Мобильная карьерная дизельгенераторная станция: опыт проектирования и эксплуатации

Электроснабжение электрических экскаваторов и других горных машин на карьерах осуществляется от стационарных или передвижных линий. При изменении фронта работ для передвижения машин обычно используют специальные кабельные присоединения к приключательным пунктам на карьерах. При отсутствии электрических линий в местах перемещения экскаваторов применяются автономные мобильные дизельные электростанции. Приведены результаты проектирования, исследования и промышленной эксплуатации высоковольтных (6 кВ) станций для перегона экскаваторов и буровых станков с различными типами приводных двигателей хода постоянного и переменного тока на карьерах. Основные компоненты станции: дизельный двигатель, генератор, высоковольтное распределительное устройство, система управления, контроля и защиты, размещенные на автомобиле КАМАЗ. Станция подключается к экскаватору с помощью штатного кабеля. При подключении возможна частичная работа всех приводов главного движения. Управление осуществляется машинистом из кабины. Работают все системы экскаватора, в том числе устройства защиты, контроля и информационно-диагностическая система. Станция отвечает требованиям по безопасности к электрооборудованию горных предприятий, установленным действующими нормативными документами. При однофазном замыкании на корпус микроконтроллерная защита перегонной станции обеспечивает отключение в течение 70 мс. Приведены результаты расчетов мощности энергетической установки для перегона различных экскаваторов. Высоковольтные перегонные станции в настоящее время успешно эксплуатируются в АО «Апатит», ОАО «Лебединский ГОК» и ООО «Эльгауголь». Приведены результаты экспериментальных исследований электроэнергетических процессов при перегоне экскаваторов.

Малафеев С. И., Серебренников Н. А. Мобильная карьерная дизельгенераторная станция: опыт проектирования и эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 8. – С. 152–164. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_ 8_0_152.

Малафеев Сергей Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор, Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых; главный научный сотрудник, e-mail: simalafeev@gmail.com; sim@jpc.ru,
Серебренников Николай Александрович¹ — генеральный директор, e-mail: serebrennikov@jpc.ru,
¹ ООО Компания «Объединенная Энергия».

Малафеев С.И., e-mail: simalafeev@gmail.com.

1. Hustrulid W., Kuchta M., Martin R. Open pit mine planning & design. Vol. 1. Fundamentals. CRC Press. London–New-York–Leiden. 2013, 1306 p.

2. Czaplicki J. M. Mining equipment and systems. Theory and practice of exploitation and reliability. CRC Press, Balkema. London–New-York–Leiden. 2010, 285 p.

3. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. — 2020. — Т. 242. — С. 228—233. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.228.

4. Бабокин Г. И. Оценка влияния технических параметров, условий и режима работы одноковшового экскаватора на эксплуатационную энергоэффективность // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 199—207. DOI: 10.25018/ 0236-1493-2019-11-0-199-207.

5. Manikandana P., Maitya T. Performance analysis of a digitally retrofitted ward— leonard control dragline—a case study in coal mine // Journal of Mining Science. 2020, vol. 56, no. 1, pp. 59—65. DOI: 10.1134/S106273912001648X.

6. Lajunen A., Sainio P., Laurila L., Pippuri-Mäkeläinen J., Tammi K. Overview of powertrain electrification and future scenarios for non-road mobile machinery // Energies. 2018, vol. 11, no. 5, article 1184. DOI: 10.3390/en11051184.

7. Хакулов В. А., Шаповалов В. А., Игнатов М. В., Исламова О. В. Совершенствование технологии проектирования и управления горными работами на основе функционирования интеллектуальных комплексов буровой станок — экскаватор — автосамосвал // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S37. — С. 271—281. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-37-271-281.

8. Ge L., Quan L., Zhang X., Dong Z., Yang J. Power matching and energy efficiency improvement of hydraulic excavator driven with speed and displacement variable power source // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019, vol. 32, no. 1, pp. 1—12. DOI: 10.1186/s10033019-0415-x.

9. Ertugrul N., Kani A. P., Davies M., Sbarbaro D., Morán L. Status of mine electrification and future potentials / 2020 International Conference on Smart Grids and Energy Systems (SGES), Perth, Australia. 2020, pp. 1—6. DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00034.

10. Bise C. J. Modern American coal mining: Methods and applications. Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. Englewood. 2013, 576 p.

11. Zhang T., Fu T., Yunhao Cui Y., Song X. Toward autonomous mining: design and development of an unmanned electric shovel via point cloud-based optimal trajectory planning // Frontiers of Mechanical Engineering. 2022, vol. 17, no. 3, article 30. DOI: 10.1007/s11465-022-0686-2.

12. Чулков Н. Н. Электрификация карьеров. — М.: Недра, 1974. — 344 с.

13. Malafeev S. I., Malafeev S. S. Analysis of a quarry mobile diesel generator station during the moving of an excavator / Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020), Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021, vol. II, pp. 803—810. DOI: 10.1007/978-3-030-54817-9_93.

14. Петерс Е. Р. Основы теории одноковшовых экскаваторов. — М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1955. — 260 с.

15. Malafeev S. I., Malafeev S. S. Investigation of electric power processes during the operation of a mining excavator / 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2019, pp. 1—6. DOI: 10.1109/ICIEAM.2019.8743002.

16. Стефановский Б. С., Доколин Ю. М., Сорокин В. П., Васильев Е. А., Корси Е. К., Скобцов Е. А. Испытания двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1972. — 368 с.

17. Павленко С. В., Маклаков В. Е., Хомяков С. Ф., Гончаров Е. Д. Патент РФ № 2330958, МПК Е01С 47/00. Устройство электропривода перегонной станции. Опубл. 10.08.2008. Бюл. № 22.

18. Mouni E., Moser S., Betge P., Morisseau V. Patent US 2016/0329847 A1. Int. Cl.: H02P 9/00; H02P 9/08. System for controlling a generator set. Pub. Date: Nov. 10. 2016, pp. 1—9.

19. Toader D., Vintan M., Solea C., Vesa D., Greconici M. Analysis of the possibilities of selective detection of a single line-to-ground fault in a medium voltage network with isolated neutral // Energies. 2021, vol. 14, no. 21, article 7019. DOI: 10.3390/en14217019.

20. Ляхомский А. В., Герасимов А. И., Перфильева Е. Н. Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 164—178. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-164-178.

21. Малафеев С. И., Микрюков В. И., Малафеева А. А. Высоковольтная карьерная перегонная станция: анализ электробезопасности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. — № 3. — С. 143—153. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_143.

22. Найденов А. И., Дмитриев Е. А. Параметры заземляющих устройств для защиты персонала и оборудования // Вестник ИрГТУ. — 2011. — № 11(58). — С. 109—112.