محولات التعدين: كيفية تحديد المحطات الفرعية تحت الأرض ومحركات الرفع والغبار

يمكن أن يغادر محولان نفس المصنع مع لوحات أسماء متطابقة وتقارير تشغيل حراري متطابقة، وسيظل محول واحد فقط صالحًا للخدمة بعد خمس سنوات. نادرا ما يكون الفرق في جودة البناء. هو ما إذا كانت المواصفات تصف منجمًا - أو مستودعًا به ممر مرصوف بالحصى.

واجب الألغام هو أصعب واجب يراه محول التوزيع خارج ورشة صهر الفولاذ. تتأرجح الأحمال مع التغيير، وتدفع المحركات التيار التوافقي إلى اللفات، ويستقر الغبار على كل سطح تبريد، وتجلس الوحدة في انجراف لا يمكن لأحد الوصول إليه باستخدام رافعة شوكية. يتم اتخاذ هذه القرارات قبل أمر الشراء، وليس بعد التشغيل.

ما يتطلبه واجبي في الواقع

A محول التعدينليس محول توزيع مع حاوية أثقل مثبتة بمسامير. هناك خمسة شروط واجب تفصل بين الاثنين، وكل واحد منها يغير رقمًا في ورقة البيانات.

• الحمل الدوري، وليس الحمل الثابت.لا تسحب الرافعة أو المجرفة أو الكسارة التيار المقدر لساعات. فإنه يسحب 150% إلى 200% من التصنيف لمدة ثوان، ثم الخمول. يجب أن يتبع التصميم دورة العمل، وليس المتوسط ​​الشهري.
• تيار غني بالتوافقيات.تعمل الآن الرافعات والناقلات ومضخات الملاط ومراوح التهوية على محركات متغيرة التردد. يقوم التيار التوافقي بتسخين اللفات والمحايدات والمرفقات بشكل مختلف عن أساس 60 هرتز الذي تم حساب اللوحة عليه.
• مساحة محدودة، وصول مقيد.المحطة الفرعية تحت الأرض عبارة عن قطع في الصخر خلف باب مقاوم للحريق. إذا لم تتناسب الوحدة مع الانجراف في طريقها إلى الداخل، فسيتوقف المشروع.
• الغبار والرطوبة والحرارة.يحمل هواء المنجم غبارًا كاشطًا وغالبًا ما يكون قريبًا من التشبع. كل من الأسطح العازلة للهجوم وكل مسار تبريد تركته مفتوحًا.
• أنظمة.في الولايات المتحدة، تخضع المناجم المعدنية وغير المعدنية تحت الأرض لقواعد MSHA في30 CFR الجزء 57. يضع الجزء 57 متطلبات الحماية من الحرائق في محطات المحولات تحت الأرض (الفقرة 57.4262) ويتعامل مع الكابلات الخلفية كفئة خاصة بها (الفقرة 57.4057).

تدفع هذه النقطة الأخيرة قرارات المواصفات أكثر مما يتوقعه معظم المشترين. الزيت المعدني هو سائل قابل للاحتراق، وحدود الجزء 57 للسوائل الموجودة تحت الأرض هي جزء كبير من السببالمحولات من النوع الجاف من الراتنج المصبوبتهيمن على المحطات الفرعية الانجرافية في مناجم المعادن وغير المعدنية في الولايات المتحدة. وفوق سطح الأرض، يتقلب الاقتصاد وتفوز الوحدات المغمورة بالنفط بتكلفة كل كيلو فولت أمبير. تعد المحطة الفرعية السطحية والمحطة الفرعية الانجرافية مشكلتين مختلفتين، ولا ينبغي أبدًا نسخ إحدى المواصفات إلى الأخرى.

تحديد حجم محول التعدين لدورة العمل، وليس المتوسط

الخطأ الأكثر شيوعًا في تحديد الحجم في مشاريع المناجم هو قائمة التحميل المجمعة بواسطة كيلو فولت أمبير المتصل. تقول kVA المتصلة ما يمكن تشغيله. فهو لا يذكر ما الذي يجري في نفس الوقت، أو إلى متى - ولا شيء على الإطلاق عن الكتلة الحرارية التي تقرر ما إذا كان الملف سينجو من تغير الإزاحة.

واجب الرفع يجعل هذا ملموسًا. خذ دورة مدتها دقيقتين على رافعة منجم كبيرة: حوالي 25 ثانية تتسارع عند 180% من التيار المقنن للمحرك، و45 ثانية قريبة من المعدل، والباقي في وضع الخمول. إن تيار RMS خلال الدورة - وليس الذروة - هو ما يراه الملف، وهو أقل بكثير من التيار المقنن للمحرك. الحجم في الذروة وتشتري إطارًا أكبر مما يتطلبه الواجب. الحجم في المتوسط ​​​​وأنت تطبخ اللف.

انخفاض الجهد هو المحرك الثاني، وفي المغذيات الطويلة عادةً ما يحدد كيلو فولت أمبير النهائي. إن الحفاظ على انخفاض جهد طرف المحرك إلى حوالي 3٪ على وحدة تغذية بطول 2400 متر مربع يتطلب المزيد من النحاس والمزيد من كيلو فولت أمبير مما يقترحه حساب الحمل وحده. نحن نعمل على أن التجارة بشكل صريح على كلمحول التعديناستفسار، لأن الوحدة الكافية كهربائيًا والهامشية حرارياً هي أسوأ نتيجة بالنسبة للمنجم.

في مراكز الأحمال الخاصة بالمناجم من حوالي 1000 إلى 2500 كيلو فولت أمبير، نرى ممانعات محددة بين 5% و6% تقريبًا. قم بإسقاطه إلى مستوى أدنى لإصلاح مشكلة الجهد الكهربي، وسيرتفع معه تيار الصدع المنحني في نهاية كابل خلفي بطول 2400 متر - وهو بالضبط الخطأ الذي تمت كتابة القواعد السرية حوله. الإصلاح يكمن في حجم الموصل أو في تحريك مركز التحميل بالقرب من الوجه، وليس في إزالة المعاوقة من المواصفات.

التوافقيات وعامل K لأحمال VFD الخاصة بالألغام

يقوم محرك سداسي النبضات بدون مفاعل خطي بحقن التيار التوافقي الخامس والسابع والحادي عشر والثالث عشر، ونادرًا ما يتوقف اللغم عند محرك واحد. لا يقوم التيار التوافقي بتسخين الملف بالطريقة التي يعمل بها التيار الأساسي: فهو يتركز في الطبقات الخارجية للملف، وترتفع خسائر الدوامة بشكل أسرع من مربع الترتيب التوافقي، ويمكن تحميل وحدة مريحة عند 60 هرتز حراريًا بشكل زائد على شكل موجة مشوهة عند نفس تيار RMS.

هناك أداتان للمواصفات تتعاملان معها. الأول هو عامل التصنيف التوافقي: يحدده UL 1561عامل Kالتصنيفات K-4 وK-9 وK-13 وK-20، يصف كل منها محولًا مصممًا لتحمل طيف توافقي محدد دون تجاوز حدود درجة حرارته. في أحمال المناجم المختلطة - محركات الرفع والناقلات والمضخات وحمل المحرك الخطي - تقع المواصفات عادة بين K-9 وK-13.

الأداة الثانية هي ديراتينغ لكلإيي سي57.110، الذي يحول الطيف التوافقي المقاس إلى كيلو فولت أمبير مخفض قابل للاستخدام. عندما يتمكن المنجم من توفير دراسة جودة الطاقة، فإننا نخرج عن الطيف الحقيقي. عندما لا يكون ذلك ممكنًا، فإننا ننتقد افتراضًا متحفظًا ونقول ذلك في الاقتباس.

المحايدون يستحقون البند الخاص بهم. تضيف التوافقيات الثلاثية بدلاً من الإلغاء، لذلك يمكن لحجم محايد بنسبة 100٪ من تيار الطور أن يحمل أعلى بكثير من ذلك الموجود على لوحة تغذي محركات الأقراص أحادية الطور وإمدادات الإضاءة والتحكم. كلمحول عامل Kنقوم بالبناء من أجل واجبي ونحصل على فحص حراري منفصل على قضيب التوصيل المحايد.

انخفاض الجهد والممانعة وتنسيق الكابلات الزائدة

تقوم الممانعة بوظيفتين في وقت واحد في المنجم، وتتحرك في اتجاهين متعاكسين. توفر المعاوقة المنخفضة تنظيمًا أفضل للجهد عند الطرف البعيد لوحدة التغذية الطويلة. المعاوقة الأعلى تحد من تيار الخلل، وهو ما يجعل التنسيق مع حماية الكابلات الزائدة أمرًا عمليًا.

حماية الكابلات الزائدة هي المكان الذي يلتقي فيه الجانب التنظيمي والهندسي. يخصص الجزء 57 قسمًا فرعيًا مخصصًا للكابلات الخلفية وأحكام التأريض والفحص الأرضي التي تتوافق مع الأجهزة المحمولة، وهو ليس مربعًا يمكن للمورد وضع علامة عليه نيابةً عنك. بالنسبة لأنماط الفشل الأساسية، فإنبرنامج التعدين نيوشنشر عقودًا من الأبحاث حول الوقاية من الصدمات والحرائق والانفجارات في المناجم المعدنية وغير المعدنية.

إن الجري الحراري الذي يثبت الجانب الحراري ليس إجراء شكليا.IEEE ستد C57.12.90يحدد كيفية إجراء الاختبار، ومن المفيد أن نسأل عن ارتفاعات الزيت العلوي والملفات المقاسة للوحدة المقدمة بدلاً من حد التصميم.

الغبار والارتفاع والسياج: العناصر الثلاثة التي تخطئ الألغام

هناك ثلاثة حقول بيئية في مواصفات منجم يتم ملؤها بشكل خاطئ أكثر من أي حقول أخرى، وجميعها رخيصة الثمن لإصلاحها في مرحلة الاستفسار.

• الضميمة.IP44 هو الحد الأدنى العملي لمحطة فرعية داخلية؛ IP54 هو الصحيح حيث يوجد رذاذ الملاط أو الغسيل. في موقع يحتوي على غبار كاشط، تعمل حاوية مهواة بفتحات تهوية غير مصفاة كمضخة غبار، ويقوم العزل المتعرج بتجميع النتيجة.
• ارتفاع.يغير الارتفاع ارتفاع درجة الحرارة المسموح به، وليس كيلو فولت أمبير الموجود على لوحة الاسم. فوق 1000 ممعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات C57.12.01لم يعد الأساس ينطبق بشكل سلبي ويجب تصحيح التصميم - الرقم العملي في مكتب التصميم الخاص بنا هو تخفيض بمقدار 1 كيلو في الارتفاع المسموح به لكل 500 متر إضافية. وتشهد مواقع المناجم على ارتفاعات عالية في تشيلي وبيرو وآسيا الوسطى هذا الأمر باستمرار.
• الطبقة المحيطة والعزل.تتم كتابة التصميم المحيط على أنه 40 درجة خارج العادة، ومنجم في بيلبارا لا يهتم بالعادات. عادةً ما تكون اللفات المصنوعة من الراتنج المصبوب من الفئة F (155 درجة) أو الفئة H (180 درجة)، مع ارتفاعات مسموح بها تبلغ 80 كلفن أو 100 كلفن أو 115 كلفن اعتمادًا على الفئة وحجم الحجم الذي سيتاجر به المشتري مقابل الهامش الحراري.

التبريد هو العنصر الذي نتجادل حوله كثيرًا مع مستشاري المناجم. تعتبر الوحدات المغلقة وغير المهواة جذابة تحت الأرض لأن الغبار لا يمكن أن يدخل إليها - وهي أيضًا الوحدات التي تعمل بشكل أكثر سخونة بنفس كيلو فولت أمبير. وهذه التجارة مشروعة، ولكن يجب أن تكون محسوبة على كلا الجانبين.

ما الذي يجب وضعه في طلب عرض الأسعار، وما الذي نبنيه

أضف خمسة عناصر إلى استفسار حول محول منجم وستكون عروض الأسعار التي تحصل عليها قابلة للمقارنة في النهاية مع بعضها البعض:

• جدول دورة العمل لكل حمولة مدفوعة.ليس إجمالي كيلو فولت أمبير متصل. الذروة والمدة ووقت الخمول بالثواني كافية للدراسة الحرارية.
• الطيف التوافقي، المقاس أو المقدر.مع تحديد العامل K أو أساس التصنيف IEEE C57.110 الذي تريد تطبيقه بشكل صريح.
• حد انخفاض الجهد عند أطراف المحرك.بالإضافة إلى طول كابل التغذية أو الكابل الإضافي وحجم الموصل، لأن هذا المزيج عادةً ما يحدد الإطار.
• ارتفاع الموقع والتصميم المحيط وتصنيف الضميمة.أوجد الحد الأقصى الموسمي، وليس المتوسط ​​السنوي.
• النظام التنظيمي.الجزء 57 إذا كانت المحطة الفرعية تحت الأرض في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى أي رمز خاص بالولاية أو المنجم ينطبق.

قامت شركة Ryan Electric ببناء هذه الوحدات في Haian، Jiangsu، على موقع مساحته 120,000 متر مربع مع 180+ مجموعات من معدات الإنتاج والاختبار و37 براءة اختراع لتصميمات التعبئة والتبريد. تجري أوامر المناجم نفس تسلسل الاختبار مثل أعمال المرافق - النسبة والقطبية، والممانعة، وعدم التحميل وفقدان الحمل، وارتفاع درجة الحرارة، والجهد المطبق والمستحث والتفريغ الجزئي - مع التقارير الصادرة ضد إجراءات IEEE وIEC. منذ عام 2023 كناإيتون شريك في المشروع المشترك، والتي تقع خلف شهادة UL وCSA التي تحملها خطوطنا من النوع الجاف والمثبتة على الوسادة.

أمر واحد بقي مع الفريق: ثلاثة عشرالمحولات من النوع الجاف من الراتنج المصبوب، 1500 كيلو فولت أمبير، 6.6 كيلو فولت إلى 0.6 كيلو فولت، في حاويات IP44، لموقع منجم في كندا. ما جعل الأمر واضحًا لم يكن التصنيف. أرسل العميل أبعاد الانجراف وملف تعريف البيئة الموسمية مع الاستفسار، لذلك تم تحديد عمق العلبة والتبريد قبل تصميم اللف.

إذا كان مشروعك يحتوي بالفعل على جدول دورة العمل وجدول التغذية، فأرسلهما إلى فريقنا الهندسي من خلالريان-transformers.comمع ارتفاع الموقع والتصميم المحيط. سوف نعود مع كيلو فولت أمبير، والممانعة، و- حيث يستدعي التطبيق ذلك - عامل K، ونخبرك أي من الثلاثة هو الذي يدفع السعر على جهازكمحول التعدين.

عن المؤلف:كتب هذا المقال الفريق الهندسي في شركة Ryan Electric، وهي شركة مصنعة للمحولات في جيانغسو بالصين وشريك في مشروع مشترك لشركة Eaton، تنتج محولات مغمورة بالزيت ومن النوع الجاف ومثبتة على منصات المرافق والصناعية والتعدين ومشاريع مراكز البيانات في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وجنوب شرق آسيا والشرق الأوسط وأفريقيا. يتبع اختبار المصنع إجراءات IEEE وIEC، مع توفر شهادات UL وCSA وDEKRA.