فناوری حفاظت از انفجار و محافظ برای ترانسفورماتورها در معدن
در عملیات معدن، ترانسفورماتورها ستون فقرات انتقال نیرو هستند{0}}چه برای تامین انرژی تجهیزات استخراج زیرزمینی یا فعال نگه داشتن کارخانههای فرآوری سنگ سطحی، باید قابل اعتماد بمانند. اما محیط های استخراج معدن سخت هستند: در زیر زمین، متان، غبار زغال سنگ و سایر مواد قابل اشتعال وجود دارد. بالای زمین، گرد و غبار، مرطوب است و ارتعاش دائمی از ماشین ها وجود دارد. بعلاوه، هنگام راه اندازی تجهیزاتی مانند بیل مکانیکی یا سنگ شکن، بارها همیشه افزایش می یابند. یک ترانسفورماتور معمولی بدون حفاظت مناسب در اینجا میتواند به راحتی از کار بیفتد-حتی جرقه انفجار یا اتصال کوتاه. بنابراین، بهمنظور حفظ امنیت و تولید ثابت، ایجاد حفاظت در برابر انفجار و محافظ برای ترانسفورماتورهای استخراج، باعث شکسته شدن{-یا-حفاظت آن میشود.
I. چالش های منحصر به فرد محیط های معدنی برای ترانسفورماتورها
شرایط «{0}}ریسک بالا +-ساییدگی زیاد» استخراج، نسبت به تنظیمات صنعتی معمولی، بیشتر از ترانسفورماتورها می طلبد. سردردهای اصلی به سه چیز خلاصه می شوند:
خطرات انفجار واقعی است: در زیر زمین، متان (گاز قابل اشتعال اصلی) و گرد و غبار زغال سنگ می تواند به غلظت مواد منفجره برخورد کند. اگر داخل ترانسفورماتور خرابی عایق داشته باشد که جرقه قوس ایجاد کند، یا اگر سطح آن بیش از 650 درجه (نقطه اشتعال متان) داغ شود، باعث انفجار می شود.
آسیب های زیست محیطی به شدت آسیب می بیند: رطوبت زیرزمینی اغلب به بالای 85 درصد می رسد و گازهای خورنده مانند سولفید هیدروژن وجود دارد. در بالای زمین، گرد و غبار سنگ معدن و گرد و غبار زغال سنگ به سرعت روی هم انباشته میشوند-که پوسته ترانسفورماتور زنگ میزند، قسمتهای خنککننده آن مسدود میشود و عایق آن خیس میشود.
شرایط عملیاتی در همه جا وجود دارد: دنده معدن بدون توقف شروع و متوقف می شود، بنابراین بارها ناگهان می پرند. فضاهای زیرزمینی تنگ هستند، همچنین{1}}ارتعاشات ناشی از گاریهای مین یا انفجار میتواند قطعات داخل ترانسفورماتور را شل کند یا عایق آن را فرسوده کند.
II. فناوری حفاظت از انفجار هسته برای ترانسفورماتورهای معدن
ترانسفورماتورهای معدن باید از قوانینی مانند مقررات ایمنی معدن زغال سنگ و GB 3836.1 (محیط های انفجاری - قسمت 1: الزامات عمومی برای تجهیزات) پیروی کنند. دو نوع اصلی حفاظت در برابر انفجار عبارتند از "ضد اشتعال" و "ایمنی افزایش یافته"-که هر کدام متناسب با مناطق مختلف{4}درخطر هستند.
1. ترانسفورماتورهای ضد شعله: "سد ایمنی" در برابر انفجار
مدلهای ضد شعله (با علامت «Ex d»)-برای مناطق استخراج بسیار خطرناک-مثل معادن زغالسنگ با فوران متان یا معادن فلزی با گازهای قابل اشتعال مناسب هستند. ایده اصلی در اینجا این است: "اگر در داخل منفجر شود، آتش به بیرون گسترش نخواهد یافت." حرکات کلیدی طراحی عبارتند از:
پوسته مقاوم در برابر شعله: پوسته یا فولاد جوش داده شده است یا فولاد ریخته گری{0} ضخامت آن به اندازه بستگی دارد (یک ترانسفورماتور 100 کیلوولت آمپر به پوسته ای با ضخامت حداقل 8 میلی متر نیاز دارد). همچنین دارای یک "سطح اتصال ضد اشتعال" است - روکش و بدنه اصلی کاملاً با هم قرار میگیرند، با فاصله بین 0.15-0.25 میلیمتر (برای مناطق متان). این کار از نشت آتش از میان شکاف ها جلوگیری می کند.
ترفندهای ضد انفجار در داخل-: سیم پیچ ها از عایق درجه H- (180 درجه یا بالاتر)، آغشته به رزین اپوکسی با دمای بالا- استفاده می کنند. این باعث می شود که عایق در هنگام بارگذاری بیش از حد خراب نشود و جرقه نزند. همچنین بین هسته آهنی و سیمپیچها یک لایه بازدارنده آتش-برای کاهش خطرات قوس وجود دارد.
انتشار فشار: بالای پوسته یک "دیسک ترکیدن" (معمولاً فویل آلومینیومی) دارد. اگر قسمت داخلی فشار بیش از حد (معمولاً 0.15 مگاپاسکال) از یک خطا ایجاد کند، دیسک ابتدا می شکند تا فشار آزاد شود-تا پوسته از هم جدا نشود.
اینها برای سطوح استخراج زیرزمینی یا ایستگاههای استخراج متان عالی عمل میکنند-معمولترین نوع برای ترانسفورماتورهای قدرت زیرزمینی در معادن زغالسنگ هستند.
2. ترانسفورماتورهای ایمنی افزایش یافته: "محافظت فعال" برای کاهش خطرات احتراق
مدلهای ایمنی افزایشیافته (با علامت "Ex e") با "خلاص شدن از شر قطعاتی که میتوانند جرقه بزنند یا بیش از حد داغ شوند" کار میکنند. آنها برای مناطق پر گرد و غبار و بدون گازهای قابل اشتعال خوب هستند-مانند کارخانه های فرآوری سنگ سطحی یا کارگاه های کمکی معدن. فناوری اصلی شامل:
بدون قطعات جرقه: آنها از تپ چنجر (یک منبع جرقه رایج در ترانسفورماتورهای معمولی) صرف نظر می کنند و به جای آن از شیرهای سیم پیچ ثابت استفاده می کنند. بلوک های ترمینال برای جلوگیری از جرقه آب بندی می شوند و سیم ها با ترمینال های چین دار وصل می شوند تا از اتصالات شل و جرقه جلوگیری شود.
کنترل دقیق دما: سیمپیچها از سیمهای مسی استفاده میکنند (تخلیه گرما بهتر از آلومینیوم) و فضای خنککننده اضافی دارند (مانند هیت سینکهایی که حداقل 15 میلیمتر از هم فاصله دارند). هنگامی که با بار کامل کار می کند، افزایش دمای سیم پیچ زیر 60K باقی می ماند-بنابراین اگر در بیرون 40 درجه باشد، حداکثر دما 100 درجه است، بسیار کمتر از نقطه اشتعال گرد و غبار زغال سنگ (بیش از 700 درجه).
عایق قوی تر: یک پد عایق بین هسته و پوسته آهنی وجود دارد و کل آن در رنگ عایق آغشته می شود تا از تجمع گرد و غبار و ایجاد نشت الکتریکی جلوگیری کند.
III. همه-تکنولوژی محافظ برای ترانسفورماتورهای معدن
علاوه بر حفاظت در برابر انفجار، برای دوام ترانسفورماتور و جلوگیری از خرابیهای غیر{0}}غیر انفجاری، باید در برابر گرد و غبار، رطوبت، لرزش و بارگذاری نیز محافظت کنید. در اینجا چهار حرکت کلیدی محافظ وجود دارد:
1. محافظت در برابر گرد و غبار: از تجمع و گرفتگی جلوگیری کنید
گرد و غبار معدنی-بهویژه گرد و غبار زغال سنگ و ریزههای سنگ معدن-به بالههای خنککننده و عایق میچسبند، که اتلاف گرما را از بین میبرد و مقاومت عایق را کاهش میدهد. برای رفع این مشکل:
آب بندی و فیلتر کردن: ورودی های هوای ترانسفورماتور دارای فیلترهای گرد و غبار (شبکه نایلونی به همراه لایه های کربن فعال) هستند و خروجی ها دارای -دریچه های یک طرفه برای جلوگیری از برگشت گرد و غبار هستند. پوسته حداقل از حفاظت IP54 استفاده می کند-به این معنی است که بیشتر گرد و غبار را خارج می کند و هر چیزی که با کار وارد می شود خراب نمی شود.
پاکسازی فعال گرد و غبار: ترانسفورماتورهای سطح بزرگ میتوانند جمعکنندههای گرد و غبار پالسی زمانبندی شده داشته باشند-هر ۲ ساعت یکبار هوا را برای تمیز کردن هوا میدمند. زیرزمینیها دارای پوستههای صاف و قسمتهای شیبدار هستند تا از تجمع گرد و غبار جلوگیری کنند. هر ماه، کارگران همچنین از هوای فشرده (حداکثر 0.4 مگا پاسکال) برای دمیدن باله های خنک کننده استفاده می کنند.
2. ضد رطوبت و زنگ زدگی: با رطوبت و خوردگی مبارزه کنید
رطوبت زیرزمینی و گازهای خورنده (مانند سولفید هیدروژن) پوسته را زنگ زده و عایق را خیس می کند. راه حل این است که "رطوبت را مسدود کرده و اشیا را خشک کنید":
پوشش ضد خوردگی-: پوسته سه لایه-سند بلاست میشود تا زنگ زدگی را از بین ببرد، سپس اپوکسی روی-پرایمر غنی و سپس روکش پلیاورتان را پوشش میدهد. ضخامت کل حداقل 80 میکرومتر است و باید تا 1000 ساعت آزمایش نمک پاشی را تحمل کند. در داخل، هسته آهنی و قابهای سیمپیچ دارای رنگ عایق{7}مقاوم در برابر رطوبت میشوند.
رطوبت زدایی و نظارت: ترانسفورماتورهای روغنی- دارای یک "مثانه-نوع محافظ روغن" برای جلوگیری از تماس روغن با هوا هستند. آنها همچنین دارای یک جاذب رطوبت هستند (با-تغییر رنگ سیلیکاژل-هنگام خیس شدن از آبی به صورتی تبدیل میشود، بنابراین میدانید آن را تعویض کنید). ترانسفورماتورهای زیرزمینی میتوانند حسگرهای دما-رطوبت را تعبیه کنند-اگر رطوبت به 90 درصد یا بیشتر برسد، یک رطوبتگیر وارد میشود.
3. حفاظت از لرزش: آسیب مکانیکی برش
ارتعاشات ناشی از تجهیزات معدن (مانند بیل مکانیکی یا چرخ دستی های معدن) می تواند سیم پیچ ها یا پایانه ها را شل کند. برای محافظت در برابر این:
نصب ایمن: ترانسفورماتورهای زیرزمینی روی براکتهای فولادی با پدهای شوک لاستیکی (لاستیک نیتریل، نرخ میرایی بیشتر یا مساوی 0.3) به ضخامت 20-30 میلیمتر قرار میگیرند، این ارتعاش را جذب میکند. ترانسفورماتورهای سطحی روی پایه های بتن مسلح، حداقل 5 متر دورتر از منابع ارتعاشی مانند سنگ شکن ها کار می کنند.
تقویت داخلی: سیم پیچ ها با نوار فیبر شیشه ای محکم پیچیده شده اند و بین سیم پیچ ها و هسته آهنی عایق الاستیک وجود دارد. اگر یک تعویض کننده شیر وجود دارد، قفلی برای جلوگیری از لرزش ناشی از تعویض دنده دارد.
4. حفاظت از اضافه بار و دما: کنترل بار افزایش می یابد
چرخ دنده ماینینگ زیاد شروع و متوقف می شود و باعث افزایش ناگهانی بار می شود که می تواند ترانسفورماتور و عایق قدیمی را بیش از حد گرم کند. راه حل "نظارت + خنک کننده" است:
نظارت بر بار: طرفهای ولتاژ پایین- دارای آمپرمترهای هوشمند هستند که جریان را ردیابی میکنند. اگر جریان بیش از 120 درصد نامی باشد (20 درصد اضافه بار)، زنگ هشدار به صدا در می آید. اگر به 150% برسد، برق را به طور خودکار قطع می کند.
خنکسازی بهتر: ترانسفورماتورهای زیرزمینی از فنهای «روغنی-خود غوطهور-خنککننده + هوای اجباری»-استفاده میکنند. ترانسفورماتورهای سطح بزرگ (500 کیلو ولت آمپر و بالاتر) می توانند سیستم خنک کننده آب داشته باشند. هدف این است که دمای بالای روغن را زیر 55K (به ازای هر گیگابایت 1094.2) نگه دارید-تا بیش از حد گرم نشود.
IV. نکات کلیدی برای استفاده واقعی{1}}جهانی
ترانسفورماتور مناسب را برای منطقه انتخاب کنید: برای معادن زغال سنگ زیرزمینی با متان، به سراغ ضد شعله بروید (Ex d I). برای مناطق گرد و غبار معدن فلز بدون گاز، افزایش ایمنی (Ex e II) کار می کند. مناطق غیرخطرناک سطحی (مانند ادارات) می توانند از ترانسفورماتورهای معمولی استفاده کنند، اما همچنان محافظت در برابر گرد و غبار و رطوبت را اضافه می کنند.
تعمیر و نگهداری منظم را نادیده نگیرید: سطح اتصال ضد شعله را هر هفته چک کنید-به دنبال زنگ زدگی یا شکاف های خیلی بزرگ باشید. مقاومت عایق را به صورت ماهانه آزمایش کنید (-ولتاژ بالا به پایین-ولتاژ و زمین باید بزرگتر یا مساوی 250MΩ باشد). سیلیکاژل جاذب رطوبت را هر ربع در صورتی که صورتی رنگ شد تعویض کنید.
بدانید در مواقع اضطراری چه کاری باید انجام دهید: اگر ترانسفورماتور صداهای عجیب و غریب یا افزایش دمای روغن تولید می کند، فوراً برق را قطع کنید. در زیر زمین، ابتدا سطح گاز را بررسی کنید-فقط در صورتی که متان کمتر از 0.5٪ باشد درپوش را باز کنید. هرگز روی ترانسفورماتور فعال کار نکنید-در اینجا جرقه ها کشنده هستند.
V. تکمیل-بالا
در پایان روز، حفاظت از انفجار و محافظ برای ترانسفورماتورهای استخراج فقط یک چیز نیست-بلکه یک سیستم کامل است. برای جلوگیری از انفجار به طرحهای ضد شعله یا ایمنی افزایش یافته، بهعلاوه محافظت در برابر گرد و غبار، رطوبت، لرزش و اضافه بار برای کارکردن آن نیاز دارید. و این فقط در مورد فناوری نیست-شما همچنین باید مدل مناسب را انتخاب کنید و با تعمیر و نگهداری همراه باشید. همه این کارها را انجام دهید تا ترانسفورماتور در شرایط سخت استخراج، ایمن و قابل اعتماد باقی بماند و برق را برای تولید روشن نگه دارد.