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          基于蘇丹MANUB金礦項目的E-House結構設計方案分析

          發布日期:2020-10-04   來源:《變頻器世界》20-07期   作者: 梁靜靜 王璐   瀏覽次數:3369
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          【摘   要】:E-House在發電、石油、軌道、礦產開采等領域越來越受歡迎,本文基于蘇丹MANUB公司金礦電氣節能改造項目,對適用于礦產開采領域的E-House系統進行結構特點闡述。

           

          關鍵詞:E-House;礦山開采;蘇丹MANUB;結構特點

          Abstract: E-House is becoming more and more popular in the fields of power generation, petroleum, rail, and mining. Based on the energy-saving renovation project of gold mine in Sudan MANUB company, the structural characteristics of the E-House system applicable to the field of mineral mining are described.

          Key words: E-HouseminingSudan MANUBstructural characteristics

          引言

          E-HOUSE即預裝式電氣間,是一個集成、工程化的電氣解決方案,是一個安裝在預制的、緊湊的、可運輸的、客戶化定制的、具有正壓的鋼結構箱體內的系統。在不同的環境條件下為客戶提供持續的供電、監視和控制。由于其預制化、快速安裝、可靠的特點,使它成為礦山機械、石油石化、發電/配電、軌道交通等用電密集型應用的理想解決方案。其快速安裝調試及可移動性成為了傳統土建房的高效替代

          項目概況

          此項目為蘇丹MANUB礦業公司所開發的設計規模為3600t/d的金礦節能改造工程,為現場一臺5.03x8.3m半自磨機配備一套高壓變頻控制。用戶要求為變頻器配備一套E-House電力系統。

          此項目的現場環境及技術參數如下:

          1.地處撒哈拉沙漠地區,常年風沙天氣,粉塵極大;

          2.最高溫度55°,最低溫度5°,晝夜溫差大,降雨量極少;

          3.海拔350m;

          4.電機參數為:額定功率3500kW,額定電壓6600V,額定頻率50Hz;

          設計要點

          1.散熱設計

          1.1冷卻方式選擇

              變頻器在運行中會有2%~4%左右的功耗轉化為熱量,這些熱量如果不及時排除,就會造成變頻器核心元件發生超溫故障報警,影響設備運行和壽命。而且變頻器布置在礦區的廠房內,周圍粉塵較多,極易堵塞通風口濾網,造成通風不暢,進而影響核心元件的散熱。變頻器的運行溫度一般為0~40°,因此,為變頻器室提供安全、經濟、節能的通風散熱系統是設計人員進行方案設計時考慮的重中之重。

             目前變頻器室常用的三種冷卻方式為:風道通風冷卻,密閉式空調冷卻,空水冷卻。三種冷卻方式的對比如下表1:

           

          冷卻方式

          風道通風冷卻

          密閉式空調冷卻

          空水冷卻

           

           

          方案簡介

          通過設置風道,由變頻器自帶的風機將熱風排至室外,進風為外部自然風,通過外墻上的濾網進入室內

          變頻器的熱風直接排放在室內,由空調機組直接對室內環境進行冷卻

          變頻器的熱風通過風道進入到空水冷裝置內進行熱交換,由冷卻水將排風熱量帶走,冷卻風排回室內

          冷源

          室外自然風

          空調機組

          冷卻水

          冷卻過程

          空氣-電氣件

          制冷劑-空氣-電氣件

          工業水-空氣-電氣件

          系統復雜程度

          簡單

          較復雜

          較復雜

          初始投資

          中等

          冷卻效果

          一般

          使用環境

          潔凈場所,室溫低

          更適用于粉塵大、溫度高的惡劣環境

          現場要具備符合要求的循環冷卻水

          管理維護

          濾網要經常清洗,維護量大

          濾網清洗周期長,維護量小

          濾網清洗周期長,維護量小

          能耗

          中等

          可靠性

          1 三種冷卻方式對比表格                                                                                                        

              通過以上對比表格進行比較,再結合蘇丹MANUB現場的沙漠環境,決定選擇密閉式空調冷卻。

          1.2空調參數選擇

             變頻器的發熱功率一般為額定功率的5%,還有重要的一點是變頻器的總風量需求,如果變頻器的風量與空調的風量不匹配就容易造成變頻器室內負壓,開門困難。

              結合此項目的功率及風量,空調廠家給出的方案參數如下表:

          送風量(m³/h)

          制冷量(kW)

          制冷功率(kW)

          電源參數

          數量(臺)

          5800

          27.6

          12.95

          3N~380V 50Hz

          7+1(備用)

          2 空調技術參數表                                                                                                       

          2. E-house輪廓尺寸確定

              E-house 是根據內部所需安裝的設備情況來量身定制的,因此它的結構設計具有很大的靈活多樣性。E-house結構設計尺寸的原則是在設備合理布局后且滿足安全通道、通風散熱及維修空間的前提下越小越好,因為E-house 在制造完成后往往需要長距離運輸,包括陸運和海運,再加上現場需要隨著開采進度不斷移動E-house。

              E-house內部設備布局執行標準為AS/NZS 3000,此為澳大利亞標準協會頒布的電氣設備布線規則標準,其中明確規定了電氣設備布置時各通道必須滿足的最小尺寸,即設備的最大外廓(門打開或者抽出式完全抽出時)與對面的墻或者設備保證有不小于0.6m寬的通道,見圖1,這個是E-house設計時非常重要的指標,因此是影響E-house外形尺寸的重要因素。

             最重要的一點就是,消防安全是E-house設計時必須考慮的因素,對于E-house來說僅有一個進出大門是完全不能滿足逃生需求的,至少要有兩個門,且出口尺寸寬度要大于0.75m,高度要大于1.98m。

                                                        

          1 此為澳標關于最小通道的說明圖

             結合設備尺寸,消防通道尺寸及空調尺寸就可以最終來確定E-house輪廓尺寸了。此項目E-house輪廓尺寸為寬度4.2米,長度13.7米,高度3.6米。布置圖如下:

                                                    

          2 E-house布置簡圖

          3.細節注意事項

          3.1防沙設計

             現場位于撒哈拉沙漠地區,風沙大,空調廠家要專門設置防沙裝置,以保護空調內部電機安全運行,還要設置沙塵導流板,方便現場人員定期清理沙土。

              E-house需要設置雙層門,即每個安全出口安裝兩扇門,垂直布局,形成一個方形的防沙空間。

          3.2變頻器的吊裝

              變頻器設備中最重的為變壓器柜,此項目變壓器柜重量為11.6噸,設備吊裝進入到E-house內部也是一個安裝難點,因此在變壓器柜正對E-house頂部開了吊裝孔,吊裝順序為:先把其他設備通過吊裝孔吊進E-house內部,然后通過滾杠進行移動直至到對應位置,最后變壓器柜通過吊裝孔一步到位,變頻器安裝完畢后一定要對E-house吊裝孔進行密封處理。

          結論

              E-House在發貨前經過了包含全部組件在內的測試,將現場風險安裝、調試和啟動時間降到了最低,其可移動性使得安裝和改遷變得更加簡單再加上E-House可以安裝在主要負載附近,大大減少了動力和控制電纜的長度,降低了成本結合以上優勢,E-House在開采領域的應用必將成為一種趨勢。

          此項目已經順利通電運行一年七個月,圖3為現場運行圖, E-House系統經受住了沙漠地區惡劣天氣的考驗,說明設計方案是行之有效,以上經驗可供設計者參考。

                                               

          參考文獻

          [1]李子彥,火電廠變頻器室循環冷卻水供冷的通風方案[J].電力勘測設計,2018.1

          [2]史亞萍,10kV高壓變頻器室降溫設計方案探討[J].煤氣與熱力,2015.3

          [3]于艷萍.澳洲標準下E-house電氣設計經驗點滴[J].電氣技術,2015.2

          作者簡介

          梁靜靜(1987-)女 本科 機械設計工程師 任職于洛陽中重自動化工程有限責任公司 從事高壓變頻器的研發與設計優化

           

           
           
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