Оптимизация обеспечения системы сжатым воздухом ГДУПР №1 рудника «Каракутан» Выпускная квалификационная научная работа (стр. 6 )

Но в ГДУПР№1 используется воздухосборник В-40 со следующими техническими параметрами: вместимость – 40 м3; внутренний диаметр – 2,2м; толщина обечайки – 10мм; масса воздухосборника – 5,3т; рабочее давление – 8 кгс/см2; избыточное давление – 11 кгс/см2.

2.5. Выявление существующих проблем

В реальной схеме снабжения сжатым воздухом ГДУПр №1 рудника «Каракутан» выявлены следующие проблемы (в процентном соотношении).

Давление сети бывает не достаточным для использования полной мощности компрессора – 20%. Чрезмерный нагрев подшипников компрессора – 10%. Большой расход электроэнергии – 70%.

Причины этих неполадок следующие. В качестве трубопровода, по которому транспортируется сжатый воздух, были применены костяные шланги диаметром 100 мм. Расстояние между компрессорной установкой и НТС 600 метров. На этом промежутке наблюдаются множество масляных подтеков, что свидетельствует о не герметичности шлангов. Это все приводит к большим потерям воздуха, и, как следствие, снижение давления.

Еще одной причиной снижения производительности и чрезмерный нагрев подшипников может быть засорение воздушных фильтров компрессорной установки.

Если фильтр засорен, поступление воздуха в полость компрессора резко снижается. Кроме того, если долго не менять фильтр, через него в систему попадают частички пыли и песка, которые смешиваясь с маслом в картере компрессора, сильно снижает его качества. Резко меняется вязкость масла – оно густеет, поэтому масло становится не способным впрыскиваться и нормально охлаждать подшипники. Кроме того, частички пыли, попадая в пространство между роликами подшипника, становятся причиной быстрого дополнительного истирания. Все это приводит к преждевременному выходу из строя подшипников.

Большой расход электроэнергии связан с круглосуточной работой компрессорной установки без перерывов. Воздух подается на трубопроводы постоянно, даже если в шахтах не ведутся работы или не задействовано все оборудование. Это приводит к большим нецелесообразным экономическим затратам. Хотя и компрессорная установка 6ВВ-32/7 рассчитана на круглосуточную работу, но перерывы в работе, хотя бы на пару часов в сутки (например, во время взрывных работ и пересмены, когда в шахтах работа приостанавливается) значительно увеличит срок службы установки и сэкономит большую сумму денег.

Выводы по второй главе

В Шт.№53 ГДУПР №1 сжатый воздух считается основным источником энергии для ведения горных работ. С его помощью приводятся в движение рабочие механизмы перфораторов, применяемых в прохождении шпуров для закладки взрывчатых веществ, и погрузчика, используемого для погрузки руды. Поэтому здесь необходимо постоянное снабжение сжатым воздухом.

В НТС, в отличии от Шт. №53, для прохождения шпуров применяется буровая машина Boomer, а для погрузки руды – ST-7. Они имеют собственный привод, подача сжатого воздуха извне не требуется. Таким образом для основных работ здесь нет необходимости использовать пневматическую систему ГДУПР №1.

Пневматическая система в НТС применяется редко – для привода перфораторов только во время проведения восстающих или в местах, куда Boomer проехать не может. А турбонасос в месте установки способен выкачивать поступающую воду при работе с перерывами 14 часов в сутки (согласно записям в журнале регистрации механической службы ГДУПР №1 и расчетам, произведенным главным механиком рудника).

Все это, с учетом выявленных проблем, требует доработки схемы снабжения сжатым воздухом, ведь согласно расчетам, произведенным в этой главе, в ГДУПР№1 правильно подобрана по мощности компрессорная установка и по объему вместимости воздухосборник.

Глава III. ОПТИМИЗАЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ГДУПР №1 РУДНИКА «КАРАКУТАН»

3.1. Выбор и обоснование методов оптимизации системы

Во-первых, для уменьшения потерь сжимаемого воздуха и устранения чрезмерного нагрева подшипников компрессора необходимо регулярно чистить и вовремя менять воздушные фильтры (раз в 2-3 месяца) на компрессорной установке.

В качестве воздушного фильтра для компрессоров 6ВВ32/7 используются два элемента фильтрующих «Реготмас 190-1-09», закрепленных на ройнике и установленных на клапане впускном (рис. 15). Фильтр воздушный предназначен для сухой очистки воздуха от пыли. Степень очистки в среднем по массе – 99,5%.

Очистка воздуха осуществляется в два этапа. Крупные частицы пыли улавливаются иглопробивным полотном «Дорнит» 4, полотно является первой ступенью очистки воздуха, а более мелкие  - оседают на поверхности фильтрующего элемента типа «Реготмас 190-1-09».

Начальный перепад давления на фильтре 250…350 мм. вод. ст. О необходимости замены фильтрующих элементов сигнализирует индикатор засоренности фильтра ИЗВ-700.

Рис. 15. Фильтр воздушный.

1 – тройник; 2 – фильтроэлемент «Реготмас»; 3 – шпилька; 4 – полотно нетканное иглопробивное «Дорнит»; 5 – хомут; 6 – прокладка; 7 – гайка; 8 – шайба; 9 – кольцо уплотнительное.

Во-вторых, необходимо поменять в пневматической системе для транспортировки сжатого воздуха костяные шланги на стальные трубы. Диаметр труб должен быть не меньше размеров, вычисленных по нанограмме во второй главе. Это также позволит уменьшить потери.

В-третьих, необходимо рассмотреть варианты уменьшения большого расхода электроэнергии.

Дело в том, что при выборе компонентов для системы сжатого воздуха подразумевается, что система будет эксплуатироваться не один год. Если подсчитать, сколько денег тратится на изначальную стоимость компрессорного оборудования, его сервисное обслуживание и электроэнергию для производства сжатого воздуха, то выясняется, что за десятилетний цикл эксплуатации оборудования, стоимость покупки оборудования и его сервисного обслуживания просто теряется на фоне стоимости электроэнергии. Первое, на что нужно обратить внимание – это энергоэффективность оборудования, то есть отношение количества производимого сжатого воздуха к затраченной электроэнергии.

Таким образом, решением проблемы потерь сжатого воздуха и большого расхода электроэнергии могут стать следующие варианты:

Замена компрессорной установки 6ВВ-32/7 на другую, более модернизированную и экономичную. Перемещение компрессорной установки на другое место, ближе к НТС. Применение передвижной или монтаж другой компрессорной установки для нужд НТС. Отказ от применения пневматического турбонасоса и замена его аналогичным на электроприводе. Оптимизация существующей пневматической схемы.

Рассмотрев каждый из вариантов, можно прийти к таким выводам. Первые четыре варианта нецелесообразны. Более эффективен пятый вариант. И вот почему:

В первом случае – потому что на сегодняшний день самой подходящей компрессорной установкой является именно 6ВВ-32/7. Есть аналогичная установка со спиральным компрессором СКМ – 25/9, но она стоит в разы дороже настоящей винтовой. К тому же 6ВВ-32/7 была введена в строй в середине 2012 года, и экономически будет не выгодно затрачивать средства на новую установку.

Во втором – перемещение установки с одной точки на другую не даст ощутимого эффекта. Приближаясь к НТС, она будет отдаляться от Шт.№53. Кроме того, это займет много времени, тем самым приведет к остановке работы в шахтах.

Третий вариант тоже отпадает, так как для нужд НТС уже строится большая компрессорная станция. Но ее запуск произойдет не раньше, чем через 2-3 года, поэтому надо предусмотреть другой вариант.

В четвертом случае замена турбонасоса аналогичным на электроприводе нецелесообразно по технике безопасности, так как насос предназначен для выкачки воды в аварийном случае из склада хранения взрывчатых веществ. А электричество сопряжено с появлением искр, что может привести к взрыву.

Таким образом, оптимизация существующей схемы, то есть внесение в нее каких-либо изменений, является наиболее целесообразным вариантом.

Схема оптимизации обеспечения системы сжатым воздухом

Существенное влияние на затраты электроэнергии оказывает выбранная схема управления компрессором. Компрессор обычно подбирают таким образом, чтобы его производительность была равна или незначительно превышала максимально возможный поток сжатого воздуха к потребителям. На практике, однако, это редкий случай, чтобы все потребители работали под полную загрузку и, следовательно, необходимо регулировать производительность компрессора.

На сегодняшний день существует множество схем управления. Любой их методов основан на измерении в сети.

Схема нагрузка-останов – самая подходящая в данном случае. Компрессор работает на полную мощность, когда давление в сети ниже заданного (обычно этот параметр выбирается несколько выше оптимального давления) и отключается, подняв давление до заданной величины. До какой же величины должен компрессор накачивать давление? С одной стороны давление должно поддерживаться на минимальном уровне, что обеспечивает минимизацию энергозатрат, с другой стороны количество пусков электропривода компрессора должно быть ограничено. Необходимо помнить, что каждый пуск компрессора дает «всплеск» потребления тока и эти токи могут превышать номинальный до 10 раз, нагрев кабеля, вызванный таким током, превышает в 100 раз тепловыделения в установившемся режиме. Количество пусков оборудования будет зависеть от разности давлений и объема пневмосети. Количество пусков можно уменьшить увеличением разности давлений и увеличением суммарного объема пневмосети, например, поставить ресивер – накопитель сжатого воздуха.

Эта схема применительно к пневматической системе ГДУПР №1 (рис.16) может работать следующим образом:

Компрессорная установка 6ВВ 32/7 закачивает сжатый воздух в оба воздуховода В-40, а от них поступает в наклонный транспортный съезд и штольню №53 к потребителям. Но в случае с НТС воздух перед входом в шахту еще собирается в воздухосборнике В-25.

Перед началом работ горняки для подключения к пневматической сети должны вручную повернуть соответствующие запорные вентили ЗВ 1, 2. Это необходимо для предотвращения потерь сжатого воздуха внутри шахт, когда воздух не используется.