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静音发电机组在煤矿建设工程中的运用

发布日期:2022-02-25  查看次数:

  引荐了小黄山煤矿地处偏远地区,建井期间大电网供电线路还未敷设到施工现场,低噪声发电机组使用静音发电机组供电的情形。根据煤矿建井供电特征,合理选配了静音发电机组及供电系统,使煤矿建设工程施工得以如期顺利进行,缩短了建设工期,取得了较好的经济效益,同时为建设条件类似的矿山工程项目施工供应了经验。

  撬装发电机组作为自备临时供电电源,广泛地运用于矿山、交通、建筑、水利等工程施工中。西部地区是我国重要的能源基地,近年来新建了大量煤矿,还有许多煤矿建设项目将陆续开工建设。因为西部地区新建矿井大多处在比较偏远的地方,地形复杂,交通不便,天气因素恶劣,大大电供电线路一时无法到达;或已有市电供电(农电),但线路容量小,无法满足施工要求,使得煤矿建井施工用电需由静音发电机组提供。

  小黄山煤矿位于新疆乌鲁木齐市以南约70km处,平均海拔标高+900m,设计生产能力90万t/a,立井开拓,部署主、副、风3个立井井筒。

  矿井建设前期没有大电网供电,我单位采用了多台移动式静音发电机组并车运转的供电装置,以满足施工需要。凿井施工期间,选型JK-2.5型提高机(电机功率475kW)2台、2JK-3.0型提升机(电机功率630kW)1台,均为高压(6kV)绕线式异步发电机;地面凿井悬吊稳车及压风机站等设备电压均为低压(380V),最大功率130kW。凿井装置用电具有负荷变化大,高、低压大负荷装置起动频繁等特点;同时,井筒施工中要求连续供电,供电电源必须设计成双回路,且要求供电装置安全可靠,以确保人员提升和施工安全。

  根据矿井井筒施工组织设计计算出的施工最大用电负载Sc为2 347.14kVA,其中高压(6kV)负荷为1 633.07kVA。供电系统采用多台静音发电机组并机运行供电,高压供电采用电力变压器升压供电的运转方法。根据高压用电负荷统计容量及提升机频繁启动的特点,高压供电选定2台S11-1000kVA/6kV/0.4kV电力变压器并网运转,每台变压器用2台移动式静音发电机并机供电(见附图)。供电系统可根据高压用电装置投入运转功率的大小,灵活确定变压器和静音发电机组运行的台数,使整个供电装置保持在安全、经济、可靠的状态下运行。

  目前,还没有静音发电机组在矿井建设施工中使用的统一标准。根据文献[1],所购买的静音发电机组功率Se必须大于最大用电负荷计算功率Sc;同时,考虑运转机组的实际输出容量,还必须留有10%~15%的富裕量[2],即Se1.1Sc≈2 581.85kVA。

  根据文献[3],机组持续运转超过12h时(在按使用说明书规定进行保养的要素下),其输出功率应按低噪声柴油发电机组标定功率的90%修正后折算的功率考虑,以满足煤矿建井施工时持续供电和负荷变化的需要。即静音发电机组容量Se应大于Sc/0.9≈2 607.93kVA。

  选取5台额定输出功率为625kVA(500kW)的静音发电机组并机运行,机组总容量为3 125kVA (2 500kW),大于修正后的功率2 607.93kVA。这样,可随时根据用电负载的变化,灵活确定投入运转的静音发电机组台数,使移动式静音发电机组处于经济负载下运行,以减小燃油消耗,降低发电成本。

  凿井施工期间使用的3台提高机的高压绕线式异步发电机容量分别为475,475和630kW,平均每台不到10min就启动1次,按最大1台发电机起动要素来校验静音发电机组容量:

  式中:Pe为静音发电机组额定容量,kW。K为最大1台发电机的最小启动倍数,取1.2(转子采用串金属电阻8级降压启动,根据经验,启动电流倍数通常不超过1.1~1.2)。P1为最大1台发电机额定容量,630kW。P为最大1台发电机起动之前,发电机已带的负载;根据计算,P=1 384.61kW。

  集装箱发电机组最佳经济运转状态是处在标定功率(额定功率)的75%~90%之间。这样,无论是处于最大用电负荷状态(2 347.14kVA),还是最小负荷状态,供电系统都能满足要求;并且可以根据负载变化情况,适时改变发电机组运行台数,使低噪声柴油发电机组始终处在最佳经济状态下运转。

  低噪音柴油发电机组安装施工要严格按照产品技术要求进行,并按规范要求设置机站。集中供油时,油箱功率按机组8h耗油量计算(通常为225g/(kW·h))。机组运行时,要认真执行低噪声发电机组操作规范(含并机操作教程)、修复维护机制和机站管理机制,并严格按照规程、规范及产品说明书中的要求进行巡视验看;要随时注意观察机器排烟烟色,发现故障隐患,要及时采取举措加以解决,确保机组运转状态良好。并网时要先行空载运行,撬装发电机组并确保并网机组电压相等、频率相同、相序一致,不发生环流和冲击电流,不影响供电系统的安全可靠运行。值班操作人员要及时根据整个供电系统负载变化情况,及时调节发电机组运转台数,尽量减小燃油消耗。

  (1)在低噪声柴油发电机组选取时,同一供电装置的机组要购买同一厂家的同一规格规格、同等功率的产品,以方便修复与管理,易于并网运转。

  (2)考虑机组运转的经济性和灵活性,静音发电机组购买时,单机容量不宜过大(功率大,油耗大),这样在负荷变化时,并机和退出比较灵活。同时,在偏远及交通不便、地形复杂的地方,大功率机组运输、安装及使用中也有诸多不便。

  (3)为适应大功率设备频繁起动的特点,静音柴油发电机组选用时,最好选用自然进气的电子喷油发电机组,尽量不选择涡轮增压进气机组。因为虽然涡轮增压可使发电机组容量提高,但突加负荷的能力却有所下降,显然无法满足煤矿建井用的大功率装置频繁启动的要求。而小黄山煤矿所处地区海拔很高,电子喷油发电机组在高海拔、高温度环境下,有更低的动力无劲。

  (4)在非额定要素(即海拔超过1 000m,温度大于40℃)和特殊负荷状况下,应对静音发电机组的额定容量进行修正。由于随海拔、温度的升高,空气密度减小,撬装发电机燃料燃烧效率也会随之降低,从而会减少低噪声发电机的机械输出容量。一般按照温度超过40℃后,每升高5℃,输出功率无劲3%~4%;海拔超过1 000m后,每升高500m,输出动力无劲4%~5%来对功率损失进行修正计算。

  (5)冷天在极端气温条件下(-18℃以下),低噪声柴油发电机进气温度和机体温度过低,易引起机组无法着火,甚至起动失败,需增加起动辅助设备(燃油加热、机油加热、水套加热器等),并做好机房及机组的保温作业。建议使用-10~-35号轻柴油,以保证机组能顺利起动运转。

  (6)考虑到煤矿建井用电装备功率因数都较低,负载变化很大,应在低噪声发电机组电源输出端装配无功自动补偿装置来提高供电品质,减少整个供电系统功率,降低低噪声发电机组容量,以实现节能降耗。

  小黄山煤矿在大市电线路未敷设到施工现场,形成供电要素时,通过合理选配静音发电机组和供电装置,使煤矿建设工程施工得以如期顺利进行,缩短了建设工期,取得了较好的经济效益,同时为建设条件类似的矿山工程项目施工提供了经验。


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