Какъв е механизмът за управление на въздушния поток на минните въздушни компресори?

Ако някога сте стояли на входа на действаща подземна мина, ревът на тежките машини около вас – ударни чукове, болтове на покрива, вентилационни вентилатори и превозни средства за руда – зависи от тиха, критична система, работеща извън полезрението: механизмът за контрол на въздушния поток на въздушните компресори, задвижвани от мините. Като човек, който е прекарал последните осем години в доставка на тези специализирани единици за мини в Северна и Централна Америка, научих, че това не е просто част от минните операции „настрой и забрави“. За да може един компресор да поддържа 500-футов подземен нанос чист от токсичен прах, електрически инструменти за сондиране и да поддържа стабилно атмосферно налягане, което пази миньорите в безопасност, неговият контрол на въздушния поток трябва да се адаптира към динамичните условия в мината, които нито една фабрична тестова лаборатория не може да възпроизведе.

Първо, нека пресечем жаргона. Задвижваните от минни въздушни компресори са специално създадени, за да издържат на суровата, летлива среда на подземния или повърхностния добив: екстремен прах, променливи температури на околната среда и постоянни промени в натоварването, докато минните екипи преминават от сондиране към изтегляне към обработка на материала. За разлика от стандартните промишлени компресори, техният механизъм за контрол на въздушния поток не е само за регулиране на налягането - това е за балансиране на енергийната ефективност, оперативната надеждност и безопасността на работниците в пространство, където една флуктуация на въздушното налягане може да забави смяната или по-лошо.

В основата на почти всички съвременни компресори, задвижвани от рудни (и тези, които моята компания доставя) е въртящ се винтов въздушен край, съчетан с интегрирана система за управление, която управлява въздушния поток в реално време. Конструкцията на въртящия се винт не подлежи на обсъждане за минно дело, тъй като осигурява постоянен, непрекъснат поток от сгъстен въздух – за разлика от буталните компресори, които се включват и изключват и се износват по-бързо в прашни условия с високо натоварване. Механизмът за управление тук работи чрез регулиране на позицията на входящия клапан, размера на роторите на въздушния край и дори количеството байпасен въздух, изпратен обратно към входящия въздух, всичко това въз основа на търсенето от въздушните линии на мината. Например, когато екип извършва сондиране на 10-часови смени с работещи сондажи на множество сондажи, търсенето на сгъстен въздух нараства. Контролната система открива този спад в налягането в тръбопровода (дори промяна от 2-3 psi е достатъчна, за да задейства реакция) и отваря напълно входящия клапан, пропускайки повече въздух в винтовата камера, за да поддържа налягането. Когато екипажът спре за смяна на инструмента, търсенето спада и системата за управление дроселира входящия клапан обратно, за да намали потока, предотвратявайки свръхналягане и губейки по-малко дизелово гориво – критично за мини, работещи с ограничен енергиен бюджет.

Това, което прави управлението на въздушния поток на задвижван от мина компресор различен от преносимите устройства за строителство или обща работа, е акцентът върху специфичните за подземните условия ограничения. Повърхностните преносими компресори често разчитат на прост контрол на натоварване/разтоварване, което означава, че или работят на пълен капацитет, или се изключват. Но подземните мини имат ограничено пространство за вентилация и всяка минута престой струва хиляди в загубена продукция. Поради тази причина повечето устройства, задвижвани от мина, използват задвижване с променлива скорост (VSD), свързано с управлението на входящия клапан, функция, която не съм виждал в стандартните преносими компресори за лека конструкция. VSD регулира скоростта на задвижващия мотор на въздушния край, за да отговаря на точното търсене, вместо просто да превключва между пълно натоварване и празен ход. Скорошен пример: медна мина в Аризона, на която доставих персонализиран компресор, задвижван от мина миналата година, отчете 15% намаление на потреблението на дизелово гориво след преминаване от компресор за зареждане/разтоварване към такъв с интегриран VSD контрол на въздушния поток. Това не е просто число – за мина, работеща 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, това означава $12 000 месечно спестяване на гориво, което може да отиде направо в подобрения на безопасността или по-високи заплати на миньорите.

Друга ключова част от механизма за контрол на въздушния поток, пригоден за мините, е веригата за регулиране на налягането, която се свързва със системата SCADA (Надзорно управление и събиране на данни) на мината. Повечето нови мини използват SCADA, за да наблюдават всичко - от нивата на водата до качеството на въздуха, а интегрирането на контрола на компресора в тази мрежа позволява на операторите да регулират въздушния поток дистанционно. Ако в края на смяната се отвори нов дрейф, например, операторът може да влезе в таблото за управление на SCADA от повърхността и да увеличи въздушния поток към тази секция, без да изпраща екип под земята, за да регулира компресора. Това ниво на свързаност също помага при предсказуема поддръжка: системата за управление проследява колко често регулира въздушния поток, кои компоненти на клапана са износени и маркира проблеми, преди те да причинят спиране. Миналото тримесечие помогнах на златна мина в Невада, която се справяше с неочаквани повреди на компресора, да използва тези данни, за да замени уплътнението на входящия клапан по време на планирано спиране за поддръжка, вместо да чака да се счупи по средата на смяната, спестявайки им над $80 000 загубено производство.

Сега е важно да се отбележи, че не всички компресори, задвижвани от мина, са еднакви и техните механизми за контрол на въздушния поток са съобразени с конкретното приложение. Ако търсите уред за пробиване на сондаж, например, контролът на въздушния поток трябва да доставя постоянен поток с голям обем при зададено налягане - нещо, което е критично за пробиване на дълбоки, стабилни сондажи. Въздушният компресор за пробиване на сондажи например има контролен механизъм, калибриран да поддържа поток от 250 psi, дори при сондиране на дълбочина от 1000 фута, с вторичен предпазен клапан, който се задейства, за да предотврати повреда на свредлото, ако тръбопроводът бъде блокиран. За повърхностни минни операции преносимите въздушни компресори за кариери често имат малко по-различна настройка на управлението, тъй като те трябва да се преместват често между стените на кариерата – техният контрол на въздушния поток е по-лек, с по-лесна ръчна настройка за оператори, които може да не са специалисти по компресори.

Често срещан въпрос, който получавам от мениджърите на мините, е дали задвижваните с дизел преносими компресори са подходящи за подземна употреба и отговорът се крие почти изцяло в техния дизайн за контрол на въздушния поток. Дизеловият преносим въздушен компресор е изграден със затворена вентилационна система за самия компресор, което означава, че въздухът, използван за охлаждане на уреда, е отделен от подавания въздух в мината. Неговият контрол на въздушния поток е настроен да регулира охлаждащия въздух, както и сгъстения въздух, който отива в мината, предотвратявайки навлизането на прах от мината в работните части на компресора. Това е основна функция за подземни мини, където въглищен прах или силициев прах могат да запушат филтрите на компресора и да разрушат въздушния край за седмици, ако не се контролират правилно. За моделите с въртящи се винтове, системата за управление на мобилен въздушен компресор с въртящи се винтове също включва сензор за диференциално налягане на филтъра, който предупреждава операторите, когато всмукателният филтър е замърсен – нещо, което е лесно да се пренебрегне в прашни среди в мините, но е критично за поддържане на постоянен въздушен поток.

Разбира се, нито един механизъм не е перфектен и има често срещани предизвикателства, пред които са изправени минните оператори при контрола на въздушния поток в тези устройства. Най-големият е проникването на прах, което може да доведе до залепване на входящия клапан или контролния сензор да даде неточни показания. Ето защо всички компресори, задвижвани от мина, които доставям, имат системи за предварително почистване, които премахват 90% от големите прахови частици, преди въздухът да достигне компресора, съчетани с редовни графици за смяна на филтъра, които системата за управление проследява и предупреждава операторите. Друго предизвикателство са екстремните температури: в дълбоките мини околните температури могат да достигнат 120°F, което намалява плътността на въздуха. Системата за управление автоматично настройва входящия клапан да се отваря по-широко при тези условия, за да компенсира по-редкия въздух, като гарантира, че същият обем сгъстен въздух достига до линията на мината, както при по-ниски температури на повърхността.

Прекарах достатъчно време около мини, за да знам, че най-доброто оборудване е това, което не забелязваш, докато не започне да работи. Миньорът не се интересува как компресорът регулира въздушния поток, а само това, че въздушният чук има достатъчно налягане, за да пробие скала, когато има нужда от него. Но като доставчик ме е грижа, защото тази надеждност е това, което поддържа мините безопасни и печеливши. Механизмът за контрол на въздушния поток на въздушни компресори, задвижвани от мина, е перфектен пример за това как индустриалният дизайн трябва да балансира инженерната прецизност с употребата в реалния свят. Това не е просто механична система – това е гръбнак, който поддържа всяка част от операциите на мината, от безопасността на работниците до производствените графики.

Ако сте на пазара за въздушен компресор, задвижван от мина, независимо дали за подземни сондажи, повърхностни кариери или сондажни операции, разбирането как работи контролът на въздушния поток е от ключово значение за избора на правилния модул. Компресор, който е с големи размери, ще изразходва гориво, такъв с по-малки размери ще причини прекъсване, а такъв с остаряла система за управление ще се бори да се адаптира към условията в мината. Работил съм с мини от всякакъв размер, от малки занаятчийски операции до големи мултинационални минни компании, за да ги съчетая с компресори, чиито механизми за контрол на въздушния поток са съобразени с техните специфични нужди.

Ако искате да надстроите текущия си компресор или да инвестирате в нов модул за вашата мина, не се колебайте да се свържете с нас, за да обсъдите вашите изисквания. Независимо дали имате нужда от преносим въздушен компресор с дизелово гориво за временни операции, въздушен компресор за сондиране на сондажи за дълбоко сондиране или въздушен компресор за минно дело с разширена интеграция на SCADA, мога да ви помогна да намерите правилното решение за вашия сайт. Ние също така предлагаме преносими въздушни компресори за кариери за повърхностни операции и ротационни винтови мобилни въздушни компресори за гъвкави настройки с високи изисквания - всички с контрол на въздушния поток, предназначен да поддържа вашата мина да работи гладко, безопасно и ефективно.

Референции

1. Проектиране на въздушен компресор в мина и най-добри оперативни практики, Международен съвет по минно дело и метали, 2022 г.
2. Ротационен винтов въздушен компресор Механизми за управление на въздушния поток, Институт за сгъстен въздух, Газ, 2021 г.
3. Екологичен контрол за подземни минни компресори, Journal of Mine Safety and Health Research, 2020 г.
4. Интегриране на задвижване с променлива скорост за промишлени въздушни компресори, IEEE транзакции за промишлени приложения, 2023 г.
5. Приложения на преносими компресори в повърхностния и подземния добив, списание Mining Engineering, 2022 г.