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柴油发电机组在煤矿建设工程中的应用

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柴油发电机组在煤矿建设工程中的应用

责任编辑:7m比分足球比分??? 发布时间:2020-11-10 ??? 【

 介绍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,使用柴油发电机组供电的情况。根据煤矿建井供电特点,合理选配了柴油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提供了经验。

关键词柴油发电机组;煤矿建设;供电系统;西部地区;选型

柴油发电机组作为自备临时供电电源,广泛地应用于矿山、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。由于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,气候条件恶劣,大电网供电线路一时无法到达;或已有电网供电(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柴油发电机组提供。

1 煤矿建设施工用电特点及供电系统

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,布置主、副、风3个立井井筒。

矿井建设前期没有大电网供电,我单位采用了多台柴油发电机组并联运行的供电系统,以满足施工需要。凿井施工期间,选用JK-2.5型提升机(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)绕线式异步电动机;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。凿井设备用电具有负荷变化大,高、低压大负荷设备启动频繁等特点;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,且要求供电系统安全可靠,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荷Sc为2 347.14kVA,其中高压(6kV)负荷为1 633.07kVA。供电系统采用多台柴油发电机组并联运行供电,高压供电采用电力变压器升压供电的运行方式。根据高压用电负荷统计容量及提升机频繁启动的特点,高压供电选用2台S11-1000kVA/6kV/0.4kV电力变压器并联运行,每台变压器用2台柴油发电机并联供电(见附图)。供电系统可根据高压用电设备投入运行容量的大小,灵活确定变压器和柴油发电机组运行的台数,使整个供电系统保持在安全、经济、可靠的状态下运行。

2 柴油发电机组容量计算和台数的确定

根据施工最大用电负荷计算容量,进而确定柴油发电机组台数。

目前,还没有柴油发电机组在矿井建设施工中使用的统一标准。根据文献[1],所选取的柴油发电机组容量Se必须大于最大用电负荷计算容量Sc;同时,考虑运行机组的实际输出功率,还必须留有10%~15%的富裕量[2],即Se>1.1Sc≈2 581.85kVA。

根据文献[3],机组连续运行超过12h时(在按使用说明书规定进行保养的条件下),其输出功率应按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连续供电和负荷变化的需要。即柴油发电机组容量Se应大于Sc/0.9≈2 607.93kVA。

选用5台额定输出功率为625kVA(500kW)的柴油发电机组并联运行,机组总容量为3 125kVA (2 500kW),大于修正后的容量2 607.93kVA。这样,可随时根据用电负荷的变化,灵活确定投入运行的柴油发电机组台数,使柴油发电机组处于经济负荷下运行,以减少燃油消耗,降低发电成本。

附图 小黄山煤矿建井施工供电系统

为确保供电系统安全可靠,增加柴油发电机组运行的稳定性和灵活性,柴油发电机组应互为备用。

3 柴油发电机组容量校验

凿井施工期间使用的3台提升机的高压绕线式异步电动机功率分别为475,475和630kW,平均每台不到10min就启动1次,按最大1台电动机启动条件来校验柴油发电机组容量:

PeKP1+P[4]=2 140.61kW

式中:Pe为柴油发电机组额定功率,kW。K为最大1台电动机的最小启动倍数,取1.2(转子采用串金属电阻8级降压启动,根据经验,启动电流倍数一般不超过1.1~1.2)。P1为最大1台电动机额定功率,630kW。P为最大1台电动机启动之前,发电机已带的负荷;根据计算,P=1 384.61kW。

实际所选用的柴油发电机组功率为2 500kW(3 125kVA)>2 140.61kW,能够满足最大负荷启动要求。

柴油发电机组最佳经济运行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;并且可以根据负荷变化情况,适时改变发电机组运行台数,使柴油发电机组始终处在最佳经济状态下运行。

4 柴油发电机组运行管理

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,油箱容量按机组8h耗油量计算(通常为225g/(kW·h))。机组运行时,要认真执行柴油发电机组操作规程(含并机操作规程)、维修保养制度和机站管理制度,并严格按照规程、规范及产品说明书中的要求进行巡视检查;要随时注意观察机器排气烟色,发现故障隐患,要及时采取措施加以排除,确保机组运行状态良好。并机时要先行空载运转,并确保并机机组电压相等、频率相同、相序一致,不产生环流和冲击电流,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荷变化情况,及时调整发电机组运行台数,尽量降低燃油消耗。

5 注意事项

(1)在柴油发电机组选型时,同一供电系统的机组要选用同一厂家的同一规格型号、同等容量的产品,以方便维修与管理,易于并机运行。

(2)考虑机组运行的经济性和灵活性,柴油发电机组选型时,单机容量不宜过大(容量大,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,大容量机组运输、安装及使用中也有诸多不便。

(3)为适应大功率设备频繁启动的特点,柴油发电机组选型时,最好选用自然进气的电子喷油发电机组,尽量不选用涡轮增压进气机组。因为虽然涡轮增压可使发动机功率提高,但突加负载的能力却有所下降,显然不能满足煤矿建井用的大功率设备频繁启动的要求。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,有更低的功率下降。

(4)在非额定条件(即海拔超过1 000m,温度大于40℃)和特殊负载情况下,应对柴油发电机组的额定功率进行修正。因为随海拔、温度的升高,空气密度降低,柴油机燃料燃烧效率也会随之降低,从而会降低柴油机的机械输出功率。通常按照温度超过40℃后,每升高5℃,输出功率下降3%~4%;海拔超过1 000m后,每升高500m,输出功率下降4%~5%来对功率损失进行修正计算。

(5)冬季在极端气温条件下(-18℃以下),柴油发电机进气温度和机体温度较低,易导致机组启动困难,甚至启动失败,需增加启动辅助设备(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工作。建议使用-10~-35号轻柴油,以保证机组能顺利启动运行。

(6)考虑到煤矿建井用电设备功率因数都较低,负荷变化很大,应在柴油发电机组电源输出端安装无功自动补偿装置来提高供电质量,降低整个供电系统容量,减小柴油发电机组容量,以实现节能降耗。

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小黄山煤矿在大电网线路未敷设到施工现场,形成供电条件时,通过合理选配柴油发电机组和供电系统,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提供了经验。


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