Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
GE в России

Транспорт для недр: GE провела радикальную модернизацию подъемной машины на Кольской ГМК

Задача обеспечения безопасности горняков, работающих на шахтах, никогда не теряет своей актуальности, и современные «умные» технологии позволяют значительно снизить риски, связанные с тяжелым трудом шахтера.

Одним из ключевых элементов шахтного оборудования являются подъемные машины, с помощью которых наверх поднимается добытая руда. Доставка персонала на подземные горизонты, а затем обратно – тоже дело подъемников. Казалось бы, принципиально шахтные подъемники не слишком отличаются от лифтов, установленных в домах: кабина (скип), канаты, лебедка, электромотор. Однако масштабы совершенно иные, откуда и сложность возникающих инженерных задач.

В 2013 году GE завершила уникальный для постсоветского пространства проект модернизации электродвигателей и оборудования управления для подъемной машины.  В рамках проекта электродвигатели и система управления постоянного тока на никеледобывающей шахте рудника «Северный» Кольской ГМК (дочернее предприятие ПАО «ГМК» «Норильский никель») были заменены на современные двигатели переменного тока. Обычно наиболее мощные подъемники на шахтах относятся к скиповому типу, то есть поднимают и опускают специальный ковш (скип) для сыпучих материалов и дробленой руды. Подъемник на шахте рудника «Северный» – клетьевой. В кабинах (клетях) подъемник перемещает как вагонетки, так и работающий в шахте персонал. Эти же клетьевые машины используют для транспортировки негабаритных грузов и доставки их на различные горизонты разветвленной подземной структуры шахты. При этом по производительности машина сопоставима со скиповыми моделями. В вагонетках на этой шахте наверх подается богатая никелем руда, и значение подъемника для предприятия трудно переоценить. В задачу инженеров GE входила серьезная модернизация подъемной машины, причем временные рамки для проведения основных работ на объекте были крайне жесткими. Дело в том, что на руднике «Северный» производится порядка 50% никеля Кольской ГМК, и остановка подъемника на долгое время критически снизила бы добычу важного для промышленности дорогостоящего сырья. Всего за две недели необходимо было заменить старые электродвигатели постоянного тока на асинхронные моторы переменного тока с короткозамкнутым ротором.

image

Асинхронный двигатель GE с короткозамкнутым ротором переменного напряжения на руднике «Северный» Кольской ГМК . Фотографии здесь и далее предоставлены пресс-службой “Норильского никеля”

“Двигатели постоянного тока – говорит Юрий Педан, региональный менеджер GE Mining в России/СНГ, – уже вчерашний день.Синхронный двигатель сложен конструктивно и непрост в обслуживании. Необходимо постоянно следить за техническим состоянием щеток, контактных колец статической системы возбуждения   и ряда других узлов двигателей постоянного тока. Асинхронный двигатель предельно прост, единственное, на что в нем надо обращать внимание – это состояние подшипников”. Широкому использованию таких приводов ранее препятствовали примитивные преобразователи частоты, с помощью которых не удавалось создать полную электромагнитную совместимость между сетью и электроприводом.

Сегодня благодаря достижениям в области силовой электроники инновационное оборудование GE полностью совместимо с питающей сетью. Во время торможения подъемника двигатель начинает работать в режиме рекуперации энергии, то есть как электрогенератор, и полученный электрический ток поступает в сеть в виде сигнала с идеальной синусоидальной формой, без гармонических колебаний, создающих в сети электромагнитные помехи. Это достигается с помощью активного выпрямителя, построенного на высоковольтных IGBT-транзисторах (биполярных транзисторах с изолированным затвором).

image

Частотные преобразователи на высоковольтных IGBT-транзисторах на руднике «Северный» Кольской ГМК. Применение этой технологии позволило существенно снизить вероятность отказов и повреждений элеткропривода. 

К особенностям установленного оборудования также можно отнести тот факт, что в нем нет ни одного предохранителя. Электронные компоненты нового поколения позволяют, в том числе за счет сигнала управления, ограничивать токи короткого замыкания. Как только происходит короткое замыкание, в переходах транзисторов возникают дополнительные сопротивления, токи короткого замыкания на выходе преобразователя ограничиваются и снижаются, исключая возникновение аварийного режима. После этого вырабатывается сигнал отключения силового выключателя преобразователя.

Одной из наиболее серьезных инженерных задач, стоявших перед командой GE, была необходимость установить новые двигатели точно на место старых, чтобы избежать какой бы то ни было перестройки копра – возвышающейся над шахтой башни, где помещается механизм подъемника.  Фактически менялось только электрооборудование – сам подъемник был оставлен «в строю». Команда GE произвела точные замеры и создала специальный дизайн корпуса оборудования, чтобы замена прошла абсолютно «бесшовно». Операция по установке нового электродвигателя была весьма сложной и трудоемкой.  Машинное отделение находится в копре на отметке 51 м над поверхностью земли. Старые электрические машины (весом 56 тонн) нужно было демонтировать и опустить вниз, а новые (весом более 40 тонн) поднять наверх и смонтировать. И все это с учетом довольно узкого технологического проема.

image

Свободно программируемая, многопроцессорная система с многозадачной ОС на руднике “Северный” Кольской ГМК

Шахта, глубина которой составляет 1300 м – это сооружение, скрывающее множество потенциальных опасностей. Поэтому большое внимание было уделено системам безопасности самой подъемной конструкции. Автоматическая система безопасности имеет два контура, один из которых резервирует другой. Если в одном контуре происходит сбой, то второй берет на себя рабочий цикл подъема или спуска. Чтобы в обоих контурах не сработала одна и та же ошибка, они отличаются друг от друга не только аппаратно, но и программно, по-разному обрабатывая сигналы системы.

Особые предосторожности предпринимаются в связи с тем, что в клетях перевозят не только руду, но и людей. В дополнение к применявшимся ранее в случае обрыва каната парашютным устройствам сегодня большое внимание уделяется тщательному контролю за состоянием каната.  Имеется в виду как его прочность, так и возможность возникновения эффекта проскальзывания. Проскальзывание может привести к падению клети с высоты 51 метр над поверхностью земли до более чем километровой глубины, и современная автоматика позволяет исключить такое развитие событий.

image

На мониторах представлены интерфейсы программ, иллюстрирующие данные шахтной сигнальной системы, систем индикатора глубины и управления техническим процесом. 

«После проведения модернизации благодаря созданию автоматизированных рабочих мест значительно улучшены условия труда машинистов подъёмных машин, а также, уменьшилось время обнаружения неисправностей подъемной установки за счет информативности программного обеспечения, которое дает возможность выполнять самоконтроль состояния переферии и датчиков нижнего уровня», – отметил Андрей Шнянин, начальник отдела энергообеспечения управления главного энергетика Кольской ГМК.

Подобные проекты модернизации шахтного подъемного оборудования для команды GE – не новинка. Значительный опыт был накоплен при реконструкции горнодобывающих шахт в Канаде и ЮАР.  Теперь, когда GE модернизировала подъемное оборудование рудника «Северный», значительно повысив производительность и уровень безопасности системы, проект способен стать стимулом для модернизации других шахт в России/СНГ. Безопасность на горнодобывающих предприятиях может и должна быть важнейшим приоритетом.

Верхнее изображение предоставлено редакцией газеты «Кольский Никель»

Subscribe to our GE Brief