3.2.1.Giải pháp lắp thiết bị nghịch lưu trả điện về lưới
Theo phân tích trong chương 2, trong q trình thả tải, năng lượng phát ra được đốt trên giàn trở xả. Phụ thuộc vào mức chênh cao, năng lượng tiêu thụ trên giàn điện trở xả là khác nhau.
Kết quả đo năng lượng tiêu thụ trên giàn điện trở xả đối với hệ thống tời SJ - 1600 và hệ thống tời JK2.5x2.0P mặt bằng +17 Công ty than Mạo Khê- TKV:
* Hệ thống tời JK2.5x2.0P
Kết quả đo kiểm trên giàn điện trở phụ:Công suất tiêu thụ khi tời thả tải (một goong chứa vì chống gỗ) từ mặt bằng +17 xuống mức -150 dao động trong khoảng P=0÷ 21,81 kW; Cơng suất trung bình Ptb= 10,03 kW, trong thời gian thả tải t = 5 phút, tương ứng mức tiêu thụ điện năng trên giàn trở xả là A=0,84kWh. Tương tự như vậy, đối với quá trình thả tải khác kết quả đo kiểm được tổng hợp trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Điện năngtiêu thụ trên giàn điện trở xả tời JK2.5x2.0Pthả tải
TT Kết quả đo trên giàn điện trở xả
Ptb (kW) Thời gian ĐNTT (kWh)
Lần 1 10.03 5'00'' 0.84
Lần 2 9.71 4'10'' 0.81
Lần 3 10.7 6'05'' 0.89
Như vậy, theo số liệu trong bảng 3.1 giả sử một năm hệ thống tời chạy với 320 ngày/năm thì lượng điện năng tiêu thụ trên giàn điện trở xả là A≈5178.7÷8331.7 kWh.
* Hệ thống tời SJ - 1600
Kết quả đo kiểm trên giàn điện trở phụ: Công suất tiêu thụ khi tời thả tải (một goong chứa vì chống gỗ) từ mặt bằng +17 xuống mức -80 dao động trong khoảng P=0÷ 10.11 kW; Cơng suất trung bình Ptb= 4.5 kW trong thời
gian thả tải t = 4 phút 20 giây, tương ứng mức tiêu thụ điện năng trên giàn trở xả là A=0.33kWh. Tương tự như vậy, đối với quá trình thả tải khác kết quả đo kiểm được tổng hợp trong bảng 3.2.
Bảng 3.2Điện năngtiêu thụ trên giàn điện trở xả tời JK2.5x2.0Pthả tải
TT Kết quả đo trên giàn điện trở xả
Ptb (kW) Thời gian ĐNTT (kWh)
Lần 1 4.5 4'20'' 0.33
Lần 2 5.02 4'10'' 0.52
Lần 3 6.31 7'05'' 0.74
Như vậy, theo số liệu trong bảng 3.2 giả sử một năm hệ thống tời chạy với 320 ngày/năm thì lượng điện năng tiêu thụ trên giàn điện trở xả là A≈2496÷752 kWh.
Giải pháp kỹ thuật
Như vậy, trong quá trình thả tải lượng điện năng đốt trên giàn trở xả là khá lớn. Giải pháp đề xuất thay thế giàn trở xả bằng thiết bị nghịch lưu, biến nguồn điện một chiều thành nguồn xoay chiều có tần số và điện áp đầu ra theo quy định và phát lên lưới.
Sơ đồ nguyên lý giải pháp như hình 3.3.
Nghịch lưu độc lập và biến tần được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như cung cấp điện từ các nguồn độc lập như acquy, các hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng, luyện kim… Người ta thường phân loại nghịch lưu theo sơ đồ, ví dụ như nghịch lưu một pha, nghịch lưu ba pha. Người ta cũng có thể phân loại chúng theo quá trình điện từ xảy ra trong nghịch lưu như: nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng, nghịch lưu cộng hưởng. Ngồi ra cịn nhiều cách phân loại nghịch lưu nhưng hai cách trên là phổ biến hơn cả.
a) Nghịch lưu dòng
Sơ đồ nguyên lý được cho trên hình 3.4
Hình 3.4 Sơ đồ nghịch lưu dòng 3 pha
Trong thực tế nghịch lưu dịng ba pha được sử dụng phổ biến vì cơng suất của nó lớn và đáp ứng được các ứng dụng trong cơng nghiệp.
Để khố được các tiristo thì phải có các tụ chuyển mạch C1, C3, C5. Vì là nghịch lưu dịng nên nguồn đầu vào phải là nguồn dịng, vì vậy giá trị cuộn cảm Ld = ∞
Hình 3.5 Biểu đồ xung của nghịch lưu dòng 3 pha
Đảm bảo khoá được các tiristo chắc chắn và tạo ra dịng điện ba pha đối xứng thì luật dẫn điện của các tiristo phải tuân theo đồ thị như trên hình 3.5. Qua đồ thị ta thấy mỗi van động lực chỉ dẫn trong khoảng thời gian λ = 1200
. Quá trình chuyển mạch bao giờ cũng diễn ra đối với các van trong cùng một nhóm.
Trong nghịch lưu nguồn dịng vì tải ln mắc song song với tụ chuyển mạch nên giữa tải và tụ ln có sự trao đổi năng lượng, ảnh hưởng này làm cho đường đặc tính ngồi khá dốc và hạn chế vùng làm việc của nghịch lưu dòng. Để làm giảm ảnh hưởng của tải đến quá trình nạp của tụ C, người ta sử dụng điôt ngăn cách D1, D2, D3, D4, D5, D6 (trên hình 3.6).
Việc sử dụng các điôt này địi hỏi phía tụ chuyển mạch chia làm hai nhóm:
Nhóm C1, C3, C5 dùng để chuyển mạch cho các van T1, T3, T5. Nhóm C2, C4, C6 dùng để chuyển mạch cho các van T2, T4, T6. Nghịch lưu dịng như đã phân tích ở trên khơng chỉ tiêu thụ cơng suất phản kháng mà cịn phát ra cơng suất tác dụng vì dịng id khơng đổi hướng nhưng dấu của điện áp hai
đầu nguồn có thể đảo dấu. Điều đó có nghĩa là khi nghịch lưu làm việc với tải là động cơ điện xoay chiều động cơ có thể thực hiện hãm tái sinh.
Hình 3.6 Nghịch lưu dịng 3 pha có Điot ngăn cách
b) Nghịch lưu áp
Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn áp một chiều thành nguồn áp xoay chiều với tần số tùy ý.
Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụng phổ biến trong thực tế. Hơn nữa điện áp ra của nghịch lưu áp có thể điều chế theo phương pháp khác nhau để có thể giảm được sóng điều hịa bậc cao. Trước kia nghịch lưu áp bị hạn chế trong ứng dụng vì cơng suất của các van động lực điều khiển hồn tồn cịn nhỏ. Hơn nữa việc sử dụng nghịch lưu áp bằng tiristo khiến cho hiệu suất của bộ biến đổi giảm, sơ đồ điều khiển phức tạp.
Ngày nay công suất của các van động lực IGBT, GTO, MOSFET càng trở nên lớn và có kích thước gọn nhẹ, do đó nghịch lưu áp trở thành bộ biến đổi thơng dụng và được chuẩn hóa trong các bộ biến tần cơng nghiệp. Do đó sơ đồ nghịch lưu áp trình bày sau đây sử dụng van điều khiển hoàn toàn.
Trong quá trình nghiên cứu ta giả thiết các van động lực là các khóa điện tử lý tưởng, tức là thời gian đóng và mở bằng khơng nên điện trở nguồn bằng khơng.
Hình 3.7 Sơ đồ nghịch lưu áp 3 pha
Hình 3.8 Luật điều khiển các Tiristo
Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha hình 3.7 được ghép từ ba sơ đồ một pha có điểm trung tính. Để đơn giản hóa việc tính tốn ta giả thiết như sau:
Giả thiết các van là lý tưởng, nguồn có nội trở nhỏ vô cùng và dẫn điện theo hai chiều.
Van động lực cơ bản T1, T2, T3, T4, T5, T6 làm việc với độ dẫn điện λ = 1800
, Za = Zb = Zc.
Các điôt D1, D2, D3, D4, D5, D6 làm chức năng trả năng lượng về nguồn và tụ C đảm bảo nguồn cấp là nguồn áp đồng thời tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải. Ta xét cụ thể nguyên lý và luật điều khiển cho các tiristo như sau:
Để đảm bảo tạo ra điện áp ba pha đối xứng luật dẫn điện của các van phải tuân theo đồ thị như trên hình 3.8
Như vậy T1, T4 dẫn điện lệch nhau 1800
và tạo ra pha A. T3, T6 dẫn điện lệch nhau 1800
để tạo ra pha B. T5, T2 dẫn điện lệch nhau 1800 để tạo ra pha C, và các pha lệch nhau 1200.
Hình 3.9 Điện áp trên tải của bộ nghịch lưu
3.2.2.Giải pháp quản lý nâng cao hiệu quả sử dụng tời trục
Để các hệ thống tời trục được hoạt động tốt và có hiệu quả, yêu cầu tất cả từ cấp quản lý đến công nhân vận hành, phải hiểu biết và tuân thủ đúng
quy định vận hành, kiểm tra, bão dưỡng,... như sau:
Nắm vững các quy định chung về các hệ thống tời trục của mỏ. Phân cấp trách nhiệm quản lý, vận hành kiểm tra hệ thống thiết bị tời trục mỏ
a) Các quy định chung về hệ thống tời trục mỏ:
1. Hệ thống thiết bị tời trục mỏ phải được kiểm tra kỹ thuật an toàn hàng ca, hàng tuần, hàng tháng, hàng quý và hàng năm theo đúng hướng dẫn QCVN 02:2016/BCT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn tời trục mỏ”.
2. Các chức danh theo trách nhiệm được quy định về công tác kiểm tra định kỳ hệ thống tời trục mỏ phải tham gia kiểm tra và ký xác nhận sau khi đưa ra nhận xét và xử lý thơng số kỹ thuật an tồn đối với tời trục mỏ đã kiểm tra.
3. Kết quả kiểm tra phải được ghi vào sổ kiểm tra thiết bị tời trục mỏ theo quy định.
4. Kết quả kiểm tra phải được các chức danh theo quy định xem xét, xử lý và đưa ra các quyết định cần thiết đảm bảo tời trục mỏ làm việc an toàn.
5. Khi phát hiện tời trục mỏ khơng đảm bảo an tồn phải dừng tời trục mỏ và báo cáo cấp trên để xử lý.
6. Giám sát kiểm tra hàng ca, hàng tuần: Thợ vận hành, sửa chữa, Phó quản đốc kỹ thuật (trực ca), Quản đốc phân xưởng
7. Giám sát kiểm tra hàng tháng, quý, sáu tháng, một năm: Thợ vận hành, sửa chữa, cán bộ phụ trách tời trục mỏ phòng CV, người theo dõi an toàn tời trục mỏ thuộc phịng An tồn.
8. Xử lý kết quả kiểm tra: Các thành phần kiểm tra, giám sát phải đưa ra nhận xét về tình trạng kỹ thuật an tồn của tời trục mỏ. Chịu trách nhiệm về kết luận tình trạng kỹ thuật an toàn sau kiểm tra tời trục mỏ được phân cấp như sau:
a. Kiểm tra hàng ca: Phó quản đốc kỹ thuật (trực ca). b. Kiểm tra hàng tuần: Quản đốc phân xưởng.
c. Kiểm tra hàng tháng: Phụ trách tời trục mỏ thuộc phòng Cơ điện - vận tải, cán bộ theo dõi tời trục mỏ phòng AT
d. Kiểm tra hàng quý: Trưởng phòng Cơ điện – vận tải.
e. Kiểm tra sáu tháng: Phó Giám đốc phụ trách cơ điện – vận tải. f. Kiểm tra 1 năm: Phó Giám đốc phụ trách cơ điện- vận tải.
b) Phân cấp trách nhiệm quản lý, vận hành kiểm tra hệ thống thiết bị tời trục mỏ
Trách nhiệm quản lý, vận hành hệ thống thiết bị trục tải mỏ: 1. Phó Giám đốc phụ trách Cơ điện; Trưởng phịng CV.
Hiểu rõ và tổ chức triển khai thực hiện các yêu cầu về an tời trục mỏ được quy định theo quy chuẩn QCVN 02:2016/BCT và các văn bản quy phạm khác liên quan đến công tác quản lý, sử dụng thiết bị tời trục mỏ.
Đánh giá được các nguy cơ rủi ro và biết ứng xử các tình huống khẩn cấp liên quan đến thiết bị tời trục mỏ trong phạm vi quản lý để quyết định cho phép tời trục mỏ hoạt động hay dừng tời để tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng.
2. Người phụ trách (Chuyên trách hoặc kiêm nhiệm) thuộc phòng CV.
Hiểu rõ và biết triển khai thực hiện các yêu cầu về an toàn tời trục mỏ theo quy chuẩn QCVN 02:2016/BCT và các văn bản quy phạm khác.
Nắm vững về cấu tạo nguyên lý làm việc, các thông số kỹ thuật của tời trục mỏ và các nguy cơ mất an toàn trong vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tời trục mỏ.
Có khả năng tổ chức vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa tời trục mỏ an toàn.
Giám sát các đơn vị thí nghiệm, hiệu chỉnh và kiểm định thực hiện đúng và đủ các nội dung thử nghiệm, hiệu chỉnh và kiểm định.
Có khả năng xác định các thơng số khơng an tồn của tời trục mỏ để báo cáo cấp trên quyết định dừng hoặc tiếp tục cho tời trục mỏ hoạt động.
Biết đánh giá được các nguy cơ rủi ro và biết ứng xử các tình huống khẩn cấp liên quan đến thiết bị tời trục mỏ trong phạm vi quản lý.
Hiểu rõ trách nhiệm, quyền hạn được giao trongphân cấp quản lý, vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tời trục mỏ.
3. Quản đốc, phó Quản đốc kỹ thuật (trực ca) phân xưởng quản lý, vận hành tời trục mỏ.
Hiểu rõ và biết triển khai thực hiện các yêu cầu an toàn về thiết bị tời trục mỏ theo quy chuẩn an toàn và các văn bản quy phạm khác liên quan đến thiết bị tời trục mỏ.
Nắm vững về cấu tạo nguyên lý làm việc, các thơng số kỹ thuật an tồn và các nguy cơ mất an toàn trong vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tời trục mỏ.
Tổ chức vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tời trục mỏ an toàn.
Giám sát các đơn vị thí nghiệm, hiệu chỉnh và kiểm định thực hiện đúng và đủ các nội dung thử nghiệm, hiệu chỉnh và kiểm định.
Xác định được các thông số không an tồn trong q trình vận hành để báo cáo cấp trên quyết định dừng hoặc tiếp tục cho thiết bị tời trục mỏ hoạt động.
Đánh giá và đề ra được các nguy cơ, tình huống rủi ro và biết ứng xử các tình huống đến khẩn cấp liên quan đến thiết bị tời trục mỏ trong phạm vi quản lý để đảm bảo an toàn cho sản xuất.
cấp quản lý, vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị tời trục mỏ được Giám đốc giao quản lý.
4. Người vận hành tời trục mỏ:
Khi chở hàng: Phải là người có thời gian làm việc ở mỏ ít nhất một năm, qua lớp đào tạo huấn luyện vận hành chuyên ngành, đã qua 2 tháng thực hành tại tời trục mỏ đó, qua sát hạch đạt yêu cầu và được Giám đốc Công ty ra quyết định cho phép vận hành.
Khi chở người và hàng – người: Cũng như trục tải nhiều cáp, phải là người đã qua lớp đào tạo vận hành tời trục mỏ và được thực tập vận hành có kèm cặp tại tời trục mỏ đó ít nhất 1 năm, qua sát hạch đạt yêu cầu và được Giám đốc công ty quyết định cho phép vận hành.
Phải nắm vững cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành và thành thạo các thao tác vận hành, các yêu cầu về an toàn khi vận hành tời trục mỏ, nguyên nhân gây sự cố và phương pháp xử lý sự cố, các biện pháp phòng ngừa.
Nắm vững các quy định về tín hiệu vận hành tời trục mỏ.
Kiểm tra an toàn tời trục mỏ đầu ca và giám sát thợ kiểm tra an toàn tời trục mỏ đầu ca.
Đánh giá các nguy cơ rủi ro và xử lý các tình huống khẩn cấp liên quan tới tời trục mỏ trong phạm vi quản lý, vận hành.
Thực hiện đầy đủ trách nhiệm, quyền hạn được giao trong công việc phân cấp quản lý vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa tời trục mỏ trong phạm vi quản lý.
5. Người vận hành tín hiệu tời trục mỏ.
Được đào tạo, huấn luyện về vận hành tín hiệu tời trục mỏ. Nắm vững cấu tạo, nguyên lý hoạt động, quy định về tín hiệu và các yêu cầu về an tồn khi vận hành tín hiệu tời trục mỏ, qua sát hạch đạt yêu cầu và được Giám
đốc công ty quyết định bố trí cơng việc vận hành tín hiệu tời trục.
Phải nắm vững các yêu cầu về an toàn: Đưa người vào toa xe chở người; biết kiểm tra an tồn về cáp thép, cơ cấu móc nối toa xe chở người, các u cầu an tồn của cơ cấu móc cáp chính, móc cáp phụ, chốt đóng móc cáp tời trục mỏ. Kiểm tra kỹ thuật các phương tiện vận tải qua đường trục; kiểm tra an tồn toa xe trước khi phát tín hiệu; quy định an tồn đi lại trong giếng nghiêng; biết kiểm tra kỹ thuật an tồn của hệ thống tín hiệu.
Đánh giá các nguy cơ rủi ro và xử lý các tình huống khẩn cấp liên quan tới tời trục mỏ trong phạm vi quản lý, vận hành.
Thực hiện đầy đủ trách nhiệm, quyền hạn được giao trong công việc phân cấp quản lý vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa tời trục mỏ trong phạm vi quản lý.
6. Người kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa tời trục mỏ phải.