Συνηθισμένες Προκλήσεις Ψύξης στις Επιχειρήσεις Εξόρυξης

ΓΙΑΤΙ Ψυγεία για Ορυχεία Αποτυχία σε Ακραίες Υπόγειες Συνθήκες

Θερμική Υπερφόρτωση από τη Γεωθερμική Κλίση και το Θερμικό Φορτίο της Μηχανής

Ψυγεία για Ορυχεία αντιμετωπίζουν συνεχή θερμική τάση που προέρχεται από δύο βασικά προβλήματα, τα οποία συχνά υπερβαίνουν κατά πολύ τα όρια για τα οποία έχουν σχεδιαστεί. Πιο κάτω, η ίδια η γη αυξάνει τη θερμοκρασία καθώς εξορύσσουμε σε μεγαλύτερο βάθος. Για κάθε χιλιόμετρο βάθους, η θερμοκρασία αυξάνεται κατά περίπου 30 βαθμούς Κελσίου. Αυτό σημαίνει ότι σε πολύ βαθιές ορυχείες, η περιβάλλουσα θερμοκρασία μπορεί να ξεπεράσει τους 79 βαθμούς Κελσίου. Ταυτόχρονα, όλα αυτά τα μεγάλα μηχανήματα που λειτουργούν συνεχώς δημιουργούν τεράστιες ποσότητες επιπλέον θερμότητας. Οι εγκαταστάσεις διάτρησης, οι φορτωτές, όλα παράγουν θερμότητα αποβάθρωσης απλώς λόγω της συνεχούς λειτουργίας τους. Όταν συνδυάζονται, αυτοί οι παράγοντες οδηγούν τις θερμοκρασίες του ψυκτικού υγρού πέρα ​​από επικίνδυνα επίπεδα. Τι συμβαίνει στη συνέχεια; Εμφανίζεται βρασμός, δημιουργείται ατμοθυρίδωση και τελικά ο ψυγείας χάνει την ικανότητά του να μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα. Εάν δεν υπάρχει αρκετή ισχύς ψύξης, τα υλικά αρχίζουν να καταστρέφονται γρηγορότερα από το κανονικό και η απόδοση μειώνεται σταδιακά. Το αποτέλεσμα είναι μια καταβολική σπείρα, όπου η υπερθέρμανση προκαλεί την επιβράδυνση του εξοπλισμού, κάτι που καθιστά ακόμη χειρότερη την ψύξη, μέχρις ότου κάτι σπάσει εντελώς και χρειαστεί να αντικατασταθεί.

Μηχανική Τάση: Δόνηση, Εισχώρηση Σκόνης και Διαβρωτικά Ορυχεία Ατμοσφαίρες

Τα καλοριφέρ σε υπόγεια περιβάλλοντα υφίστανται σοβαρή φθορά λόγω των συνθηκών του περιβάλλοντος. Ο συνεχής κραδασμός που προκαλείται από εκρηκτικές εργασίες και τη μετακίνηση βαρέων μηχανημάτων δημιουργεί μικροσκοπικές ρωγμές στα υλικά του πυρήνα και στα σημεία συγκόλλησης με την πάροδο του χρόνου. Σωματίδια σκόνης που επιπλέουν στον αέρα φτάνουν συχνά επίπεδα άνω των 1.200 μερών ανά εκατομμύριο TDS, κατακάθονται στις ελάσματα των καλοριφέρ και μειώνουν την απόδοση μεταφοράς θερμότητας κατά περίπου 40 τοις εκατό. Παράλληλα, τα ορυκτά που βρίσκονται σε αιώρηση στο νερό ψύξης συσσωρεύονται ως αλοιφές, δημιουργώντας μονωτική επίδραση. Τα υπόγεια περιβάλλοντα έχουν συνήθως διαβρωτικές συνθήκες, με πολλές ενώσεις θείου και όξινα υπόγεια ύδατα, γεγονός που επιταχύνει τη διάβρωση περίπου πέντε φορές σε σύγκριση με την επιφάνεια. Όλα αυτά τα προβλήματα ενεργούν συνδυαστικά: οι μικροσκοπικές ρωγμές από τους κραδασμούς επιτρέπουν την είσοδο λειαντικών σωματιδίων σκόνης, ενώ η διάβρωση αποδυναμώνει το μέταλλο έναντι περαιτέρω ζημιάς από κραδασμούς. Τι συμβαίνει τελικά; Εμφανίζονται διαρροές σε πρώιμο στάδιο, ακολουθούμενες από πλήρη βλάβη των συστημάτων ψύξης. Αυτό όχι μόνο προκαλεί τη βλάβη ακριβών εξοπλισμών, αλλά επίσης θέτει σε κίνδυνο τους εργαζόμενους κατά τη διάρκεια εργασιών σε μεγάλο βάθος κάτω από την επιφάνεια.

Κύριοι Περιορισμοί Απόδοσης των Ψυγείων Εξόρυξης σε Πραγματικά Συστήματα Αερισμού

Περιορισμοί Ροής Αέρα: Απώλειες Τριβής, Διαρροές Αγωγών και Ελλείψεις Συμμόρφωσης με το ASHRAE

Τα συστήματα εξαερισμού υπόγεια συχνά αντιμετωπίζουν δυσκολίες στη διακίνηση επαρκούς ποσότητας αέρα προς τα καλοριφέρ λόγω των απωλειών πίεσης που συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου. Η διάβρωση εντός των αγωγών δημιουργεί τριβή, με αποτέλεσμα η ροή του αέρα να μειώνεται κατά περίπου 15 έως και 30 τοις εκατό. Και μην ξεχνάτε τις διαρροές στις παλιές συνδέσεις σωλήνων, οι οποίες επιδεινώνουν ακόμη περισσότερο την κατάσταση. Πολλά ορυχεία δεν πληρούν τα πρότυπα άνεσης ASHRAE του 2020, με αποτέλεσμα οι εργαζόμενοι να αντιμετωπίζουν ζώνες υπερθέρμανσης όπου ο εισερχόμενος αέρας γίνεται πολύ πιο ζεστός απ’ ό,τι θα έπρεπε, μερικές φορές πάνω από 8 βαθμούς Κελσίου θερμότερος από το σχεδιασμένο. Όταν συμβαίνει αυτό, τα καλοριφέρ υποχρεώνονται να λειτουργούν σε μεγαλύτερη ισχύ από αυτή για την οποία σχεδιάστηκαν, στο 120 έως 135 τοις εκατό της χωρητικότητάς τους, γεγονός που επιταχύνει τη φθορά τους. Εάν δεν γίνεται κατάλληλη προσομοίωση με υπολογιστή για να ελεγχθεί η πραγματική ροή του αέρα μέσω του συστήματος, τότε σε περιοχές που είναι γεμάτες με εξοπλισμό, η ικανότητα αποβολής θερμότητας πέφτει κάτω από το 60 τοις εκατό της απόδοσης.

Επίδραση στην Ποιότητα του Νερού: TDS > 1.200 ppm και Αλάτωση από Ορυκτά που Μειώνουν την Απόδοση Μεταφοράς Θερμότητας

Το νερό από ορυχεία που περιέχει συνολικά διαλυμένα στερεά πάνω από 1.200 ppm αρχίζει να σχηματίζει μονωτική λάσπη στους σωλήνες του ψυγείου μετά από περίπου 400 ώρες λειτουργίας. Μόλις ένα στρώμα 1,5 mm ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να μειώσει τη θερμική αγωγιμότητα κατά περίπου ένα τέταρτο, σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύθηκε στο ASME Journal of Heat Transfer το 2022. Αυτό προκαλεί άλμα των θερμοκρασιών στον πυρήνα κατά 30 έως 40 βαθμούς Κελσίου πάνω από το επίπεδο που θεωρείται ασφαλές. Όταν πρόκειται για κλειστά συστήματα, οι συγκεντρώσεις θεικών που ξεπερνούν τα 150 ppm δημιουργούν πολύ σκληρές, γυαλιστερές εναποθέσεις που προσκολλώνται στις επιφάνειες σαν κόλλα. Οι ομάδες συντήρησης αναγκάζονται να μειώσουν την παροχή ψυκτικού κατά περίπου 18 έως 22 τοις εκατό για να διατηρήσουν σταθερές τις πιέσεις, γεγονός που σημαίνει ότι ορισμένα μέρη του συστήματος δεν ψύχονται πλέον επαρκώς. Η χημική καθαρισμός παραμένει απολύτως απαραίτητη, παρά το γεγονός ότι κοστίζει περίπου το 10% των ετήσιων εξόδων συντήρησης και προκαλεί τακτικές διακοπές στη λειτουργία σε όλη την παραγωγική εγκατάσταση.

Λειτουργικές Συνέπειες της Μειωμένης Απόδοσης Ψύξης σε Ορυχεία

Κίνδυνοι για την Ασφάλεια των Εργαζομένων: WBGT > 30°C, Κόπωση και Αυξημένοι Ρυθμοί Ανθρώπινων Λαθών

Η ανεπαρκής λειτουργία των ψυγείων μπορεί να οδηγήσει τις υπόγειες θερμοκρασίες πολύ πάνω από τους 30 βαθμούς Κελσίου στην κλίμακα WBGT, επίπεδο που ξεπερνά σημαντικά τα όρια ασφαλείας που έχει θέσει η OSHA για τους εργαζομένους. Άτομα που εκτίθενται σε τέτοιες συνθήκες θερμότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα αρχίζουν να αντιμετωπίζουν προβλήματα στις γνωστικές τους ικανότητες και κουράζονται πολύ πιο γρήγορα. Μελέτες δείχνουν ότι τα λάθη αυξάνονται κατά περίπου 12 τοις εκατό όταν οι εργαζόμενοι πρέπει να εκτελέσουν κρίσιμες εργασίες σε αυτές τις συνθήκες. Το πρόβλημα επιδεινώνεται ακόμα περισσότερο σε στενούς χώρους, όπως σε σήραγγες ή υπόγεια, όπου δεν υπάρχει καλός αερισμός για να ψύξει το περιβάλλον. Χωρίς κατάλληλο εξαερισμό που να αντισταθμίζει την αποτυχία των ψυγείων, οι ατυχήματα γίνονται πολύ πιο πιθανά, με αποτέλεσμα να διακυβεύεται ολόκληρο το πρόγραμμα ασφάλειας στον χώρο εργασίας.

Φθορά Εξοπλισμού: Θερμική Περιορισμένη Λειτουργία σε PLCs και Υλικό Ελέγχου

Όταν η ψύξη δεν είναι επαρκής, επηρεάζει σημαντικά τα ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου, ωθώντας τους προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLCs) και τον περιβάλλοντα υλικό τους σε λειτουργία προστατευτικής θερμικής περιοριστικής λειτουργίας. Το αποτέλεσμα; Οι ταχύτητες επεξεργασίας μπορούν να μειωθούν κατά περίπου 35-40%, ενώ τα εξαρτήματα αρχίζουν να φθείρονται πιο γρήγορα από το κανονικό. Εάν αυτά τα συστήματα λειτουργούν συνεχώς πάνω από το κρίσιμο όριο των 85 βαθμών Κελσίου, η διάρκεια ζωής τους μειώνεται κατά περίπου 15%. Οι επιχειρήσεις υπόγειας εξόρυξης αντιμετωπίζουν ιδιαίτερες προκλήσεις εδώ, αφού η αξιόπιστη ψύξη είναι ουσιακά αυτό που διατηρεί την παραγωγή να λειτουργεί ομαλά. Όταν η ψύξη αποτυγχάνει σε αυτά τα περιβάλλοντα, δεν απλώς σταματάει ένα μέρος της διαδικασίας, αλλά βάζει ολόκληρες περιοχές των επιχειρήσεων σε απροσδόκητη διακοπή λειτουργίας.

Αποδεδειγμένες Στρατηγικές Μείωσης για Αξιόπιστη Λειτουργία Αντισταθμιστή στην Εξόρυξη

Για να διατηρηθεί η καλή απόδοση των καλοριφέρ σε δύσκολα υπόγεια περιβάλλοντα, πρέπει πραγματικά να σκεφτούμε εκ των προτέρων και να συνδυάσουμε διαφορετικές λύσεις. Η υπέρηχος απόξεση κάθε τρεις μήνες βοηθά να αφαιρεθούν οι εναποθέσεις από άλατα πριν αρχίσουν να επηρεάζουν τη μεταφορά θερμότητας μέσω του συστήματος, κάτι που γίνεται ιδιαίτερα σημαντικό όταν η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυμένα στερεά φτάσει τα 1.200 ppm. Σε συνδυασμό με αυτό το πρόγραμμα συντήρησης, είναι λογικό να εγκαταστήσουμε στηρίγματα που απορροφούν τις ταλαντώσεις και να επιλέξουμε υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση, όπως το γνωστό διπλού τύπου ανοξείδωτο χάλυβα ή τους πυρήνες συγκόλλησης αλουμινίου-πυριτίου που πολλοί μηχανικοί εμπιστεύονται. Όσον αφορά τον έλεγχο της θερμοκρασίας, τίποτα δεν ξεπερνά την εγκατάσταση έξυπνων αισθητήρων θερμοκρασίας που συνδέονται στο διαδίκτυο. Αυτές οι μικρές συσκευές μπορούν να ρυθμίζουν αυτόματα την ταχύτητα των ανεμιστήρων όταν η εξωτερική θερμοκρασία υπερβεί τους 40 βαθμούς Κελσίου. Ο συνδυασμός όλων αυτών των προσεγγίσεων εμποδίζει την επιβράδυνση των συστημάτων ελέγχου λόγω θερμικών προβλημάτων και διατηρεί τη θερμοκρασία της υγρής μπάλας με το γκλομπ (wet bulb globe temperature) κάτω από το όριο ασφαλείας των 30 βαθμών, με αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και ασφαλέστερες συνθήκες εργασίας συνολικά.

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί οι ψύξες εξαντλώσεις αποτυγχάνουν σε ακραίες συνθήκες;

Οι ψύξες εξαντλώσεις αποτυγχάνουν σε ακραίες συνθήκες λόγω θερμικής υπερφόρτωσης που προκαλείται από τη θερμική κλίση της γης και από τη θερμότητα των μηχανημάτων, καθώς επίσης από μηχανική τάση λόγω δονήσεων, εισόδου σκόνης και διαβρωτικών ατμών στα ορυχεία.

Ποιά είναι τα συνηθισμένα σημεία υπολειτουργίας των ψυγείων σε εξορυκτικές λειτουργίες;

Τα συνηθισμένα σημεία περιλαμβάνουν υπερθέρμανση εξοπλισμάτων, αυξημένες θερμοκρασίες ψυκτικού υγρού, μείωση της απόδοσης του συστήματος και πιθανές διαρροές ή πλήρη βλάβη των συστημάτων ψύξεις.

Πώς η κακή ποιότητα νερού επηρεάζει τις ψύξες εξαντλώσεις στα ορυχεία;

Το νερό με υψηλά Συνολικά Διαλυμένα Στερεά (TDS) και εναπόθεση ορυκτών μειώνει την απόδοση μεταφοράς θερμότητας, με αποτέλεσμα αυξημένες θερμοκρασίες στον πυρήνα και πιθανές βλάβες του συστήματος.

Ποιές στρατηγικές μείωσης των κινδύνων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αξιόπιστη λειτουργία ψυγείων στα ορυχεία;

Οι στρατηγικές περιλαμβάνουν την υπέρηχη αποκάλση, τη χρήση ανθεκτικών υλικών στη διάβρωση, την εγκατάσταση στηλών μείωσης των ταλαντώσεων, καθώς και την εφαρμογή έξυπνων αισθητήρων θερμοκρασίας για την πιο αποτελεσματική διαχείριση της ψύξης.