K

Tóm tắt. Việc chọn bộ lọc hài bậc cao chủ động cho ngành khai thác mỏ là một quyết định về độ tin cậy trước khi là quyết định về chất lượng điện năng. Máy đào, tời, băng tải, máy nghiền và khu vực hàn tạo ra tải sốc, hài bậc liên tần và nhấp nháy nghiêm trọng trên các mạng lưới thường yếu, được hỗ trợ bởi máy phát điện và ở xa về điện. Hướng dẫn này giải thích cách các tải công nghiệp nặng tạo ra sự méo mó khác với tải ổ đĩa ổn định, tại sao lại có lớp 690 V và vỏ IP54, cách tính toán bù cho nhiệm vụ chu kỳ thay vì nhu cầu trung bình, và những gì cần chỉ định khi địa điểm hoạt động bằng máy phát điện trong một phần của năm. Cuối cùng là bảng lựa chọn cho các tải khai thác mỏ và quy trình xử lý nặng điển hình và chế độ bảo trì giúp bộ lọc hoạt động trong môi trường bụi bẩn, nóng và rung động.

Điều gì làm cho các vấn đề về hài bậc cao trong công nghiệp nặng trở nên khác biệt?

Tải ổ đĩa ổn định tạo ra phổ ổn định: bậc 5 và 7, tỷ lệ thuận với tải, thay đổi chậm. Tải khai thác mỏ hoặc quy trình nặng tạo ra điều ngược lại. Máy đào hoặc tời hút dòng điện theo từng đợt, máy nghiền khởi động dưới tải, khu vực hàn hoạt động vài lần mỗi phút và lò hồ quang tạo ra phổ thay đổi liên tục với các hài bậc liên tần giữa các bậc nguyên. Phần cứng bù phải theo kịp những thay đổi đó, đó là lý do tại sao thời gian phản hồi và khả năng quá tải quan trọng hơn trong lĩnh vực này so với các tòa nhà thương mại.

Mức điện áp là sự khác biệt thứ hai. Nhiều mạng lưới khai thác mỏ phân phối ở 690 V để giảm dòng điện và kích thước cáp, và thiết bị phải được chế tạo cho điện áp đó với khoảng cách, khoảng cách rò rỉ và cách điện phù hợp. Các hệ thống ở 690 V cũng có xu hướng có dây dẫn dài và mức lỗi tương đối thấp, do đó dòng điện hài tạo ra sự méo mó điện áp nhiều hơn so với trên bảng 400 V cứng rắn.

Sự khác biệt thứ ba là môi trường. Bộ lọc lắp đặt trong khu vực quy trình phải đối mặt với bụi bẩn, độ ẩm, rung động, dao động nhiệt độ môi trường rộng và thường xuyên, vỏ máy phải được rửa sạch. Điều đó dẫn đến bảo vệ IP54, đầu vào cáp kín, thông gió lọc hoặc bộ trao đổi nhiệt và thiết kế nhiệt giả định bộ tản nhiệt bị bẩn thay vì sạch.

Sự khác biệt thứ tư là hoạt động: cửa sổ bảo trì ngắn và ở xa. Một bộ lọc yêu cầu chuyến thăm của chuyên gia cho mọi lỗi sẽ không được bảo trì. Cấu trúc mô-đun, truy cập phía trước, chẩn đoán rõ ràng và phụ tùng thay thế tại chỗ quyết định thiết bị có còn hoạt động sau ba năm vận hành hay không.

Hài bậc liên tần là phần khó. Giữa các bậc nguyên là các thành phần được tạo ra bởi bộ biến đổi chu kỳ, tời tần số biến đổi và các quy trình hồ quang. Chúng không được bao gồm trong bảng bậc hài, vì vậy hiệu quả của bộ lọc phụ thuộc vào băng thông bộ điều khiển hơn là lựa chọn bậc. Đo lường cũng khó hơn: bộ phân tích hài tiêu chuẩn tổng hợp chúng không nhất quán, vì vậy hai khảo sát có thể không khớp. Khi nghi ngờ có hài bậc liên tần, hãy ghi lại dạng sóng thô và xem xét chúng với chuyên gia trước khi sửa đổi thông số kỹ thuật.

Tại sao công nghiệp nặng cần bù được thiết kế riêng

1. Tải sốc phá hủy bù chậm. Bộ lọc mất 40 ms để phản ứng không thể giúp tải bước trong 10 ms. Lớp AHF khai thác mỏ 690V 200A tồn tại chính xác cho nhiệm vụ chu kỳ, nơi phát hiện dưới chu kỳ là sự khác biệt giữa kết quả đo được và thiết bị chỉ báo rằng nó đang hoạt động.

2. Nhấp nháy là vấn đề giấy phép. Hoạt động khai thác mỏ thường bị đánh giá bởi khách hàng lân cận và bởi tiện ích về mức độ nghiêm trọng của nhấp nháy. Bù phản ứng nhanh và bù hài giảm hiệu ứng nhìn thấy được của tải sốc, bảo vệ giấy phép hoạt động ở những khu vực mà khiếu nại dẫn đến thực thi.

3. Hoạt động máy phát điện phải ổn định. Các địa điểm không có lưới điện cứng hoạt động bằng máy phát điện trong một phần của năm và trở kháng nguồn máy phát điện cao. Bộ lọc cần các bộ tham số cho cả hai chế độ và quá trình chuyển đổi phải tự động và được xác minh trong quá trình vận hành.

4. Bảo vệ thiết bị có lợi ích chi phí trực tiếp. Dòng điện hài làm quá nhiệt động cơ, máy biến áp và cáp, rút ngắn tuổi thọ tụ điện và gây ra sự cố ngắt mạch của ổ đĩa. Một bộ lọc công suất chủ động bảo vệ thiết bị điện khỏi hư hỏng do hài bậc cao hoàn vốn thông qua việc tránh thời gian ngừng hoạt động, điều này trong ngành khai thác mỏ được đo bằng tấn thay vì kilowatt giờ.

5. Dung lượng cáp và máy biến áp được giải phóng. Các địa điểm xa xôi thường bị giới hạn bởi dung lượng máy biến áp hơn là phát điện. Giảm dòng điện hài giải phóng dung lượng mà không cần nâng cấp vốn cho trạm biến áp.

6. Khả năng chịu bụi và nhiệt kéo dài tuổi thọ dịch vụ. Một đơn vị được bảo vệ đúng cách trong tủ kín có bộ trao đổi nhiệt chạy mát hơn một vỏ tiêu chuẩn có thông gió không lọc, và tuổi thọ tụ điện của nó gần như tăng gấp đôi cho mỗi mười độ giảm nhiệt độ.

7. Phụ tùng thay thế và hỗ trợ giảm rủi ro sản xuất. Một khung mô-đun với các mô-đun dự phòng tại chỗ biến một sự cố tiềm ẩn kéo dài nhiều ngày thành một lần thay thế một giờ. Đối với một mỏ sản xuất liên tục, đó là lập luận mạnh mẽ nhất trong toàn bộ trường hợp thương mại.

8. Hỗ trợ phản kháng và cân bằng thường đi kèm với nhiệm vụ hài. Tời, máy đào và quy trình hồ quang hút dòng điện phản kháng mất cân bằng cũng như hài. Một thiết bị có khả năng phản kháng và cân bằng có thể ổn định điện áp trong quá trình nâng hoặc nấu chảy lò, làm giảm nhấp nháy mà hàng xóm nhận thấy và cải thiện điều kiện làm việc cho các tải khác trên cùng một trạm biến áp.

Cách chỉ định bù cho tải khai thác mỏ và quy trình nặng

Bước 1 — Ghi lại chu kỳ hoạt động, không chỉ mức trung bình. Ghi lại ít nhất một tuần bao gồm một chu kỳ sản xuất đầy đủ và ghi lại mẫu đột biến của các tải chiếm ưu thế. Bộ lọc được định cỡ theo mức trung bình hàng ngày sẽ bị thiếu dung lượng cho đỉnh buổi chiều quyết định phép đo tuân thủ.

Bước 2 — Xác nhận lớp điện áp và mức bảo vệ. Hệ thống 690 V cần thiết bị được khai báo cho điện áp đó và khu vực quy trình cần IP54 làm tối thiểu. Kiểm tra đầu vào cáp, cửa kín và phương pháp làm mát so với quy trình rửa sạch của địa điểm.

Bước 3 — Định cỡ cho nhiệm vụ ngắn hạn cũng như nhiệm vụ liên tục. Sử dụng giá trị RMS trong cửa sổ 200 ms ở tốc độ sản xuất tối đa, sau đó xác nhận khả năng quá tải ngắn hạn của mô-đun bao phủ đỉnh đột biến. Định cỡ quá mức chỉ dành cho đỉnh sẽ lãng phí vốn; bỏ qua đỉnh sẽ gây ra sự cố ngắt mạch.

Bước 4 — Thiết kế cho hoạt động máy phát điện. Lấy điện kháng quá độ phụ của máy phát điện và xác nhận giới hạn tăng của bộ lọc là phù hợp. Nhiều địa điểm yêu cầu một tệp tham số riêng được chọn tự động khi máy cắt máy phát điện đóng.

Bước 5 — Lập kế hoạch lắp đặt cho môi trường. Lắp đặt tủ cách xa khu vực rửa trực tiếp, cung cấp bóng râm nếu có thể và định tuyến đầu vào cáp để ngăn nước xâm nhập. Một tủ đứng sàn 75A có bộ trao đổi nhiệt là một giải pháp phổ biến trong các tòa nhà quy trình; mô-đun 30A phân tán phù hợp với các trạm biến áp và phòng điều khiển nơi môi trường ôn hòa hơn.

Bước 6 — Vận hành với tải bước ở tốc độ sản xuất. Xác minh phản ứng, chia sẻ giữa các mô-đun và ổn định với động cơ lớn nhất khởi động. Ghi lại dấu vết và lặp lại thử nghiệm trên nguồn máy phát điện nếu địa điểm sử dụng một cái.

Nơi mỏ cũng vận hành nhà máy chế biến với các tải ổn định hơn, hãy chia nhỏ việc bù: một đơn vị chịu tải nặng tại trạm biến áp hố hoặc tời cho nhiệm vụ chu kỳ và các khung tiêu chuẩn tại các bảng nhà máy. Duyệt qua dòng sản phẩm AHF để khớp khung với từng trạm biến áp và xác nhận tính sẵn có của mô-đun dự phòng trước khi thiết bị rời khỏi nhà máy — các địa điểm xa xôi không thể chờ đợi lô hàng thông quan trong chiến dịch sản xuất.

Vận hành trên địa điểm thực tế. Sản xuất hiếm khi dừng để vận hành, vì vậy hãy lên kế hoạch thử nghiệm xung quanh các ca làm việc và bảo trì theo lịch trình. Giai đoạn 1 có thể xác minh mô-đun bằng bộ tải tạm thời; giai đoạn 2 sau đó xác nhận hiệu suất với quy trình thực tế đang chạy. Việc chia nhỏ công việc này làm giảm tác động sản xuất và vẫn để lại kết quả được ghi lại, điều này quan trọng khi địa điểm được kiểm toán bởi một nhóm kỹ thuật của công ty vài tuần sau đó.

Tăng trưởng tải và tuổi thọ mỏ. Tài sản khai thác mỏ thay đổi trong suốt vòng đời của chúng: một hố mới, một băng tải bổ sung hoặc một nhà máy paste có thể làm thay đổi phổ đáng kể. Một khung mô-đun có dung lượng dự phòng, cộng với quy trình được ghi lại để thêm mô-đun, có giá trị hơn một đơn vị đơn lẻ có giá danh nghĩa rẻ hơn phải được thay thế khi tải tăng lên.

Kiểm tra máy biến áp và thiết bị đóng cắt trước khi mua. Trên trạm biến áp mỏ, máy biến áp có thể đã hoạt động trên định mức hài của nó, và thiết bị đóng cắt có thể có định mức dòng điện liên tục thấp hơn so với nhãn tên khi tải bị méo mó. Xem xét hồ sơ nhiệt độ và cài đặt bảo vệ trước khi định cỡ bộ lọc, vì việc bù có thể che giấu một vấn đề quá tải vẫn cần nâng cấp vật lý.

Ghi lại chu kỳ hoạt động cho nhà cung cấp. Cung cấp mẫu đột biến, dòng điện khởi động động cơ lớn nhất, điện kháng quá độ phụ của máy phát điện và điều kiện môi trường xung quanh. Một nhà cung cấp chỉ thấy số liệu tải trung bình sẽ đề xuất một khung hoạt động chấp nhận được trên giấy tờ và gây thất vọng trong sản xuất. Trang dữ liệu bổ sung có giá trị hơn một khoản giảm giá.

Tiêu chí chấp nhận tại địa điểm. Thỏa thuận trước những gì cấu thành một lần vượt qua: THDi tại một điểm xác định dưới tải sản xuất, giảm nhấp nháy đo trong một ca, hoặc biên độ công suất ngắn mạch tại trạm biến áp. Các dự án khai thác mỏ thường chỉ định nhiều tiêu chí cùng một lúc và một bộ lọc đáp ứng một tiêu chí có thể không đáp ứng tiêu chí khác. Viết ma trận chấp nhận vào đơn đặt hàng trước khi thiết bị được vận chuyển sẽ tránh được tình huống thiết bị hoạt động như thiết kế nhưng dự án bị đánh giá là thất bại.

Tích hợp với bù hiện có. Nhiều mỏ đã vận hành các bộ tụ điện hoặc nhánh cuộn kháng đã điều chỉnh. Thêm bộ lọc chủ động mà không xem xét các cài đặt đó có nguy cơ cộng hưởng và, trong trường hợp xấu nhất, hỏng tụ điện trong vòng vài tuần. Xem xét kVAr hiện có, hệ số điều chỉnh và logic chuyển mạch, sau đó quyết định giữ lại, điều chỉnh lại hoặc loại bỏ thiết bị thụ động như một phần của cùng một dự án.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao 690 V phổ biến trong ngành khai thác mỏ?

Điện áp cao hơn làm giảm dòng điện cho cùng một công suất, cho phép cáp nhỏ hơn trên khoảng cách xa và tổn thất thấp hơn. Thiết bị phải được thiết kế và khai báo cho 690 V, với khoảng cách và cách điện phù hợp, thay vì được điều chỉnh từ nền tảng 400 V.

AHF tiêu chuẩn có thể được lắp đặt trong khu vực quy trình không?

Chỉ với sự bảo vệ phù hợp. Bụi bẩn, độ ẩm và rửa sạch yêu cầu IP54 trở lên, đầu vào kín và phương pháp làm mát không hút không khí bị ô nhiễm. Vỏ tiêu chuẩn có thông gió không lọc sẽ hỏng sớm trong môi trường đó.

Làm thế nào để tôi định cỡ cho tải sốc?

Sử dụng dòng điện RMS trong cửa sổ 200 ms ở tốc độ sản xuất tối đa thay vì mức trung bình hàng ngày, sau đó kiểm tra định mức quá tải ngắn hạn của mô-đun. Thêm khoảng trống cho nhiệt độ môi trường và cho các bổ sung tải trong tương lai.

Điều gì thay đổi khi địa điểm hoạt động bằng máy phát điện?

Trở kháng nguồn máy phát điện cao hơn nhiều, do đó hài tạo ra sự méo mó điện áp lớn hơn và các vòng điều khiển có thể trở nên không ổn định. Bộ lọc cần một bộ tham số chuyên dụng và lựa chọn tự động khi nguồn điện thay đổi.

AHF có giúp giảm quá nhiệt động cơ không?

Có. Giảm dòng điện hài làm giảm tổn thất động cơ bổ sung và nhiệt độ cuộn dây, kéo dài tuổi thọ cách điện. Nó không khắc phục quá tải cơ học, nhưng nó loại bỏ đóng góp hài vào quá nhiệt.

Bảo trì nên được tổ chức như thế nào trên một địa điểm xa xôi?

Giữ một mô-đun dự phòng tại chỗ, đào tạo thợ điện tại địa điểm để thay thế nó và theo dõi nhiệt độ và trạng thái mô-đun từ xa. Kiểm tra định kỳ bộ lọc và quạt hai lần một năm ngăn ngừa hầu hết các lỗi trong môi trường bụi bẩn.

Kết luận

Các tải khai thác mỏ và quy trình nặng làm hư hại thiết bị được thiết kế cho nhiệm vụ ổn định, sạch sẽ. Chỉ định lớp 690 V khi mạng lưới yêu cầu, yêu cầu bảo vệ IP54 và thiết kế nhiệt giả định bụi bẩn, định cỡ cho nhiệm vụ ngắn hạn cũng như nhu cầu liên tục và lên kế hoạch cho hoạt động máy phát điện ngay từ đầu. Thêm cấu trúc mô-đun và phụ tùng thay thế tại chỗ, và bộ lọc trở thành một tài sản độ tin cậy thay vì một thiết bị khác để bảo trì.

Chỉ định bù cho mỏ hoặc nhà máy nặng? Gửi cho chúng tôi sơ đồ một đường, chu kỳ hoạt động của tải và dữ liệu máy phát điện, và chúng tôi sẽ đề xuất một khung với lớp bảo vệ phù hợp, biên độ quá tải và các bộ tham số cho hoạt động lưới điện và máy phát điện. Liên hệ với nhóm công nghiệp nặng của chúng tôi.