खनन संचालन में सामान्य शीतलन चुनौतियाँ

क्यों खनन रेडिएटर अत्यधिक भूमिगत परिस्थितियों में विफल हो जाते हैं

भूतापीय प्रवणता और मशीनरी ताप भार से तापीय अतिभार

खनन रेडिएटर दो मुख्य समस्याओं से आने वाले निरंतर तापीय तनाव को संभालना, जो अक्सर उनकी डिज़ाइन सीमा से कहीं आगे निकल जाती हैं। नीचे, जैसे-जैसे हम गहराई तक खुदाई करते हैं, पृथ्वी के अंदर का तापमान बढ़ता जाता है। भूमि के नीचे प्रत्येक किलोमीटर के लिए, तापमान लगभग 30 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है। इसका अर्थ है कि बहुत गहरी खानों में, वातावरणीय तापमान 79 डिग्री सेल्सियस से अधिक तक पहुँच सकता है। इसी समय, लगातार चल रही बड़ी-बड़ी मशीनें अतिरिक्त ऊष्मा की भारी मात्रा उत्पन्न करती हैं। ड्रिल रिग, लोडर, सभी निरंतर संचालन से अपशिष्ट ऊष्मा उत्पन्न करते हैं। जब ये दोनों कारक एक साथ आते हैं, तो कूलेंट का तापमान खतरनाक स्तर तक पहुँच जाता है। फिर आगे क्या होता है? उबलाव होता है, वाष्प लॉक शुरू हो जाता है, और अंततः रेडिएटर के पास ऊष्मा का प्रभावी ढंग से स्थानांतरण करने की क्षमता समाप्त हो जाती है। यदि पर्याप्त शीतलन शक्ति उपलब्ध नहीं है, तो सामग्री सामान्य से तेज़ी से टूटने लगती है और प्रदर्शन धीरे-धीरे कम हो जाता है। परिणामस्वरूप एक निरंतर गिरावट का चक्र शुरू हो जाता है, जहाँ अति तापन से उपकरण धीमे हो जाते हैं, जिससे शीतलन और भी खराब हो जाता है, जब तक कि कुछ पूरी तरह से टूट न जाए और बदले की आवश्यकता न हो।

यांत्रिक तनाव: कंपन, धूल प्रवेश, और क्षरणकारी खदान वातावरण

भूमिगत स्थानों पर रेडिएटर्स को अपने वातावरण के कारण गंभीर क्षय और टूट-फूट का सामना करना पड़ता है। ब्लास्टिंग ऑपरेशन और भारी मशीनरी के संचलन से होने वाला लगातार कंपन समय के साथ कोर सामग्री और वेल्ड बिंदुओं पर सूक्ष्म दरारें पैदा कर देता है। वायु में तैरने वाले धूल के कण अक्सर 1,200 भाग प्रति दस लाख TDS से ऊपर के स्तर तक पहुँच जाते हैं, जो रेडिएटर फिन्स पर जम जाते हैं और ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता को लगभग 40 प्रतिशत तक कम कर देते हैं। इस बीच, कूलेंट पानी में निलंबित खनिज छोटे जमाव के रूप में जमा हो जाते हैं जो इन्सुलेशन की तरह काम करते हैं। भूमिगत क्षेत्रों में गंधक यौगिकों की उपस्थिति और अम्लीय भूजल के साथ संक्षारक परिस्थितियाँ पाई जाती हैं, जिससे संक्षारण धरातलीय स्तर की तुलना में लगभग पाँच गुना तेजी से होता है। ये सभी समस्याएँ एक दूसरे के साथ मिलकर बुरे तरीके से काम करती हैं: कंपन से आई छोटी दरारें क्षरणकारी धूल के कणों को अंदर घुसने देती हैं, जबकि संक्षारण धातु को आगे के कंपन क्षति के खिलाफ और कमजोर बना देता है। अंततः क्या होता है? जल्दी लीक होने लगती हैं, जिसके बाद कूलिंग सिस्टम का पूर्ण रूप से खराब हो जाना होता है। इससे महंगे उपकरण खराब होते हैं और सतह के नीचे गहराई में चल रहे ऑपरेशन के दौरान कर्मचारियों को खतरे में भी डाला जाता है।

वास्तविक दशमलव प्रणालियों में खनन रेडिएटर्स की प्रमुख प्रदर्शन सीमाएं

वायु प्रवाह सीमाएं: घर्षण हानि, डक्ट रिसाव, और ASHRAE अनुपालन अंतर

भूमिगत वेंटिलेशन सिस्टम अक्सर रेडिएटर्स तक पर्याप्त वायु प्रवाह प्राप्त करने में संघर्ष करते हैं, क्योंकि समय के साथ दबाव की हानि बढ़ जाती है। डक्टों के अंदर संक्षारण घर्षण पैदा करता है, जिससे वायु प्रवाह में लगभग 15 से 30 प्रतिशत तक कमी आ जाती है। और पुराने पाइप जोड़ों पर रिसाव की भी अनदेखी मत करें, जो स्थिति को और खराब बना देता है। बहुत से खदान 2020 के ASHRAE आराम मानकों को पूरा नहीं कर पा रहे हैं, जिसके कारण श्रमिकों को गर्म स्थानों का सामना करना पड़ता है जहाँ आने वाली वायु का तापमान उसकी योजना से काफी अधिक गर्म हो जाता है, कभी-कभी योजना से 8 डिग्री सेल्सियस से अधिक। ऐसा होने पर, रेडिएटर्स उनकी डिज़ाइन क्षमता से अधिक काम करते हैं, लगभग 120 से 135 प्रतिशत क्षमता पर चलते हैं, जिससे वे तेजी से घिस जाते हैं। यदि वायु प्रवाह के वास्तविक वितरण की जाँच के लिए उचित कंप्यूटर मॉडलिंग नहीं की गई है, तो उपकरणों से भरे क्षेत्रों में ऊष्मा अस्वीकरण की क्षमता गिरकर 60 प्रतिशत से भी नीचे पहुँच जाती है।

जल गुणवत्ता का प्रभाव: TDS > 1,200 ppm और खनिज निक्षेपण जो ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता को कम कर रहा है

1,200 पीपीएम से अधिक कुल घुलित ठोसों वाली खदानों के जल से रेडिएटर ट्यूबों पर लगभग केवल 400 घंटे के संचालन के बाद विरोधी अवक्षेप का निर्माण शुरू हो जाता है। 1.5 मिमी की परत कैल्शियम कार्बोनेट ऊष्मा चालकता को लगभग एक चौथाई तक कम कर सकती है, जैसा कि ASME जर्नल ऑफ हीट ट्रांसफर में 2022 में प्रकाशित शोध में बताया गया था। इससे मुख्य तापमान सुरक्षित स्तर से 30 से 40 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है। बंद लूप प्रणालियों के साथ काम करने में, 150 पीपीएम से अधिक बढ़ते सिलिका स्तर ऐसे कठोर, कांच जैसे अवक्षेप बनाते हैं जो सतहों पर चिपक जाते हैं। दबाव को स्थिर रखने के लिए रखरखाव दल के पास ठंडक प्रवाह दर को लगभग 18 से 22 प्रतिशत तक कम करने के अलावा कोई विकल्प नहीं रहता है, जिसका अर्थ है कि प्रणाली के कुछ हिस्सों को अब पर्याप्त ठंडक नहीं मिलता है। रसायन सफाई आवश्यक बनी हुई है, भले ही यह वार्षिक रखरखाव खर्च का लगभग 10% खर्च करती है और संयंत्र के तल पर नियमित संचालन में बाधा डालती है।

खनन रेडिएटर के कम प्रदर्शन के संचालनात्मक परिणाम

श्रमिक सुरक्षा जोखिम: WBGT > 30°C, थकान और मानव त्रुटि दर में वृद्धि

ठीक से काम न करने वाले रेडिएटर भूमिगत तापमान को WBGT पैमाने पर 30 डिग्री सेल्सियस से काफी ऊपर धकेल सकते हैं, जो OSHA द्वारा श्रमिकों के लिए सुरक्षित माने जाने वाले स्तर से काफी अधिक है। इस तरह की गर्मी में लंबे समय तक उजागर लोग सोचने की क्षमता में संघर्ष करने लगते हैं और बहुत तेजी से थक जाते हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि ऐसी परिस्थितियों में महत्वपूर्ण कार्य करते समय गलतियों में लगभग 12 प्रतिशत की वृद्धि होती है। यह समस्या संकरी जगहों जैसे सुरंगों या तहखानों में और भी बदतर हो जाती है, जहाँ ठंडा करने के लिए कोई अच्छा हवासंचरण नहीं होता। वेंटिलेशन के उचित संतुलन के बिना, जो खराब रेडिएटर की भरपाई कर सके, दुर्घटनाएँ काफी अधिक संभावित हो जाती हैं, और इससे पूरे कार्यस्थल सुरक्षा कार्यक्रम को खतरा हो जाता है।

उपकरण क्षरण: पीएलसी और नियंत्रण हार्डवेयर में थर्मल थ्रॉटलिंग

जब शीतलन पर्याप्त नहीं होता, तो इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणालियों पर इसका बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, जिससे प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (PLC) और उनके सहायक उपकरण तापीय धीमा मोड में प्रवेश कर जाते हैं। परिणाम? प्रोसेसिंग गति लगभग 35-40% तक गिर सकती है, जबकि घटक सामान्य से तेजी दर पर घिसने लगते हैं। यदि ये प्रणालियाँ लगातार महत्वपूर्ण 85 डिग्री सेल्सियस के अंक से ऊपर चलती रहती हैं, तो उनका जीवनकाल लगभग 15% तक कम हो जाता है। भूमिगत खनन संचालन यहाँ विशेष चुनौतियों का सामना करते हैं क्योंकि विराम रहित शीतलन वस्तुत: उत्पादन को चिकनाईपूर्वक चलाए रखने की कुंजी है। जब इन वातावरणों में शीतलन विफल हो जाता है, तो यह केवल प्रक्रिया के एक हिस्से को ही नहीं रोकता, बल्कि पूरे संचालन के खंडों को अप्रत्याशित रूप से ठपक देता है।

विराम रहित खनन रेडिएटर संचालन के लिए सिद्ध उपशमन रणनीतियाँ

कठोर भूमिगत स्थितियों में रेडिएटर्स के अच्छे प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए, हमें वास्तव में आगे सोचना चाहिए और विभिन्न समाधानों को एक साथ लाना चाहिए। हर तीन महीने में अल्ट्रासोनिक डिस्केलिंग करने से खनिज जमाव को दूर करने में मदद मिलती है, इससे पहले कि वे ऊष्मा के प्रणाली में संचरण को प्रभावित करने लगें, जो तब बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है जब कुल घुलित ठोस 1,200 भाग प्रति मिलियन के आसपास पहुँच जाते हैं। इस रखरखाव क्रम के साथ-साथ, कंपन को कम करने वाले माउंट्स लगाना तर्कसंगत होता है और डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील जैसी जंगरोधी सामग्री या वे एल्युमीनियम-सिलिकॉन ब्रेज़्ड कोर जिनकी कई इंजीनियर्स ओर प्रशंसा करते हैं, के लिए जाना चाहिए। तापमान प्रबंधन के मामले में, इंटरनेट से जुड़े स्मार्ट तापमान सेंसर लगाने से बेहतर कुछ नहीं है। ये छोटे उपकरण बाहर के तापमान 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक होने पर स्वचालित रूप से प्रशंवक की गति को समायोजित कर सकते हैं। इन सभी तरीकों को एक साथ लागू करने से नियंत्रण प्रणाली को गर्मी की समस्याओं के कारण धीमा होने से रोका जा सकता है और गीले बल्ब ग्लोब तापमान को 30 डिग्री की सुरक्षा सीमा के भीतर रखा जा सकता है, जिसका अर्थ है उपकरणों के लिए लंबी आयु और समग्र रूप से सुरक्षित कार्य स्थितियां।

सामान्य प्रश्न

चरम परिस्थितियों में खनन रेडिएटर्स विफल क्यों होते हैं?

खनन रेडिएटर्स चरम परिस्थितियों में विफल होते हैं क्योंकि भूतापीय प्रवणता और मशीनरी के ताप भार दोनों के कारण तापीय अतिभार के साथ-साथ कंपन, धूल प्रवेश और क्षरणकारी खदान वातावरण से यांत्रिक तनाव के कारण होता है।

खनन संचालन में रेडिएटर के कम प्रदर्शन के सामान्य लक्षण क्या हैं?

सामान्य लक्षणों में उपकरण का अति ताप, कूलेंट के तापमान में वृद्धि, प्रणाली की कम दक्षता और ठंडक प्रणाली के संभावित रिसाव या पूर्ण विफलता शामिल हैं।

खराब जल गुणवत्ता खनन रेडिएटर्स को कैसे प्रभावित करती है?

कुल घुलित ठोस (TDS) और खनिज जमाव युक्त जल ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता को कम कर देता है, जिससे कोर तापमान में वृद्धि और संभावित प्रणाली विफलता की स्थिति उत्पन्न हो सकती है।

खदानों में विषम रेडिएटर संचालन के लिए कौन सी न्यूनीकरण रणनीतियाँ उपयोग की जा सकती हैं?

रणनीतियों में अल्ट्रासोनिक डिस्केलिंग, संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग, कंपन-अवशोषक माउंट स्थापित करना और ठंडा करने को अधिक प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने के लिए स्मार्ट तापमान सेंसर लागू करना शामिल है।