W głębokich szybach węglowych, tunelach transportowych rud metali oraz podziemnych zbiornikach odprowadzających wodę, względna wilgotność powietrza zwykle utrzymuje się na poziomie od 90% do 98%, podczas gdy wyciek wody gruntowej i rozpylania mokrej zawiesiny do ograniczania pyłu nasączają zewnętrzne powierzchnie maszyn. W przeciwieństwie do urządzeń fabrycznych działających w stałych warunkach otoczenia, sprzęt podziemny Silnik przemysłowy do zastosowań górniczych doświadcza każdego dnia skrajnych cykli naprzemiennych wilgotno-suchych oraz gorąco-zimnych. Podczas intensywnych zmian eksploatacji rud ciężkie obciążenie mechaniczne nagrzewa korpus silnika i usuwa wilgoć z jego wnętrza; natomiast po wyłączeniu taśmy transportowej, kruszarki lub pompy pomocniczej między zmianami silnik szybko ochładza się w tunelu nasączonym wodą — co powoduje kondensację wewnątrz urządzenia oraz „oddychanie” wilgocią.
Rekordy konserwacji z operacji górniczych podziemnych wykazują, że ponad 60% wczesnych uszkodzeń uzwojeń stojana wynika nie z prostego przeciążenia termicznego, lecz z cyklicznego pogarszania się izolacji pod wpływem wilgotnego ciepła oraz przeskoków napięcia w miejscach przyłączeniowych spowodowanych powtarzającymi się zmianami temperatury podczas cykli uruchamiania i zatrzymywania. Jeśli silnik przemysłowy górniczy nie jest wyposażony w barierę przeciwwilgociową z impregnacją próżniową oraz technologię uszczelnienia z wyrównaniem ciśnienia, naprzemienne cykle wilgotny–suchy szybko korozerują wewnętrzne blachy rdzenia i powodują wybuchowe zwarciach fazowo-ziemne. Modernizacja do silnika przemysłowego górniczego wzmocnionego przeciw wilgoci, zaprojektowanego przez ENNENG, eliminuje naprężenia spowodowane cykliczną kondensacją i wydłuża czas eksploatacji podziemnej w najbardziej wymagających cyklach roboczych w warunkach podziemnych.

Aspekty techniczne: Jak naprzemienne cykle wilgotny–suchy niszczą standardowe silniki górnicze
Efekt termiczny "oddychania" i kondensacja w jamie wewnętrznej
Gdy tradycyjny silnik podziemny pracuje w pełnym obciążeniu, powietrze uwięzione w jamie stojana nagrzewa się, rozszerza się i ulatnia przez standardowe uszczelki typu „wargowe” na wałku. Gdy zmiana się kończy i silnik zostaje odłączony od zasilania, powietrze wewnętrzne ochładza się i kurczy, tworząc częściową próżnię w obudowie silnika. Różnica ciśnień powoduje, że wilgotne, zawierające kurz powietrze podziemne jest ssane z powrotem przez mikroskopijne szczeliny uszczelek oraz przelotki kablowe – zjawisko to w inżynierii maszyn wirujących określa się mianem „efektu oddychania”. Gdy temperatura obudowy silnika spada poniżej punktu rosy panującego pod ziemią, ssana para wodna skrapla się w postaci kropelek cieczy bezpośrednio na końcówkach uzwojeń stojana oraz na bieżniach łożysk.
Pęknięcie lakieru mikrokapilarnego oraz odporność impregnacji VPI w silnikach górniczych ENNENG
W trakcie setek cykli naprzemiennych faz pracy w wysokiej temperaturze i suchym środowisku oraz faz postoju w niskiej temperaturze i wilgotnym środowisku standardowe uzwojenia pokryte lakierem metodą zanurzeniową ulegają różnicowemu rozszerzaniu termicznemu oraz pochłanianiu wilgoci. ENNENG Silnik przemysłowy do zastosowań górniczych przeciwdziała zmęczeniu cyklicznemu spowodowanemu naprzemienną wilgotnością i suchością dzięki trzem kluczowym innowacjom w zakresie elektromagnetyzmu i izolacji:
-
Mniejsze wahania temperatury pracy (Delta-T): Wyeliminowanie strat miedzi wzbudzenia wirnika poprzez zastosowanie synchronicznego wirnika z magnesami trwałymi znacznie obniża wzrost temperatury w warunkach pełnego obciążenia – co redukuje różnicę ciśnień powodującą rozszerzanie się i kurczenie się wewnętrznego powietrza, a tym samym przepływ wilgoci pomiędzy cyklami pracy.
-
100-procentowa impregnacja pod próżnią bez pustych przestrzeni (VPI): Uzwojenia stojana poddawane są wieloetapowej obróbce bezrozpuszczalnikowym epoksydowym VPI, która wypełnia każdą mikroskopijną przestrzeń powietrzną między przewodami miedzianymi, zapobiegając kapilarnemu przenikaniu wilgoci podczas cykli wyłączenia w wilgotnych warunkach.
-
Hidrofobowe, zapobiegające śladom elektrycznym hermetyzowanie końcówek uzwojenia: Końcówki uzwojenia są uszczelniane wysokoprzepuszczalnymi, odpornymi na wilgoć pokryciami konformalnymi, które uniemożliwiają tworzenie się mostków przeciekowych przez przewodzącą pył węglowy lub siarczkowy w obecności wilgoci.
Główne zalety systemów silnikowych ENNENG przeznaczonych dla górnictwa
Niezawodne uruchamianie w zimnych i wilgotnych warunkach w sieciach podziemnych o napięciu od 110 V do 690 V
Najbardziej niebezpiecznym momentem dla silnika podziemnego jest jego ponowne uruchomienie po długotrwałym przestoju w wilgotnych warunkach, kiedy wilgoć skrapla się na izolacji uzwojeń, a długie przewody zasilające doznają spadków napięcia przy starcie. Silniki przemysłowe ENNENG do górnictwa zaprojektowano do pracy w jednolitym zakresie napięć 110 V–690 V i charakteryzują się wysoką opornością izolacji (>500 MΩ nawet w atmosferze o wilgotności względnej 95 %) oraz zapewniają płynne, wysokoprzyspieszeniowe rozruchy wektorowe przy niskim prądzie pobieranym przy starcie. Poza napędami do ruchu podziemnego ENNENG oferuje kompleksową infrastrukturę energetyczną dla placówek górniczych, dostarczając generatorów z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy 5 kW–5 MW (110 V–690 V) oraz turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu w zakresie mocy 1 kW–10 kW (z naciskiem na modele 3 kW, 5 kW i 10 kW) przeznaczonych do monitoringu wentylacji powierzchniowej oraz mikrosieci energetycznych dla odległych obozów.
Zgodne z normami IEC 60068-2-30 (test Db), IEC 60034-18-31 oraz IEC 60034-5
Weryfikacja silnika przemysłowego do górnictwa pod kątem cyklicznej wilgoci w warunkach podziemnych wymaga przestrzegania surowych międzynarodowych norm środowiskowych i dielektrycznych. Systemy izolacji ENNENG są kwalifikowane zgodnie z normą IEC 60068-2-30 (Badania środowiskowe – Część 2-30: Badanie Db: Cykliczna wilgotność ciepła, cykl 12 h + 12 h), która poddaje komponenty powtarzającym się 24-godzinnym cyklom zmieniającym się pomiędzy temperaturą +25°C a +55°C przy wilgotności względnej przekraczającej 95 %, celem celowego wywołania skroplenia na powierzchni. Ponadto odporność termiczna i środowiskowa spełnia normę funkcjonalnej oceny IEC 60034-18-31, natomiast obudowy wielokomorowe z żeliwa odlewanej spełniają klasyfikacje ochrony IP65/IP66 zgodnie z normą IEC 60034-5 (ochrona przed strumieniem wody i pyłem).
Scenariusze zastosowań przemysłowych oraz przewodnik konserwacji inżynierskiej
1. Pompy odwadniające do zbiorników szybowych o pracy przerywanej oraz taśmy skrapaczowe obsługiwane w zmianach
W głębokich stacjach odwadniania zbiorników oraz w korytarzach transportu partiiowo-przerobowego pompy i taśmy przesyłowe włączają się i wyłączają automatycznie zgodnie z przepływem wody lub poziomem rudy w zbiornikach magazynowych. Zastosowanie silnika przemysłowego do górnictwa firmy ENNENG eliminuje uszkodzenia spowodowane uziemieniem przez skroplinę oraz korozję punktową łożysk podczas okresów postoju w warunkach wysokiej wilgotności.
2. Praktyczne protokoły doboru, inspekcji i konserwacji
Aby maksymalnie wydłużyć czas użytkowania silnika przemysłowego do górnictwa w warunkach podziemnych przy ekstremalnych cyklach naprzemiennego wilgotnego i suchego działania, należy zastosować następujące praktyki inżynierskie:
-
Zainstalować automatyczne ogrzewacze przestrzeni zapobiegające skroplinie: Zastosować wbudowane ogrzewacze przestrzeni stojana o napięciu 110 V lub 220 V, połączone blokadą z wyzwalaczem silnika, tak aby elementy grzejne aktywowały się natychmiast po wyłączeniu silnika, utrzymując temperaturę wewnątrz obudowy o 5–8 °C powyżej temperatury otoczenia w tunelu.
-
Zastosować zawory odparowawczo-odpływowe hydrofobowe: Zainstalować wentylacyjne/odpływowe korki z spiekanego stali nierdzewnej w najniższym punkcie obudowy silnika przemysłowego do górnictwa, aby bezpiecznie wyrównać ciśnienie powietrza wewnątrz i odprowadzić skroplinę na zewnątrz.
-
Zastosować syntetyczny, nierozpuszczalny w wodzie smar poliurea lub smar wapniowo-sulfonianowy: Smarować uszczelki wałkowe wielobieżne i łożyska smarem hydrofobowym, który odpiera emulsję i wypłukiwanie pod wpływem strumieni wody występujących w kopalniach.
-
Przeprowadzać audyty wskaźnika polaryzacji (PI) za pomocą miernika oporności izolacji: Podczas przeglądów kwartalnych mierzyć stosunek oporności izolacji po 10 minutach do oporności izolacji po 1 minucie (wskaźnik polaryzacji zgodnie z normą IEEE 43), aby potwierdzić brak absorpcji wilgoci w uzwojeniach stojana.
Zalety dostosowania ENNENG
Środowiska podziemnych kopalni różnią się znacznie pod względem głębokości, temperatury skał geotermalnych, kwasowości wód gruntowych oraz wysokości prześwitu w tunelach. Zespół inżynierów ENNENG dostosowuje serię silników przemysłowych do górnictwa w zakresie napięć od 110 V do 690 V — zastosowując obudowy chłodzące ze stali nierdzewnej (IC71W), komory zaciskowe odporno na wybuchy, wbudowane czujniki temperatury PT100/PTC oraz niestandardowe kształty podstaw montażowych, aby zapewnić funkcjonalność przez dziesięciolecia cykli wilgotno-suchych warunków podziemnych.
Skontaktuj się z ENNENG już dziś.
Zasięgnij informacji w Zespół inżynierów silników do górnictwa firmy ENNENG do dobrania silnika przemysłowego do górnictwa odpornego na wilgotne i gorące warunki, dostosowanego do konkretnych warunków panujących w Twojej kopalni podziemnej.
Często zadawane pytania
Pytanie: Dlaczego naprzemienne cykle wilgotno-suchego działania są bardziej szkodliwe dla silnika przemysłowego do górnictwa niż stałe działanie w wysokiej temperaturze?
A:Gdy standardowy silnik pracuje w sposób ciągły, ciepło powstające w jego wnętrzu utrzymuje uzwojenia w stanie suchym. Jednak podczas cyklicznej pracy silnika – przeplatającej się gorącymi okresami eksploatacji i zimnymi okresami postoju przy wilgotności powietrza dochodzącej do 95% – ochładzające się powietrze wewnątrz silnika kurczy się i zasysa wilgotne powietrze z otoczenia przez uszczelki wału. Ten cykliczny „oddech” powoduje skraplanie się pary wodnej bezpośrednio na uzwojeniach i łożyskach, co prowadzi do szybkiego uszkodzenia izolacji w niechronionych silnikach.
P: W jaki sposób ENNENG chroni przemysłowy silnik górniczy przed kondensacją wilgoci zgodnie z normą IEC 60068-2-30?
A:ENNENG eliminuje straty miedzi wirnika związane z ciepłem, aby zmniejszyć wahania temperatury wewnętrznej, które powodują „oddech wilgoci”, uszczelnia obudowę za pomocą wielopoziomowych barier labiryntowych o stopniu ochrony IP65/IP66 oraz poddaje uzwojenia stojana próżniowo-cisnieniowej impregnacji (VPI) żywicą epoksydową bez żadnych pustych przestrzeni. W połączeniu z grzejnikami przestrzeni zapobiegającymi kondensacji przemysłowy silnik górniczy zachowuje wysoką wytrzymałość dielektryczną nawet po tysiącach cykli zmian wilgotności i suszy.
P: Jakie napięcia i moce generowane oferuje ENNENG dla kompleksowych operacji górniczych?
A:ENNENG produkuje swoją serię silników przemysłowych górniczych oraz maszyn elektrycznych obrotowych w jednolitym zakresie napięć od 110 V do 690 V, aby dopasować je do sieci transformatorowych podziemnych. Dla obiektów powierzchniowych kopalni oraz zasilania odległych miejsc poza siecią ENNENG produkuję także generatory z magnesami trwałymi w jednolitym zakresie mocy od 5 kW do 5 MW oraz turbiny wiatrowe o pionowej osi od 1 kW do 10 kW