Sytuacja wyjściowa i znaczenie dla organizacji
Kopalnia planowała nową pompownię głównego odwadniania z trójsekcyjną rozdzielnią 6 kV, zasilaną z istniejącej sieci zakładu. Ze względu na wymaganą niezależność zasilania podstawowego i rezerwowego dwie z sekcji miały być zasilane z różnych rozdzielni nadrzędnych, liniami kablowymi o przekroju 240 mm² i długościach od 1,2 do 6 km. Pierwotne założenia przewidywały zasilanie najdalszej sekcji jednym kablem sześciokilometrowym.
Pompownia głównego odwadniania jest obiektem podstawowym zakładu górniczego. Jej zatrzymanie oznacza zalewanie wyrobisk, więc przepisy i praktyka wymagają, żeby każde z dwóch niezależnych zasilań umożliwiało rozruch i pracę dwóch zestawów pompowych. Zestawy są dwusilnikowe, z silnikami 1000 lub 1250 kW, a ich rozruch bezpośredni pobiera prąd wielokrotnie większy od znamionowego.
Inwestor musiał mieć pod kontrolą jedno ryzyko: kupić pompy, ułożyć kable i dopiero przy próbie rozruchu odkryć, że spadek napięcia w sieci nie pozwala ich uruchomić.
Najważniejsze wyzwanie
Dla decydenta pytanie brzmiało: czy istniejąca sieć 6 kV, z jej rozdzielniami, sekcjami słabymi i mocnymi oraz długimi kablami, uniesie rozruch nowych pomp, a jeśli nie, to w których wariantach i za jaką cenę.
Technicznie analiza musiała objąć wiele stanów jednocześnie: różną liczbę pracujących zestawów, różny stopień ich obciążenia, różne stany pracy sieci i kilka wariantów zasilania każdej sekcji, w tym wariant jednokablowy i dwukablowy dla najdłuższego odcinka. Część danych wejściowych nie istniała, bo typów pomp jeszcze nie wybrano. Decyzja inżynierska: dla urządzeń jeszcze nieokreślonych przyjąć parametry typowe dla obecnie produkowanych maszyn o zakładanych własnościach i wyraźnie oznaczyć, które wyniki od tych założeń zależą, zamiast udawać precyzję, której nie było.
Zakres odpowiedzialności OPA-LABOR
- Przeanalizowano założenia inwestora co do projektowanych zestawów pompowych i miejsc ich przyłączenia.
- Zebrano parametry i konfigurację sieci oraz parametry zwarciowe na szynach rozdzielni 6 kV.
- Zdefiniowano warianty zasilania trzech sekcji rozdzielni pompowni, w tym warianty jedno- i dwukablowe.
- Wyznaczono prądy obciążenia w liniach kablowych dla każdego wariantu.
- Wyznaczono napięcia na szynach rozdzielni pompowni i trzech rozdzielni nadrzędnych przy rozruchu i pracy zestawów.
- Zweryfikowano wyniki wobec wymagań norm i warunków pracy zasilanych urządzeń.
- Sformułowano wnioski wskazujące dopuszczalne konfiguracje i wymagania dla rozruszników.
Rozwiązanie techniczne
Model sieci i warianty
Sieć odwzorowano od rozdzielni nadrzędnych, przez sekcje słabe i mocne systemów, po projektowaną rozdzielnię pompowni. Sekcję pierwszą rozpatrywano przy zasilaniu z sekcji słabej albo mocnej systemu rozdzielni nadrzędnej, sekcję drugą przy zasilaniu kablem 1,2 km, a sekcję trzecią przy zasilaniu jednym lub dwoma kablami o długości 6 km. Dla każdej konfiguracji policzono prądy w kablach oraz napięcia na szynach przy rozruchu i pracy jednego lub dwóch zestawów, z silnikami 1000 i 1250 kW, przy rozruchu bezpośrednim posobnym silników.
Co pokazały obliczenia
O możliwości pracy zestawów decyduje sposób zasilania sekcji, nie same pompy. Rozruch bezpośredni zestawów z silnikami 1250 kW jest niemożliwy w żadnym wariancie. Zasilanie sekcji trzeciej jednym kablem 6 km uniemożliwia rozruch bezpośredni jakiegokolwiek zestawu, a nawet z rozrusznikami prowadziłoby do niestabilnej pracy przy zaburzeniach napięcia; ten wariant uznano za niewłaściwy. Sekcja pierwsza zasilana z sekcji słabej oraz sekcja trzecia zasilana dwoma kablami umożliwiają rozruch jednego lub dwóch zestawów 1000 kW oraz jednego zestawu 1250 kW; pozostałe konfiguracje wymagają rozruszników. Sekcja pierwsza zasilana z sekcji mocnej oraz sekcja druga zasilana kablem 1,2 km umożliwiają rozruch wszystkich rozpatrywanych konfiguracji z wyjątkiem jednoczesnego rozruchu dwóch silników.
Granice analizy
Wyniki zależne od parametrów urządzeń jeszcze niewybranych zostały w opracowaniu oznaczone jako oparte na wartościach typowych, do potwierdzenia po wyborze dostawcy pomp.
Testy, uruchomienie i odbiór
Opracowanie jest analizą, nie projektem: jego weryfikacja polegała na odniesieniu wyników do wymagań norm i warunków pracy zasilanych urządzeń oraz na jednoznacznym zapisaniu założeń dla danych, których inwestor jeszcze nie miał. Dokument w wersji roboczej został przekazany inwestorowi jako podstawa do decyzji o sposobie zasilania sekcji i doborze rozruszników.
Uzyskany stan i wartość
| Dowód techniczny | Znaczenie dla organizacji |
|---|---|
| W żadnym z rozpatrywanych wariantów nie jest możliwy rozruch bezpośredni dwusilnikowych zestawów pompowych z silnikami 1250 kW. | Kopalnia dowiedziała się przed zakupem, że dla większych pomp musi przewidzieć rozruszniki, a nie po pierwszej nieudanej próbie uruchomienia. |
| Pierwotnie założone zasilanie jednej z sekcji pojedynczym kablem o długości 6 km uniemożliwia rozruch bezpośredni któregokolwiek zestawu, a nawet z rozrusznikami dawałoby niestabilną pracę przy zaburzeniach napięcia. | Wariant, który był już w założeniach inwestora, został odrzucony na etapie analizy, zanim stał się kosztem. |
| Wskazano konfiguracje sekcji i zasilań, które umożliwiają rozruch jednego lub dwóch zestawów 1000 kW z bezpośrednim rozruchem posobnym silników oraz jednego zestawu 1250 kW. | Inwestor dostał nie tylko „nie da się”, ale konkretną mapę: które zestawy, z których sekcji, w jakiej kolejności. |
| Obliczenia wykonano dla wariantów różniących się liczbą pracujących zestawów, stopniem obciążenia i stanem pracy sieci, a wyniki odniesiono do wymagań norm i warunków pracy zasilanych urządzeń. | Decyzja o pompach i kablach opiera się na policzonych przypadkach, nie na doświadczeniu z innego obiektu. |
Po wykonaniu analizy inwestor wiedział, że o możliwości pracy pomp decyduje sposób zasilania sekcji, a nie same pompy, i które konfiguracje zasilania dopuszczają rozruch bezpośredni. Dla zakupów i projektantów pompowni oznacza to jednoznaczne wymagania dla rozruszników i linii kablowych przed rozpisaniem postępowania.
Planujesz przyłączenie dużych napędów do istniejącej sieci 6 kV?
Prześlij schemat sieci z parametrami zwarciowymi na szynach, dane projektowanych napędów i założone trasy kablowe. Zweryfikujemy, czy sieć wytrzyma rozruch, które warianty zasilania odpadają i gdzie bez rozruszników się nie obejdzie.
Prześlij schemat sieci →