Παράγοντες σκόνης, θερμότητας και υψομέτρου για γεννήτριες εξόρυξης

Τρεις συνθήκες τοποθεσίας που μειώνουν σιωπηλά τη χρήσιμη ισχύ

Δύο γεννήτριες με την ίδια ονομαστική ισχύ δεν παρέχουν την ίδια έξοδο σε ένα ορυχείο σε υψόμετρο 2.000 μέτρων, σε θερμοκρασία 45 °C και με σκόνη, ούτε σε ένα παράκτιο εργαστήριο στο επίπεδο της θάλασσας. Δεν πρόκειται για μια διαφορά μάρκετινγκ. Είναι απλή αριθμητική: ένας κινητήρας χρειάζεται μάζα αέρα για να καίσει καύσιμο, ένα σύστημα ψύξης χρειάζεται μάζα αέρα για να αποβάλλει θερμότητα και ένα φίλτρο χρειάζεται καθαρό αέρα για να συνεχίζει να λειτουργεί σωστά. Η σκόνη, η θερμότητα και το υψόμετρο επιτίθενται ταυτόχρονα σε όλα τα τρία, και η προκύπτουσα απώλεια χρήσιμης ισχύος είναι συνήθως μεγαλύτερη από το περιθώριο που υπέθετε οι ομάδες ενός έργου.

Η εταιρεία Shanghai Outevo Machinery Co., Ltd. σχεδιάζει γεννήτριες για εφαρμογές σε ορυχεία και κατασκευές, με ισχύ από 10 έως 3.750 kVA, όπου ισχύει. Για αυτά τα περιβάλλοντα, η συζήτηση για τη διαμόρφωση ξεκινά από τις συνθήκες του χώρου εγκατάστασης και όχι από την ονομαστική ισχύ. Το παρόν άρθρο καθορίζει τι πρέπει να απαιτεί ένας αγοραστής ή ένας μηχανικός έργου από έναν προμηθευτή, καθώς και τι πρέπει να περιλαμβάνεται στην τεχνική προδιαγραφή, προτού επιλεγεί μια γεννήτρια για ορυχείο.

Υψόμετρο: οι μαθηματικοί υπολογισμοί είναι απλοί, οι συνέπειες όμως δεν είναι.

Η πυκνότητα του αέρα μειώνεται με το υψόμετρο. Ένας κινητήρας με φυσική εισαγωγή χάνει ισχύ περίπου ανάλογα με τη μείωση της μάζας του αέρα· οι τουρμποκινητήρες ανακτούν ένα μέρος αυτής της απώλειας, αλλά δεν την εξαλείφουν. Το σύστημα ψύξης αντιμετωπίζει το ίδιο πρόβλημα από την αντίθετη κατεύθυνση: ο αραιότερος αέρας μεταφέρει λιγότερη θερμότητα ανά κυβικό μέτρο ροής του ανεμιστήρα, οπότε η αποτελεσματική ικανότητα του ψυγείου μειώνεται, ακόμη και όταν ο κινητήρας παράγει περισσότερη θερμότητα ανά μονάδα ισχύος.

Η μηχανική συνέπεια είναι ότι μια γεννήτρια πρέπει να επιλεγεί βάσει ιστοσελίδα οι συνθήκες, όχι οι συνθήκες καταλόγου. Η σωστή μέθοδος είναι να αποκτηθούν τα δεδομένα μείωσης ισχύος λόγω υψομέτρου και θερμοκρασίας του κατασκευαστή για το συγκεκριμένο κινητήρα και το συγκεκριμένο σύστημα ψύξης, και να εφαρμοστούν στη σχεδιαστική περιβαλλοντική θερμοκρασία στο υψόμετρο της τοποθεσίας. Οι εμπειρικοί κανόνες που εφαρμόζονται στο στάδιο της προσφοράς είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο τα έργα ανακαλύπτουν έλλειμμα ισχύος κατά τη φάση εκκίνησης.

Το υψόμετρο επηρεάζει επίσης το ηλεκτρικό τμήμα με τρόπους που συχνά παραβλέπονται: ο αέρας αποτελεί το μονωτικό και το ψυκτικό μέσο εντός του εναλλακτήρα, και η μειωμένη πυκνότητά του μειώνει τόσο τη διηλεκτρική αντοχή όσο και τη μεταφορά θερμότητας. Για τοποθεσίες υψηλού υψομέτρου, η κατάταξη του εναλλακτήρα ως προς το υψόμετρο και ο σχεδιασμός της εξαερισμού του περιβλήματός του αξίζουν ειδική επιβεβαίωση, αντί να λαμβάνονται ως δεδομένα.

Θερμότητα: Η περιβάλλουσα θερμοκρασία καθορίζει την πραγματική κατάταξη.

Κάθε γεννήτρια έχει μια σχεδιασμένη περιβάλλουσα θερμοκρασία. Πάνω από αυτήν, η απόδοση καύσης του κινητήρα και η ικανότητα του συστήματος ψύξης εξασθενούν, ενώ τα συστήματα προστασίας αρχίζουν να λειτουργούν. Μια μονάδα που έχει καταταχθεί για μια τυπική αναφοράς περιβάλλουσα θερμοκρασία ενδέχεται να απαιτεί σημαντικά χαμηλότερη συνεχή ισχύ σε μια θέση στον πάτο λακκού όπου η θερμοκρασία φτάνει 45–50 °C υπό τον ήλιο, ειδικά όταν η περίβλεψη βρίσκεται κοντά σε μια ζεστή επιφάνεια ή όταν η ζεστή εξαγωγή ανακυκλοφορεί.

Τρεις πρακτικές μέτρα μειώνουν την έκθεση. Πρώτον, τοποθετήστε την εγκατάσταση έτσι ώστε ο αέρας εισαγωγής να προέρχεται από την ψυχρότερη διαθέσιμη πλευρά και ο αέρας εξαγωγής να αποβάλλεται μακριά από την εισαγωγή, με επαρκή απόσταση ώστε να αποφεύγεται η ανακυκλοφορία. Δεύτερον, επιλέξτε περίβλημα του οποίου οι ανοιγματικές εξαερώσεις και η χωρητικότητα των ανεμιστήρων έχουν σχεδιαστεί για το τοπικό περιβάλλον, όχι για ευρωπαϊκό εργαστήριο. Τρίτον, αντιμετωπίστε το ψυγείο ως συστατικό που μπορεί να συντηρηθεί: οι πτερύγιοι του ψυγείου που είναι φορτωμένοι με σκόνη χάνουν την απόδοσή τους πολύ πριν εμφανιστεί οποιοδήποτε άλλο σύμπτωμα στον κινητήρα, και ένας δείκτης διαφοράς πίεσης ή ένα καθορισμένο διάστημα καθαρισμού είναι πολύ φθηνότερο από μια εγκατάσταση με μειωμένη ισχύ.

Η θερμότητα έχει επίσης επίδραση στο καύσιμο και το λάδι. Υψηλές εξωτερικές θερμοκρασίες αυξάνουν τα περιθώρια θερμοκρασίας του λαδιού και του ψυκτικού, συντομεύουν τη διάρκεια ζωής του λιπαντικού και αυξάνουν τη σημασία της σωστής αναλογίας ψυκτικού καθώς και της επαλήθευσης ότι τα σημεία προστασίας αντιστοιχούν στον τοπικό χώρο και όχι σε γενικό πρότυπο.

Σκόνη: η κυρίαρχη αιτία βλάβης σε λάκκο

Η σκόνη από την εξόρυξη δεν είναι ομοιογενής. Περιλαμβάνει λεπτή πυριτική σκόνη, αποξεστικά σωματίδια και, σε ορισμένες εφαρμογές, αντιδραστικά ή αγώγιμα υλικά. Οι επιπτώσεις της συσσωρεύονται:

• Φιλτράρισμα του αέρα καύσης. Ένα φίλτρο που φορτώνεται γρήγορα περιορίζει την εισαγωγή, αυξάνει την κατανάλωση καυσίμου και, εάν αποτύχει, επιτρέπει την είσοδο αποξεστικού υλικού στους κυλίνδρους. Το πολυσταδιακό φιλτράρισμα με προ-καθαριστή είναι συνήθης πρακτική για εφαρμογές σε λάκκους, ενώ ο δείκτης περιορισμού πρέπει να είναι ορατός χωρίς να ανοίγεται η περίβλεψη.
• Ψύξη του ραδιατέρ και του προθερμασμένου αέρα. Η σκόνη καλύπτει τις πτερύγες και εμποδίζει την κυκλοφορία του αέρα μεταξύ τους. Η μέθοδος καθαρισμού έχει σημασία: ο ξηρός συμπιεσμένος αέρας σε λανθασμένη πίεση μπορεί να ωθήσει τη σκόνη βαθύτερα στον πυρήνα.
• Ηλεκτρική μόνωση. Η αγώγιμη σκόνη στις τερματικές πλάκες, τις γραμμές μεταφοράς ρεύματος και τα τυλίγματα του εναλλακτήρα δημιουργεί διαδρόμους διαρροής. Ως μέτρο αντιμετώπισης χρησιμοποιούνται σφραγισμένες εισόδους καλωδίων, πλάκες με λάστιχα στεγανοποίησης και καθορισμένο χρονοδιάγραμμα εσωτερικού καθαρισμού.
• Κινούμενα μέρη και αισθητήρες. Οι τεντωτήρες ιμάντα, οι ενεργοποιητές και οι αισθητήρες ταχύτητας είναι όλοι ευαίσθητοι στην είσοδο αποξεστικών σωματιδίων.

Η απάντηση προδιαγραφών είναι ένα πακέτο φιλτραρίσματος και περίβλησης που ταιριάζει στο μετρημένο περιβάλλον σκόνης, συνοδευόμενο από ένα καθεστώς συντήρησης βασισμένο στην παρατηρούμενη περιοριστική επίδραση και στην εξέταση, όχι σε σταθερό ημερολόγιο. Αξίζει επίσης να συμφωνηθεί με τον προμηθευτή τι σημαίνει «σκονισμένο» σε μετρήσιμους όρους — για παράδειγμα, το τυπικό επίπεδο αιωρούμενων σωματιδίων στον χώρο και το διάστημα καθαρισμού που υποθέτει ο σχεδιασμός — διότι η φράση «κατάλληλο για σκονισμένα περιβάλλοντα» δεν αποτελεί προδιαγραφή.

Συνδυάστε τις τρεις επιδράσεις προτού επιλέξετε μια κατάταξη.

Το υψόμετρο, η θερμοκρασία περιβάλλοντος και η σκόνη δεν ενεργούν ανεξάρτητα. Ένα σύνολο που λειτουργεί σε υψόμετρο, σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος και με ραδιατέρ φορτωμένο με σκόνη μπορεί να έχει χρησιμοποιήσιμη ισχύ σημαντικά χαμηλότερη από την ονομαστική τιμή του, και η έλλειψη εμφανίζεται ως αυτόματη διακοπή λειτουργίας λόγω υπερθέρμανσης κάτω από φορτίο, όχι ως προφανής βλάβη. Η σωστή σειρά είναι:

1. Καθορίστε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος σχεδιασμού και το υψόμετρο του χώρου, καθώς και την κλάση έκθεσης σε σκόνη.
2. Αποκτήστε τα δεδομένα μείωσης ισχύος του κινητήρα για αυτές τις συνθήκες.
3. Επαληθεύστε το σύστημα ψύξης σε σχέση με τη μειωμένη απόρριψη θερμότητας σε εκείνη την περιβαλλοντική θερμοκρασία και υψόμετρο.
4. Ελέγξτε τις κατατάξεις θερμοκρασίας και υψομέτρου του εναλλακτήρα στη μειωμένη ισχύ εξόδου.
5. Επιβεβαιώστε ότι ο σχεδιασμός της περίβλεψης για την εξαερισμό και το φιλτράρισμα υποστηρίζει τα βήματα 2–4 στην εγκατεστημένη θέση.
6. Αναφέρετε το αποτέλεσμα ισχύος εγκατάστασης στην προσφορά και στα αρχεία εκκίνησης.

Εάν ένας προμηθευτής δεν μπορεί να παράσχει γραπτώς τα βήματα 2 έως 4 για το συγκεκριμένο μοντέλο που προσφέρεται, η προσφορά δεν αποτελεί ακόμη μηχανολογική πρόταση.

Σχεδιασμός περίβλεψης για εχθρικές τοποθεσίες

Η περίβλεψη επιλέγεται συχνά τελευταία, αλλά έχει τη μεγαλύτερη σημασία. Σε μια μεταλλεία πρέπει να εκτελεί πέντε καθήκοντα ταυτόχρονα: να εμποδίζει την είσοδο σκόνης και νερού, να επιτρέπει επαρκή ροή αέρα, να μειώνει τον θόρυβο όπου απαιτείται, να διευκολύνει την πρόσβαση για συντήρηση και να αντέχει τη μεταφορά και το σήκωμα.

Λεπτομέρειες σχεδιασμού που διαχωρίζουν μια εγκατάσταση-έτοιμη περίβλεψη από μια καταλογική σκέπη περιλαμβάνουν: ξεχωριστές διαδρομές για αέρα καύσης και αέρα ψύξης· στάδιο προ-καθαρισμού ή κυκλωνικό στάδιο που μπορεί να αδειάσει χωρίς εργαλεία· αφαιρούμενες ή αρθρωτές πλάκες που προσφέρουν πρόσβαση σε φίλτρα, ιμάντες, μπαταρίες και σημεία αποστράγγισης· βάση με περίφραξη για περιορισμό καυσίμων και λαδιών· σημεία ανύψωσης που έχουν ελεγχθεί για το πλήρες βάρος με καύσιμο· και προστασία από διάβρωση κατάλληλη για την υγρασία του χώρου και για οποιαδήποτε θαλασσινή ή χημική έκθεση. Όπου ο χώρος απαιτεί καθορισμένη κλάση προστασίας εισόδου (ingress protection), αυτή η κλάση πρέπει να επαληθεύεται στην παραδοθείσα διαμόρφωση — συμπεριλαμβανομένων των εισόδων καλωδίων και των σφραγίδων των πορτών — και όχι απλώς να δηλώνεται για ολόκληρη την οικογένεια προϊόντων.

Η συμπεριφορά του χειριστή έχει την ίδια σημασία με το υλικό εξοπλισμό

Οι περισσότερες περιβαλλοντικές αποτυχίες σε γεννήτριες για εξόρυξη οφείλονται σε αποτυχίες συντήρησης με περιβαλλοντικό παράγοντα ενεργοποίησης. Τρεις συμπεριφορές προλαμβάνουν την πλειοψηφία αυτών: έλεγχος του δείκτη περιορισμού και καθαρισμός του προ-καθαριστή σε κάθε βάρδια· διατήρηση της περιοχής γύρω από την εισαγωγή ελεύθερης από σωρούς υλικού, φορτηγά και ζεστές επιφάνειες· και καταγραφή της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και του φορτίου, ώστε να διαγνωστεί ένα μοτίβο απενεργοποιήσεων το απόγευμα του καλοκαιριού πριν μετατραπεί σε αποτυχία.

Σε περίπτωση που ένας χώρος διαθέτει πολλαπλές μονάδες, ένα απλό αρχείο καταγραφής της θερμοκρασίας περιβάλλοντος σε σχέση με το φορτίο και οποιεσδήποτε ειδοποιήσεις υψηλής θερμοκρασίας παρέχει στην ομάδα συντήρησης τα απαραίτητα στοιχεία για την προσαρμογή των διαστημάτων καθαρισμού και, εφόσον χρειαστεί, για την επανεξέταση των υποθέσεων μείωσης ισχύος με τον προμηθευτή.

Συνηθισμένα λάθη προδιαγραφών σε ζεστά, υψηλά και αμμώδη έργα

• Αναφορά ονομαστικής ισχύος χωρίς επαναϋπολογισμό για τις συνθήκες του χώρου, με αποτέλεσμα την ανακάλυψη της έλλειψης ισχύος κατά την εκκίνηση.
• Προδιαγραφή ακουστικού περιβλήματος για συμμόρφωση με τους κανόνες θορύβου χωρίς επανέλεγχο της ροής αέρα για ψύξη στις συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος του χώρου.
• Υποθέτοντας ότι ένα τυπικό φίλτρο αέρα είναι επαρκές για τη σκόνη του διοξειδίου του πυριτίου επειδή η μηχανή είναι «βιομηχανική».
• Αγνοώντας την κατάταξη του εναλλάκτη ως προς το υψόμετρο, εστιάζοντας μόνο στη μηχανή.
• Τοποθετώντας τη μονάδα δίπλα σε μια ζεστή επιφάνεια, σε μια εσοχή ή στην κατεύθυνση των καυσαερίων άλλης μονάδας.
• Ορίζοντας κατώφλια προστασίας με γενικές τιμές αντί για τις συνθήκες του χώρου εγκατάστασης.

Συχνές Ερωτήσεις

Πόση ισχύς χάνεται σε υψόμετρο;

Η απώλεια εξαρτάται από τη μηχανή, τον τύπο εισαγωγής της και το υψόμετρο, και πρέπει να προσδιορίζεται από τα στοιχεία μείωσης ισχύος του κατασκευαστή για το συγκεκριμένο μοντέλο. Γι’ αυτόν τον λόγο, μια προσφορά πρέπει να αναφέρει τη μειωμένη έξοδο στο σχεδιασμένο υψόμετρο και στην περιβάλλουσα θερμοκρασία του χώρου εγκατάστασης, αντί για μια γενική ποσοστιαία τιμή.

Επηρεάζει η υψηλή περιβάλλουσα θερμοκρασία επίσης τον εναλλάκτη, εκτός από τη μηχανή;

Ναι. Η έξοδος του εναλλάκτη περιορίζεται από τη θερμοκρασία των περιελίξεων, επομένως η περιβάλλουσα θερμοκρασία και το υψόμετρο επηρεάζουν και τις δύο τη χρήσιμη ηλεκτρική έξοδο, και οι κατατάξεις του εναλλάκτη πρέπει να ελέγχονται με βάση τις ίδιες συνθήκες του χώρου όπως και οι κατατάξεις της μηχανής.

Ποιο είναι το κατάλληλο φίλτρο για ένα ορυχείο;

Η πολυσταδιακή διήθηση με επισκευάσιμο προ-καθαριστή και δείκτη περιορισμού αποτελεί την πρακτική βάση για τη λειτουργία σε χώρους εξόρυξης. Η ακριβής διαμόρφωση πρέπει να ακολουθεί το μετρημένο επίπεδο σκόνης στο περιβάλλον και το διάστημα συντήρησης που μπορεί να διατηρήσει ο χώρος.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί θόρυβος περίβλημα σε ζεστό κλίμα;

Ναι, εφόσον η εξαερισμός και η ψύξη του περιβλήματος έχουν σχεδιαστεί για την αντίστοιχη περιβαλλοντική θερμοκρασία. Η προσθήκη ακουστικής επένδυσης σε τυπική προστατευτική κατασκευή χωρίς επανασχεδιασμό της ροής αέρα είναι συνήθης αιτία υπερθέρμανσης.

Πόσο συχνά πρέπει να καθαρίζεται ένας γεννήτριας εξόρυξης;

Το διάστημα καθαρισμού πρέπει να καθορίζεται με βάση τις παρατηρήσεις για περιορισμό και τα αποτελέσματα επιθεώρησης. Ο καθαρισμός του προ-καθαριστή κάθε βάρδια και η επιθεώρηση της καρδιάς του ψυγείου σε καθορισμένα διαστήματα αποτελούν ένα λογικό αρχικό σημείο εκκίνησης, το οποίο μπορεί να προσαρμοστεί με βάση τα πραγματικά στοιχεία λειτουργίας.

Ποια είναι η διαθέσιμη κλίμακα ισχύος για αυτά τα περιβάλλοντα;

Οι διαμορφώσεις Outevo καλύπτουν συνήθως εύρος 10–3.750 kVA, όπου ισχύει, με την παραδοθείσα ισχύ να καθορίζεται από τη μελέτη φορτίου και τη βάση μείωσης ισχύος για τον συγκεκριμένο χώρο, και όχι αποκλειστικά από την ετικέτα.

Επόμενο βήμα

Κοινοποιήστε στην Shanghai Outevo Machinery Co., Ltd. το υψόμετρο του χώρου, τη σχεδιαστική θερμοκρασία περιβάλλοντος, τις συνθήκες σκόνης και τη λίστα φορτίου. Θα σας επιστρέψουμε μια πρόταση διαμόρφωσης που θα αναφέρει: την ισχύ εγκατάστασης, τη βάση ψύξης και φιλτραρίσματος, την προδιαγραφή του περιβλήματος και τις υποθέσεις συντήρησης — τα τέσσερα στοιχεία που καθορίζουν εάν ένα γεννήτρια συνόλου για εξόρυξη θα λειτουργεί σωστά το δεύτερο έτος, και όχι απλώς την ημέρα της θέσης σε λειτουργία.