CC BY
35
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ
ГООЗ СЕРИЯ ГОРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА Вып. 16
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГОРНОЙ ТЕХНИКИ
УДК 656.342.071.8
Н. П. Косарев, В. В. Молодцов, С. А. Тимухин, С. В. Белов, С. А. Упоров, В. В. Шлейвнн
ПУТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ВОДООТЛИВНЫХ УСТАНОВКАХ ШАХТ ОАО «СЕВУРАЛБОКСИТРУДА»
Очистная выемка на шахтах ОАО «Ссвуралбокситруда» ведется в настоящее время на глубине 800-1000 м, а горноподготовительные работы - на 1000-1200 м и более. Такая глубина шахт и значительная обводненность месторождения, усугубляемая вероятностью внезапных прорывов воды, предопределили сложную (3- и в ряде случаев .^-ступенчатую) схему шахтного водоотлива с большим количеством насосных агрегатов, устанавливаемых в насосных камерах.
Спиральные насосы 14М8х4, хорошо зарекомендовавшие себя в условиях шахт ОАО «Севуралбокситруда». в большинстве случаев выработали свой технический ресурс. Они все более интенсивно заменяются мощными секционными высоконапорными насосами типа ЦНС-500 и ЦНСГ-850. Общее их число превышает в настоящее время третью часть всего насосного парка главного водоотлива (по трем самым крупным шахтам ОАО «Ссвуралбокситруда»),
Суммарная энергоемкость одновременно работающих насосных агрегатов по всем насосным камерам данных шахт составляет величину порядка 12-14 МВт, и поэтому проблема энергосбережения в водоотливном хозяйстве предприятия, являющемся основным потребителем электроэнергии, имеет первостепенное значение.
Проводимая техническим персоналом предприятия работа в этом направлении не решает пока данной проблемы в достаточно полной мерс. Поэтому существует необходимость разработки, апробации и реализации комплекса дополнительныч мероприятий по энергосбережению в водоотливном хозяйстве шахт, особенно в части снижения мощности насосных агрегатов в часы максимумов нагрузок в электроэнергосистеме (ЭЭС).
Не останавливаясь на уже проводимых мероприятиях, рассмотрим техническую сущность предлагаемых здесь решений по энергосбережению на шахтных водоотливных установках ОАО «Севуралбокситруда».
Анализ условий и режимов эксплуатации водоотливных насосных установок (под термином «установка» здесь понимается неотъемлемая совокупность насоса и всего трубопроводного става с оценкой энергетической эффективности такой совокупности по общему КПД установки или по ее удельной энергоемкости) шахт СУБРа показывает, что характерным для большинства насосных агрегатов (особенно с секционными насосами) является избыточная напорность насосов,
приводящая к значительным потерям энергии на слив: из трубопроводных ставов. Избыточная напорность насосов, закладывающаяся еще при их выборе, обусловлена тем, что современные секционные насосы имеют весьма значительные напоры на одно рабочее колесо (80 - 120 м и более).
Парк насосов главного водоотлива шахт ОАО «Севуралбокситруда»
Шахта «Черсмуховская»:
Тип насоса Количество Место установки (насосная камера)
ЦНСГ-850-360 6 горизонт - 680 м.
14М8х4 8 ствол ВС № 1, горизонт - 430м
14М8х4 6 ствол № 9 бис. горизонт - 130м
14M8.X4 8 ствол № 8 бис, горизонт - 130м
Итого по шахте: 28 насосов главного водоотлива
Шахта «Кальинская»:
Тип насоса Количество Место установки (насосная камера)
ЦНС-500-480 7 ствол № 13 бис. горизонт - 140 м
14М8х4 6 ствол № 13 бис. горизонт - 500 м
ЦНС-500-480 7 2 вспомоггт. ствол (строящаяся стан-
ция). гор. - 860 м
Итого по шахте: 20 насосов главного водоотлив;»
Шахта «Красная шапочка»:
Тип насоса Количество Место \становки (насосная камера)
14М8х4 6 ствол № 15 бис, горизонт- 140 м
14М8х4 6 ствол № 15 бис, горизонт - 455 м
ЦН 400-210 3 участковый, горизонт - 650 м.
ЦНС-500-480 4 ствол № 14 бис, горизонт- 140 м
ЦНСГ-850-360 1
14M 8x4 4
14М8х4 6 ствол № 14- бис, горизонт - 500 м
ЦНСГ-850-480 1
ЦНС-500-400 1
ЦНСГ-850-360 5 гор. - 740 !•!
Итого по шахте: 37 насосов главного водоотлива
Всего насосов пс действующим насосным станциям трех шахт ОАО «Севуралбокситруда» -- 85 единиц
Реализация избыточной напорности секционных насосов для целей энергосбережения может быть осуществлена следующим образом.
При последовательном соединении двух однотипных насосов, расположенных на разных горизонтах (соседних ступенях водоотлива), их избыточные напорности в сумме могут превзойти напорность одного рабочего колеса. Следовательно, возникает техническая возможность снятия одного рабочего колеса у верхнего насоса , что целесообразно прежде всего с точки зрения энергосбережения, т. к. снятие одного колеса у насоса типа ЦНС-500 приводит к снижению входной мощности насоса на 160-170 кВт, а у насоса ЦНСГ-850 - на 420-450 кВт. На водоотливных установках СУБРа подобное соединение насосов принцнпнатьно возможно в нескольких случаях. Например, по каскаду насосов типа ЦНС-500 (насосные камеры гор.-500 м и гор-140 м шахты № 14) и по каскаду насосов типа ЦНСГ-850 (насосные камерь гор.-740 м и гор.-500 м шахты № 14). В первом случае избыточная напорность двух насосов (ЦНС-500-400 и ЦНС-500-480) составляет около 100 м, а во втором случае (насосы ЦНСГ-850-360 и ЦНСГ-850-480) - около 160 м. Следовательно, имеется полная техническая возможность снятия рабочих колее с заменой двигателей этих насосов на менее мощные. Данные каскады насосов целесообразно использовать в первую очередь
в качестве потребителей - регуляторов мощности для снижения нагрузки в целом по шахте в часы «хсимумов.
Для целей энергосбережения можно использовать также высокий уровень резервирования засосного оборудования СУБРовскнх водоотливов и, в частности, нагнетательных трубопрозод-*ых ставов путем включения двух из них (из 3-х) в параллельную работу от одного насоса (см. рисунок).
При этом потери напора в трубопроводном ставе существенно снизятся (в квадрате от скорости •оды), однако возрастет мощность на зажимах электродвигателя, что в некоторых случаях может привести его к перегреву.
Использовать снижение потерь напора • энергии) в сдвоенных трубопроводных ставах можно за счет соответствующего снижения напорной характеристики и кривой мощности насоса, что наиболее просто и эффективно достигается подрезкой рабочих колес (не более 20 % по диаметру). Причем, у спиральных насосов допускается подрезка всего колеса, а у секционных - только лопаток с оставлением дисков. При этом снижение входной мощности насоса дУ (см. рисунок) может быть определено из выражения:
лУ^гЛЯ^ рУ1000-3600-тц, кВт ,
где (21. - подача и КПД насоса в расчетном режиме его работы; ДН^ - снижение потерь напора в трубопроводном ставе за счет параллельного включения двух трубопроводов; р - плотность шахтной воды.
Подобное мероприятие в принципе возможно для реализации на всех насосных станциях, имеющих три нагнетательных трубопроводных става, что характерно для рассматриваемых условий. При этом снижение входной мощности насоса, например, для типовой насосной станции гор. - 130 м ствола № 8 бис ш. «Черемуховская» с насосами 14М8х4 составляет величину порядка 50-60 кВт (при снижении потерь напора в трубопроводном ставе на 20-22 м).
Однако, самым простым и эффективным энергосберегающим мероприятием на водоотливных установках шахт ОАО «Ссвуралбокснтруда» может явиться подрезка рабочих колес как спиральных, так и секционных насосов. Величина подрезки должна устанавливаться индивидуально по каждой насосной камере и типу насоса. Снижение за счет подрезки двух рабочих колес входной мощности, например, насоса ЦНСГ-850-360 (углубочный уклон ш. «Черемуховская», гор. 680 м) составляет величину порядка 280 кВт, что свидетельствует о весомой отдаче таких мероприятий.
Реализация рассмотренных мероприятий в целом может обеспечить снижение электрической нагрузки на 2-2,5 МВт, что является существенным вкладом в энергосбережение на предприятии.
о 100 200 S00 400 500 600 700 Q.M*
Параллельное включение двух трубопроводных ставов: jV|, Я, и Ni . Н\ - кривые мощности и напора ia-
соса с неподрезанными и подрс-нтными колесами; M'i.j и Д/Л.2 - увечимение мощности и подачи насоса при его переключении
il» mut гтяия
