На глубине сотен метров под землей дизельный погрузчик LHD простаивает в конце смены. Оператор поворачивает ключ — и ничего не происходит. На открытом карьере это было бы незначительным неудобством. Но внутри узкого подземного туннеля, где может задерживаться метан или угольная пыль, неудачный запуск, а затем повторные попытки запуска становятся реальной проблемой безопасности, а не просто головной болью, влияющей на производительность. Подземная добыча полезных ископаемых — одна из тех суровых сред, с которыми сталкивается дизельный двигатель, и надежность запуска находится в самом центре всех проблем. В этой статье объясняется, почему это так, и что могут сделать операторы шахт.
Почему подземная добыча полезных ископаемых представляет собой уникально суровую среду для запуска дизельных двигателей?
Наземному оборудованию редко приходится одновременно сталкиваться с требованиями взрывозащиты, практически нулевой вентиляцией, постоянной влажностью и полной изоляцией от электросети. Дизельные двигатели в подземных шахтах сталкиваются с этим — каждую смену. Понимание этих факторов — первый шаг к их решению.
5 основных проблем запуска дизельных двигателей под землей
1. Ограничения по взрывозащищенности и источникам воспламенения
Регулирующие органы, такие как Управление по безопасности и охране труда в горнодобывающей промышленности США (MSHA), устанавливают строгие стандарты для всего дизельного оборудования, работающего в пыльных или газообразных подземных условиях. В соответствии с правилами 30 CFR Part 36 , термин «дизельный силовой агрегат» должен включать такие элементы, как искрогасители, пламегасители, а также системы контроля температуры на поверхности, чтобы обеспечить безопасность двигателя от взрывов. Традиционно электрические стартеры используют реле, электрические контакты и клеммы аккумулятора, каждый из которых несет в себе риск образования искр, что представляет собой значительную опасность при работе на валу, подверженном воздействию метана.
2. Ограниченное пространство и ограниченная вентиляция
Подземные туннели, как правило, имеют узкую конструкцию, а вентиляция обычно проектируется с учетом производственных потребностей, а не удобства запуска системы. В невентилируемых помещениях выбросы дизельного двигателя во время запуска могут быстро увеличиваться, а пусковое оборудование, установленное на машине, должно помещаться в ограниченном пространстве.
3. Высокая влажность, пыль и коррозионные условия.
Подземные шахты всегда влажные и запыленные. Мелкие частицы оседают в жгутах проводов, клеммах аккумуляторов и контактах реле, ускоряя коррозию и создавая опасность короткого замыкания. Электрические пусковые устройства, работа которых зависит от чистоты электрических соединений, особенно уязвимы к такому типу деградации, происходящей со временем под воздействием окружающей среды.
4. Отсутствие надежного электроснабжения от сети и проблемы с зарядкой аккумуляторов.
Рабочие зоны обычно находятся вдали от надежных источников электропитания, поэтому зарядка аккумуляторов зависит от вспомогательных генераторов или генераторов с ограниченными линиями электропередачи. Если же добавить к этому парк машин, которые периодически включаются и выключаются в течение определенного периода, то разрядка аккумуляторов становится постоянной проблемой, а не случайной неприятностью.
5. Экстремальные температуры и вибрационные нагрузки
По мере углубления шахт геотермальное тепло поднимается вверх, а постоянная вибрация от бурения, транспортировки и взрывных работ создает дополнительную механическую нагрузку на каждый компонент. Недавние исследования взрывозащищенных дизельных двигателей для шахт показали, что выхлопные и вспомогательные системы испытывают измеримое снижение производительности в условиях длительной работы при высоких температурах под землей — это открытие подчеркивает, насколько требовательна эта среда к оборудованию, расположенному рядом с двигателем, включая системы запуска.
Что происходит, когда дизельный двигатель не запускается под землей?
Неудачный запуск под землей — это не просто задержка. Горнодобывающие работы выполняются в условиях жестких производственных графиков, часто выражаемых в тоннах в час, поэтому, если забой останавливается даже на время, производительность практически снижается. А в чрезвычайных ситуациях или при эвакуации неисправный агрегат может очень быстро поставить под угрозу безопасность персонала. И, пожалуй, наиболее часто упускаемый из виду момент: многократные попытки запуска неисправного электрического стартера сами по себе могут увеличить вероятность искрообразования, превращая механическую неполадку в реальную опасность. Именно поэтому надежности запуска под землей уделяется гораздо больше внимания, чем обычно уделяется при планировании оборудования.
Решения: Как обеспечить надежный запуск дизельного двигателя в подземных шахтах
1. Выбирайте взрывозащищенное пусковое оборудование, сертифицированное MSHA/ATEX.
В данной среде соблюдение требований не является необязательным. Любая система запуска, установленная на подземном дизельном оборудовании, должна иметь соответствующую сертификацию — будь то одобрение MSHA для угольных шахт Северной Америки или сертификация ATEX для оборудования, используемого в опасных зонах по всему миру. Это не подлежащий обсуждению базовый уровень, прежде чем оценивать какие-либо другие характеристики.
2. Снизить зависимость от электрических стартеров на основе батарей.
Учитывая, как часто пыль, влажность и неисправная зарядная инфраструктура выводят из строя электрические системы запуска под землей, многие горнодобывающие компании рассматривают вопрос о том, насколько они зависят от аккумуляторных пусковых устройств как единственного способа запуска критически важного оборудования.
3. Механические пружинные стартеры: специально разработанная альтернатива для горнодобывающей промышленности.
Именно здесь полностью механический пружинный стартер оправдывает себя. Кроме того, вместо использования электрической цепи, он накапливает энергию с помощью пружинного механизма с ручным заводом, поэтому отсутствует проблема с источником искры, из-за которой сложно получить разрешение на использование электрических стартеров во взрывоопасных средах. Нет необходимости управлять батареей и подключаться к электросети, поэтому он идеально подходит для работы на участках, удаленных от стабильного электроснабжения. Его герметичная механическая конструкция также лучше защищена от пыли и влаги, чем открытые электрические контакты. Для многих операций пружинный стартер служит резервным вариантом для основной системы запуска, предоставляя бригадам надежный неэлектрический способ запустить двигатель, даже если батарея вышла из строя или электрический стартер износился.
4. Методы профилактического обслуживания в суровых подземных условиях
Даже правильно подобранное оборудование требует постоянного ухода. Бригады по техническому обслуживанию шахт должны регулярно проверять уплотнения и прокладки на предмет попадания пыли, очищать накопившиеся частицы с корпусов пусковых устройств и точек соединения, а также проверять механические соединения на износ, вызванный постоянной вибрацией. Эти простые, рутинные проверки значительно продлевают срок службы пускового оборудования в условиях, когда пренебрежение быстро наказывается.
Сбои при запуске дизельных двигателей под землей редко бывают просто механической неполадкой — это симптом условий, которые доводят каждый компонент до предела его возможностей. Решение проблемы начинается с понимания того, что традиционные электрические системы изначально не были разработаны для газонасыщенных, влажных, изолированных от электросети туннелей. Для горнодобывающих предприятий, ищущих сертифицированную неэлектрическую альтернативу, созданную именно для таких условий, пружинные пусковые устройства Cqstart, имеющие сертификат ATEX, предлагают проверенное решение для запуска, разработанное для обеспечения надежности там, где это наиболее важно.