حلول UPS المتينة للتعدين تحت الأرض

نصائح: عندما تتعرض العمليات تحت الأرض لانقطاع التيار الكهربائي، فإن نظام يو بي إس للخدمة الشاقة يصبح شريان الحياة للبنية التحتية الحيوية لقطاع التعدين. يستكشف هذا المقال كيف أنظمة يو بي إس للخدمة الشاقة حماية المعدات الحساسة في الظروف القاسية. ونقوم بفحص وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المخصصة للتعدين في البيئات القاسية التطبيقات، مع التركيز على التحديات المتعلقة بالغبار والرطوبة والاهتزازات. يجمع النهج المتكامل الذي تتبعه BKPOWER بين نظام احتياطي قوي للبطاريات وإدارة حرارية متطورة. اكتشف السبب وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المخصصة للتعدين في البيئات القاسية تتطلب عمليات النشر أكثر من الوحدات التجارية القياسية.

Ⅰ. التحديات المتعلقة بشبكات الكهرباء تحت الأرض: ما وراء انقطاعات التيار الكهربائي

تواجه عمليات التعدين مخاطر كهربائية فريدة من نوعها. فهبوط الجهد، والتشويه التوافقي، والانقطاعات اللحظية تُشكل مشاكل تعاني منها الشبكات تحت الأرض. وتؤدي مشكلات جودة الطاقة هذه إلى إتلاف أنظمة التحكم الحساسة، كما أنها تعطل عمليات الحفر الآلية، وتُضعف شبكات مراقبة السلامة.

تتعطل وحدات UPS التجارية القياسية في بيئات التعدين. أما الوحدات المخصصة للاستخدام المنزلي أنظمة البطاريات الاحتياطية تفتقر إلى السلامة الهيكلية. ولا يمكنها تحمل الأجواء المسببة للتآكل. كما أنها تتعرض للفشل تحت الضغط الميكانيكي المستمر. ويتطلب التعدين معدات متخصصة أنظمة يو بي إس للخدمة الشاقة مصممة لتتحمل دورات تشغيل قاسية.

تتسم البيئة تحت الأرض بثلاثة عوامل إجهاد حاسمة:

• تسرب الجسيمات: يتسرب غبار الفحم وجزيئات السيليكا والشظايا المعدنية عبر الأغلفة القياسية. وتتراكم على المبددات الحرارية. وتسد فتحات التبريد. وتؤدي إلى حدوث انفلات حراري.
• تسرب الرطوبة: تؤدي الرطوبة العالية والتكثف وتسرب المياه إلى تآكل لوحات الدوائر الكهربائية. كما أنها تتسبب في تلف أطراف البطارية وتؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة.
• الاهتزاز الميكانيكي: تؤدي عمليات الحفر، والاهتزازات الناتجة عن التفجير، وحركة المعدات الثقيلة إلى اهتزاز المكونات الكهربائية. كما أنها تؤدي إلى ارتخاء الوصلات وإجهاد وصلات اللحام.

تتصدى شركة BKPOWER لهذه التحديات من خلال تصميمات متكاملة لإدارة الحرارة وتعزيز الهيكل.

Ⅱ. الوظائف الأساسية لأنظمة UPS عالية التحمل في قطاع التعدين

A للخدمة الشاقة نظام UPS يؤدي أربع وظائف أساسية في عمليات التعدين:

1. معالجة الطاقة

تتعرض شبكات الكهرباء في مناجم التعدين لتقلبات في الجهد الكهربائي. وتؤدي هذه التقلبات إلى إتلاف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). كما أنها تتسبب في تعطيل محركات التردد المتغير (VFD). ويقوم جهاز UPS القوي بتثبيت جهد الخرج، وتصفية التشويش الكهربائي، وتوفير طاقة ذات موجة جيبية نقية.

2. القدرة على المرور عبر العوائق

تستمر انخفاضات الجهد المؤقتة لعدة ميلي ثوانٍ. وهي تتسبب في إعادة ضبط المعدات. كما أنها تعطل دورات الإنتاج. أ وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المخصصة للتعدين في البيئات القاسية يوفر طاقة احتياطية. فهو يسد الفجوات حتى تبدأ المولدات في العمل. ويحافظ على استمرارية التشغيل.

3. تسلسلات الإغلاق الآمن

تؤدي الانقطاعات غير المتوقعة إلى إتلاف معدات الحفر. كما أنها تؤدي إلى تلف سجلات البيانات. أما وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات السعة المناسبة، فهي تتيح إيقاف التشغيل بشكل متحكم فيه. كما أنها تحمي المكونات الميكانيكية وتحافظ على البيانات التشغيلية.

4. دعم أنظمة السلامة

تتطلب الإضاءة الطارئة ومراوح التهوية وأنظمة الاتصالات موثوقية مطلقة. فلا يجوز أن تتعطل أثناء انقطاع التيار الكهربائي. وتدعم وحدات UPS المخصصة للأحمال الثقيلة هذه الأحمال الحيوية، وتضمن سلامة الموظفين.

الشكل 1: تتطلب عمليات التعدين تحت الأرض معدات كهربائية قادرة على تحمل الاهتزاز المستمر والتعرض للغبار.

Ⅲ. التعزيز البيئي: الاستجابات التصميمية التقنية

مهندسو BKPOWER وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المخصصة للتعدين في البيئات القاسية تطبيقات مزودة بتدابير وقائية محددة لمواجهة التهديد الثلاثي المتمثل في الغبار والرطوبة والاهتزاز.

1. استراتيجيات الحد من الغبار

تتسرب جزيئات الغبار التي يقل حجمها عن 2.5 ميكرون إلى داخل العلب القياسية. وتغطي المكونات الإلكترونية بطبقة منها. كما أنها تعيق عملية تبديد الحرارة.

يعتمد حلنا على:

• علب محكمة الإغلاق مصنفة وفقًا لمعيار IP65: تمنع هذه الأغطية دخول الغبار. كما تحافظ على نظافة الأجزاء الداخلية.
• التبريد بالضغط الإيجابي: يولد الهواء المُصفى ضغطًا داخليًّا طفيفًا. وهو يمنع تسرب الغبار عبر فجوات الحشية.
• طلاء مطابق: تُغطى لوحات الدوائر الكهربائية بطبقات كيميائية واقية. وتقوم هذه الطبقات بصد جزيئات الغبار الموصلة للكهرباء.

2. آليات التحكم في الرطوبة

تتجاوز مستويات الرطوبة تحت الأرض 95% من الرطوبة النسبية. ويتشكل التكثف على الأسطح الباردة. مما يؤدي إلى تكوين مسارات كهربائية بين المسارات.

يتضمن تصميمنا ما يلي:

• سخانات مانعة للتكثف: تعمل هذه الأجهزة على الحفاظ على درجة حرارة الحاوية أعلى من نقطة الندى. كما أنها تمنع تراكم الرطوبة.
• صمامات التهوية المجففة: تتيح هذه المكونات معادلة الضغط. كما تمنع دخول الرطوبة.
• المكونات المغلفة بالإيبوكسي: يتم تغليف الدوائر الحساسة بالكامل. وبذلك تصبح مقاومة للرطوبة.

3. هندسة مقاومة الاهتزازات

تتعرض معدات التعدين لاهتزازات تتراوح بين 5 هرتز و2000 هرتز. وتصل قوى التسارع إلى 5G أثناء عمليات التفجير.

تشمل تعزيزاتنا الهيكلية ما يلي:

• أنظمة التثبيت المعزولة: تعمل العوازل المطاطية على فصل هيكل وحدة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) عن الاهتزازات الهيكلية.
• وصلات اللحام المقواة: تتميز تقنية لوحات الدوائر المطبوعة ذات الطبقة السميكة بمقاومتها للإجهاد الميكانيكي.
• الوصلات المُحكمة بإحكام بواسطة عزم الدوران: تستخدم جميع الوصلات الطرفية مكونات مقاومة للاهتزاز.

الشكل 2: توفر العلب المصنفة وفقًا لمعيار IP65 حماية مانعة لتسرب الغبار ومقاومة لرذاذ الماء لأجهزة إلكترونيات الطاقة الحيوية.

Ⅳ. التكامل مع المحولات الجافة

تتخصص شركة BKPOWER في تصنيع المحولات الجافة التي تتراوح سعتها بين 10 و100 كيلو فولت أمبير. وتتوافق هذه الوحدات بشكل مثالي مع أنظمة UPS. ويؤدي هذا التكامل إلى توفير حلول متميزة لجودة الطاقة.

فوائد تحويل الجهد الكهربائي

تعمل معدات التعدين بمستويات جهد كهربائي متنوعة. وتقوم المحولات بخفض الجهد المتوسط إلى مستويات الجهد المطلوبة للاستخدام. ثم تتولى أنظمة UPS توفير الحماية على مستوى التطبيق. ويتمثل هذا النهج ذو المرحلتين في:

• يقلل من مستويات تيار الأعطال
• يحسّن تنظيم الجهد الكهربائي
• يوفر عزلًا كهربائيًا

التخفيف التوافقي

يستخدم التعدين الحديث محركات ذات سرعة متغيرة. وتؤدي هذه المحركات إلى حدوث تشوهات توافقية. وتقوم المحولات من النوع الجاف ذات تصنيفات معامل K بمعالجة هذه الأحمال. كما أنها تمنع ارتفاع درجة الحرارة. وعند استخدامها مع أنظمة UPS، فإنها توفر طاقة نظيفة لأجهزة التحكم الحساسة.

مزايا السلامة

لا تحتوي المحولات من النوع الجاف على أي زيت. وهي تقضي على مخاطر الحريق. كما أنها مناسبة للمساحات الضيقة تحت الأرض. وعند استخدامها مع وحدات UPS، فإنها توفر نظام توزيع طاقة مقاوم للهب. ويتوافق ذلك مع لوائح السلامة في مجال التعدين.

الشكل 3: توفر المحولات من النوع الجاف نظام توزيع طاقة مقاوم للاشتعال ولا يحتاج إلى صيانة لتطبيقات التعدين.

Ⅴ. إدارة جودة الطاقة: التوافقيات والحماية من انخفاض الجهد

تتسبب انخفاضات الجهد في حدوث 80% من حالات تعطل المعدات الصناعية. وتواجه عمليات التعدين مصادر فريدة لانخفاض الجهد، وهي:

• تشغيل المحركات الكبيرة عند بدء التشغيل على الناقلات
• تشغيل المحول
• حوادث الدائرة القصيرة في خطوط التوزيع الفرعية

A نظام يو بي إس للخدمة الشاقة تعمل بنية التحويل المزدوج على القضاء على هذه الاضطرابات. فهي تعيد توليد جهد الخرج بالكامل. كما أنها تعزل الأحمال عن الاضطرابات التي تحدث في الشبكة.

الترشيح التوافقي

الأحمال غير الخطية تشوه التيار الأشكال الموجية. وهذا يؤدي إلى:

• ارتفاع درجة حرارة المحول
• الحمل الزائد على الموصل المحايد
• تداخل الإشارات

تعمل المرشحات النشطة المدمجة في وحدات UPS على تصحيح معامل القدرة. حيث يقومون بضخ تيارات تعويضية. ويحافظون على معدل التشوه التوافقي الكلي (THD) أقل من 5%.

Ⅵ. المراقبة الذكية والصيانة الاستباقية

عصري وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) المخصصة للتعدين في البيئات القاسية تشتمل هذه الوحدات على أنظمة تشخيص متطورة. وتتيح هذه الأنظمة إجراء الصيانة بناءً على حالة المعدات، كما تقلل من حالات التوقف غير المخطط لها.

معلمات المراقبة الرئيسية

• اتجاهات مقاومة البطارية: يراقب مقاومة البطارية الداخلية. ويتنبأ بنهاية عمرها الافتراضي.
• رسم الخرائط الحرارية: يراقب درجات الحرارة في المناطق الساخنة. ويمنع تلف العزل.
• تحليل الاهتزازات: يكتشف أي ارتخاء ميكانيكي. ويحدد أي تدهور في التثبيت.

الاتصال عن بُعد

تتيح اتصالات الإيثرنت وشبكات الجيل الرابع (4G) إمكانية المراقبة المركزية. حيث يتحقق المشغلون من الحالة من غرف التحكم السطحية. ويتلقون إشعارات الإنذار. ويقومون بجدولة أعمال الصيانة خلال فترات التوقف المخطط لها.

Ⅶ. الخاتمة وإرشادات الاختيار

اختيار نظام يو بي إس للخدمة الشاقة فالتعدين يتطلب تحليلاً دقيقاً. ضع في اعتبارك العوامل التالية:

تحديد حجم السعة: احسب متطلبات الحمل الفعلية. أضف هامش نمو قدره 20%. ضع في الاعتبار تيارات الاندفاع الناتجة عن المحركات.

التصنيف البيئي: يجب تحديد درجة الحماية IP65 كحد أدنى للبيئات المتربة. ويجب تطبيق معالجة مقاومة الظروف الاستوائية في الظروف الرطبة. كما يجب اشتراط الحصول على شهادة مقاومة الزلازل للمناطق المعرضة للاهتزازات.

تركيب البطارية الكيميائي: يتميز فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) بعمر تشغيلي أطول. كما يعمل في نطاقات درجات حرارة أوسع. ويتطلب صيانة أقل مقارنة بالبدائل التي تعمل ببطاريات الرصاص الحمضية.

دعم الخدمات: اختر الموردين الذين يتمتعون بوجود فني محلي. فمواقع التعدين تقع في مناطق نائية، وتؤثر أوقات الاستجابة على جاهزية العمليات.

تقدم شركة BKPOWER حلولاً متكاملة في مجال الطاقة. تعمل محولاتنا من النوع الجاف وأنظمة UPS الخاصة بنا كمنصات موحدة. نقوم بتصميم حلولنا لتطبيقات تتراوح قدرتها بين 10 و100 كيلو فولت أمبير. كما نقوم بتحسين أدائها خصيصًا لبيئات التعدين. يرجى الاتصال بفريقنا الفني للحصول على توصيات مخصصة لموقعك.

المراجع

1. اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)الموقع الرسمي: www.iec.ch
2. مختبرات أندررايترز (UL)الموقع الرسمي: www.ul.com
3. اللجنة الأوروبية للتوحيد القياسي (CEN)الموقع الرسمي: www.cen.eu
4. إدارة التوحيد القياسي في الصين (SAC)الموقع الرسمي: www.sac.gov.cn
5. تحالف تشونغقوانكون لتكنولوجيا صناعة تخزين الطاقة (CNESA)الموقع الرسمي: www.cnESA.org
6. الموقع الرسمي للمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO): www.iso.org