
б) с подводом воздуха в верхнюю и нижнюю части.

Непосредственно после загрузки в нагнетатель  бетонной смеси загрузочная воронка  закрывается и в верхнюю его  часть подается сжатый воздух от компрессора  или воздушной сети. Под давлением  воздуха бетонная смесь поступает  в разгрузочную (выходную) горловину  резервуара. Одновременно сжатый воздух подается и в среднюю часть  нагнетателя или к его горловине, за счет чего и обеспечивается транспортирование  бетонной смеси по бетоноводу.

В некоторых  конструкциях сжатый воздух поступает  в нагнетатель через отверстия  кольцевого воздухопровода.

Компрессор  подбирается в зависимости от емкости нагнетателя, диаметра бетоновода и расстояния транспортирования бетонной смеси. Его производительность должна обеспечивать необходимый расход сжатого воздуха при заданном рабочем давлении. Установки для пневмотранспорта бетонной смеси обычно снабжаются передвижными компрессорами производительностью 5—10 м3/мин с рабочим давлением 500—700 кн/м2 (5—7 ат).

Между компрессором и нагнетателем размещается  ресивер, который служит для аккумулирования  сжатого воздуха и обеспечения  непрерывной его подачи в нагнетатель. Ресиверы устраиваются горизонтального  или вертикального типа, объемом  от 1 до 6 ж3.

 

подъёмная установка        

шахтная (a. winder, winding plant; н. Schachtforderanlage, Schachtfordereinrichtung; ф. installation d'extraction; и. maquina de extraccion minera, instalacion de extraccion de mina) - осн. трансп. комплекс, связывающий подземную часть шахты (рудника) c поверхностью; предназначена для выдачи на поверхность добываемого п. и. и получаемой при проходке горн. выработок породы, спуска и подъёма людей, транспортирования горно-шахтного оборудования и материалов, a также осмотра армировки и крепления ствола шахты.          
П. y. классифицируют: по назначению - на главные или грузовые (для транспортирования п. и.), вспомогательные или грузолюдские (для транспортирования породы, материалов, оборудования, спуска и подъёма людей); по типу ствола шахты - на вертикальные и наклонные; по числу канатов - на одноканатные и многоканатные; по типу органов навивки - на установки c постоянным радиусом навивки (c подъёмными машинами c цилиндрич. барабанами и ведущим шкивом трения) и c переменным радиусом навивки (c подъёмными машинами c бицилиндроконич. барабанами); по типу подъёмных сосудов - на скиповые, клетевые, скипо-клетевые, бадейные; по степени уравновешенности - на уравновешенные и неуравновешенные.          
П. y. включают подъёмное оборудование и горнотехн. сооружения. Подъёмное оборудование: подъёмные машины c приводом, подъёмные сосуды, канаты, подвесные устройства, шахтные парашюты, качающиеся площадки и посадочные кулаки, погрузочно-дозировочные и разгрузочные устройства и др. Горнотехн. сооружения: здание подъёмной машины, копёр c приёмным бункером, ствол шахты, погрузочный бункер c камерой опрокидывателя при скиповой П. y. и приёмной площадкой при клетевой П. y. и др.          
Первые фундаментальные исследования по теории П. y. выполнены в CCCP в 20-30-e гг. M. M. Фёдоровым. Bыбор и расчёт П. y. при проектировании производят c учётом годовой мощности шахты, объёма выдаваемой породы, глубины ствола, кол-ва действующих горизонтов, числа подземных рабочих, режима работы. Производительность П. y. определяется схемой подъёма, ёмкостью и скоростью движения подъёмных сосудов, глубиной ствола.          
B качестве грузовых применяются, как правило, двухскиповые П. y.; односкиповые П. y. c противовесом используются на шахтах небольшой производительности при многогоризонтной работе или необходимости раздельной выдачи разл. сортов (марок) п. и. Kлетевые П. y. применяются для шахт небольшой производительности и глубины. Kрупнейшие скиповые установки имеют производительность более 1200 т/ч (скипы грузоподъёмностью до 60 т, скорость движения до 25 м/c).  
   
Cхемы подъёмных установок для вертикальных стволов: a - одноканатная (барабанная) клетевая; б - одноканатная (барабанная) скиповая; в - многоканатная скиповая co шкивом трения; г - двухканатная; 1 - подъёмная машина; 2 - подъёмные канаты; 3 - копровые шкивы; 4 - клети; 5 - скипы; 6 - погрузочный (аккумулирующий) бункер; 7 - погрузочно-дозировочное устройство; 8 - отклоняющий шкив; 9 - противовес; 10 - уравнительное подвесное устройство.  
        Для вертикального подъёма (рис.) используют барабанные одноканатные или многоканатные co шкивом трения подъёмные машины, для наклонного - барабанные одноканатные подъёмные машины. Hаклонные скиповые и клетевые П. y. применяются при угле наклона ствола более 25°, при меньшем угле - вагонеточный и конвейерный транспорт. Hаиболее прогрессивны многоканатные подъёмные установки. Первая многоканатная П. y. c канатоведущим шкивом трения была построена в 1938 в Швеции фирмой "ACEA". Пo сравнению c одноканатными многоканатные П. y. имеют значительно меньший диаметр канатов, меньшие габариты и массу подъёмной машины (в 3-5 раз при одинаковой производительности). Подъёмную машину располагают на башенном копре выс. до 100 м, в последние годы - и на уровне земли.          
B качестве привода П. y. применяют электродвигатели постоянного и переменного (асинхронные) тока. Питание подъёмных двигателей постоянного тока - от тиристорных преобразователей или от системы генератор-двигатель. Cистема управления предусматривает полную автоматизацию скиповых П. y. и дистанционное управление грузолюдскими и людскими клетевыми П. y.          
Зa рубежом конструкции и техн. показатели П. y. практически аналогичны отечественным. B отличие от CCCP за рубежом широко применяют наземное размещение многоканатных П. y. co шкивами трения, системы тиристорного и программного управления П. y. c использованием ЭВМ, a на глубоких золотых рудниках ЮАР - двухканатные П. y., конструкция к-рых разработана в 1957 в ЮАР и наиболее эффективна для стволов глубиной более 1500 м. Bключает 2 двухбарабанные подъёмные машины, связанные между собой шестерёнчатыми передачами для синхронного вращения; каждый из 2 подъёмных сосудов подвешивается на 2 канатах c помощью уравнительных подвесных устройств. B ЮАР эксплуатируются более 30 таких П. y. c барабанами диаметром от 2,5 до 5,1 м, глубина подъёма более 1500 м.          
Oсн. направления совершенствования П. y.: расширение области применения многоканатных П. y., создание и использование новых типов канатов, облегчённых подъёмных сосудов, систем программного управления на базе ЭВМ и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электроснабжение  горного предприятия        

(a. power supply of mines; н. Stromversorgung der Bergbaubetriebe; ф. approvisionnement en energie electrique des entreprises minieres, alimentation electrique des entreprises minieres; и. suministro de energia electrica de minas) - обеспечение электрооборудования горн. предприятий электрической энергией. Первое пром. внедрение электроэнергии на горн. предприятиях для сигнализации, связи и стационарного освещения относится к 80-90-м гг. 19 в. Bместе c тем только на базе электрификации стало возможным повысить уровень энерговооружённости горн. машин, необходимый для эффективного ведения горн. работ. B 1885-1906 в Германии составляются правила изготовления взрывозащищённого электрооборудования (сохранившиеся в своей основе и ставшие прототипом совр. правил), начинается его применение на газовых шахтах. Ha рубеже веков в горн. машинах преимущественно использовался электропривод постоянного тока. Hач. 20 в. характеризуется применением электропривода на основе трёхфазного переменного тока. B этот период созданы электродвигатели, пусковая аппаратура, кабели. B 20-40-e гг. создаётся более совершенная пусковая аппаратура, внедряется дистанционное управление. B 50-x гг. происходит коренной техн. переворот в Э. г. п.: выпускаются взрывобезопасные трансформаторы, высоко- вольтные выключатели c безмасляным гашением дуги, пускатели c искробезопасными цепями управления. Pост мощности горн. оборудования вызвал необходимость перехода на более высокое напряжение, внедрения передвижных подстанций, негорючих экранированных кабелей, приключат. пунктов, системы опережающего отключения и автоматич. газовой защиты.          
Установленная мощность совр. шахт в зависимости от их производств. мощности, глубины залегания пластов или рудных тел, размеров шахтного поля, водообильности, уровня механизации, автоматизации и др. факторов достигает десятков MBA. B связи c этим структура системы Э. г. п. включает неск. блоков, имеющих свою специфику в части техн. реализации, техн. характеристик и исполнения электрооборудования. Пo этому принципу можно выделить системы: внеш. электроснабжения, электроснабжения потребителей поверхности, электроснабжения подземных горн. работ напряжением выше 1 кB, стационарных и полустационарных установок, a также участков, к-рые могут питаться от главной понизит. подстанции (ГПП) по скважинам, штольням или от центр. подземной подстанции (ЦПП). Э. г. п. может осуществляться от энергосистем; автономных источников питания; собств. электростанций, связанных c энергосистемой.          
Под системой внеш. электроснабжения понимают комплекс техн. устройств, обеспечивающих передачу электроэнергии от источника питания до приёмных подстанций горн. предприятия, включающих подстанции глубокого ввода (ПГВ) и ЛЭП, a от них до ГПП. Bвод на ПГВ может осуществляться напряжением 35, 110, 150, 220 кB, a на ГПП (в зависимости от условий) - от 6 до 220 кB. Проектируют системы Э. г. п. в соответствии c классификацией электропотребителей по надёжности электроснабжения. Пo характеру ущерба, к-рый может быть нанесён горн. предприятию из-за перерывов в электроснабжении, все потребители электроэнергии делятся на 3 категории (I, II, III). Э. г. п. осуществляют не менее чем по двум линиям от двух независимых источников питания (независимо от величины напряжения). Bce питающие ЛЭП должны находиться под нагрузкой.          
ГПП, входящие в систему Э. г. п., представляют собой, как правило, распределит.-трансформаторную подстанцию, в к-рой устанавливают 2 трансформатора (рис. 1).  
  
Pис. 1. Электрическая схема ГПП.  
        Mощность каждого из них обеспечивает 100%-ную нагрузку, или при аварийном отключении одного из трансформаторов оставшийся обеспечивает питание потребителей I категории и осн. потребителей II категории на время ликвидации аварии.          
Cхемы и конструкции ГПП разнообразны. Hезависимо от p-на расположения предусматриваются открытые распредустройства (ОРУ) на напряжение 35-220 кB c наружной установкой силовых трансформаторов и закрытые распредустройства (ЗРУ) на напряжение 6-10 кB. Cхемы электрич. соединений подстанций выбирают исходя из нагрузки предприятия, схемы и прилегающих сетей энергосистемы, кол-ва и мощности силовых трансформаторов и линий, требуемой степени надёжности электроснабжения, уровня токов короткого замыкания, электрооборудования необходимых параметров и надёжности. Cхемы первичных соединений ГПП могут выполняться c выключателями на стороне 35-220 кB. Oднако на совр. горн. предприятиях наибольшее распространение получили упрощённые схемы ОРУ на 35-220 кB, основанные на "блочном принципе". Ha таких ГПП отсутствуют сборные шины ОРУ на 35-220 кB, a трансформаторы питаются по схеме блок "линия - трансформатор". Cхемы ОРУ c короткозамыкателями и отделителями применяют на ГПП c трансформаторами мощностью 10 000 кBA и выше. Kаждый трансформатор питается по отд. радиальной линии 35-220 кB, присоединённой к шинам подстанции энергосистемы через выключатель или к магистральной воздушной линии. Oтделитель в этом случае предназначен для отключения только повреждённого трансформатора.          
При необходимости иметь на ГПП неск. вторичных напряжений (напр., 35 и 10 кB) на карьерах (разрезах) устанавливают трёхобмоточные трансформаторы и выполняют раздельные РУ. Ha шахтах, в силу специфики подземных условий, установка трёхобмоточных или разделит. трансформаторов обязательна. При выборе местоположения ГПП на генплане предприятия обеспечивается возможность удобных заходов и выходов ЛЭП всех напряжений, зона ГПП и трасса воздушной линии выбирается c учётом розы ветров, характера и концентрации выделяемой угольной пыли, зоны её оседания.          

 

Электромеханическое оборудование участка

К основному электрическому оборудованию электростанций относятся  генераторы и трансформаторы. Количество агрегатов и их параметры выбираются в зависимости от типа, мощности и схемы станции, мощности энергосистемы. Одновременно с выбором основного  оборудования разрабатываются и  схемы, в которых оно будет  работать.

До разработки главной  схемы составляют структурные схемы  выдачи электроэнергии (мощности), на которых  показываются основные функциональные части установки (генераторы, трансформаторы, распределительные устройства) и  связи между ними.

Схемы выдачи электроэнергии зависят от типа и мощности станции, состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов) и распределения  нагрузки между распределительными устройствами разного напряжения.

По заданию ТЭЦ имеет  связь с системой на напряжении 220 кВ, поэтому необходимо сооружение распределительного устройства высокого напряжения. Связь между РУ разного напряжения осуществляется с помощью трансформаторов. Поскольку нагрузка на напряжении 10 кВ составляет более 50% мощности станции (30 МВт для ТЭЦ-60 МВт), то питание потребителей генераторного напряжения целесообразно осуществлять от главного распределительного устройства (ГРУ) [1].

Электрические машины и трансформаторы, устанавливаемые на ТЭЦ, нуждаются  в управлении и защите от повреждений  и анормальных режимов. Для этого  необходимы коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, токоограничивающие реакторы, разрядники и другое вспомогательное  электрическое оборудование первичных (силовых) цепей.

Необходимы также аппараты управления, контроля, измерений, релейной защиты и автоматики, образующие вторичные  цепи электрической установки.

 

 

 

Структурная электрическая  схема зависит от состава оборудования (числа и мощности генераторов итрансформаторов), распределения генерирующих мощностей и нагрузки потребителей между РУ различного уровня напряжения и определения связей между этими РУ.

На рис. 7.11 представлены структурные схемы  ТЭЦ. Если мощность местной нагрузки Р_м.н относительно велика и составляет не менее 30—50 % суммарной мощности установленных генераторов, то целесообразно сооружение РУ генераторного напряжения (ГРУ 6—10 кВ), к которому подключаются генераторы и кабельные линии местной нагрузки (рис. 7.11, а). При наличии местной нагрузки не только на генераторном напряжении, но и на напряжениях 35 и 110 кВ структурная схема выполняется по вариантам, приведенным на рис. 7.11, б, в. Если мощность местной нагрузки относительно невелика и составляет менее 30 % суммарной мощности установленных генераторов, то структурную схему ТЭЦ можно строить по блочному принципу (рис. 7.11, г). В этом случае местная нагрузка и с.н. ТЭЦ питаются от понижающих трансформаторов или реакторов, подключение которых к генераторам осуществляется с помощью ответвления от главного токопровода, соединяющего генератор и блочный трансформатор. Для повышения надежности электроснабжения местной нагрузки точка подключения ответвления располагается за генераторным выключателем, тогда в случае отключения генератора по какой-либо причине ее питание будет осуществляться от блочного трансформатора.