POWER industy 1-2/2013

1-2/2013 (6) WIOSNA-LATO 2013

klimatyzacja

wentylacja

ISSN: 2084-7165

energetyka w przemyśle energia z ziemi LNG Silesia utrzymanie ruchu

tematy numeru

w górnictwie podziemnym

W programie Forum m.in.: - realizacja inwestycji sieciowych w oparciu o środki własne i dotacje unijne.

- służebność przesyłu – praktyczne aspekty zawierania umów.

- technologie, materiały i urządzenia oraz możliwości ich

zastosowania w remontach i modernizacjach sieci i węzłów cieplnych.

- ograniczanie strat w sieciach ciepłowniczych.

- systemy nadzoru i kontroli układów przesyłu i dystrybucji ciepła.

- metody oceny stanu technicznego układów ciepłowniczych.

W programie Warsztatów:

- aktualne przepisy o podatku VAT oraz ustalanie i zatwierdzanie taryf w zakresie działalności przedsiębiorstw ciepłowniczych.

- marketing praktyczny i funkcjonowanie BOK-ów w przedsiębiorstwach ciepłowniczych.

Zwiedzanie

instalacji geotermalnych G eotermii Uniejów

nie zabraknie:

- aktualnych tematów - ciekawych i otwartych dyskusji - dobrej atmosfery i gorących źródeł

aktualizowane informacje na

www.apbiznes.pl

...Czy węgiel będzie przyszłością polskiej energetyki? polecamy również strona

Janusz Zakręta

6

janusz.zakreta@bitubi.pl

O poprawie efektywności wydobycia węgla kamiennego

o pytanie przewija się na wielu konferencjach, spotkaniach, debatach w wpowiedziach ekspertów, polityków i całego grona dziennikarzy.

Z prof. Marianem Turkiem rozmawia Janusz Zakręta

Moim skromnym zdaniem dyskusja na ten temat, podpierana racjonalnymi argumentami mówiącymi o własnych zasobach energetycznych czy o bezpieczeństwie energetycznym po prostu nie ma sensu.

T

Niestety odpowiedź na to pytanie znajdziemy tylko i wyłącznie w decyzjach politycznych.

strona

37

Zintegrowany system ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urządzeń – narzędziem wspomagającym niezawodność majątku produkcyjnego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

dr inż.

Andrzej Tor

mgr Bogdan Myśliwiec

REDAKCJA ul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórz tel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 85 janusz.zakreta@bitubi.pl RADA PROGRAMOWA Przewodniczący: prof. Włodzimierz Błasiak (KTH) prof. Stanisław Nawrat (AGH) REDAKTOR NACZELNY Janusz Zakręta tel. 608 664 129 SEKRETARZ REDAKCJI Aleksandra Wojnarowska tel. 535 094 517 PRACOWNIA GRAFICZNA PROGRAFIKA.com.pl DRUK Drukarnia Wydawnictwa NOWINY ul. Olimpijska 20, 41-100 Siemianowice Śl.

WYDAWCA Agencja Promocji Biznesu s.c. ul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórz tel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 85 www.apbiznes.pl

Mając na uwadze dotychczasowe decyzje polityczne w zakresie energetyki, trudno oczekiwać aby w przypadku węgla argumenty branży przekonały polityków. Żyjemy w złożonej strukturze zwanej Unią Europejską, w której oprócz często potrzebnych i pożytecznych przepisów i ustaleń, powstaje cała masa kuriozalnych i niewytłumaczalnych przepisów.

Politycy, którzy reprezentują interesy Polski czy raczej powinni je reprezentować, po przekroczeniu kolejnych wirtualnych granic między Warszawą a Brukselą, zapominają skąd przybyli.

Mając na uwadze powyższe wnioski, pozostaje się skupić na tym na co mamy realny wpływ i co w znacznie mniejszym stopniu zależy od polityków - choć tak na prawdę pośrednio zależy wszystko.

Skoro jeszcze węgiel i inne kopaliny są wydobywane w Naszym krajuoby jak najdłużej - to należy zrobić wszystko by realizować to w sposób najbardziej efektywny i bezpieczny.

Właściwa wentylacja wyrobisk górniczych wynikająca z zastosowania efektywnych energetycznie wentylatorów, systemów klimatyzacji etc., sprawia, że możliwa jest eksploatacja coraz głębszych pokładów, przez co wydłuża się „długość życia” wyrobisk a tym samym firm działających w branży.

Trzeba jednak pamiętać, że pojawia się moment, w którym eksploatacja staje się nieopłacalna. Po prostu koszty przygotowania i prowadzenia działalności przy zachowaniu bezpieczeństwa i odpowiedniego komfortu pracy stają się wyższe niż przychód płynący ze sprzedaży kopalin. Ten problem pojawia się coraz częściej w polskim górnictwie. Dlatego tak istotne jest poszukiwanie rozwiązań, technologii i urządzeń, które dają większą wydajność i pozwalają jeszcze efektywniej wykorzystać energię.

Zachęcam do lektury czasopisma, w którym znajdziecie Państwo wiele ciekawych opracowań nt. górnictwa i energetyki przemysłowej.

Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń oraz za treść i poprawność artykułów przygotowanych przez niezależnych autorów. Redakcja nie zwraca materiałów niezamówionych.

Kwartalnik. Nakład: do 2 000 egzemplarzy

Janusz Zakręta

14-15 listopada Uniejów SPA Termy

II FORUM TECHNO LOGII CIEPŁO WNICZYCH Remon ty i modernizacje sieci i węzłów cieplny ch

@

at or: or g a niz ww w.a pbi zne s.pl

p ole c a

p ole c a

p ole c a

16-17 stycznia 2013

10-13 w rz eśnia

Lublin

II Konferencja POPRAWA EFEKTY WNOŚC I WYDOBYCIA WĘGLA KAMIEN NEGO

Katowice

Mi ęd zyn aro do we Targi Gó rni ctw a

@

@

or: or g a niz at ww w.a pbi zne s.pl

or g a niz at or: www.ptg.info.pl

Coaltrans Poland 2013

klonferencji

węgla kamiennego i jego pozycji na rynku światowym.

W wielu występieniach podkreślano konieczność wdrażania wysokozaawansowanych technologii przetwarzania węgla na paliwa lotne i płynne.

foto: Agencja Promocji Biznesu

Czasopismo POWERindustry pełniło rolę patrona medialnego konferencji COALTRANS Poland, która odbyła się w dniach 19-20 marca br. w Katowicach.

Podczas konferencji bardzo wiele miejsca poświęcono cenom polskiego

Patronat medialny

Zgodnie twierdzono, że era wykorzystania węgla jako paliwa kotłowego dobiega końca i niezbędne jest o wiele bardziej efektywne korzystanie z tego dobra.

Bardzo istot ny m pu n ktem konferenc ji był y rów nież panele poświęcone tematyce logistyki. Podkreslano, że Polska może skorzystać na transporcie węgla np. rosyjskiego ale niezbędne są poważne zmiany w funkcjonowaniu kolei.

Nie zabrakło również prezentacji największych polskich spółek węglowych n.t. planowanych inwestycji i restrukturyzacji.

spis treści 6

O poprawie efektywności wydobycia węgla kamiennego Rozmowa z prof. Marianem Turkiem

10 Instalacja centralnej klimatyzacji do schładzania wyrobisk dołowych w kopalni JSW S.A. KWK„Pniówek”.

14 SUW-2. Stacja uzdatniania wody 15 Energooszczędne napędy elektryczne wentylatorów i pomp 18 Ekonomia i bezpieczeństwo na bocznicach kolejowych 20 Szacowanie niepewności. Kopalniane pomiary wentylacyjno-klimatyczne 24 Metody oceny zagrożenia cieplnego w podziemnych zakładach

4

1-2/2013

górniczych na przykładzie KWK „Mysłowice-Wesoła”

52 LNG SILESIA ...skumulowana energia z ziemi

28 Zawiesiny lodowe do chłodzenia powietrza w kopalni

54 Zagospodarowanie metanu w SEJ SA Część II

32 Rury z tworzyw sztucznych systemu CARBOPIPE do transportu mediów płynnych i gazowych w zakładach górniczych

57 Gaz koksowniczy i gaz nadmiarowy Energetyka w Koksowni Przyjaźń

37 Zintegrowany system ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urządzeń – narzędziem wspomagającym niezawodność majątku produkcyjnego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

61 Europejski stół węglowy 62 Modernizacja elektrociepłowni Mikołaj 65 Poprawa Efektywności Wydobycia Węgla Kamiennego – fotorelacja z konferencji 66 Nowoczesne Kotłownie – fotorelacja z konferencji

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

ermalne przetwarzanie odpadów z odzyskiem energii zyska na znaczeniu w Polsce. Frost & Sullivan prognozuje rozwój rynku spalarni WTE w latach 2015-2016 Problemy wynikające z rosnących ilości odpadów komunalnych (ang. municipal solid waste, MSW), malejącej liczby i pojemności składowisk odpadów, a przy tym zwiększenie poziomu konsumpcji oraz zużywania zasobów naturalnych – to główne czynniki wspierające nakłady inwestycyjne na rynku spalarni z odzyskiem energii z odpadów (ang. Waste to Energy, WTE). Ustawodawstwo Unii Europejskiej oraz regulacje prawne poszczególnych krajów również sprzyjają powstawaniu spalarni wykorzystujących odpady komunalne jako potencjalne źródło energii.

Według raport u Frost & Sullivan przychody tego sektora w 2012 roku wyniosły 4,22 mld USD. Szacuje się, że do roku 2016 przychody europejskiego rynku spalarni odpadów z odzyskiem energii wzrosną do 4,94 mld USD. Obec nie jedy nie od 7 do 8 procent odpadów komunalnych w Polsce ulega utylizacji termalnej – głównie w cementowniach, które zdominowały krajowy rynek.

Rok 2012 nie był najlepszym czasem dla sektora, gdyż wiele firm uczestniczących w przetargach stanęło w obliczu trudności finansowych.

Jednak w najbliższych latach kilku znaczących graczy WTE z Europy Zachodniej planuje wejście na polski rynek, czego efektem, jak się przewiduje, może być zainstalowanie aż 7 średniej wielkości spalarni WTE w latach 2015-2016.

Prawne i ekonomiczne systemy wsparcia w postaci świadectw pochodzenia energii (m.in. zielone certyfikaty) są jedną z bezpośrednich przyczyn rozwoju rynku WTE. Wartość zielonych certyfikatów wynosiła w 2012 roku 70 EUR/1 MWh. W Polsce system jest zdefiniowany do 2021 r. i udział procentowy energii pozyskiwanej ze źródeł odnawialnych zwiększa się z każdym kolejnym rokiem. e-w ydanie do pobrania na:

Energia z odpadów

– kluczowa jest współpraca sektora energetycznego i firm utylizujących odpady dla poprawy efektywności rynku foto: chromastock

T

„Ostat nio na polskim rynku gospodarki odpadami komunalnymi obserwuje się narastający trend odchodzenia od kierowania materiału na składowiska –około 66 procent materiału w 2012 roku zostało poddane składowaniu. Poszukiwane są alternatywne rozwiązania zagospodarowania odpadów i przeznaczenie ich na cele energetyczne jest jednym z najlepszych rozwiązań.

Główną przyczyną tej zmiany są bariery prawne dotyczące charakterystyki składowanych odpadów komunalnych oraz zachęty do generowania energii odnawialnej. Termalne przetwarzanie materiałów z odzyskiem energii jest coraz częściej postrzegane jako atrakcyjne rozwiązanie w zakresie gospodarowania odpadami.” – st wierdza Monika Chruściak, analityk Frost & Sullivan.

Pomimo wielu korzyści wysokie koszty początkowe

www.apbiznes.pl

oraz ryzyko inwestycyjne związane przede wszystkim z długim czasem zwrotu n a k ł a dów do t yc z ąc yc h rozwiązań WTE mogą być przeszkodą dla potencjalnych inwestorów. Ponadto, w przeszłości (lata 70-80 XX w.) spalarnie WTE budziły silny sprzeciw społeczny ze względu na potencjalne szkodliwe oddziaływanie na środowisko. Opór lokalnych mieszkańców był i w niektórych przypadkach jest nadal jednym z głównych wyzwań dla rozwoju rynku spalarni WTE. Niemniej jednak przetwarzanie stałych odpadów komu nal nyc h z efektem otrzymania energii elektrycznej i ciepła zyskuje coraz większą popularność, w miarę jak powstają nowoczesne obiekty o niższym poziomie emisji zanieczyszczeń.

Kluczowym elementem dalszego rozwoju rynku w Europie jest ścisła współ-

praca pomiędzy firmami zajmującymi się gospodarką odpadami oraz wytwórcami energ ii. Jej celem jest tworzenie spójnych, zintegrowanych rozwiązań dotyczących przetwarzania i utylizacji termicznej odpadów oraz infrastruktury oczyszczania powietrza.

Tego rodzaju rozwiązania zapewnią niższe poziomy em isji za n iec z yszc zeń, przyczynią się do optymalnej efektywności procesów oraz zagwarantują zwrot kosztów inwestycji w zakładanym przedziale czasowym.

Więcej informacji nt. raportu można uzyskać: Joanna Lewandowska Corporate Communications tel. +48 22 481 62 20 joanna.lewandowska@frost.com www.frost.com twitter.com/FrostSullivanPL

1-2/2013

5

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle rozmowa numeru

Z prof. Marianem Turkiem rozmawia Janusz Zakręta

O poprawie efektywności na wzrost kosztów). Duże znaczenie ma

foto: nettg.pl

Jakie widzi Pan na dzisiaj, dostępne obszary obniżenia kosztów wydobycia węgla kamiennego w polskim górnictwie węgla kamiennego?

również jakość zakupywanego sprzętu.

Bezdyskusyjna jest potrzeba inwestowania i odnawiania parku maszynowego.

Mówiąc o kosztach w górnictwie,

Największym obciążeniem koszto-

powinniśmy patrzeć na koszty jednost-

wym w górnictwie węgla kamiennego

kowe – na ich obniżenie firmy mogą

są koszty pracy, dlatego bardzo waż-

wpływać nie tylko pracując nad redukcją

nym obszarem obniżania kosztów

poszczególnych pozycji kosztowych, ale

wydobycia jest wzrost wydajności

również zwiększając wolumen wydoby-

pracy. W tym zakresie musi być popra-

cia, bowiem w górnictwie koszty stałe

wiona organizacja pracy - w niektórych

są szczególne wysokie.

kopalniach efekty wny czas pracy

kopalń. Redukcja kosztów związana z

Czy są jeszcze jakieś proste i nie wymagające dużych nakładów finansowych metody poprawy efektywności?

organizacją pracy absolutnie nie może

W perspektywie coraz gorszej

jednak odbywać się kosztem bezpie-

koniunktury, odłożona w czasie lub

czeństwa pracy górników. Stwarza to

zaniechana powinna być eksploatacja

szereg problemów logistycznych, które

tych partii złóż, które będą skutkowa-

trzeba wziąć pod uwagę.

ły wysokimi nakładami, na przykład

górnika to tylko 3,5 godziny. Ważna jest więc w tym zakresie poprawa systemów przewozu załogi na dole

Inne obszary obniżenia kosztów

posiadającymi krótkie wybiegi ścian.

wydobycia to racjonalizacja zużycia ener-

Chyba, że wiąże się to z rygorami

gii, na przykład poprzez optymalizację

w zakresie zagrożenia tąpaniami czy

modelu odstawy i transportu urobku,

innymi specyficznymi uwarunkowaniami.

modernizację sieci wentylacyjnej. Jako

W ramach modernizacji istniejącej

jedną z dróg obniżenia kosztów wymienia

infrastruktury możliwe są dalsze działania

się również modernizację i odtwarzanie

prowadzące do uproszczenia modelu

parku maszynowego (przestoje spowodo-

kopalni, obejmujące na przykład:

wane usterkami wynikającymi ze zużycia

• zmniejszenie liczby szybów i pozio-

maszyn i urządzeń znacząco wpływają

6

1-2/2013

mów w kopalniach,

Prof. Marian Turek j e s t dzi e k an e m W ydzia ł u Organizac ji i Z ar z ądzania Politechniki Śląskiej a także pełni funkcję Pełnomocnika NACZELNEGO DYREK TOR A DS. GÓRNICTWA w Głównym Instytucie Górnictwa. Obszar jego zainteresowań badawczych obejmuje organizację i ekonomikę górnictwa. Był m.in. prezesem prezesem Państwowej Agencji Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego (PARGWK) oraz wiceprezesem zarządu Kompanii Węglowej.

Od lutego br. pełni funkcję przewodniczącego rady nadzorczej Kompanii Węglowej SA.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

wydobycia węgla kamiennego • zmniejszenie sumarycznej długości wyrobisk korytarzowych.

modyfikacja systemów planowania

kosztu jednostkowego wydobytej tony.

technicznego.

Korzystne dla przemysłu wydobywczego

Ze względu na potencjalne skutki,

byłoby wprowadzenie systemu motywa-

Liczba szybów, ich rozmieszcze-

poważnym działaniem, powinno być

cyjnego, w większym stopniu związanego

nie, funkcja oraz wyposażenie muszą

podwyższenie mocy produkcyjnych

z efektami ekonomicznymi. W obecnym

zapewniać optymalne wykorzystanie

skupionych w jak najmniejszej liczbie

systemie brakuje powiązania płacowych i

zdolności wentylacyjno-transportowej.

przodków wybierkowych w kopalniach.

pozapłacowych bodźców motywacyjnych

Kolejnym ważnym elementem poprawy

Korelacja kompleksowo-zmechanizowa-

z efektami wykonywanej pracy. Ponadto,

efektywności produkcji górniczej jest roz-

nej technologii produkcji i właściwa jej

wielość elementów płacowych sprawia,

ważenie liczby poziomów. Zmniejszenie

organizacja stanowi podstawę wzrostu

iż system wynagrodzeń nie jest klarowny.

liczby poziomów będzie prowadziło do

wydajności pracy i obniżenia kosztów.

Modyfikacja ta powinna iść w kierunku

skrócenia sieci wyrobisk korytarzowych.

Wpłynie to niewątpliwie na obniżenie kosztów utrzymania i przewietrzania wyrobisk.

Z kolei, drążenie i utrzymanie wyrobisk korytarzowych stanowi jeden

uproszczenia systemu płac, zwiększenia

Jakie są możliwości redukcji kosztów wydobycia w zakresie kosztów pracy, które mają niebagatelny wpływ na całość kosztów?

z najważniejszych czynników w funkcjo-

W zakresie kosztów pracy, najczęściej

nowaniu kopalń. Znaczny udział kosztów

pojawia się argument wprowadzenia

wykonywania robót korytarzowych

sześciodniowego tygodnia pracy, który

w kosztach produkcji górniczej wynika

pozwoli na lepsze wykorzystanie kapitału

z dużej liczby osób zatrudnionych przy

zaangażowanego w kopalnie.

jego elastyczności, wzrostu składników wynagrodzeń powiązanych z warunkami geologiczno-górniczymi (zagrożeniami naturalnymi) i wynikami pracy uzyskiwanymi przez poszczególnych pracowników.

Co można poprawić w zakresie metod zarządzania i organizacji produkcji/ wydobycia?

tych robotach oraz wysokich kosztów

Duże możliwości w tym obszarze

W zakresie zarządzania i organizacji

materiałowych. Zmniejszenie praco-

niosą motywacyjne systemy wynagro-

produkcji należy szukać efektów synergii i

chłonności robót i obniżenie kosztów

dzeń w górnictwie, które należą obecnie

oszczędności, co nie jest łatwe, zważyw-

materiałowych, wpłynie na znaczne

do rzadkości. Należy stworzyć część

szy na wymogi technologii wydobycia

obniżenie kosztów, z jednej strony

zmienną w zarobkach pracowników,

głębinowego. Dodatkowo, węgiel kamien-

poprzez obniżenie ilości i zakresu robót,

aby wzrastała efektywność. Biorąc pod

ny w dużym stopniu wydobywa się spod

a z drugiej poprzez poprawę organizacji

uwagę znaczny udział kosztów stałych

terenów zurbanizowanych. Kopalnie

robót i możliwą do zrealizowania zmianę

w górnictwie, każda dodatkowo wydobyta

schodzą z wydobyciem coraz głębiej,

systemu obudowy. Dla zapewnienia

tona węgla niemalże wprost przekłada się

co wiąże się z koniecznością ponoszenia

powyższych warunków konieczna jest

na dodatkowy zysk dla spółki i redukcję

coraz wyższych kosztów.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

7

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle rozmowa numeru Duże znaczenie w sferze zarządzania

• Tworzenie zintegrowanych systemów

• w ykorzystanie uzyskanych informa-

ma polityka handlowa spółek węglowych.

logistycznych obsługujących nieza-

cji nie tylko do analiz ex post, ale

Nie wolno bowiem zapominać o przy-

wodnie i efektywnie wszystkie ogniwa

przede wszystkim do analiz ex ante,

chodach. Kiedy koszty stałe są wysokie,

procesu produkcyjnego.

wspomagających realizację celów

to każda wydobyta i sprzedana tona

Utworzone w przedsiębiorstwach

węgla przyczynia się do poprawy wyniku.

górniczych Centra Logistyki, któ-

W zakresie polityki handlowej należy

rych zadaniem jest realizacja zaku-

rozważyć kwestie sprzedaży węgla z

pów materiałowych i sprzętowych

polskich kopalń na eksport.

dla wszystkich przedsiębiorstw

Czy stosowane maszyny i urządzenia, ich stan techniczny i wydajność, spełniają wymagania co do efektywności? Czy nasze górnictwo ma tutaj wiele do zrobienia?

Po stronie kosztowej należy zmierzać

górniczych tworzących spółkę oraz

w kierunku uzmienniania kosztów, by

racjonalizacja procesu zarządzania

przedsiębiorstwa górnicze były lepiej

zapasami w spółce wpływa na

przygotowane na potencjalne wahania

zmniejszenie kosztów logistyki

Można stwierdzić, że w górnictwie

cen związane z globalną sytuacją ekono-

w tym zakresie. Poza tymi najistot-

węgla kamiennego są stosowane nowo-

miczną. Uzmiennianie kosztów to w dobie

niejszymi działaniami, Centrum

czesne maszyny i urządzenia. Bynajmniej

zmienności cen węgla i niepewności co

Logistyki kieruje pracą magazynów

nie oznacza to jednak, że w tym zakresie

do globalnej sytuacji makroekonomicznej

oraz prowadzi gospodarkę złomową

nie można wprowadzić już żadnych

naturalne działanie, które powinno być

i zagospodarowuje niewykorzysta-

ulepszeń.

podejmowane przez zarządy spółek gór-

ny majątek spółki.

Jak już wspomniano szansą dla

niczych. Kluczowe działania zmierzające

• I ntegrację systemów odstaw y

polskiego Górnictwa jest obniżenie

do uzmiennienia kosztów to programy

urobku poszczególnych zakładów

kosztów produkcji. Jednym ze sposobów

motywacyjne i outsourcing.

górniczych, która umożliwi redukcję

osiągnięci takiego celu (nadal) może być

W zakresie zarządzania majątkiem

nadmiarowych zdolności techno-

wprowadzanie do eksploatacji nowo-

przedsiębiorstwa górnicze powinny

logicznych transportu pionowego

czesnych rozwiązań konstrukcyjnych

dokonać przeglądu swoich aktywów i

i przeróbki mechanicznej urobku,

maszyn, automatyzacji procesów produk-

sprzedać zbędne oraz najmniej rentowne

związanych ze zmniejszeniem ob-

cyjnych tam, gdzie jest to możliwe oraz

aktywa i projekty, zwłaszcza gdy nie są w

łożenia, ilości remontów i kosztów

stosowanie innowacyjnych systemów

stanie opłacalnie produkować węgla przy

zużycia materiałów.

na przykład transportowych, odstawy

Działania takie już podjęto lub planuje

urobku czy przewietrzania.

spodziewanym poziomie cen rynkowych.

Takie działania mogą także podnieść

się zrealizować w wielu kopalniach.

czyli zdolności adaptacyjne do nowych

Z pewnością, w każdej kopalni można poddać analizie funkcjonującą w niej

sprawność organizacyjną i elastyczność, Jedną z metod doskonalenia funk-

organizację pracy maszyn i urządzeń,

cjonowania przedsiębiorstwa górniczego

pod kątem jej optymalizacji. Celem

Do zmian ukierunkowanych na poprawę

mogłoby być również zmodyfikowanie

i wynikiem takiej optymalizacji powin-

efektywności wydobycia można także

systemu zarządzania kosztami, zorien-

no być zwiększenie czasu efektywnej

zakwalifikować działania podejmowane

towane na:

pracy przodków eksploatacyjnych.

w sferze transportu i logistyki. Głównym

• monitorowanie kosztów i przychodów

Przykładowo, w danej kopalni mogą

zmienionych warunków w otoczeniu.

celem tych działań ma być realizacja

8

i strategii.

w ujęciu procesowym,

w ystępować tzw. „wąskie gardła”

efektu skali i w rezultacie redukcja kosztów

• budżetowanie zadań r ze czo -

w procesie produkcyjnym, które można

w tych obszarach. Możliwości te obejmują

wych i finansowych na każdym

wyeliminować na przykład poprzez zasto-

zarówno rozwiązania kompleksowe, jak i

p oz i o m i e p r o d u kc j i i s y te m u

sowanie innych, wydajniejszych maszyn

przedsięwzięcia o ograniczonym zakresie:

organizacyjnego,

lub zmianę organizacji pracy.

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle wentylacja i klimatyzacja w górnictwie

Trójkomorowy hydrostatyczny podajnik cieczy typu P.E.S 250 na poziomie 1000

Instalacja centralnej klimatyzacji do schładzania wyrobisk dołowych w kopalni JSW S.A. KWK„Pniówek”.

Konieczność poprawy warunków pracy górników pod ziemią oraz eksploatacja na coraz to niższych pokładach stanowiły podstawę decyzji o budowie centralnej klimatyzacji w KWK „Pniówek”. Eksploatowane w kopalni pokłady węgla zalegające na znacznej głębokości pod powierzchnią ziemi charakteryzują się bardzo dużym zagrożeniem metanowym oraz wysoką temperaturą pierwotną górotworu. Dlatego w rozważaniach przy wyborze rodzaju klimatyzacji zwrócono uwagę na wykorzystanie metanu z kopalni dla potrzeb klimatyzacji.

W roku 2000 uruchomiono insta-

Koncepcja klimatyzacji wyrobisk dołowych

lację centralnej klimatyzacji wyrobisk

wego i poprawy warunków klimatycznych w wyrobiskach na poziomie 1000.

dołowych bazującą na skojarzeniu

Zespół naukowy Katedry Górnictwa

układu energetyczno-ciepłowniczego

Podziemnego Akademii Górniczo-Hutniczej

W opracowaniach przedstawiono

z układem chłodniczym. Mimo upły-

w Krakowie w 1999 roku opracował dla

szczegółową analizę istniejących oraz pro-

kopalni dokumentację techniczną skojarzo-

gnozowanych warunków klimatycznych w

nego układu energetyczno-chłodniczego

wyrobiskach dołowych kopalni „Pniówek”

dla klimatyzacji poziomu 830 a następnie

w zakresie planowanej eksploatacji

w 2006 roku dokumentację techniczną

pokładów do poziomu 1000.

wu trzynastu lat od uruchomienia jest to nadal unikalne rozwiązanie w górnictwie polskim podlegające systematycznej rozbudowie technicznej zarówno w części powierzchniowej jak i dołowej.

10

celu likwidacji zagrożenia temperaturo-

1-2/2013

Marcin Płoneczka Inżynier Energetyk JSW S.A. KWK Pniówek

rozbudowy części dołowej skojarzonego

Przeprowadzona prognoza warunków

układu energetyczno-chłodniczego w

klimatycznych jest podstawą do określe-

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

nia zapotrzebowania na moc chłodniczą

–– chłodziarka absorpcyjna brom-

dla prowadzonych i planowanych robót

kowo-litowa gorącowodna firmy

górniczych i wyboru koncepcji klimaty-

YORK typu YIA HW 6C4 zasilana

zacji wyrobisk dołowych.

ciepłem uzyskanym ze spalin z sil-

Obecnie kopalnia realizuje wydoby-

ników o parametrach 125/100oC,

cie węgla z poziomu wydobywczego

–– chłodziarka sprężarkowa amonia-

830. Analiza stanu wentylacji wyrobisk

kalna firmy YORK typu YLC 717

podziemnych dowiodła, że sposób

SE-SD 64 WCOC,

przewietrzania jest właściwy z uwagi

• t rójkomorow y hydrostat yczny

na występujące zagrożenia naturalne.

podajnik cieczy firmy SIEMAG typ

Prognoza warunków klimatycznych

–– temperatura górotworu maksymalna Tgmax = 39oC

w re j o n ac h p r z yg otowawcz yc h i eksploatacyjnych na poziomie 1000

–– temperatura górotworu średnia Tgśrednia = 36,15oC

w partiach C, K-3, W-1, P-1 wykazała, że od roku 2009 sumaryczne zapotrzebowanie na moc chłodniczą

chłodniczą w wyrobiskach przewie-

GmbH typu TCG 2032V16 z genera-

Tgmin = 40 C

torem elektrycznym firmy A.Van Kaick

o

–– temperatura górotworu maksy-

o mocy elektrycznej 3,9 MW, • i nstalację tzw. „FREE COOLING”

malna Tgmax = 48,6 C o

–– temperatura górotworu średnia

z chłodnicami glikolu typu DFCV/

Tgśrednia = 44,84 C

trzanych z poziomu 830 w tym okresie

W 2007 roku rozbudowano po• trzeci silnik gazowy DEUTZ ENERGY

–– temperatura górotworu minimalna

6,3 MW. Zapotrzebowanie na moc

DRKA 200.

wierzchniową część układu o:

• na poziomie 1 000

w w yrobiskach przewietrzanych z poziomu 1000 do roku 2017 wynosi

Silnik gazowy typ TBG 632 V16 MWM DEUTZ

S9026-S616B o mocy chłodniczej

o

1,5 MW dla to = 0oC.

wynosić będzie 2,7MW. Średni stopień geotermiczny pomię-

Charakterystyka zagrożeń klimatycznych w kopalni „Pniówek” Charakter oraz intensywność wymiany ciepła pomiędzy powietrzem a otaczającym wyrobiska kopalniane górotworem zależy od wielu czynników, z których główną rolę odgrywa głębokość zalegających skał

dzy poziomami wynosi Γ = 23,1 m/oC. Wskaźniki klimatyczne K dla pozio-

linię chłodniczą o mocy chłodniczej

mów wydobywczych.

2,5 MW w skład której wchodzą:

• poziom 830 K = 4,12

• chłodziarka absorpcyjna bromkowo-

• poziom 1 000 K = 11,0

-litową firmy Broad typu BDH 700, • chłodziarka absorpcyjna bromkowo-

zaliczają kopalnię „Pniówek do kopalń o dużym zagrożeniu klimatycznym.

-litową firmy Broad typu BDH 1663, • chłodziarka sprężarkowa amoniakal-

Uruchomiony w 2000 roku układ

gdzie są prowadzone roboty górnicze.

składał się z:

Na poszczególnych poziomach warunki

• dwóch silników gazowych firmy DEUTZ

klimatyczne kształtują się następująco:

ENERGY GmbH typu TBG 632V16

• na poziomie 705

z generatorami elektrycznymi firmy A.Van

–– temperatura górotworu minimalna

W 2008 roku dobudowano trzecią

Chłodziarki absorpcyjne firmy YORK

na firmy Grasso RT Gmbh PB-2B.

Kaick o mocy elektrycznej 2x 3,2 MW, • d wóch linii chłodniczych o mocy

Tgmin = 30 C o

–– temperatura górotworu maksy-

chłodniczej 2 x 2,5 MW w skład każdej linii chłodniczej wchodzą:

malna Tgmax = 34,5 C o

–– temperatura górotworu średnia

–– chłodziarka absorpcyjna bromkowo-litowa ciepłowodna firmy

Tgśrednia = 32,06 C o

• na poziomie 830

YORK typu YIA HW 3B3 zasilana

–– temperatura górotworu minimalna

e-w ydanie do pobrania na:

ciepłem uzyskanym z chłodzenia silników o parametrach 85/70oC,

Tgmin = 33,2oC

www.apbiznes.pl

1-2/2013

11

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle wentylacja i klimatyzacja

W 2009 roku rozbudowano dołową

300 m3/h, a dla 7,5 MW odpowiednio

część układu o:

450 m3/h. Woda lodowa transportowana

• trójkomorowy hydrostatyczny podaj-

jest izolowanym rurociągiem DN 300 do

nik cieczy firmy SIEMAG typ P.E.S

szybu Ludwik a następnie wysokociśnie-

DN250

niowym rurociągiem DN300 odpowiednio: • dla poziomu 830 do trójkomorowego

W 2010 roku rozbudowano po-

podajnika cieczy DRKA 200 firmy

wierzchniową część układu klimatyzacji:

SIEMAG zlokalizowanego w chodniku

• budowa czwartego etapu chłodni-

transportowym II (- 853m).

czego zwiększający moc chłodniczą

• dla poziomu 1000 do trójkomorowego

o 2 x 1,66 MW (chłodziarki sprężar-

podajnika cieczy P.E.S 250 firmy SIEMAG

kowe firmy Grasso).

Obecnie skojarzony układ ener-

Chłodziarka absorpcyjna firmy BROAD AC

jako energia napędowa w chłodziarkach

zlokalizowanego w komorze urządzeń

absorpcyjnych.

klimatyzacyjnych poziom 1000.

W przypadku braku odbioru lub

getyczno-chłodniczy charakteryzuje

ograniczenia zapotrzebowania na chłód,

Trójkomorowe hydrostatyczne podaj-

(4 silnik gazowy uruchomiony w 2011 roku

ciepło może być oddawane do istniejącej

niki cieczy na poziomie 830 i na poziomie

o mocy 4 MW nie uczestniczy w procesie

sieci ciepłowniczej. Podczas postoju

1000 pracują w układzie równoległym

energetyczno-chłodniczym):

silnika gazowego chłodziarki absorpcyjne

z odpowiednim podziałem mocy chłodni-

• moc elektryczna 10,3 MW

mogą być zasilane ciepłem dostarczo-

czej wynikającym z zapotrzebowania na

• moc cieplna 11,2 MW

nym z ciepłowni „Pniówek”. W razie awarii

moc chłodniczą na poziomach.

• moc chłodnicza 10,7 MW

jednej z chłodziarek medium chłodnicze

Podajniki cieczy firmy SIEMAG odpowied-

można skierować do obejścia, omijając

nio redukują ciśnienia wody z wielkości wyni-

uszkodzoną chłodziarkę, dzięki czemu

kającej z wysokości słupa wody (między 10-12

instalacja może być nadal eksploatowana

MPa) w rurociągu prowadzonym z powierzchni

z ograniczoną mocą chłodniczą.

do wielkości ciśnienia występującego w sieci

(2,5 MW obecnie jako rezerwa) Wytworzona energia elektryczna kierowana jest do układu elektroenergetycznego kopalni, natomiast ciepło

Medium chłodnicze w instalacji

dołowej (maks. 4,0 MPa). Przepływ wody

z chłodzenia silnika i ze spalin wyko-

klimatyzacji wyrobisk dołowych stanowi

w zamkniętym obiegu dołowym wymuszają

rzystywane jest w pierwszej kolejności

woda lodowa schładzana:

pompy obiegowe wody chłodniczej dla

• w chłodziarce absorpcyjnej ciepłowodnej z temperatury 18 C do o

Chłodziarka sprężarkowa firmy Grasso

14,5oC,

poziomu 830 typu OWH200/3 a dla poziomu 1000 typu OW200/4.

Temperatura wody za śluzą ciśnienio-

• w chłodziarce absorpcyjnej gorą-

wą SIEMAG wynosi ok. 3oC. Izolowane

cowodnej z temperatury 14,5oC do

rurociągi obiegu wtórnego o średnicach

4,5 C,

odpowiednio:

o

• w chłodziarce sprężarkowej śrubowej

• DN 250, 200 w przekopach głównych,

amoniakalnej z temperatury 4,5 C do

• DN 150 w przekopach kierunkowych,

1,5oC i kierowana za pomocą pomp

• DN100 w wyrobiskach eksploata-

o

obiegowych wody chłodniczej do

cyjnych.

części dołowej skojarzonego układu

zasilają zimną wodą następujące urzą-

energetyczno– chłodniczego.

dzenia chłodnicze: • chłodnice powietrza typu DV 290K

Dla przeniesienia mocy chłodniczej 5 MW wymagany jest przepływ wody

12

1-2/2013

o nominalnej wydajności chłodniczej 250 kW każda,

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

W zależności od parametrów atmosferycznych wracająca do chłodziarek absorpcyjnych woda chłodnicza jest kierowana na instalację „freecooling”, która wspomaga pracę skojarzonego układu energetyczno – chłodniczego wykorzystując zimne powietrze. Taki układ umożliwia wyłączenie poszczególRurociągi DN300 obiegu pierwotnego centralnej klimatyzacji przy # Ludwik

nych chłodziarek absorpcyjnych. Gdy

Dołowe chłodnice powietrza zasilane woda lodową z centralnej klimatyzacji

temperatura wody powracającej z dołu kopalni jest wyższa przynajmniej o 5oC od temperatury powietrza atmosferycznego załączana jest instalacja „freecooling”.

Wtedy woda lodowa jest przez odpowied-

• chłodnice ścianowe typu SCP 35 oraz GCP 35 o mocy 35 kW każda, • chłodnice powietrza typu GCP 400 o mocy 406 kW każda, • chłodnic powietrza typu GCP 350 o mocy 361 kW każda.

powyżej 0,3mm) do trójkomorowych

ni stopień otwarcia zaworu regulacyjnego

hydrostatycznych podajników cieczy

na strumień płynący bezpośrednio na

firmy SIEMAG, a następnie po zmia-

bloki agregatów absorpcyjnych i na stru-

nie ciśnienia rurociągiem DN 300

mień płynący do instalacji „freecooling”

na powierzchnię. Woda chłodnicza powracająca z dołu do chłodziarek na powierzchni ma temperaturę w zależ-

Temperatura wody na wejściu do chłodnic wynosi od 4 do 6 C, a na o

ności od obciążenia cieplnego chłodnic w przedziale 14-18 C. o

Schemat instalacji centralnej klimatyzacji do schładzania wyrobisk dołowych w kopalni „Pniówek”

(max 150m3/h). Uruchomiony w 2010 roku czwarty etap chłodniczy posiada również instalację „freecooling”, która może być uruchomiana zamiennie z jedną z dwóch chłodziarek sprężarkowych.

wyjściu od 12 do 18 C. Schłodzenie poo

wietrza przepływającego przez chłodnicę wynosi od 6 do 10oC. Ilość schłodzonego powietrza od 400 do 500 m3/min w przypadku chłodnic dużych mocy oraz od 60 do 80 m3/min w przypadku chłodnic ścianowych .

W chłodnicach występuje tzw. punkt Rossy tj. kondensacja pary wodnej zawartej w chłodzonym powietrzu przez co opuszczające chłodnicę powietrze ma mniejszą wilgotność niż na wlocie co wpływa decydująco na komfort pracy.

Ogrzana w chłodnicach powietrza woda transportowana jest nieizolowanymi rurociągami o stosownych średnicach, przez automatyczne filtry wody firmy Itien-Brieden (sterowanie pneumatyczne, filtracja zanieczyszczeń

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

13

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle utrzymanie ruchu

SUW-2

Stacja uzdatniania wody Stacja uzdatniania wody SUW-2 przeznaczona jest do użytkowania w zakładach górniczych, gdzie występuje duże zanieczyszczenie wody w związki chemiczne, które uniemożliwiają wykorzystanie naturalnych zasobów wody w procesie technologicznym.

Zastosowanie stacji uzdatniania wody

Praca bez SUW-02

umożliwia uzyskanie oczyszczonej wody, poprzez jej demineralizację w procesie odwróconej osmozy, dla potrzeb m.in. wytwarzania emulsji olejowo-wodnej do zasilania sekcji obudów zmechanizowanych. Odwrócona osmoza to technologia w której zanieczyszczona woda przenika przez półprzepuszczalną

Adam Ślusarz WICHARY Technologies Sp.z o.o

membranę. Jednak zanim woda znajdzie

Praca z SUW-02

Parametry eksploatacyjne stacji: • ciśnienie robocze - do 16 bar (1,6 MPa) (strona zasilania wodą surową) • znamionowa wydajność - do 1 000 l/godz. (woda oczyszczona) • zużycie wody surowej - do 2 000 l/godz.

• moc zainstalowana - ok. 11,5 kW • max temperatura medium - 30oC • czas pracy - 24 godz./dobę

14

1-2/2013

się w kontakcie z membraną, przepływa

która zapewnia ciągłą pracę urządzeń w

przez filtry rewersyjne, które zatrzymują

hydraulicznym obiegu ścianowym przy

zanieczyszczenia o większym gabarycie.

wyeliminowaniu przerw wynikających z

Stacja uzdatniania wody SUW-2

wymiany zanieczyszczonych wkładów

w pełni zautomatyzowanym procesie

filtracyjnych oraz czyszczenia układów

poprzez zastosowanie sterownika

hydrauliki sterowniczej.

mikroprocesorowego zapewnia usunięcie zanieczyszczeń mechanicznych,

Dzięki trwałości, stabilności, nieza-

organicznych, bakterii oraz grzybów. W

wodności oraz wysokiej jakości wody

następstwie wytrącenia i unieszkodli-

przygotowanej w stacji wydłużamy

wienia bakterii oraz grzybów potrafimy

czas eksploatacji urządzeń kompleksu

przygotować emulsję olejowo-wodną,

wydobywczego.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Energooszczędne napędy elektryczne wentylatorów i pomp W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące zastosowania magnesów trwałych w silnikach prądu przemiennego. Istotą tych silników jest ich prosta budowa i eksploatacja a uruchomienie odbywa się przez bezpośrednie przyłączenie do napięcia zasilającego.

Maszyny te mają takie same gabaryty i mogą zastąpić silniki indukcyjne przez prostą wymianę. Pokazano charakterystyki eksploatacyjne silnika synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi średniej mocy P=160 kW. Charakteryzuje się on lepszymi parametrami eksploatacyjnymi tj. większym współczynnikiem

Jan Zawilak i Tomasz Zawilak

strukcyjnych maszyn elektrycznych

obecnie stosowanych energooszczęd-

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 11]. Zagadnienie to nabiera

nych silników indukcyjnych wymaga

szczególnego znaczenia w napędach

użycia w ich strukturach nowoczesnych

elektrycznych o pracy ciągłej, w których

materiałów, a w szczególności magnesów

niewielka poprawa sprawności sumarycz-

trwałych. Ponadto silniki powinny być

pracy silniki indukcyjne mają powszechne

nie pozwoli na duże oszczędności energii.

przystosowane do zmiennego obciążenia

zastosowania w przemysłowych napę-

Celem pracy jest poszerzenie wie-

tych napędów tzn. mieć niezmienną

dach elektrycznych. Ich zasada działania

dzy nt. energooszczędnych silników

sprawność w dużym zakresie zmian

wymaga dostarczenia energii biernej

elektrycznych o nowych strukturach

obciążenia pozwalającą na racjonalizację

indukcyjnej. W niektórych silnikach

obwodów magnetycznych wzbudzanych

zużycia energii. Niezawodność silników

indukcyjnych (o dużej liczbie biegunów

magnesami trwałymi, których wdrożenie

powinna być nie mniejsza i eksploatacja

pola magnetycznego) moc bierna może

pozwoli na znaczne zmniejszenie zużycia

nie gorsza niż silników indukcyjnych co

stanowić nawet ok. 60 % mocy pozor-

energii. Silniki te mają być dostosowane

oznacza możliwie najprostszą konstrukcję

nej. Niedopasowanie silnika do układu

jako zamienne z powszechnie stosowa-

poszukiwanych nowych struktur maszyn.

napędowego powoduje pogorszenie re-

nymi silnikami indukcyjnymi.

mocy, większym współczynnikiem sprawności oraz mniejszym prądem pobieranym z sieci.

Dzięki prostej budowie i niezawodnej

Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych

lacji między dostarczaną energią czynną a bierną. Zmniejsza się sprawność przetwarzania energii co w dużej skali przemysłowej powoduje wzrost kosz-

Silniki synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi

Budowa silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi Budowa układu mechanicznego

tów oraz uszczuplenia zasobów mocy

Poszukiwanie nowych struktur

oraz stojana jest identyczna jak silnika

w systemie elektroenergetycznym.

maszyn elektrycznych umożliwiających

indukcyjnego. W stojanie umieszczone

Związane to jest jednocześnie z więk-

zastąpienie silników indukcyjnych zde-

jest uzwojenie tego samego rodzaju

szym zanieczyszczeniem środowiska

terminowane jest postawionym celem,

a jedynie zwojność dobrano do aktual-

spowodowanym zwiększoną emisją CO2.

a mianowicie uzyskaniem napędów

nych warunków magnetowodu. Różnica

Dlatego wiele ośrodków badawczych

energooszczędnych i niezawodnych.

w budowie wirnika wynika z konieczności

zajmuje się poszukiwaniami nowych,

Uz yskanie silników napędow ych

umieszczenia magnesów trwałych. Po-

energooszczędnych rozwiązań kon-

o sprawności większej niż sprawność

nieważ przyjęto, że silniki tego typu mają

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

15

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle utrzymanie ruchu

wyniki uzyskane w silnikach małej mocy

izolacji B tj. qdop = 130oC. Z wykonanych

skłoniły autorów do próby wykonania

pomiarów nagrzewania bezpośredniego

silników większej (średniej) mocy tj.

silnika wynika, że jest on niewykorzystany

ponad 100 kW. W modelach tych

termicznie z bardzo dużym zapasem

wykorzystano konstrukcję mechaniczną

tj. ok. 50oC.

oraz magnetowód stojana typowego silnika indukcyjnego. W silniku tym zaprojektowano nowy wirnik, w którym umieszczono magnesy trwałe (rys. 1 i 2).

być uruchamiane przez bezpośrednie

Rys. 1.

włączenie do sieci zasilającej, to ich

Badania modelu silnika synchronicznego z magnesami trwałymi średniej mocy

rozruch odbywa się przez wytworzenie

Model silnika synchronicznego

momentu asynchronicznego. Moment

z magnesami trwałymi o mocy znamio-

ten wytworzony jest przez uzwojenie

nowej P=160 kW napięciu znamionowym

klatkowe ułożone w wirniku podobnie jak

U=500 V przebadano w laboratorium

w silniku indukcyjnym. Dobór uzwojenia

przemysłowym.

Uab = 501 V

Ucb = 499 V

Uca = 500 V

Ia = 192,6 A

Ic = 191,8 A

Ib = 190,1 A

U = 500 V

I = 191,7 A

P1 = 163,5 kW

n = 749,8 obr/min T = 2,032 kNm P2 = 159,6 kW f = 49,99 Hz

cosj = 0,9839

h = 97,6%

qCu = 79,0oC

qot = 19,5oC

DqCu = 59,5 K

Tab. 2.

Wyniki pomiarów badanego silnika podczas obciążenia bezpośredniego mocą znamionową

Wykres prądu stojana podczas

klatkowego umożliwiający kompensację

Charakterystyki pomierzono podczas

rozruchu bezpośredniego silnika sprzę-

momentu hamującego od magnesów

biegu jałowego a wyniki pomiarów

żonego i obciążonego mocą wentylatora

trwałych (liczba i wymiary prętów uzwo-

zestawiono w tabeli 1.

pokazano na rysunku 3.

jenia) jest przedmiotem wielu prac m.in.

[7, 8]. Wypełnienie magnetowodu wirnika, względy konstrukcyjne i technologiczne determinują ułożenie magnesów [9].

Pierwsze modele maszyn zbudo-

Tab. 1.

Zestawienie wyników pomiarów charakterystyk biegu jałowego badanego silnika

wano dla małych mocy, które można wykonać niewielkim nakładem środków finansowych a także zbadać w warunkach laboratoryjnych [10]. Pozytywne

Rys. 2.

nr 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

U0 V 450 461 473 485 496 504 514 524 536 561

I0 A 28,5 21,0 12,7 5,2 5,2 9,9 16,7 24,1 32,8 52,3

P0 kW 2,946 2,936 2,924 2,871 2,847 2,891 2,833 2,871 2,869 2,973

cosj0 0,133 0,175 0,281 0,656 0,641 0,336 0,191 0,131 0,094 0,059

Silnik ten poddano próbie nagrzewania przy obciążeniu bezpośrednim.

Rys. 3.

Wykres prądu stojana w funkcji czasu podczas rozruchu bezpośredniego silnika obciążonego mocą sprzężonego z nim wentylatora

Pomiary temperatury wykonano przez pomiar rezystancji uzwojenia stojana a wyniki zestawiono w tabeli 2.

16

1-2/2013

Na r ysunkach 4, 5 pokazano charakterystyki eksploatacyjne ba-

W badanym silniku zastosowano

danego silnika zmierzone w pełnym

izolację klasy F ale do danych zna-

zakresie zmian obciążenia bezpo-

mionowych przyjęto dopuszczalną

średniego i porównano je z silnikiem

temperaturę pracy odpowiadającą klasie

indukcyjnym.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rodzaj silnika

Wielkość jedn.

Napięcie znamion.

Prąd znamion.

Moc znamion.

Indukcyjny

Synchroniczny z magnesami trwałymi

Wartość Fabryczny

Oblicz.

Pom.

V

500

500

A

240

kW

160

Cosj

---

0,81

0,996

0,984

η

%

95,1

97,2

97,6

190

192

Rys. 4 Charakterystyki współczynnika mocy w funkcji obciążenia silnika indukcyjnego i synchronicznego z magnesami trwałymi

160

Tab. 3.

Zestawienie danych znamionowych silnika indukcyjnego i synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi

Podsumowanie i wnioski W tabeli 3 zestawiono parametry eksploatacyjne badanego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi i porównano je z odpowiadającymi parametrami silnika indukcyjnego tej samej mocy.

Na podstawie porównania charakterystyk i parametrów silnika indukcyjnego i synchronicznego z magnesami trwałymi można stwierdzić, że: • w silniku synchronicznym kompensuje się moc bierną pobieraną z sieci (zwiększa współczynnik mocy z 0,81 do 0,984), • współczynnik mocy jest praktycznie stały w całym zakresie zmian obciążenia, • w silniku synchronicznym zwiększa się współczynnik sprawności (z 0,951 do 0,976), • s prawność jest praktycznie stała w całym zakresie zmian obciążenia, • z mniejsza się prąd znamionowy pobierany z sieci (z 240 do 192 A) przy takiej samej mocy oddawanej.

Zdobyte doświadczenia z silnikiem o średniej mocy (P=160 kW) upoważniły do podjęcia prac nad budową silnika

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys. 5 Charakterystyki współczynnika sprawności i prądu stojana w funkcji obciążenia silnika indukcyjnego oraz synchronicznego z magnesami trwałymi

synchronicznego z magnesami trwałymi o bardzo dużej mocy tj. większej niż 1 000 kW.

Literatura [1]. Aliabad, A.D.; Mirsalim, M.; Ershad, N.F.: Line-Start Permanent-Magnet Motors: Significant Improvements in Starting Torque, Synchronization, and Steady-State Performance. IEEE Transactions on Magnetics, Volume: 46 , Issue: 12, 2010, p. 4066 - 4072 [2]. Feng, X.; Liu, L.; Kang, J.; Zhang, Y.: Super premium efficient line start-up permanent magnet synchronous motor. 2010 XIX International Conference on Electrical Machines (ICEM), Rome, Italy, 6-8 September 2010, p. 1 – 6 [3]. Qu Fengbo; Li Zhipeng: Cheng Shukang; Li Weili; Calculation and simulation analysis on starting performance of the high-voltage line-start PMSM. (ICCASM), 2010 International Conference on Computer Application and System Modeling, Volume: 3, 2010 , p. V3-198 - V3-202 [4]. Zhang Bingyi, Zhuang Fuyu, Feng Guihong: Design and Starting Process Analysis of Multipolar Line-Start PMSM. Proceeding of International Conference on Electrical Machines and Systems 2007, Oct. 8~11, Seoul, Korea ss 1629-1634 [5]. Czermin W., Aschenbrenner F., Weiss H.: Design of Power Electronics Driven PMSM With Constant Torque by Special Magnetic Circuit and Permanent Magnet Configuration.

APEIE-2006, p. 211-216 [6]. Zadeh M. H.: Torque Ripple Suppression in an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor. Proceedings of the 2008 International Conference on Electrical Machines Paper ID 1367, p. 1-5 [7]. Zawilak T.: Utilizing the deep bar effect in direct on line start of permanent magnet machines.

Przegląd Elektrotechniczny, 2013, R. 89, nr 2b, s. 177-179 [8]. Zawilak T.: Wykorzystanie efektu wypierania prądu w rozruchu bezpośrednim maszyn wzbudzanych magnesami trwałymi. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały. 2012, nr 32, s. 105-111 [9]. Zawilak T.: Wpływ kształtu szczeliny powietrznej na właściwości silnika synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi. Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe. 2011, nr 93 , s. 137-142 [10]. Zawilak T.: Wpływ rozmieszczenia magnesów na właściwości eksploatacyjne silnika typu LSPMSM. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały. 2010, nr 30, s. 3-12 [11]. Zawilak T., Antal L.: Porównanie silnika indukcyjnego oraz synchronicznego z magnesami trwałymi i rozruchem bezpośrednim - badania eksperymentalne. Maszyny Elektryczne.

Zeszyty Problemowe, 2007, nr 77, s. 277-282.

1-2/2013

17

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle

ekonomia i bezpieczeństwo

utrzymanie ruchu

na bocznicach kolejowych

Na stanowiskach rozładowczo – załadowczych występuje często potrzeba przemieszczania na małe odległości oraz pozycjonowania pojedynczych wagonów, jak również całych składów.

C zas trwania załadunku lub rozła-

takie rozwiązania. Firma WICHARY

Umożliwiają manewrowanie na łukach

dunku pojedynczego wagonu wynosi

Technologies Sp. z o.o. z siedzibą w

oraz na spadkach i wzniesieniach terenu.

niejednokrotnie kilkadziesiąt minut, co

Pyrzowicach w woj. śląskim oferuje

przy zastosowaniu lokomotywy powoduje,

właścicielom i obsłudze bocznic sze-

że efektywny czas jej pracy wynosi tylko

roką gamę zarówno pojedynczych, jak i

Kolejną zaletą takich rozwiązań jest

w pełni zautomatyzowanych zespołów

brak dodatkowych kosztów związanych

urządzeń obsługujących bocznice.

z wykonywanymi operacjami na stanowi-

kilka procent. Powoduje to generowanie olbrzymich, niepotrzebnych kosztów związanych z załadunkiem, rozładunkiem czy przeładunkiem towarów. Niejednokrotnie

18

Grzegorz Smal WICHARY Technologies Sp.z o.o

Brak dodatkowych kosztów

skach przeładunkowych. Nie ma bowiem

Manewry

potrzeby zatrudniania dodatkowej,

wypożyczenie lokomotywy do obsługi skła-

Manewrowanie pojedynczymi wago-

specjalnie wyszkolonej obsługi. Urzą-

du waha się od 1000 do nawet 2500 PLN

nami, czy też całymi składami za pomocą

dzenia są proste w obsłudze i po krótkim,

za ośmiogodzinną dniówkę. W związku z

przeciągarek w istotny sposób zmniejsza

kilkugodzinnym szkoleniu, pracownicy

tym dodatkowe koszty powstające w ciągu

koszty wykonywania tych operacji.

obsługujący mogą przystąpić do pracy.

miesiąca liczone są w dziesiątkach tysięcy

Przeciągarki linowe pozwalają na prze-

Nowatorskie rozwiązania i zastosowanie

złotych. Również względy związane z

taczanie w jednym lub w obu kierunkach

radiowego sterowania, które firma oferuje

ekologią (hałas, zadymienie, emisja gazów)

zarówno pojedynczych wagonów jak i

w standardzie, pozwala na zredukowanie

przemawiają za tym, żeby ograniczyć udział

całych składów oraz pozycjonowania ich

obsługi na stanowisku przeładunkowym

lokomotyw spalinowych podczas prac

bez udziału lokomotywy. Współpracują

do jednego pracownika. Konstrukcja

manewrowych na bocznicach.

z urządzeniami SRK, różnego rodzaju

wózka przetokowego umożliwia przeję-

Alternatywnym rozwiązaniem są

wagami wywrotami i innym sprzętem

cie składu i uwolnienie go w dowolnym

urządzenia przetokowe zwane przecią-

przeładunkowym. Są w stanie w lokal-

miejscu strefy manewrowej. Dzięki

garkami. Ze względu na rygorystyczne

nych warunkach przemieszczać i pozy-

takiemu rozwiązaniu obsługujący jest

przepisy dotyczące bezpieczeństwa

cjonować na stanowisku obsługowym

w stanie kontrolować prace z każdego

i ochrony środowiska, na rynku euro-

składy kilkudziesięciu wagonów o masie

punktu, co w sposób istotny zwiększa

pejskim jest niewiele firm oferujących

całkowitej zestawu nawet 2000 ton.

bezpieczeństwo.

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Środowisko Ważnym atutem takich urządzeń jest

głównych, bez konieczności montażu

siłowników elektrycznych sprzężonych

dodatkowych szyn.

z układami tensometrycznymi można

także znikomy wpływ na środowisko

W wielu wypadkach stosuje się

bardzo dokładnie regulować siłę naciągu

naturalne. Dzięki stosowaniu materiałów

również systemy przetokowe zabudo-

liny, a także kontrolować i na bieżąco

obojętnych dla przyrody, stosowaniu

wane obok torowiska, w dodatkowych

korygować naprężenia i wyciągnięcie liny.

olejów i smarów biodegradowalnych,

szynach o prześwicie 150 - 200mm. Takie

Umożliwiają utrzymanie odpowiedniej siły

pozostajemy w zgodzie z przyrodą, na

rozwiązanie daje bardzo dużo możliwości.

naciągu zarówno w czasie przetaczania

co firma WICHARY Technologies Sp. z

Pozwala bowiem na przemieszczanie

dużych składów, jak i podczas biegu

o.o. zwraca szczególną uwagę.

składów przez rozjazdy kolejowe. W tym

jałowego wózków przeciągarek. Takie

wypadku jednak wózek przeciągarki ma

układy w znaczący sposób wydłużają

możliwość uchwycenia wagonu tylko z

żywotność i sprawność urządzeń. Nie

Systemy przetokowe W zależności od przeznaczenia

jednej strony. Takie rozwiązanie ogranicza

wymagają właściwie żadnej obsługi okre-

systemy pr zetokowe różnią się.

możliwość przetaczania składów o

sowej, a także nie stanowią zagrożenia

Standardowo wózek przeciągarki

dużych masach.

dla środowiska naturalnego.

Zalety

Warto zapamiętać

zabudowuje się w międzytorzu. Może wówczas poruszać się po dodatkowych szynach o prześwicie 900 - 1000mm

Niewątpliwie zaletą wszystkich insta-

Podsumowując, instalacje przeto-

zamontowanych na podkładach. Takie

lacji oferowanych przez firmę WICHARY

kowe marki WICHARY Technologies

rozwiązanie pozwala ograniczyć do

Technologies Sp. z o.o. jest prostota

w dużym stopniu usprawniają prace

minimum ingerencję w infrastrukturę

wykonania. Istotną różnicą w porównaniu

przeładunkowe na bocznicach kolejo-

torowiska. Istnieje również możliwość

do innych przeciągarek oferowanych na

wych. Pozwalają znacznie zaoszczędzić

wykorzystania tejże infrastruktury.

rynku jest wyeliminowanie kosztownych,

czas i koszty związane z eksploatacją

Wówczas, po niewielkich modyfika-

trudnych w zabudowie i skomplikowanych

lokomotyw spalinowych. Są przyjazne dla

cjach, wózek przeciągarki porusza

w utrzymaniu układów hydraulicznych do

środowiska naturalnego, a ich obsługa

się po wewnętrznych obrysach torów

kontroli naciągu liny. Dzięki zastosowaniu

nie wymaga wysokich kwalifikacji.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

19

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle Pomiar: czynność, po której wykonaniu możemy stwierdzić, że w chwili pomiaru dokonanego w określonych warunkach, przy zastosowaniu określonych środków i wykonaniu określonych czynności wielkość mierzona x – miała wartość, która mieści się w określonym przedziale wartości.

bezpieczeństwo i pomiary

Szacowanie niepewności Kopalniane pomiary wentylacyjno-klimatyczne Błąd i niepewność pomiaru Zgodnie z fundamentalną zasadą metrologii, żadnej z wielkości fizycznych nie można zmierzyć z absolutną dokładnością. Wartości wszystkich pomiarów, a w konsekwencji również

zmienną losową, ale jej rozrzut wokół

Organizacji Normalizacyjnej ISO pt.

wartości prawdziwej jest mniejszy, zatem

„Wyrażanie niepewności pomiaru” [„Gu-

mgr inż. Maciej Nowysz

można traktować ją jako poprawny wynik

ide to the Expression of Uncertainty

pomiaru.

in Measurement”]. Wyróżnia się przy

KGHM CUPRUM Sp. z o.o.

– Centrum Badawczo-Rozwojowe

Ponieważ nie jest znana dokładna wartość xo wielkości mierzonej, po-

tym niepewność standardową oraz niepewność rozszerzoną.

jęcie błędu pomiarowego jest mało użyteczne i w aktualnym podejściu do

Niepewność standardowa – nie-

ich podstawie, obarczone są błędem

analizy wyników pomiarów korzysta

pewność standardowa wyniku pomiaru

pomiarowym. Błąd pomiaru definiuje się

się z niepewności pomiaru. Jest to

otrzymanego na podstawie pomiaru kilku

jako różnicę między wynikiem x pomiaru

podstawowy parametr charakteryzujący

wielkości, równa pierwiastkowi kwadra-

i wartością prawdziwą x o wielkości

rozrzut wartości wyników pomiaru, które

towemu z sumy kwadratów niepewności

mierzonej. Ogólnie, błąd pomiaru można

można w uzasadniony sposób przypi-

składowych.

traktować jako wielkość (zmienną)

sać wielkości mierzonej. Niepewność

Niepewność standardowa wyniku

losową, zawiera on bowiem szereg

pomiaru obejmuje wiele czynników

pomiaru określana, gdy wynik ten jest

składowych, o charakterze zarówno

wpływających na wynik. Niektóre skła-

otrzymywany z wartości pewnej liczby

systematycznym jak i przypadkowym.

dowe niepewności można wyznaczyć

innych wielkości, równa pierwiastkowi

Błędy przypadkowe spowodowane są

na podstawie rozkładu statystycznego

kwadratowemu z sumy wyrazów, będą-

losowym oddziaływaniem dużej liczby

i można scharakteryzować za pomocą

cych wariancjami lub kowariancjami tych

trudno uchwytnych czynników zakłóca-

odchylenia standardowego wartości

wielkości z wagami zależnymi od tego

jących, których wpływ może zmieniać się

średniej dla danej serii pomiarowej, inne

jak wynik pomiaru zmienia się wraz ze

z pomiaru na pomiar. Błąd przypadkowy

składowe niepewności szacuje się

zmianami tych wielkości.

wyniku pomiaru może być zmniejszony

na podstawie określonych rozkładów

przez wielokrotne powtarzanie pomiarów

prawdopodobieństwa.

wielkości fizycznych wyznaczanych na

20

dr inż. Sławomir Gajosiński

Niepewność rozszerzona – wiel-

i przyjęcie jako wyniku końcowego

Pojęcie niepewności jako miary

kość określająca przedział wartości

średniej arytmetycznej z serii wyników.

niedokładności zostało wprowadzo-

wokół wyniku pomiaru, taki, że można

Średnia arytmetyczna jest również

ne w przewodniku Międzynarodowej

oczekiwać, iż z dużym prawdopodobień-

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

stwem wartość rzeczywista znajduje się

metody szacowania niepewności, jej

korzysta się z wyników bliskich warto-

wewnątrz tego przedziału. Niepewność

wartość jest ściśle związana z rozkła-

ściom granicznym mierzonych wielkości

rozszerzona nazywana jest niepewnością

dem prawdopodobieństwa, jaki opisuje

(np. dopuszczalnych w powietrzu kopal-

całkowitą. Stanowi ją iloczyn niepew-

rozkład zmiennej.

nianym zawartości gazów szkodliwych).

Zgodnie z zasadami opisanymi

Wielkość niepewności związanej

rozszerzenia „k”. W praktyce pomiarowej

w przewodniku ISO, procedura szacowa-

z wynikiem można zmniejszyć, np.

przyjęło się, że niepewność rozszerzona

nia niepewności obejmuje identyfikację

poprzez bardziej staranne prowadzenie

wyznacza się dla poziomu ufności P=95%

potencjalnych czynników wpływających

badań lub stosowanie bardziej pre-

(odpowiada to współczynnikowi k=2) co

na wynik pomiaru, określenie ich wiel-

cyzyjnych przyrządów pomiarowych,

interpretuje się, że w przedziale wartości

kości liczbowych (na podstawie np.

jednak niepewności nie można całkowicie

X±U znajduje się z prawdopodobień-

własnych badań lub danych literaturo-

wyeliminować. Jest oczywiste, że nie-

stwem 95% wartość prawdziwa wielkości

wych), uwzględnienie udziału wszystkich

pewności nie powinny być zbyt duże,

mierzonej.

składowych i obliczenie wartości niepew-

jednakże wcale nie jest konieczne, aby

ności złożonej, a następnie niepewności

były one krańcowo małe – wystarczy,

rozszerzonej.

że wyniki pomiarów, z uwzględnieniem

ności standardowej i współczynnika

Stosowane są dwie metody obliczania niepewności. W przypadku zastosowania metody typu A szacowania

Podawanie wyniku pomiaru z określo-

niepewności, są użyteczne, a więc

niepewności wartość niepewności jest

ną niepewnością jest niezmiernie ważne

pozwalają na wyciągnięcie wiarygodnych

równa odchyleniu standardowemu

przy porównywaniu i analizie wyników,

wniosków i podjęcie na ich podstawie

średniej arytmetycznej. Stosując typ B

zwłaszcza wtedy gdy, do podjęcia decyzji

właściwych decyzji. reklama

8Z njD[OZ QS[FETUBXJDJFM öSN 8"5 (NC) PSB[ )"4,&- .*-50/ 30: X 1PMTDF

,-*."5:;"$+" ,01"-Ʃ ,-*."5 :;"$+ 6S[njE[FOJB EP DI PE[FOJB QPXJFUS[B 6S[njE[FOJB EP

10.0$/*$;& 63;Ƌ%;&/*" 8&/5:-"$:+/& 10.0$/*$;& 6 Strumienice pneumatyczne Strumienice pne

www.wichary.eu

WICHARY Technologies Sp. z o.o.

WICHARY ul. Centralna 6, 42-625 Pyrzowice, tel. +48 32 661 99 00, fax ul. +48 32 661 99Centra 99, wichary@wichary.eu

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle bezpieczeństwo i pomiary

Pomiary bezpośrednie i pośrednie Do najczęściej mierzonych wielkości w ramach kopalnianych pomiarów wentylacyjno-klimatycznych należą podstawowe parametry powietrza kopalnianego, takie jak temperatura sucha i wilgotna, jego prędkość przepływu w wyrobisku górniczym oraz ciśnienie barometryczne.

Pomiary, w których wynik otrzymuje się wprost na podstawie wskazań przyrządu

KGHM CUPRUM Sp. z o.o.

– Centrum Badawczo-Rozwojowe kontynuuje działalność Zakładów Badawczych i Projektowych Miedzi „Cuprum” powołanych w 1967 r., jako jeden z zakładów Kombinatu Górniczo–Hutniczego Miedzi w Lubinie, w celu zapewnienia kompleksowej obsługi badawczej i projektowej lubińsko-głogowskiego zagłębia miedziowego.

Nasza firma wspiera KGHM Polska Miedź S.A. w realizacji strategii, w zakresie poszerzania bazy zasobowej, dywersyfikacji działalności oraz kreowania rozwoju i innowacyjnych rozwiązań technologicznych. Działalność naszej firmy nie ogranicza się jedynie do współpracy z podmiotami grupy kapitałowej KGHM Polska Miedź S.A. i rejonu występowania złoża miedzi na monoklinie przedsudeckiej. Bierzemy udział w pracach eksploracyjnych poza granicami naszego kraju. Nasi specjaliści wykonują także prace dla kopalń węgla kamiennego w rejonie górnośląskim oraz dla Kopalni Soli w Wieliczce. Naszymi klientami są przedsiębiorstwa niegórnicze oraz partnerzy zagraniczni przy realizacji tematów finansowanych przez Unię Europejską.

pomiarowego często określa się mianem pomiarów bezpośrednich. Wyniki wen-

wyników pomiarów względem termo-

rową, poprzez porównanie wskazań obu

tylacyjnych pomiarów bezpośrednich

metru wzorcowego, oraz z niepewności

termometrów ze wskazaniem termometru

mogą służyć do obliczenia innych,

standardowej podawanej w świadectwie

wzorcowego, w minimum dwóch różnych

istotnych w zagadnieniach przewietrzania

wzorcowania (niepewności typu B).

warunkach środowiskowych. W oblicze-

i klimatyzacji, wielkości, jak np.: objętościowego natężenia przepływu,

Złożoną niepewność rozszerzoną wyznacza się ze wzoru:

niach wykorzystuje się wzór:

(2)

(1)

wilgotności powietrza lub np. wskaźnika temperatury zastępczej klimatu. Wskaźnik temperatury zastępczej klimatu jest

o

C

gdzie:

gdzie:

ny warunków klimatycznych w kopalniach

u1 = uA(t) niepewność standardowa

ti – zmierzona wartość podczas ko-

podziemnych stosujących samojezdne

typu A, oC,

lejnego i-tego pomiaru, wskazanie

maszyny górnicze z napędem spali-

u2 = uB(t) to niepewność standardowa

nowym. Sposób określania wielkości

typu B, określana na podstawie

zależnych od innych, wyznaczonych

niepewności podawanej w świa-

w pomiarach bezpośrednich, przyjęto

dectwie wzorcowania U(termom);

nazywać pomiarami pośrednimi.

u2 = U(termom)/2 (dotyczy poziomu

n – liczba punk tów porównania

ufności 95%) lub u2 = U(termom)/3

termometrów z psychrometru

(dotyczy poziomu ufności 99,7%), C,

z termometrem wzorcowym.

Szacowanie niepewności bezpośrednich pomiarów wentylacyjno-klimatycznych na przykładzie niepewności pomiaru temperatury psychrometrem Assmanna Niepewność pomiaru temperatury (zarówno na termometrze suchym i wil-

22

,oC

dopuszczonym prawnie miernikiem oce-

o

metrze, oC, twz – wskazanie termometru wzorcowego, oC,

k - współczynnik rozszerzenia, którego wartości przyjmowane są w

Wynik pomiaru temperatury suchej

zależności od wymaganego poziomu

lub wilgotnej zmierzonej przy wykorzysta-

ufności. Najczęściej stosuje się wartość k

niu psychrometru Assmanna podaje się w

z przedziału od 2 do 3, co przy założeniu

postaci wzoru:

(3)

rozkładu normalnego oznacza przedział ufności w przybliżeniu odpowiednio

t = wskazanie termometru ± U(t), oC

95% i 99%.

gotnym) jest niepewnością rozszerzoną

Niepewność standardową typu

U(t), obliczoną z niepewności standar-

A określa się podczas sprawdzania

dowej typu A, wynikającej z rozrzutu

psychrometru, przed każdą serią pomia-

1-2/2013

każdego z termometrów w psychro-

gdzie: U(t) – złożona niepewność rozszerzona wg wzoru (1).

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Szacowanie niepewności pośrednich pomiarów wentylacyjno-klimatycznych na przykładzie niepewności wyznaczenia strumienia objętości powietrza Strumień objętości powietrza wyznacza się ze wzoru:

(4)

Wynik wyznaczenia strumienia obję-

Szacowanie niepewności wentylacyj-

tości powietrza podaje się w postaci: (6)

nych pomiarów kopalnianych obejmuje

V = wynik wg (4) ± 2 u(V) wg (5), m /min

identyfikację potencjalnych czynników

Uwzględniając warunki kopalnia-

wpływających na wynik, określenie ich wielkości liczbowych, uwzględnienie

ne, w jakich prowadzone są pomiary

udziału wszystkich składowych oraz

prędkości powietrza i pola przekroju

obliczenie wartości niepewności złożonej

poprzecznego wyrobiska należy liczyć

i niepewności rozszerzonej.

3

V = c w A, m3/min

się ze stosunkowo dużymi wartościami

Niepewności kopalnianych pomia-

niepewności. Duże niepewności wyzna-

rów wentylacyjnych mogą osiągać sto-

c – współczynnik przeliczeniowy, c=60 s/min,

czania strumienia objętości powietrza nie

sunkowo duże wartości, co nie powinno

w – prędkość przepływu powietrza, m/s,

muszą jednak dyskredytować rzetelnie

dyskredytować rzetelnie wykonanych

A – pole przekroju poprzecznego wyro-

wykonanych pomiarów, o ile ich wyniki

pomiarów, jeżeli ich wyniki są użyteczne.

gdzie:

biska, m2.

Niepewność złożoną wyznaczenia strumienia objętości u(V) wyznacza się ze wzoru:

(5)

Warto zapamiętać Z wynikami pomiarów nierozerwalnie związane jest pojęcie niepewności

u(V)=

są użyteczne.

pomiarów, uwzględniającej szereg m /min 3

Bibliografia • Piotrowski J.: Podstawy miernictwa.

Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1997 • Roszczynialski Wł., Trutwin W., Wacławik J.: Kopalniane pomiary wentylacyjne.

Katowice, Wydawn. „Śląsk”, 1992

czynników wpływających na wynik. reklama

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle bezpieczeństwo i pomiary

Metody oceny zagrożenia cieplnego w podziemnych zakładach górniczych na przykładzie

KWK „Mysłowice-Wesoła”

W górnictwie węgla kamiennego istnieje wiele zagrożeń, których wielkość

Wydział Górnictwa i Geologii Politechnika Śląska

znacząco wpływa na bezpieczeństwo i zdrowie pracowników. Wraz ze wzrostem głębokości, na których prowadzone są

tycznych w celu oceny występującego

szyny klimatyzacyjnej.

zagrożenia cieplnego. Właściwa ocena

Metody oceny warunków klimatycznych

konywania pracy w danym miejscu pracy.

pozwala na stwierdzenie możliwości wyNarzędziami pozwalającymi dokonać

roboty górnicze, następuje zwiększenie

Podstawowymi czynnikami wpływa-

takiej oceny są wskaźniki mikroklimatu

stopnia tych zagrożeń. Jednym z takich

jącymi na komfort cieplny pracownika

lub dyskomfortu cieplnego. Do stosowa-

znajdującego się w określonym śro-

nych wskaźników wykorzystywanych w

dowisku pracy są czynniki wynikające

górniczych środowiskach pracy należą:

z głębokością temperatura pierwotna

z oddziaływania otoczenia i powietrza, na które składają się: temperatura, wilgotność,

• natężenie chłodzenia powietrza Kw­­

górotworu, lecz również coraz większa moc zainstalowanych urządzeń energo-

prędkość przepływu powietrza i promienio-

mechanicznych związana z koncentracją

wanie cieplne [3]; oraz czynniki związane

zagrożeń jest zagrożenie cieplne. Na jego wielkość wpływa nie tylko wzrastająca

wydobycia. Jednym z elementów profilaktyki klimatycznej jest właściwa ocena

dr inż.

Grzegorz Pach

dr inż.

Zenon Różański

z samym pracownikiem czyli aktywność fizyczna (intensywność pracy), rodzaj

• temperatura zastępcza klimatu tzk, • temperatura śląska TŚ, • amerykańska temperatura efektywna ATE, • wskaźnik dyskomfortu cieplnego d.

cieplnych warunków pracy. Analiza ich

odzieży i stopień aklimatyzacji. Pierwsza

wpływu w górnictwie podziemnym jest

grupa czynników, które możemy określić

Do wyznaczenia wskaźników mikrokli-

istotna przede wszystkim w sytuacji

jako zewnętrzne, nie jest bezpośrednio

matu niezbędny jest pomiar podstawowych

przebywania pracownika w ciepłym

zależna od pracownika, natomiast czyn-

parametrów fizycznych powietrza.

i gorącym mikroklimacie. Właściwa

niki z drugiej grupy mogą być w pewnych

Natężenie chłodzenia powietrza Kw

ocena zagrożenia cieplnego pozwala na podjęcie decyzji o prawidłowym doborze

24

wentylacyjnych lub zainstalowanie ma-

dr inż.

Paweł Wrona

granicach przez niego regulowane dla

może zostać wyznaczone na podstawie

uzyskania poprawy komfortu cieplnego.

pomiaru wilgotnym katatermometrem

środków pozwalających na zmniejszenie

Praca wykonywana przez człowieka

negatywnego oddziaływania środowiska

w niekorzystnych warunkach cieplnych

pracy na pracownika. Środkami takimi

może prowadzić do przegrzania orga-

mogą być: zmniejszenie intensywności

nizmu lub w skrajnych przypadkach

lub skrócenie czasu pracy, zastosowanie

do udaru cieplnego. Z tego powodu

dla w > 1 m/s

lżejszej odzieży (o mniejszym współczyn-

dla zachowania bezpieczeństwa pracy

niku oporu cieplnego), zmiana warunków

konieczna jest kontrola warunków klima-

1-2/2013

Hilla lub na podstawie wzorów (1a, 1b): dla w < 1 m/s

(1a)

e-w ydanie do pobrania na:

(1b)

www.apbiznes.pl

gdzie:

temperatura powietrza kopalnianego

Kw – natężenie chłodzenia powietrza,

zmierzona termometrem suchym jest

katastopnie wilgotne

wyższa niż 35°C.

w – prędkość powietrza, m/s t w – temperatura wilgotna (mierzona

Temperatura śląska TŚ oblicza-

• 0 < δ < 1 – dyskomfor t cieplny, bezpieczny dla zdrowia, • δ ≥ 1 – dyskomfort cieplny, niebezpieczny dla zdrowia.

na jest na podstawie zależności (3):

psychrometrem), °C

Zakres wartości dyskomfortu ciepl-

Zgodnie z obowiązującymi w polskim

nego bezpiecznego dla zdrowia można

górnictwie węglowym przepisami [4]

gdzie:

podzielić na mniejsze przedziały:

dotyczącymi norm klimatycznych praca w

φ – wilgotność względna wyrażona

• 0 ≤ δ < 0,2 – korzystne warunki

pełnym wymiarze godzin jest dozwolona

bezwymiarowo.

w wypadku gdy Kw ≥ 11 katastopni

Wartości graniczne temperatury

wilgotnych i dodatkowo temperatura

śląskiej opracowywane są obecnie w

sucha ts ≤ 28°C. Jeśli natomiast Kw < 11

ramach strategicznego projektu badaw-

katastopni wilgotnych lub ts > 28°C i nie

czego pt. „Poprawa bezpieczeństwa

przekracza 33°C należy stosować środki

pracy w kopalniach”.

dla obniżenia temperatury powietrza lub

War tości wskaźnika ATE oraz

skrócić czas pracy do 6 godzin. Jeżeli

d określa się z nomogramów – dla ATE

ts > 33°C dopuszczalna jest jedynie akcja

opracowanych przez Yaglou [1] lub

ratownicza.

w przypadku wskaźnika dyskomfortu

klimatyczne, • 0,2 ≤ δ < 0,5 – zadowalające warunki klimatyczne, • 0 ,5 ≤ δ < 0,8 – trudne warunki klimatyczne, • 0,8 ≤ δ < 1,0 – bardzo trudne warunki klimatyczne.

Metodyka pomiarów parametrów mikroklimatu

cieplnego opracowanych przez J. Drendę

Określenie wymienionych w poprzed-

Temperatura zastępcza klimatu tzk

[2]. Istnieje także program komputerowy

nim rozdziale wskaźników mikroklimatu

wyznaczana jest na podstawie wzoru (2):

ZKS Delta, który w szybki sposób pozwa-

oraz wskaźnika dyskomfortu cieplnego

la wyznaczyć wartości tych wskaźników.

polega zatem na wykorzystaniu prostych

Jeśli chodzi o wartości graniczne

zależności lub nomogramów, co musi

Zgodnie z § 22 projektu Rozporzą-

amerykańskiej temperatury efek-

zostać poprzedzone w analizowanym

dzenia MŚ w sprawie zagrożeń natural-

tywnej ATE, ujmując skrótowo, praca

środowisku pomiarem parametrów

nych w zakładach górniczych ustala się

w ciągu 8 godzin jest dopuszczalna gdy

fizycznych powietrza, tj.:

trzy stopnie zagrożenia klimatycznego w

ATE < 28°C, powinna zaś być skrócona do

• temperatury suchej ts i temperatury

środowiskach pracy gdzie temperatura

6 godzin oraz zmniejszona jej intensyw-

zastępcza klimatu jest wyższa niż 26°C.

ność gdy 28°C < ATE < 32°C, natomiast

• prędkości przepływu powietrza w,

jest zabroniona gdy ATE > 32°C.

• natężenia chłodzenia powietrza Kw,

Do I stopnia zagrożenia klimatycznego zalicza się stanowisko pracy,

Ocena warunków klimatycznych w

w których temperatura zastępcza klimatu

dowolnym środowisku pracy, oparta na

nie jest wyższa niż 30°C.

wilgotnej tw­,

• ciśnienia powietrza p.

wskaźniku dyskomfortu cieplnego δ,

Wykorzystywane przyrządy cha-

Do II stopnia zalicza się stanowiska

uwzględniająca poza parametrami fi-

rakteryzują sie prostą konstrukcją

pracy, w których temperatura zastępcza

zycznymi powietrza, także rodzaj odzieży,

i nieskomplikowaną metodyką pomiaro-

klimatu jest wyższa niż 30°C a nie

intensywność pracy oraz aklimatyzację,

wą. Wstępna ocena zagrożenia cieplnego

przekracza 32°C.

jest następująca [1,2]:

jest zatem łatwa w realizacji i może

• δ = 0 – komfort cieplny,

być przeprowadzona bezpośrednio

tycznego zalicza się stanowisko pracy,

• δ < 0 – środowisko chłodne,

w analizowanym miejscu pracy.

jeżeli temperatura zastępcza klimatu

• δ > 0 – środowisko ciepłe,

jest wyższa niż 32°C lub temperatura

• δ = 1 – granica bezpiecznego dys-

Do III stopnia zagrożenia klima-

wilgotna jest wyższa niż 34°C, lub

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

komfortu cieplnego,

Do pomiaru temperatury suchej i wilgotnej użyto psychrometru Assmanna, natomiast ciśnienie bezwzględne

1-2/2013

25

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle bezpieczeństwo i pomiary

w wyrobiskach zmierzone zostało baroluksem Müllera. Na podstawie tych trzech parametrów wyznaczono wilgotność względną powietrza w analizowanych punktach w oparciu o zależności z zakresu fizyki powietrza wilgotnego.

Rys. 1.

Lokalizacja punktów pomiarowych w: a) wyrobisku ścianowym, b) drążonym wyrobisku korytarzowym

Prędkość powietrza określoną jako wartość średnią dla przekroju poprzecznego Pomiary parametrów fizycznych

cie i wylocie ze ściany. W wyrobiskach

w wyrobiskach ścianowych oraz drą-

ślepych punkty pomiarowe zlokalizowano

Natężenie chłodzenia powietrza,

żonych wyrobiskach korytarzowych

w czole przodka i na wylocie z wyrobiska.

w zależności od wartości prędkości

przeprowadzone były w punktach przed-

powietrza stwierdzonej w analizowanych

stawionych odpowiednio na rysunkach

wyrobiskach, wyznaczono w oparciu

1a oraz 1b. W przypadku wyrobisk

W KWK „Mysłowice-Wesoła” wyko-

o zależność (1a) lub (1b).

ścianowych pomiar wykonywano na wlo-

nano pomiary wymienionych wcześniej

zmierzono przy pomocy anemometrów skrzydełkowych Lambrechta.

δ

Wskaźnik ts ,°C Kw , katastopnie tzk ,°C TŚ ,°C ATE ,°C Brak odzieży Praca lekka Lekka odzież Typowa odzież Brak odzieży Praca Lekka odzież umiarkowana Typowa odzież Brak odzieży Praca ciężka Lekka odzież Typowa odzież

Ściana 1 Wlot Wylot 23,4 27,4 22,7 16,5 20,2 24,2 20,7 24,7 18,2 23,2 -1,52 -0,64 -0,83 -0,14 0,17 0,59 -0,68 -0,03 -0,15 0,34 0,58 0,85 -0,13 0,37 0,24 0,62 0,76 0,97

Ściana 2 Wlot Wylot 25,0 27,6 20,4 16,2 21,7 24,3 22,3 24,9 20,0 23,3 -1,22 -0,64 -0,59 -0,13 0,33 0,6 -0,45 -0,02 0,02 0,35 0,68 0,86 0,05 0,37 0,37 0,62 0,84 0,97

Wyniki pomiarów i obliczeń

Ściana 3 Wlot Wylot 25,4 27,8 16,4 13,0 23,2 25,7 23,4 26,0 22,3 25,1 -0,67 -0,21 -0,16 0,21 0,52 0,75 -0,04 0,3 0,33 0,59 0,8 0,95 0,36 0,62 0,60 0,80 0,93 1,04

Ściana 4 Wlot Wylot 25,8 26,4 11,8 11,4 24,7 25,1 24,7 25,1 24,4 25,0 -0,2 -0,11 0,21 0,25 0,69 0,74 0,31 0,38 0,58 0,61 0,91 0,94 0,62 0,68 0,80 0,82 1,01 1,04

Przodek 3 Czoło Wylot 31,4 29,2 7,5 9,4 29,4 27,7 29,2 27,8 29,2 27,5 0,56 0,26 0,81 0,58 1,1 0,96 0,85 0,65 1,00 0,85 1,17 1,08 1,03 0,89 1,11 1,00 1,22 1,15

Przodek 4 Czoło Wylot 22,4 22,8 19,1 20,9 18,6 18,9 18,1 18,6 19,4 19,4 -0,50 -0,63 -0,18 -0,27 0,29 0,29 -0,09 -0,18 0,22 0,16 0,63 0,64 0,24 0,18 0,49 0,45 0,81 0,81

Tab. 1. Wartości wskaźników mikroklimatu i dyskomfortu cieplnego dla wyrobisk ścianowych

δ

Wskaźnik ts ,°C Kw , katastopnie tzk ,°C TŚ ,°C ATE ,°C Brak odzieży Praca lekka Lekka odzież Typowa odzież Brak odzieży Praca umiarkowana Lekka odzież Typowa odzież Brak odzieży Praca ciężka Lekka odzież Typowa odzież

Przodek 1 Czoło Wylot 22,6 21,4 15,2 18,1 21,1 19,6 21,1 19,6 21,0 19,3 -0,63 -0,96 -0,17 -0,43 0,41 0,27 -0,05 -0,30 0,30 0,12 0,73 0,64 0,34 0,15 0,58 0,44 0,88 0,81

Przodek 2 Czoło Wylot 26,4 25,6 13,8 16,4 23,8 22,6 23,6 22,4 24,0 22,4 -0,14 -0,35 0,21 0,02 -0,14 0,54 0,28 0,09 0,55 0,40 0,89 0,8 0,58 0,42 0,76 0,64 1,0 0,84

Tab. 2. Wartości wskaźników mikroklimatu i dyskomfortu cieplnego dla przodków ślepych

26

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Tab. 3 Skala barwna odwzorowująca warunki cieplne w wyrobiskach [2]

osoby nieubrane będą odczuwać

δ<0

Środowisko chłodne

0 ≤ δ < 0,2

Warunki klimatyczne korzystne

0,2 ≤ δ < 0,5

Warunki klimatyczne zadowalające

0,5 ≤ δ < 0,8

Warunki klimatyczne trudne

0,8 ≤ δ < 1

Warunki klimatyczne bardzo trudne

osoby wykonujące pracę lekką, ubrane

δ≥1

Warunki klimatyczne niebezpieczne dla zdrowia

w standardową odzież będą narażeni

dyskomfort cieplny bezpieczny dla zdrowia, jednak warunki cieplne będą odczuwane jako bardzo trudne. Nawet

na warunki niebezpieczne dla zdrowia. parametrów fizycznych powietrza, na

wartościach temperatury zastępczej

podstawie których wyznaczono war-

klimatu potwierdza się występowanie

tości wskaźników mikroklimatu oraz

zagrożenia klimatycznego jedynie

dyskomfortu cieplnego. Uzyskane wyniki

w pr zodku 3, w k tór ym war-

zestawiono w tabelach 1 i 2.

tości temperatur y zastępczej

W powyższych tabelach zastoso-

klimatu w ynosił y odpowiednio

wano barwną skalę stopniującą warunki

w czole przodka i na wylocie 29,4°C

cieplne w wyrobiskach (tab. 3).

i 27,7°C. Wartości te kwalifikują stanowiska pracy w tym wyrobisku do

Interpretacja wyników i wnioski

I stopnia zagrożenia klimatycznego.

3) Wartości wskaźnika temperatury

1) W analizowanych wyrobiskach ścia-

śląskiej są zbliżone do wartości

nowych temperatura sucha nie prze-

wskaźnika temperatury zastępczej kli-

kraczała wartości granicznej 28°C.

matu. Różnice pomiędzy wartościami

W drążonych wyrobiskach kory-

tych wskaźników wahają się od 0°C

tarzowych, w jednym przypadku

do 0,6°C.

(przodek 3) nastąpiło przekroczenie

4) Wartość graniczna wskaźnika, ATE

tej temperatury, zarówno w czole

– 28°C, została przekroczona jedynie

przodka jak i na wylocie z wyrobiska,

w przypadku czoła przodka 3. Na

jednakże w żadnym przypadku

wylocie z tego wyrobiska wartość

temperatura sucha nie przekroczyła

wskaźnika ATE w ynosiła tylko

progu 33°C. Intensywność chło-

27,5°C. W związku z tym czas pracy

dzenia była niższa niż 11 katastopni

na stanowiskach zlokalizowanych

wilgotnych jedynie w przypadku

w czole przodku powinien być

przodka 3. Zgodnie z obowiązującymi

skrócony.

jeszcze przepisami praca w tym

5) Analizując wartości wskaźnika dys-

wyrobisku musi być skrócona lub

komfortu cieplnego uwzględniające-

należy zastosować działania zmie-

go czynniki wewnętrzne związane

rzające do polepszenia warunków

z pracownikiem można zauważyć,

cieplnych. W pozostałych przodkach

że najtrudniejsze warunki cieplne

i ścianach praca ze względu na warun-

występują w czole przodka 3. Wy-

ki klimatyczne może być wykonywana

konywanie pracy ciężkiej w tych

w pełnym wymiarze czasu.

warunkach stwarza dyskomfort cieplny

2) Uwzględniając przyszłą klasyfikacje

niebezpieczny dla zdrowia (δ≥1).

zagrożenia cieplnego bazującą na

Przy pracy umiarkowanej jedynie

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

W celu polepszenia warunków cieplnych dla osób pracujących na tym stanowisku pracy należy zastosować jednocześnie lżejszą odzież roboczą, mniejszą intensywność pracy i przerwy w pracy i/lub klimatyzację powodującą odpowiedni spadek temperatury powietrza w wyrobisku.

Na stanowiskach pracy w większości pozostałych wyrobisk występuje dyskomfort cieplny bezpieczny dla zdrowia (poza wykonywaniem pracy ciężkiej w standardowej odzieży). Wystarczające jest zastosowanie w takich przypadkach lżejszej odzieży roboczej.

W niektórych przypadkach, przy wykonywaniu pracy lekkiej, środowisko może być odczuwane jako chłodne.

Literatura • Drenda J.: Dyskomfort cieplny w środowiskach pracy kopalń głębokich. ZN Pol. Śl., s. Górnictwo, z. 213, Gliwice 1993.

• Drenda J.: Temperatura zastępcza śląska „TŚ” jako wskaźnik mikroklimatu w środowiskach.

Wyd. WUG, Katowice 2007.

• Frycz A.: Klimatyzacja kopalń. Wydawnictwo „Śląsk”, 1981.

• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, z 2006 r. Nr 124 oraz z 2010 r. Nr 126).

Publikacja w ramach projektu strategicznego pt.: „Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach” – zadanie 5 pt.: „Opracowanie zasad zatrudniania pracowników w warunkach zagrożenia klimatycznego w podziemnych zakładach górniczych” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

1-2/2013

27

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle niekonwencjonalne technologie

Zawiesiny lodowe

do chłodzenia powietrza w kopalni Dr inż. Łukasz Mika Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej, Zakład Chłodnictwa i Klimatyzacji

Zawiesina lodowa (lód zawiesinowy, lód binarny, slurry ice, ice slurry) jest to mieszanina drobinek lodu (o wymiarach do 0.5 mm, sporadycznie nieco większych) i cieczy (najczęściej wodnego roztworu alkoholu etylowego) z dodatkiem środka antykorozyjnego (inhibitora).

Zawiesina lodowa należy do ekologicz-

chłodzących powietrze w kopalniach.

Właściwości przepływowe zawiesiny

nych chłodziw, stosowanych w pośred-

Zawiesina lodowa jest również spotykana

lodowej w dużym stopniu zależą od

nich systemach chłodzenia. Dzięki takim

w supermarketach, jako chłodziwo szaf

udziału masowego drobinek lodu:

zaletom tego chłodziwa jak obojętność

i lad chłodniczych oraz komór chłodni-

• przy zawartości do 20% drobinek lodu

dla środowiska i doskonałe właściwości

czych do przechowywania żywności,

jest to płyn o cechach czystej wody,

cieplne może być ono wykorzystywane

a także może być stosowana w przemyśle

• p rzy zawartości do 40% drobi-

jako czynnik bezpośrednio chłodzący lub

petrochemicznym.

czynnik, w którym akumulowane jest zimno. Systemy wykorzystujące zawiesinę

lodowej to:

lodową zaczęły powstawać od początku

• p rzemysł spożywczy (mleczar-

lat osiemdziesiątych między innymi

stwo, przetwórstwo ryb, browar-

w Niemczech, Szwaj­carii, Austrii, Kolum-

28

nek lodu mieszanina ta jest nadal

Pozostałe zastosowania zawiesiny

płynna lecz posiada znacznie większą od wody „lepkość” (fot. 1),

nictwo),

bii i Singapurze. Obecnie chłodziwo to

• medycyna – wywoływanie miejsco-

jest najczęściej wykorzysty­wane do pro-

wej hipotermii podczas skomplikowa-

cesowania powietrza przepływającego

nych operacji poprzez pompowanie

w instalacjach klimatyzacyjnych różnych

zawiesiny lodowej do tętnic, żył czy

budynków np.: instalacja chłodząco-

płuc w celu schłodzenia ważniejszych

-grzewcza „Crystal Liquid Ice Thermal

organów wewnętrznych takich jak

Storage System with Heat Recovery”

serce czy mózg oraz przy leczenie

w 181m budynku Herbis o powierzchni

kontuzji (lepsze chłodzenie w po-

136823 m2 lub instalacja klimatyzacji

równaniu do okładów tradycyjnych),

nie jest stosowana w chłodnictwie

w 20 piętrowym budynku firmy CAPCOM

• pożarnictwo do gaszenia pożarów

(fot. 2), przy zawartości około 90%

o łącznej powierzchni 16784 m2 w Osace

z jednoczesnym obniżaniem tempe-

mieszaninę tą traktuje się jako

[1,2]. Jest też stosowana w systemach

ratury pogorzeliska.

zwykły lód.

1-2/2013

Fot. 1.

Płynna zawiesina lodowa

przy zawartości ponad 40% mieszanina ta wygląda jak mokry śnieg i ze względu na trudności transportowe

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Zawiesina lodowa jest wytwarzana

Zasilanie wymienników powietrznych

w specjalnych urządzeniach, zwanych

zawiesiną lodową podnosi wydajność

wytwornicami (generatorami) zawiesi-

wymienników ciepła w porównaniu

ny lodowej. Na rynku dostępne są

do zasilania ich wodą czy roztworem

wytwornice różnych producentów, które

glikolu etylenowego [3]. Za pomocą

najczęściej produkują zawiesinę lodo-

wskaźnika Ws, który jest zdefiniowany

wą metodą skrobakową (Fot. 3 i rys. 1),

jako iloraz wydajności cieplnej wy-

metodą podciśnieniową i metodą fluidalną.

miennika zasilanego zawiesiną lodową

Wytwarzanie zawiesiny lodowej metodą

do wydajności cieplnej wymiennika

skrobakową polega na wykorzystaniu

zasilanego wodnym roztworem glikolu

w generatorze klasycznego układu ziębnicze-

etylenowego można wykazać wpływ

go, którego parowacz ma kształt cylindrycz-

rodzaju chłodziwa przepływającego

nego naczynia o podwójnej ściance.

przez przykładowy wymiennik oże-

Zawiesina lodowa zaczyna być od

browany na jego wydajność. Wykresy

niedawna stosowana także w klimatyzacji

na rysunku 2 przedstawiają wartości

kopalń zamiast wody lodowej. Tradycyjnie

wskaźnika Ws w zależności od prędko-

stosowana woda, przy coraz większych

ści przepływu chłodziwa dla wymiennika

głębokościach kopalni oraz przy coraz

ożebrowanego. Obie wydajności cieplne

większych długościach rurociągów,

wymiennika zostały wyznaczone na

staje się nieopłacalna. Ze względu na

podstawie badań eksperymentalnych.

stale rosnące koszty przepompowywania

Na wydajność wymiennika ożebro-

poszukiwane są nowe rozwiązania

Fot. 2.

Zawiesina lodowa o dużej zawartości lodu

Rys. 2.

Wartości wskaźnika Ws w funkcji prędkości przepływu chłodziw dla wymiennika ożebrowanego [3]

Odparowanie czynnika ziębniczego

wanego w rozpatrywanym zakresie

pozwalające ograniczać koszty redukcji

następuje pomiędzy ściankami cylin-

prędkości przepływu chłodziwa duży

temperatury powietrza w kopalniach.

drycznego naczynia i powoduje wychła-

wpływ ma odbiór ciepła po stronie

Takim rozwiązaniem może być zasto-

dzanie, a następnie zamarzanie cieczy

powietrza. Dla prędkości przepływu

sowanie zawiesiny lodowej, która ma

zgromadzonej w tym cylindrycznym

powietrza przez wymiennik równej 3.9

większą pojemność cieplną od wody

naczyniu. Kryształki lodu pojawiają się

m/s oraz 2.0 m/s widoczne są różnice

lodowej i przy tych samych głęboko-

w wartościach wskaźnika Ws. Różnice

ściach kopalni oraz długości rurociągów

te pokazują wpływ wymiany ciepła po

pozwala na ograniczenie przepływu

stronie powietrza na wydajność cieplną

chłodziwa w rurociągu. Oznacza to, że

wymiennika ciecz-powietrze.

można pompować w instalacji mniej

na wewnętrznej powierzchni cylindra skąd są usuwane za pomocą skrobaka i następnie są wraz z cieczą przepompowywane do zasobnika zawiesiny lodowej.

Fot. 3.. i rys. 1.

Skrobakowy generator zawiesiny lodowej [3]

Rys. 3.

Porównanie możliwości transportu „chłodu” dla wody i zawiesiny lodowej o 30% i 60% udziale lodu

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

29

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle niekonwencjonalne technologie

chłodziwa, a tym samym, zużywać mniej

3500m. Dwanaście wytwornic zawiesiny

Powołując się na dane firmy, system

energii na jego przepompowanie (rys. 3).

lodowej zapewnia łącznie 36 MW mocy

z zawiesiną lodową w porównaniu do

Na rysunku 3 przedstawiono porów-

chłodniczej dla wyrobisk położonych 4 km

zastosowania systemu z wykorzystaniem

nanie możliwości transportu tej samej

pod ziemią. Firma IDE do produkcji zawiesin

wody lodowej pozwala na 60% redukcję

ilości „chłodu” za pomocą wody przy

lodowych zaproponowała próżniowe

kosztów energii [5].

różnej dyspozycyjnej różnicy temperatur

generatory zawiesin lodowych – VIM (ang.

Z przedstawionych na rysunku 4

i zawiesiny lodowej o 30% i 60% udziale

Vacuum Ice Maker). Wytwarzają one

informacji wynika, że użycie instalacji

drobinek lodu. Mając za punkt odniesienia

zawiesinę lodową o 70-80% zawartości

z zawiesiną lodową jest również opłacalne

przepływ wody o dyspozycyjnej różnicy

lodu w ilości 5600 ton lodu na dobę. Według

w kopalniach o mniejszych głębokościach.

o

temperatur 3,3/8,9 C można, stosując

informacji producenta [4] zastosowanie

Potwierdza to fakt podpisania przez fir-

zawiesinę lodową o 60% zawartości

tego rodzaju wytwornic lodu pozwala na

mę IDE Technologies Ltd. Kontraktu na

parametrów geometrycznych rurociągu,

czterokrotne zmniejszenie przepływu w

zastosowanie technologii opar tej

parametrów i wielkości przepływu wody

porównaniu do instalacji wykorzystujących

o zawiesinę lodową w kopalni węgla

jej temperatura może wzrastać nawet do

wodę lodową. W klimatyzacji kopalń z wyko-

w Chinach (prowincja Jiangsu), której głę-

kilku stopni Celsjusza co każde 1000m.

rzystaniem zawiesin lodowych wytwarzana

bokość dochodzi do 1000m [4]. Różnica

Również w tym przypadku zawiesina

na powierzchni zawiesina jest zazwyczaj

w kosztach eksploatacyjnych instalacji

lodowa może stanowić rozwiązanie

przepompowywana do wymienników ciepła

z wodą lodową i zawiesiną lodową znika

problemu, gdyż straty cieplne rurociągu

znajdujących się pod ziemią.

już przy głębokości kopalni około 900m.

lodu, 10-cio krotnie ograniczyć przepływ chłodziwa w rurociągu.

Kolejnym eksploatacyjnym problemem przy chłodzeniu powietrza w kopalniach są straty cieplne rurociągów dystrybucyjnych, które powodują ograniczenia dyspozycyjnej różnicy temperatur na oddalonych odbiornikach „chłodu”

Rys. 4.

Porównanie współczynnika wydajności chłodniczej dla systemu z wodą lodową i zawiesiną lodową dla kopalni Monpeng [5]

zasilanych wodą. W zależności od izolacji,

30

z z aw ie siną sp owo dują j e d y ni e

Zastosowanie zawiesiny lodowej

Dla głębszych kopalni koszty eksploatacyj-

zmniejszenie zawartości drobinek lodu,

w kopalni Monpeng pozwoliło obniżyć

ne instalacji z zawiesiną lodową są niższe

praktycznie bez zmiany temperatury chło-

temperaturę powietrza w wyrobiskach

od kosztów eksploatacyjnych instalacji

dziwa. Pozwoli to zachować maksymalną,

z 54,5°C do temperatury poniżej 27,5°C. Do

z wodą lodową (w polskich warunkach

dyspozycyjną różnicę temperatur na

schładzania powietrza użyto wytworzoną

od 15% do 45%) co może zrekompenso-

dowolnie oddalonym odbiorniku „chłodu”.

na powierzchni zawiesinę lodową o 75%

wać wyższe koszty inwestycyjne instalacji z zawiesiną lodową (od 45% do 144%).

Początkowo chłodzenie szybów

zawartości drobinek lodu, która po przetrans-

w kopalniach przy pomocy zawiesin

portowaniu pod ziemię na skutek strat ciepła

lodowych było stosowane głównie

ma w zbiorniku podziemnym zawartość

w kopalniach o znacznych głębokościach

67,5% drobinek lodu. Ze zbiornika zawie-

(powyżej 3000m). Jedną z firm specjali-

sina jest transportowana do odbiorników

zujących się w tego typu instalacjach jest

„chłodu”, a następnie na powierzchnię, gdzie

firma IDE Technologies Ltd. [4]. Jej instalacje

chłodziwo to nie zawiera już drobinek lodu i

znajdują się między innymi w kopalniach

ma temperaturę około 20°C. Po wstępnym

złota Monpeng koncernu Anglo Gold

schłodzeniu do 6°C woda jest pompowana

Ashanti w Południowej Afryce o głębokości

do generatorów zawiesiny lodowej.

1-2/2013

Bibliografia [1] Ruciński A.: Lód binarny w chłodnictwie i klimatyzacji (cz.1), Rynek Instalacyjny 10/2007.

[2] Ruciński A.: Lód binarny w chłodnictwie i klimatyzacji (cz.2), Rynek Instalacyjny 2/2008.

[3] Mika Ł.: Badania lodu binarnego jako chłodziwa w pośrednich systemach chłodzenia, Rozprawa doktorska Politechnika Krakowska 2004r.

[4] http://www.ide-tech.com/ [5] Efrat T., Rott S.: 27MW industrial cooling applications based on the ide’s energy efficient vacuum icemaker, 9th IIR Conference on Phase-Change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Conditioning 29 September, 1.11.2010 Sofia, Bułgaria.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle

artykuł sponsorowany

materiały i technologie

Rury z tworzyw sztucznych systemu CARBOPIPE do transportu mediów płynnych i gazowych w zakładach górniczych

mgr inż. Mirosław Jaśniok Carbospec s.c.

dr inż. Czesław Spyra

Spyra Primo Poland Sp. z o.o.

32

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

System CARBOPIPE

Certyfikaty

Nowe technologie zastosowane w budowie rurociągów z tworzyw sztucznych pozwalają na projektowanie sieci przesyłowych o znacznie dłuższej żywotności niż stosowane rozwiązania ze stali.

System rurowy CARBOPIPE jest rozwiązaniem przeznaczonym do stosowania w podziemnych zakładach górniczych, w polach nie metanowych i metanowych w wyrobiskach zaliczanych do stopnia „a”, „b” lub „c” niebezpieczeństwa wybuchu metanu oraz klasy „A” lub „B” niebezpieczeństwa

Kryteria oceny rur z tworzyw sztucznych podczas certyfikacji

wybuchu pyłu węglowego, również w szybach.

• Palność

Duża wytrzymałość oraz brak wrażliwości na zjawiska korozji kwalifikują system CARBOPIPE do pracy w najcięższych warunkach dołowych kopalni.

Zamienność funkcji przesyłanego medium pozwala na wykorzystanie rurociągu zarówno do transportu cieczy jak i sprężonego powietrza, gazów inertnych oraz metanu.

Innowacyjne rozwiązanie połączenia kołnierzowego zapewnia ciągłość przesyłu mediów w jednolitej strukturze materiału zachowując pełną kompatybilność z istniejącą siecią rurociągów stalowych.

Kryterium oceny

Norma / metoda / procedura badawcza

Przykładowe laboratorium badawcze

Kategoria (klasa) palności dla tworzywa: • z rur przewodowych o jednorodnej budowie, • z rur osłonowych w rurach preizolowanych, • z warstwy zewnętrznej osłonowej (rur wielowarstwowych)

V-0 V-0 V-0

PN-EN 60695-11-10:2002 +A1:2005

GIG SM-2

Odporność ogniowa - test płomieniowy tworzywa: • z rur przewodowych o jednorodnej budowie, • z rur osłonowych w rurach preizolowanych, • z warstwy zewnętrznej osłonowej rur wielowarstwowych

≤ 15 s ≤ 15 s ≤ 15 s (PN-EN 1710+A1:2008, p. 6.2)

PN-EN ISO 340 z uwzględnieniem PN-EN 1710+A1:2008, p. 6.2

GIG SM-2

Rozprzestrzenianie ognia ≤3m

Instrukcja VVUÚ, a. s. nr 64/90

VVUÚ, a. s.

Ostrava - Radvanice

Rozprzestrzenianie się ognia w sztolni pożarowej.

(Badanie przeprowadza się tylko dla rur wielowarstwowych z wewnętrzną warstwą palną)

• Rezystancja

Certyfikacja System certyfikacji oparty jest na zasadach certyfikacji zgodności wyrobów przeprowadzanej przez stronę trzecią i spełnia wymagania zawarte w następujących przepisach i normach: • N orma PN-EN 45011:2000 – Wymagania ogólne dotyczące jednostek prowadzących systemy certyfikacji wyrobów, • Ustawa z dnia 20 kwietnia 2004 roku o zmianie i uchyleniu niektórych ustaw w związku z uzyskaniem przez Rzeczpospolitą Polską członkostwa w Unii Europejskiej (Dz. U. z 2004 roku nr 96 poz. 959).

• Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 r. o systemie oceny zgodności, (Tekst jednolity Dz. U. z 2004 roku nr 204 poz. 2087 wraz z późniejszymi zmianami)

e-w ydanie do pobrania na:

Oznaczony parametr

www.apbiznes.pl

Oznaczony parametr

Kryterium oceny

Rezystancja powierzchniowa warstwy/ powłoki zewnętrznej

(Dotyczy rur osłonowych w rurach preizolowanych oraz rur przeznaczonych do przesyłu wody przy stosownym uwarunkowaniu zawartym w dokumentacji technicznej, że rury na czas transportu do czasu ich zabudowy będą wyposażone w odpowiednie stalowe pokrywy (dekle) osłaniające wewnętrzną powierzchnię rur).

W przypadku braku powyższego zapisu w dokumentacji technicznej - dodatkowe badania rezystancji warstwy/powłoki wewnętrznej

≤ 1,0 x 109 W (PN-EN 134631:2010, p. 6.7.4) (CLC/TR 50404:2003)

≤ 1,0 x 109 W (PN-EN 134631:2010, p. 6.7.4) (CLC/TR 50404:2003)

Rezystancja powierzchniowa warstwy/ powłoki zewnętrznej i wewnętrznej

Rezystancja skrośna

(dotyczy rur przeznaczonych do przesyłu metanu i sprężonego powietrza)

≤ 1,0 x 106 W (CLC/TR 50404:2003)

≤ 1,0 x 106 W (CLC/TR 50404:2003)

Norma / metoda / procedura badawcza

Przykładowe laboratorium badawcze

PN-EN ISO 8031:2010

GIG KD-4.2

PN-EN ISO 8031:2010

PN-EN ISO 8031:2010 GIG KD-4.2 PN-EN ISO 8031:2010

1-2/2013

33

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle materiały i technologie

• Własności mechaniczne Oznaczony parametr

Kryterium oceny

Norma / metoda / procedura badawcza

Przykładowe laboratorium badawcze

Wygląd zewnętrzny i barwa

Normy przedmiotowe Wg dokumentacji technicznej

Wg norm przedmiotowych

GIG SM-1

Pomiar wielkości geometrycznych średnie średnice oraz owalność grubości ścianek

Normy przedmiotowe Wg dokumentacji technicznej

Wg norm przedmiotowych

GIG SM-1

Oznaczenie i cechowanie

Normy przedmiotowe Wg dokumentacji technicznej

Metoda własna GIG SM

GIG SM-1

Wg norm przedmiotowych

GIG SM-1

Normy przedmiotowe PN-EN 12201-1:2004 PN-EN 12201-2:2004 PN-EN 12201-3:2004 PN-EN 12201-4:2004 PN-EN 12201-5:2004 PKN-CEN/TS 12201-7:2007 PN-EN 1555-1:2004 PN-EN 1555-2:2004 PN-EN 15553:2004/A1:2006 PN-EN 1555-4:2004 PN-EN 1555-5:2004

Właściwości mechaniczne rur i kształtek dla deklarowanych ciśnień z uwzględnieniem temperatury przesyłanego medium oraz właściwości fizyczne wynikające z norm przedmiotowych

Systemy przewodowe z polietylenu (PE)

Sprawdzenie szczelności połączeń oraz kształtek segmentowych przy ciśnieniu wynoszącym 2xPN

Brak utraty szczelności

Wg norm przedmiotowych

GIG SM-1

Badanie odporności na podciśnienie przy ciśnieniu deklarowanym w dokumentacji technicznej

(badanie wykonuje się tylko dla rur o deklarowanym przeznaczeniu)

Bez uszkodzenia Brak utraty szczelności Wg dokumentacji technicznej

PN-EN 12294:2002

GIG SM-1

Udarność (nie dotyczy rur z polietylenu (PE))

TIR£10 brak uszkodzeń na powierzchni zew. i wew.

PN-EN 744:1997

GIG SM-1

Oferta dla górnictwa Firma SPYRA PRIMO oferuje kompletny system rur i kształtek oraz osprzęt do budowy rurociągów ciśnieniowych w zakładach górniczych,

• rury stalowe z wykładką z tworzywa sztucznego typ STPE: –– zakres średnic 76 ÷ 610mm, –– max ciśnienie nominalne 160 bar,

a w szczególności: • rury polietylenowe SPE systemu CARBOPIPE:

• armatura, kształtki i system połączeń,

–– zakres średnic 90 ÷ 420mm,

• kompleks osprzętu do budowy rurociągów,

–– max ciśnienie nominalne 64 bar.

• wiedzę (know-how) w zakresie projektowania i budowy

• rury preizolowane PSPE systemu CARBOPIPE: –– zakres średnic 90 ÷ 250mm,

rurociągów z zastosowaniem wyżej wymienionych wyrobów oraz innych wyrobów dostępnych na rynku.

–– max ciśnienie nominalne 64 bar,

34

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Konstrukcja rury systemu CARBOPIPE typu SPE

Sposób łączenia rur – połączenie kołnierzowe

Rury polietylenowe preizolowane PSPE systemu CARBOPIPE Niższe koszty budowy i eksploatacji rurociągów oraz uniwersalność i możliwość zamiany funkcji rurociągu.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

35

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle materiały i technologie

Przykładowe obliczenia zmian temperatury wody lodowej w rurociągu izolowanym klimatyzacji wyrobisk dołowych Temperatura na wlocie do rurociągu

Długość rurociągu w wyrobisku

Średnica rurociągu

Natężenie objętościowe wody w rurociągu

Prędkość wody w rurociągu

C

m

m

m3/h

m/s

o

4,0

1000

0,160

85

Wilgotność właściwa powietrza

Wilgotność względna powietrza

Średnia kota niwelacyjna pomiędzy wlotem i wylotem z wyrobiska

kg/kg

%

0,0149

59%

o

Temperatura powietrza

Strumień objętości powietrza

C

m3/min

1,2

30

4320

Przekrój poprzeczny wyrobiska

Średnia prędkość przepływu powietrza w wyrobisku

Lambda izolacji

Lambda rury

m n.p.m.

m2

m/s

W/mK

W/mK

-500,00

18,0

4,00

0,028

48,00

Lambda płaszcza ochronnego

Średnica zewnętrzna rury

Średnica zewnętrzna

Średnica zewnętrzna z izolacja i płaszczem ochronnym

Przyrost temperatury wody

Straty chłodu

z izolacją

%

m n.p.m.

m2

m/s

W/mK

0,0149

59%

-500,00

18,0

4,00

0,028

Przykładowe zestawienie strat ciśnienia w rurociągu układu klimatyzacji wyrobisk dołowych Długość rurociągu w wyrobisku

Sumaryczna długość rurociągu od agregatu chłodniczego

Średnica rurociągu

Masa wody w rurociągu

Masa wody w rurociągu

Chropowatość bezwzględna

m

m

m

kg/s

m3/h

mm

1000

1000

0,16

23,5

85

0,4

Prędkość wody w rurociągu

Strata ciśnienia w rurociągu

Strata ciśnienia w rurociągu

Strata ciśnienia w rurociągu

Strata ciśnienia w rurociągu

Chropowatość bezwzględna

m/s

kPa

Pa/m

bar

m sł. wody

mm

1,2

212

212

2,12

21,2

0,4

Zastosowanie

36

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Zintegrowany system ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urządzeń – narzędziem wspomagającym niezawodność majątku produkcyjnego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. Dążenie do wzrostu wydajności i niezawodności urządzeń ciągu technologicznego prowadzi do poszukiwania coraz to nowszych metod nadzoru nad pracą maszyn i urządzeń zainstalowanych w kopalniach. Systemy monitorowania i nadzoru urządzeń energomechanicznych są podstawowym narzędziem umożliwiającym pozyskiwanie informacji na temat stanu pracy maszyn. Wprowadzanie do przemysłu górniczego nowoczesnych urządzeń elektronicznych stanowiących wewnętrzne wyposażenie maszyn, umożliwia ich monitorowanie. Kontrola oraz monitoring pracy maszyn pozwala prowadzić bezawaryjną i bezpieczną ich eksploatację. Integracja systemów monitoringu pracy maszyn oraz systemów ewidencji i kontroli kosztów ich utrzymania poprzez stałe gromadzenie informacji, pozwala na budowę przekrojowych analiz w zakresie wspomagania podejmowania decyzji.

Procesy technologiczne związane z wydobyciem węgla

Automatyka maszyn i urządzeń pozwala na monitoring pracy

wymagają by urządzenia działały sprawnie oraz by ich

i zdalne sterowanie.

Wartość pozyskiwanych informacji dotyczących stanów

praca nadzorowana była przez odpowiednie służby kopalni. Zastosowanie transmisji światłowodowej pozwala

pracy, bądź możliwości wystąpienia awarii jest tym więk-

na wykonywanie czynności związanych ze sterowaniem

sza im wyższy jest koszt wyłączenia maszyny związanej

z miejsc zarządzania, znacznie oddalonych od narzędzi technologicznych. Od kontroli i analizy pracy maszyn zależy bowiem bezawaryjność ich pracy oraz ciągłość wydobycia.

Zintegrowany system ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urządzeń pozwala na szybkie podejmowanie decyzji

dr inż.

Andrzej Tor

z przebiegiem procesu produkcyjnego. Kontrolą i monitoringiem

Jastrzębska Spółka Węglowa S.A.

dla których wskaźniki określające prawidłową pracę posiadają

powinny być objęte maszyny generujące największe koszty, największą wartość. Szczególne znaczenie w prowadzeniu prawidłowej ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urzą-

w razie wystąpienia awarii. W związku z tym coraz większą role

dzeń w podziemnych zakładach górniczych wiąże się m.in.

zaczynają odgrywać w przemyśle górniczym systemy informa-

z tym, że wstrzymanie któregokolwiek z ogniw procesu

tyczne nadzorujące procesy technologiczne. W celu poprawy

technologicznego eksploatacji kopalin powoduje częstokroć

jakości usług skierowanych na utrzymanie procesu produkcyj-

całkowite wstrzymanie lub znaczne ograniczenie produkcji,

nego oraz ciągłe odnawianie jego zaplecza w postaci maszyn

co bezpośrednio przekłada się na pogorszenie rentowności prowadzonej działalności.

i urządzeń, które w trakcie prowadzonej eksploatacji podlegają zużyciu zostały wdrożone systemy wspomagające gospodarowanie tymi zasobami. W zakładach górniczych zostały zainstalowane systemy nadzoru procesów technologicznych oparte na oprogramowaniu typu SCADA, które stanowią

mgr Bogdan Myśliwiec Jastrzębska Spółka Węglowa S.A.

Infrastuktura techniczna monitoringu Współczesne maszyny i urządzenia wyposażone są

punkt węzłowy zapewniając komunikację z urządzeniami za

w mikroprocesorowe układy automatyki czy sterowniki PLC.

pośrednictwem sieci transmisji danych technologicznych.

Koncentratory i sterowniki tych maszyn, przetwarzają dane

Większość urządzeń energomechanicznych zabudowanych

z czujników zainstalowanych w maszynie, kontrolując poprawność

w kopalniach nadzorowanych jest właśnie przez te systemy.

pracy tych urządzeń. Podstawową kontrolę urządzeń stanowią czuj-

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

37

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

niki dwustanowe (praca-postój), szerszy monitoring parametrów

Rys. 1

pracy maszyn dostępny jest przez wyspecjalizowaną aparaturę mi-

Plansza obrazująca system monitoringu pracy maszyn i urządzeń

kroprocesorowych układów sterowania. Podstawowymi systemami pracującymi na kopalniach JSW SA są systemy klasy SCADA. Wybór producenta oraz komponentów oprogramowania tej klasy w pierwszej kolejności determinowany jest przez możliwości

zaliczamy systemy gazometryczne, systemy alarmowania czy sejsmometryczne, • systemy automatyki związane z systemami technologicznymi, tj. monitoring wizyjny, system transmisji sygnałów technologicznych dwustanowych czy systemy wizualizacji parametrów pracy maszyn i urządzeń w dyspozytorniach.

komunikacyjne oraz zapewnienie wymaganej funkcjonalności. Jedną z zalet systemów SCADA jest obsługa wielu

Rozwój technologiczny pozwala na ciągłą rozbudowę

protokołów komunikacyjnych – co świadczy o uniwersalności

w kopalniach JSW:

tych systemów. Oprogramowanie klasy SCADA może być

• centrów monitorowania i nadzoru maszyn i urządzeń,

systemem dedykowanym do wizualizacji oraz sterowania

• linii transmisyjnych opartych na technologii światłowodowej,

określonym obiektem technologicznym stanowiąc jednolitą,

• łączności bezprzewodowej,

w pełni funkcjonalną całość. Dzięki zastosowaniu nowych

• systemów identyfikacyjnych danych personalnych i maszyn

technologii dane te mogą być dostępne również w stacjach komputerowych na powierzchni kopalni.

Kopalnie JSW S.A. eksploatują wysokiej klasy systemy telekomunikacyjne i aparaturę wykorzystywaną w celu prowadzenia bieżącej kontroli, akwizycji oraz wizualizacji danych

oraz urządzeń wraz z ich zespołami, • urządzeń zlokalizowanych na dole kopalni umożliwiających monitorowanie i sterowanie procesami, • systemów biznesowych zintegrowanych z programami specjalistycznymi.

z eksploatowanych urządzeń.

Sieć światłowodowa składająca się z części powierzchniowej

38

Systemy te możemy podzielić na dwie grupy:

i dołowej, zawiera jeden główny punkt tzw. punkt gwiazdowy,

• s ystemy telekomunikacyjne i kontrolno-pomiarowe

którym jest stacja transmisji technologicznej światłowodowej.

związane z systemami bezpieczeństwa, do których

W punkcie tym znajdują się różnego rodzaju urządzenia

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

przetwarzające, konwertujące sygnał z sieci światłowodowej

wych, linii telekomunikacyjnych zbudowanych w oparciu

do sieci komputerowej. Znajdujące się w stacji serwery

o tzw. kable miedziane, sieci kabla promieniującego

przetwarzające dane umożliwiają zainstalowanie szeregu

oraz z wykorzystaniem radiolinii. Obecnie najbardziej

oprogramowań, pozwalając przetwarzać te dane i wysyłać

rozwijanym łączem (z uwagi na wysoką odporność kanału

je do głównego komputera zawierającego centralne oprogra-

transmisyjnego na zakłócenia elektromechaniczne oraz moż-

mowanie SCADA, które zbiera informacje z całego systemu

liwość łączności punktów znacznie oddalonych od siebie)

monitorowania. Kopalnie JSW SA wykorzystują obecnie dwa

w kopalniach JSW S.A. są sieci światłowodowe.

rodzaje oprogramowania przeznaczonego do wizualizacji

Monitorowanie parametrów pracy maszyn i urządzeń

danych. Podstawowe oprogramowanie obecne we wszystkich zakładach górniczych stanowi system kontroli stanu pracy urządzeń i parametrów bezpieczeństwa - Zefir NT. Dodatkowo

W kopalniach należących do Jastrzębskiej Spółki Węglowej

funkcjonuje znaczna ilość systemów SCADA, które obejmują

wykorzystywanych jest szereg systemów informatycznych

monitoringiem wszelkie urządzenia wyposażone w nowoczesne

oraz automatyki przemysłowej, które mogą stanowić źródła

układy sterujące.

danych do przetwarzania w ramach zdefiniowanych potrzeb

Narzędziem pomocniczym w kopalniach jest monitoring

informatycznych na poziomie operacyjnym oraz zarządczym.

wizyjny, który możliwy jest do zrealizowania wyłącznie

Dane o stanie pracy maszyn wysyłane są do nadrzędnych

przy użyciu techniki światłowodowej. Monitoring wyko-

systemów informatycznych, które nadzorują przebieg procesów

rzystywany jest do poprawy bezpieczeństwa – tj. przy

technologicznych. Im więcej takich danych jest wysyłanych,

nadzorze ciągów technologicznych w celu bieżącego

tym łatwiejsza jest analiza przyczyn np. w przypadku zaistniałej

sprawdzania poprawności trasy oraz przy sterowaniu pracą

awarii. Do punktu centralnego są podłączone bezpośrednio

maszyn i urządzeń. Obraz z kamer pozwala obserwować

osoby zarządzające systemem – dyspozytorzy energomecha-

dyspozytorowi miejsca istotne dla realizacji procesów

niczni czy uprawnione osoby dozoru odpowiednich działów.

technologicznych tj. nadszybia i podszybie, dworce osobowe

Światłowodowy system monitorowania pozwala na podejmo-

i materiałowe, rozdzielnie i inne. Kamery telewizji przemysłowej

wanie szybkich i trafnych decyzji w stanach przedawaryjnych

pozwalają na zdalne sterowanie urządzeniami takimi jak: przenośniki zgrzebłowe i taśmowe, kruszarki, odsuwając pracowników od miejsc bezpośredniego zagrożenia.

Sygnały z obserwowanych obiektów transmitowane są do centrum z wykorzystaniem sieci światłowodo-

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Tab. 1.

Zestawienie sieci, kabli optotelekomunikacyjnych w kopalniach JSW S.A.

i awaryjnych – pozwalając zmniejszyć awaryjność wielu maszyn i urzadzeń.

Kolejnym ważnym elementem zwiększającym zapotrzebowanie na systemy monitorowania i sterowania urządzeniami, jest fakt iż w kopalniach znajdują się grupy

1-2/2013

39

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

• zapobiec uszkodzeniom, awariom maszyn i urządzeń oraz skrócić czas ich trwania, • zarejestrować i zarchiwizować zdarzenia pracy maszyn i urządzeń, • zaplanować prace konserwacyjne, • na zdalne sterowanie i alarmowanie. Stanowiska sterowania zlokalizowane są w strefie bezpiecznej, gdzie na monitorach wyświetlane są obrazy z zainstalowanych kamer.

Mnogość danych i informacji spowodowała konieczność wprowadzenia skutecznych rozwiązań informatycznych. i sieci obiektów, którymi można zarządzać zdalnie. Pozwala to

Fot. 1.

Zadaniem do zrealizowania postawionym przed Spółką,

ograniczyć liczbę obsługi bezpośredniej i wykorzystanie zasobów

Monitoring maszyn i urządzeń – Dyspozytornia Energo-Mechaniczna

było stworzenie jednego głównego zintegrowanego systemu

ludzkich w miejscach gdzie działanie człowieka jest nieodzowne.

Wprowadzenie do przemysłu górniczego nowoczesnych maszyn posiadających moduły automatyki przemysłowej pozwalające na komunikację z zewnętrznymi systemami informatycznymi, daje

zarządzania przedsiębiorstwem, do którego projektowany jest bezpośredni selektywny import danych z innych programów włącznie z bezpośrednim monitoringiem pracy maszyn i urządzeń.

możliwości pozyskiwania informacji związanych ze stanami pracy

Zarówno dane wejściowe jak i przetworzone informacje

ciągów technologicznych. Zastosowanie modułów pozwala na

charakteryzować powinny się wysoką jakością, wiarygodnością,

podniesienie bezpieczeństwa pracy maszyn oraz umożliwia dostęp do informacji diagnostycznych na powierzchni zakładu górniczego. Nieunikniony ciągły postęp technologiczny wymusza stosowania coraz to szybszych interfejsów sprzętowych, które z kolei wymagają większych przepustowości.

Rys. 2.

Monitoring maszyn i urządzeń – przepływ sygnału w infrastrukturze technicznej

stopniem szczegółowości oraz zakresem umożliwiającym wsparcie decyzyjne na poszczególnych szczeblach kierownictwa.

Efektywne działanie systemu zarządzania zależy od jakości wprowadzanych danych. Dane wprowadzane przez

W kopalniach JSW monitoringiem objęte są w różnym zakresie następujące elementy ciągów technologicznych: • k ompleksy ścianowe, odstawa urobku oraz przodki chodnikowe, • sekcje obudów zmechanizowanych w zakresie pomiaru ciśnień i pompownie wysokociśnieniowe emulsji układów hydraulicznych, • rozdzielnie główne i rejonowe, • pompownie główne oraz lokalne i rurociągi ppoż., • stacje wentylatorów głównych i sprężarki powietrza, • klimatyzacja centralna wraz z urządzeniami dołowymi oraz klimatyzacja grupowa, • transport, w szczególności kolejkami podwieszanymi, dworce kolejowe i stacje przeładunkowe.

Stosowanie monitoringu parametrów pracy maszyn i urządzeń pozwala: • wyświetlić stany pracy oraz stany alarmowe monitorowanych urządzeń,

40

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys. 3.

użytkownika do systemu, są obarczone mniejszym lub

jący kontrolę wyposażenia elektroenergetycznego pracującego

Ogólny schemat powiązań modułów systemów informatycznych i automatyki przemysłowej

większym błędem. Przekłamanie to może wynikać z pomyłki

w strefach zagrożonych wybuchem moduł wspomagający,

użytkownika lub braku systematyki wprowadzania danych do

kształtowanie bezpieczeństwa w poziomym transporcie

systemu który wpływa w znaczącej mierze na błędy. Niektóre

górniczym oraz wiele innych.

z tych niedoskonałości mogą zostać wyeliminowane lub

Systemem SZYK2 składa się z kilkudziesięciu modułów

częściowo zminimalizowane przez automatyczne zasilanie

i kartotek współdzielonych i stanowi rozwiązanie w sferze

danymi z systemów automatyki przemysłowej (SCADA) lub

biznesowej. Jak każdy system tej klasy pozwala na zebranie

poprzez integrację z istniejącymi systemami np. poprzez

wszystkich funkcji zarządczych, w jeden spójny system

mechanizmy SOA.

umożliwiając usprawnienie procesów biznesowych na każdym szczeblu zarządzania. System pozwala zoptymalizować

Kierunki integracji systemów Zakłady Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. dysponują systemami pozwalającymi na bezpośredni monitoring pracy

pracę w wielu obszarach funkcjonowania przedsiębiorstwa od finansów, przez zarządzanie zasobami ludzkimi, po logistykę i produkcję.

maszyn i urządzeń, systemami eksperckimi oraz Zintegrowanym System Wspomagającym Zarządzanie Przedsiębiorstwem

SZYK2 składa się z dziedzinowych kompleksów opisujących

SZYK2 klasy Enterprise Resource Planning (ERP). Istotą

kluczowe procesy zachodzące w przedsiębiorstwie:

określenia informacji wejściowej do systemów jest określenie

• Kartoteki współdzielone SZYK2/KKW – obejmujące wydzie-

źródeł pochodzenia danych w miejscach ich powstawania –

loną wspólną część kartotek i słowników wykorzystywanych

generowania. W zakresie monitoringu pracy maszyn i urządzeń

w całym systemie

to sygnały generowane przez zainstalowane czujniki i detektory.

• Kompleks Logistyki Materiałowej SZYK2/KLM – obejmujący

Odrębnymi zasobami danych są systemy eksperckie takie jak

grupę zagadnień z zakresu logistyki materiałowej – zaopa-

QNK - wspomagający projektowanie przenośników taśmowych

trzenie, gospodarkę magazynową i materiałową oraz zużycie

wraz z ciągiem technologicznym, Ewidencja 2006 – wspomaga-

i zarządzanie zapasami.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

41

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

• Kompleks Produkcyjno-Techniczny

• SZYK2/KSP – obejmujący zagad-

SZYK2/KPT – obejmujący zagad-

nienia z zakresu obsługi dystrybucji

nienia z zakresu planowania, przygo-

i sprzedaży produktów

pracowniczych oraz związanych z gospodarką płacową • SZYK2/KFK – obejmujący całokształt

towania, monitorowani i utrzymania

• SZYK2/KZP2 – obejmujący cało-

zagadnień z otoczenia rachunkowości

produkcji, ze szczególnym uwzględ-

kształt zagadnień związanych z pro-

finansowej, kosztów oraz zarządzania

nieniem branży wydobywczej.

wadzeniem, nadzorowaniem spraw

aktywami.

Każdy z dziedzinowych kompleksów

Rys. 4.

Przykładowy ekran systemu QNKwspomagającego projektowanie przenośników taśmowych.

systemu SZYK2 składa się ze spójnych modułów realizujących procesy biznesowe w ramach przypisanego obszaru – związanego ze sprzedażą, gospodarką maszynową i materiałową czy nadzorowaniem spraw pracowniczych.

System wspierający zarządzanie środkami produkcji Ogólna informacja o Kompleksie Produkcyjno Technicznym Rys. 5.

Przykładowy ekran systemu Ewidencja 2006

Za wspomaganie obsługi procesów biznesowych związanych z produkcją oraz jej przygotowaniem i utrzymaniem odpowiada Kompleks Produkcyjno-Techniczny – SZYK2/KPT. Kompleks umożliwia obsługę centralnej części łańcucha logistycznego przedsiębiorstwa. Zawarto w nim komponenty wspierające planowanie, harmonogramowanie, budżetowanie i monitorowanie procesów produkcji.

Funkcjonalności modułów zawartych w kompleksie KPT są silnie dedykowane obsłudze procesów zachodzących w przedsiębiorstwach górniczych.

W celu uzyskania pełnego obrazu posiadanych zasobów środków produkcji ich bieżącej lokalizacji, kosztów utrzymania oraz planowania konserwacji, napraw i kontroli zarządzania gwarancjami w ramach Kompleksu Produkcyjno-Technicznego został wdrożony moduł TGŚP – Gospodarka Środkami Produkcji, który jest integralną częścią systemu SZYK2.

42

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys. 8.

Powiązania SZYK2/KPT z pozostałymi produktami sfery biznesowej

Rys. 6.

Narzędzie wspomagające kształtowanie bezpieczeństwa w podziemnym zakładzie górniczym

Poniżej zaprezentowane są wzajemne powiązania TGŚP w celu wykorzystania jednego źródła pochodzenia informacji.

Kartoteka Strukturalno Organizacyjna KSO przeznaczona jest do bieżącego zarządzania strukturą organizacyjną jednostek oraz aktualizowania stanu aktualnego miejsc pracy.

Moduł Aktywa Trwałe i Finansowe (ATF) przeznaczony do ewidencji dowolnych składników aktywów oraz rozliczania zjawisk powstałych w czasie ich użytkowania. Ponadto moduł pozwala na ewidencję zjawisk dodatkowych, charakterystycznych dla wybranych grup aktywów w zakresie których można prowadzić inwentaryzację. Moduł umożliwia także prowadzenie ewidencji pozabilansowej wybranych aktywów, postawionych w stan likwidacji.

Skutki księgowe zjawisk, zarejestrowanych w księdze inwentarzowej aktywów, są w sposób automatyczny, zapisywane

Rys. 7.

GATHER II – ewidencja elementów obudów zmechanizowanych oznakowanych tagiem RFID

w postaci zatwierdzonych dekretów.

Konkretne pozycje majątkowe powiązane są pomiędzy kartoteką ATF a odpowiadającymi im środkami produkcji w module TGŚP.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

43

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

Główne funkcjonalności modułu THPR: • G romadzenie informacji o realizowanych i planowanych robotach górniczych • O bsługa zatwierdzonych planów produkcji, • Prognozowanie ilościowo-jakościowe urobku dla planów produkcji, • Kontrola realizacji planu produkcji pod względem rzeczowym, • Generowanie dla planów produkcji harmonogramów Gantt’a, • Generowanie różnorodnych raportów analiz i sprawozdań.

Moduł Planowania i Harmonogramowania Produkcji THPR umożliwia pobieranie informacji z modułu TGŚP na temat dostępnych środków produkcji.

Moduł Monitorowania Procesów

Moduł Planowanie i Harmonogramo-

objętym planem ruchu, jak również

wanie Produkcji (THPR) jest narzędziem

wykraczającym poza ten okres. Ewi-

pozwalającym na tworzenie planów i

dencja obejmuje dane o prowadzonych

harmonogramów biegu ścian i robót

i planowanych robotach udostęp-

przygotowawczych. Na poziomie kopal-

n i a j ą c y c h, p r z y g oto w aw c z y c h,

ni moduł THPR pozwala ewidencjono-

wybierkowych i innych wraz z ich

kopalni na bazie kartotek i słowników.

wać wszystkie elementarne informacje

charakterystykami górniczo-geologicz-

Moduł zapewnia przetwarzanie nie-

o prowadzonych i planowanych

nymi, wyposażeniem przodków czy

zbędnych danych oraz tworzenie na

robotach górniczych, w okresie

organizacją pracy.

ich podstawie Raportu Dobowego

Rys. 9.

Relacje bazodanowe modułu GŚP z innymi produktami systemu SZYK2

Produkcji (TMRPP2) służy do wspomagania prac służb dyspozytorskich kopalni umożliwiając prowadzenie rejestrów dokumentujących codzienną pracę

oraz innych zestawień dziennych i okresowych. Moduł gromadzi dane na temat postępów, wydobycia, awarii i przestojów, umożliwiając zaawansowaną analizę zaistniałych zdarzeń w kopalni.

Główne funkcjonalności modułu: • b ieżące monitorowanie procesów produkcji i pomocniczych w przedsię-

44

1-2/2013

Rys. 10.

biorstwie górniczym w zakresie ścian

Kartoteka współdzielona z widocznymi miejscami pracy pochodzącymi z modułu THPR – Planowanie i Harmonogramowanie Produkcji

(wydobycie, postęp) robót przygotowawczych, zbrojenia i likwidacji ścian czy pozostałych robót związanych z przebudową, pobierką itp.

• Raportowanie procesów produkcji –– Ra p o r t st a n ów b i eż ącyc h prac przygotowawczych, wy-

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

dobywczych, zabezpieczających, likwidacyjnych

Rys. 11.

serwisów, usług, likwidacji czy produkcji. Moduł usprawnia

i innych.

Raport z modułu THPR z uwzględnieniem wyposażenia rejestrowanego w TGŚP

i ułatwia rozliczanie zakończonych zadań.

–– Tworzenie wykresów graficznych obrazujących cykle pracy ścian –– Emisja dziennych raportów dyspozytorskich • Ewidencja awarii i przestojów: –– Związanych z zagrożeniami naturalnymi –– Rejestracja uszkodzeń maszyn i urządzeń będących przyczyną awarii –– Analiza awarii według różnych kryteriów –– Graficzna prezentacja analiz awarii w ujęciu dziennym, tygodniowym czy miesięcznym.

• Ewidencja zatrudnienia pracowników w rozbiciu na strukturę zatrudnienia oraz wykonywane prace • Ewidencja pracy wykonywanych przez zastępy ratowników • Ewidencja zjazdów dozoru wyższego.

Moduł Zarządzania Zadaniami w zakresie Inwestycji i Remontów (TMZZ2) został opracowany jako narzędzie

Główne funkcjonalności modułu TMZZ2: • Wsparcie procesów biznesowych w obszarze inwestycji (wycena oddawanych środków trwałych, tworzenie załącznika do OT, budowa hierarchicznej struktury zadań, możliwość połączenia z obszarem harmonogramowania plan-wykon), • Wsparcie procesów biznesowych w obszarze planowania (planowanie zadań lub prognozowanie potrzeb na bazie wykonów z poprzednich lat, tworzenie planów rocznych w oparciu o kartoteki grup i pozycje przetargowe), • Wsparcie procesów biznesowych w obszarze technicznego przygotowania produkcji ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb materiałowych (projekty, hierarchiczna struktura zadań produkcyjnych, definiowanie i budżetowanie zleceń produkcyjnych), • Wsparcie procesów biznesowych w obszarze rozliczania serwisów, remontów i usług,

dające możliwość monitorowania przebiegu procesu realizacji

• Wsparcie procesu przeprowadzania przetargów, aukcji

zadań zarówno w skali makro jak i mikro, w dowolnej jego

internetowych, zawierania umów na dostawę materiałów

fazie – rozliczania zadań zarówno pod względem finansowym

i usług,

jak i wykonanym zakresem rzeczowym. Rozbudowany moduł

• Kontrola realizacji planu pod względem finansowym

TMZZ2 pozwala prowadzić monitoring realizacji zadań z różnych

i rzeczowym, kontrola realizacji zadań/ zleceń, kontrola

dziedzin działalności firmy, tj. z zakresu inwestycji, remontów,

i rozliczenie kosztów do poniesienia i poniesionych.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

45

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

Główne funkcjonalności modułu TENE3: • t worzenie i obsługa identyfikacji rozliczeń mediów (energia elektryczna, para, gorąca woda, sprężone powietrze, woda pitna i przemysłowa oraz metan), • t worzenie i obsługa identyfikacji odbiorców i liczników, • t worzenie kartoteki algorytmów liczenia wielkości dla liczników i/lub odbiorców, • tworzenie i obsługa kartoteki taryf, • tworzenie powiązań pomiędzy punktami rozliczeniowymi, • e w i d e n c j a i l o ś c i o w a z u ż y ć dla p oszcze g ólnych m e diów, w tym ewidencja wielkości zwiąRys. 12.

Przykładowe zlecenie z przypisanym środkiem produkcji z modułu TGŚP.

Kompleks Logistyki Materiałowej KLM

i powierzchniowych miejsc pracy. Na

zanych z obrotem i dystrybucją

umożliwia:

podstawie tak prowadzonej ewidencji

(przesył, moc zamówiona) dla energii

• p lanowanie zakupów w procesie

moduł TRP umożliwia sporządzanie

gospodarki zaopatrzeniowej oraz

tablic sprawozdawczości branżowej

planowanie zużycia wraz z okre-

i państwowej za okresy miesięczne

śleniem limitów zużycia i limitów

i narastające oraz sporządzanie okre-

Zastosowane funkcjonalności

zapotrzebowań, na poziomie grup

sowych, syntetycznych zestawień

modułu Gospodarki Środkami

materiałowych, komórek organiza-

produkcyjnej i techniczno-ekonomicz-

Produkcji

cyjnych i całego zakładu,

nej oceny działalności kopalni wg

Moduł TGŚP jest integralną częścią

• zaopatrzenie: przetargi, aukcje elek-

ruchów, oddziałów, rejonów, przodków

Kompleksu Produkcyjno – Technicznego

troniczne, umowy, zapotrzebowania,

w układach techniczno-produkcyjnym

systemu Wspomagającego Zarządza-

i ekonomicznym.

nie Przedsiębiorstwem SZYK2. TGŚP

• obrót materiałowy: dyspozycje, przychody, rozchody, magazyny, inwen-

służy do wspomagania zarządzania w Moduł Ewidencja i Rozliczanie

obszarze gospodarowania środkami

• a naliza i kontrola zawierające ze-

Mediów (TENE3) jest rozwiązaniem

produkcji i ściśle z tym powiązaną

stawy raportów w zakresie zużycia

służącym do ilościowego rozliczania

gospodarką remontową. Centralnym

materiałów, analizy wskaźników

zużycia dowolnego medium (energia

elementem modułu jest katalog maszyn

logistycznych.

elektryczna, ciepła woda, para, metan,

i urządzeń. Zawarta w nim biblioteka

taryzacja, księgowość materiałowa,

46

elektrycznej, pary czy gorącej wody, • tworzenie zestawień/raportów.

itd.) w zadanych przedziałach czaso-

typów maszyn i urządzeń zawiera nie-

Moduł Rozliczanie Produkcji (TRP)

wych. Dane są wprowadzane ręcznie,

zbędne dane techniczne, dokumentację,

umożliwia prowadzenie ewidencji i ar-

bądź zasilane automatycznie z syste-

rysunki techniczne czy schematy. Każdy

chiwizacji charakterystyk górniczo-geo-

mów billingowych (licznikowych). Model

typ katalogu może być wyposażony

logiczno-organizacyjnych przodków

rozliczania oparty jest o kilkustopniową

w hierarchiczną strukturę zawierającą

i rejonów dołowych oraz opracowywanie

strukturę, ujmującą sieć licznikową

dokładne informacje o zespołach, pod-

kosztów kalkulowanych wg ich rodza-

i odbiorców (którymi mogą być miejsca

zespołach czy częściach (elementach

jów i ich przechowywanie dla dołowych

pracy lub kontrahenci).

maszyn i urządzeń). Prowadzona w TGŚP

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys 13.

Raport analizy awaryjności kompleksów ścianowych

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

47

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

ewidencja pozwala na prowadzenie analiz

• p rowadzenie ewidencji obrotów

• generowanie kart pracy dla maszyn i

awaryjności kompleksów ścianowych,

z uwzględnieniem faz pracy maszyny/

urządzeń z uwzględnieniem informacji

zagospodarowania skatalogowanych

urządzenia,

pochodzących z systemów zinte-

• g enerowanie zestawień w zakre-

maszyn i urządzeń.

Główne funkcjonalności modułu TGŚP:

sie stanów bieżących, uzbrojenia

• prowadzenie centralnej kartoteki typów,

technicznego miejsc pracy , aktual-

• d efiniowanie parametrów maszyn

nego zagospodarowania maszyn/

i obiektów,

urządzeń,

growanych i modułów powiązanych w ramach systemu SZYK2.

Moduł Gospodarki Środkami Produkcji posiada mocno rozbudowaną funkcjo-

Rys. 14.

Przykładowy obraz ewidencji awarii na wybranym kombajnie ścianowym.

Rys. 15.

Przykładowy raport z analizy awaryjności kombajnów ścianowych

48

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys. 16.

Dokumentacja dostępna z poziomu zaewidencjonowanej maszyny/ urządzenia

nalność, obejmującą w szczególności

upraszczają posługiwanie się rozwiąza-

Druga wykorzystywana istotna grupa

kompletną ewidencję maszyn i urządzeń,

niem. Dla innych modułów kompleksu,

informacji tego modułu to informacje

informację o strukturze i parametrach

TGŚP pełni funkcję dostawcy informacji

o dostępności środków produkcji –

wraz z dołączoną w formie elektronicznej

o zasobach maszyn i urządzeń (własnych

a więc już uwzględniające istniejące

dokumentacją.

w skali zakładu i całej korporacji, dzierża-

obłożenie, planowane przeglądy i konser-

Zaimplementowane mechanizmy

wionych, pozyskanych w innych formach)

wacje, okresy dzierżawy, itd. Zapisywane

wzorców i szablonów w istotny sposób

ich parametrach oraz aktualnej lokalizacji.

w karcie pracy maszyny/urządzenia.

Rys. 17.

Zakres informacji możliwych do generowania w karcie pracy maszyny/urządzenia/elementu.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

49

ginwestycje ór nic t w o w energetyce i przemyśle informatyka i zarządzanie

Rys. 18.

Przykładowa karta pracy maszyny/urządzenia.

Moduł TGŚP jest ciągle rozwijany

aktualizowanie informacji w systemie

o nowe funkcjonalności, mające na celu

informatycznym pozwala precyzyjnie

poprawy gospodarki środkami produk-

oszacować koszty utrzymania poszcze-

cji. Rzetelna gospodarka maszynami

gólnych składników majątku oraz koszty

i urządzeniami ma bezpośredni wpływ

związane z realizacją prac eksploatacyj-

na efektywną ich pracę, co przekłada się

nych. Terminowe prace konserwacyjne

m.in. na lepsze ich wykorzystanie.

oraz kontrolne, pozwolą zmniejszyć licz-

M oż l i w o ś ć w y ko r z y s t y wa n i a

bę awarii, a tym samym liczbę przestojów

w ww. zakresie informacji pocho-

i strat z nich wynikających. Wzrost

dzących z systemu wymaga przede

dostępnego poziomu informacyjnego,

wszystkim jasnych zasad interpretacji

w konsekwencji przyczynia się do

danych. W tym celu został opracowany

zwiększenie kontroli nad parametra-

i opisany algorytm wyliczania wskaźni-

mi pracy oraz kosztami związanymi

ków wraz z określeniem źródeł pocho-

z eksploatacją podstawowych środków

dzenia danych. Poniżej prezentowane

produkcji oraz w dalszej perspektywie

są przykładowe raporty z zakresu wy-

umożliwić powinien optymalizację

korzystania wybranych grup maszyn

sposobu wykorzystania zasobów tech-

i urządzeń.

nicznych i ludzkich.

Dlatego niezwykle ważnym i prio-

Wnioski końcowe

rytetowym przedsięwzięciem w JSW

Warunkiem koniecznym opt y-

S.A. powinna być stała automatyzacja

malne go zar ządzania majątk iem

zachodzących procesów. Wdrożone

w Jastrzębskiej Spółce Węglowej

systemy oraz planowany ich dalszy

S.A. jest zastosowanie nowoczesnych

rozwój pozwolą na usprawnienie prac

rozwiązań informatycznych. Bieżące

związanych z wprowadzaniem da-

Rys. 19.

Przykładowy raport z analizy wykorzystania wybranej grupy maszyn

50

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Rys. 20.

Przykładowy raport z analizy wykorzystania wybranej grupy maszyn za dany okres sprawozdawczy

nych, które będą wykorzystywane w późniejszych analizach biznesowych.

• zmian typu wynikającego z modernizacji,

Na dzień dzisiejszy zasoby informacyjne

• struktury środka produkcji umożliwia-

gromadzone w module Gospodarki

jącej wgląd do aktualnej konfiguracji

Środkami Produkcji wykorzystywane są

technicznej maszyny/urządzenia, • realizowanych zleceń remontowych i

między innymi do: • szybkich analiz wolnych, możliwych do wykorzystania w planowanym

serwisowych i specyfikacji pobranych materiałów.

• m ożliwość harmonogramowania prac związanych z kontrolą i konserwacją, • powiązania z indeksem materiałowym elementów wchodzących w skład maszyn, • centralnym dostępem do danych niezbędnych dla prowadzenia poprawnej polityki zaopatrzeniowej.

przedziale czasowym środków produkcji oraz ich istotnych elementów,

Właściwe zarządzanie informacją

• efektywniejszej gospodarki posiada-

(weryfikowaną poprzez powiązania mię-

Można stwierdzić, że wdrożenie

nymi zasobami poprzez zmniejszenie

dzy modułami systemu SZYK2) pozwala

modułu Gospodarki Środkami Produk-

ilości zapasowych maszyn, urządzeń,

na wiarygodne korzystanie z zestawień i

cji oraz powiązania komunikacyjnego

zespołów i części (przesunięcia

analiz techniczno-ekonomicznych.

z pozostałymi modułami oraz in-

Biorąc pod uwagę dodatkowe możli-

między oddziałami JSW), • analizy kosztów utrzymania poszczególnych składników majątku dzięki zebranym informacjom z zakresu

tegracji z systemami eksperckimi

wości funkcjonalne takie jak:

i monitoringiem pracy maszyn i urzą-

• podpinanie dokumentacji w formie

dzeń bez wątpienia daje ogromne

elektronicznej,

oszczędności w zakresie skrócenia

historii przebiegu pracy uwzględ-

• wizualizację związaną z zagrożeniami

czasu dostępu do informacji nakiero-

niającej: awarie, przeglądy, remonty,

prowadzonych prac konserwacyjno

wanej i zhierarchizowaną wg odpo-

naprawczych,

wiedzialności i kompetencji poprzez

wymiany elementów obserwowanych maszyny/ urządzenia, • faz demontażu i montażu czasu ich trwania, translokacji,

e-w ydanie do pobrania na:

• p owiązania z systemami specjali-

możliwość przydzielania dostępu do

stycznymi wykorzystywanymi do

modułów i ról w zakresie ich działania.

projektowania odstawy i transportu,

www.apbiznes.pl

1-2/2013

51

energetyka cieplna i przemysłowa

LNG SILESIA

rozmowa

Artur Kostka

Prezes Zarządu LNG Silesia

Kiedy powstała firma i co jest przedmiotem działalności LNG Silesia

Jaka jest obecnie wasza oferta?

Nasza ofer ta to oczy wiście LNG

LNG Silesia Sp. z o.o. została założona

z dostawą do klienta zarówno sprzedawane

w 2005. W ostatnich kilku latach spółka

w kontraktach średnioterminowych, jak

realizowała inwestycje związaną z budową

również kontraktach typu ,,spot’’. Klient

instalacji oczyszczania i skraplania gazu

końcowy zużywa LNG po regazyfikacji, czyli

pochodzącego z odmetanowania Kopalni

w formie gazowej, co czyni go tożsamym

Węgla Kamiennego Krupiński (JSW S.A.).

z gazem ziemnym wysokometanowym.

Produkcja LNG (Liquid Natural Gas) została

Spółka oferuje również profesjonalny

rozpoczęta w 2012 roku. Zakład produkcji

serwis i wykonawstwo w zakresie budowy

LNG zlokalizowany w Suszcu jest inwestycją

stacji regazyfikacji LNG pozwalających

unikatową w skali świata. Obecnie trwają

klientom w bezpieczny i efektywny sposób

prace ukierunkowane na optymalizację pracy

zmieniać stan skupienia gazu ziemnego

instalacji i poprawę jej wydajności. Produkcja

z ciekłego na gazowy.

i dystrybucja LNG do klientów przemysłowych stanowi podstawę biznesu LNG Silesia.

Jakie są plany rozwoju firmy?

Dodatkowo spółka posiada koncesję na

Docelowo spółka zamierza uzyskać

wytwarzanie energii elektrycznej. Produkcja

znaczącą pozycję na tworzącym się

energii elektrycznej i ciepła odbywa się

krajowym rynku LNG. Rok 2013 to okres,

z wykorzystaniem jednostki kogeneracyjnej

który będzie poświęcony na optymalizację

o mocy 2 MWe. Bazę do produkcji stanowi

pracy Zakładu Skraplania oraz zawarcie

metan pochodzący z nieczynnej kopalni Zory.

stosownych umów z partnerami zagranicznymi na dostawę LNG spoza naszego

Jaki jest obszar działania firmy?

Spółka prowadzi obecnie swoją działalność na terenie naszego kraju. Koncentrując

52

kraju. Pozwoli to spółce na rozwój portfela klientów, a jednocześnie będzie stanowiło źródło dostaw rezerwowych dla naszych obecnych klientów.

się na zdobywaniu rynku na obszarze połu-

Istotnym elementem rozwoju naszego

dniowej Polski ze względu na fakt kosztów

biznesu w najbliższych latach będzie

związanych z logistyką dostaw LNG, który

uruchomienie terminalu LNG w Świnouj-

stanowi znaczący element kosztotwórczy,

ściu, które planowane jest na 2014 rok.

wpływający na cenę końcową oferowaną

Inwestycja ta naszym zdaniem znacznie

klientom.

spopularyzuje LNG na rynku krajowym

Spółka rozważa poszerzenie obszaru

jako ekologicznego paliwa stanowiącego

swojej działalności, ale będzie to uzależnione

ciekawą alternatywę w stosunku do olejów

od czynników ekonomicznych.

opałowych i LPG.

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

...sk umulowana energia z ziemi

Bogumił Chojęta

Dyrektor Zakładu Skraplania

Proszę przedstawić w kilku zdaniach jak wygląda “droga” gazu kopalnianego z pokładu do cysterny ze skroplonym gazem?

Ga z ujmowany pr zez kopalnianą sta-

ziemny), przy temperaturze ok. -160oC i zawartości metanu ok. 97%.

LNG magazynowane jest w dwóch zbiornikach magazynowych, izolowanych próżniowo. Pojemność tych zbiorników to 2 x 60 m3.

cję odmetanowania dostarczany jest do granic Zakładu Skraplania Gazu przy ciśnieniu ok. 120 kPa i temperaturze ok. 40oC. Składa się on

Jaka jest wydajność instalacji skraplania na KWK Krupiński?

w połowie z metanu, natomiast resztę stanowi głównie

Instalacja projektowana jest na wydajność ok.

azot, tlen, dwutlenek węgla i woda. Gaz ten przechodzi

16ton LNG na dobę. W chwili obecnej pracujemy

przez kolejne moduły, w których usuwane są wszystkie

nad optymalizacją pracy, a co za tym idzie poprawą

składniki niepożądane.

wydajności instalacji. Poza kwestiami związanymi

W module sprężania zwiększamy ciśnienie do

z optymalizacją pracy poszczególnych modułów

ok. 950 kPa. W następnym etapie usuwany jest tlen z

instalacji istotny wpływ na poziom produkcji ma skład

wykorzystaniem reaktora katalitycznego, gdzie zachodzi

gazu pozyskiwanego z kopalni. Najistotniejszy element

reakcja metanu z tlenem, w wyniku której otrzymujemy

to oczywiście koncentracja metanu. Olbrzymią rolę

gaz wolny od tlenu, ale bogaty w wodę i dwutlenek

odgrywa również stężenie tlenu, który bezpośrednio

węgla. Oba te składniki muszą zostać usunięte

wpływa na straty metanu w module usuwania O2.

bardzo dokładnie, ponieważ mogą zamarznąć w części kriogenicznej, czyli w procesie skraplania metanu. W tym celu stosujemy podwójne układy do ich usuwania.

Gaz wolny już od tlenu schładzany jest do

Co sprawia najwięcej problemów technicznych przy skraplaniu gazu kopalnianego?

temperatury bliskiej zeru co powoduje, że większość

Nasza instalacja jest czymś unikatowym. Trudno

wody się wykrapla i separuje w koalescerze. Na-

mówić, że jest to całkowicie nowa technologia,

stępnie przechodzi on przez osuszacz adsorpcyjny,

ponieważ stosujemy urządzenia, które funkcjonują

gdzie cząsteczki H2O separowane są do poziomu

na innych instalacjach związanych z procesami

rozpuszczalności wody w LNG. Suchy gaz wędruje

chemicznymi i kriogenicznymi. Natomiast na pewno

do modułu, w którym z wykorzystaniem różnicy ciśnień

nowatorskie jest połączenie tych wszystkich urzą-

w zbiornikach adsorbowana jest większość dwutlenku

dzeń w jeden ciąg technologiczny pozwalający na

węgla. Końcowe oczyszczanie gazu z CO2 następuje

produkcję LNG. Optymalizacja nowatorskiej instalacji,

w kolejnym układzie do adsorpcji dwutlenku węgla,

w której w ramach jednego ciągu technologicznego

na wyjściu którego otrzymujemy mieszaninę azotu

ciśnienia wahają od ciśnienia atmosferycznego do

i metanu pozbawioną innych składników.

ok. 23 atmosfer, temparatury pomiędzy -160

Tak przygotowany gaz jest następnie schładzany

i +450OC oraz mamy do czynienia z wieloma substan-

do temperatury -160 C co powoduje skroplenie

cjami w których dochodzi do szeregu reakcji fizyko-

metanu. W serii wymienników i zbiorników zmieniane

-chemicznych nie jest łatwa. Cały czas wzbogacamy

są jego parametry tak, aby w efekcie uzyskać produkt

własną wiedzę oraz korzystamy z wiedzy naszych

finalny – LNG (liquefied natural gas – skroplony gaz

partnerów, aby proces był coraz bardziej efektywny.

o

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

53

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

Zagospodarowanie

metanu w SEJ SA

Część II

Występujący podczas wydobycia węgla i ujmowany w procesie odmetanowania gaz metanowy początkowo wykorzystywano gospodarczo używając go jako paliwo w kotłowniach i elektrociepłowniach zlokalizowanych przy kopalniach. Jako dodatkowe wykorzystanie dla przykładu można podać, że w KWK „Krupiński” uruchomiono w 1992 roku suszarkę do suszenia koncentratu flotacyjnego.

Te rozwiązania nie były optymalne, szczególnie z ekonomicznego punktu widzenia.

Porównanie kosztów

• ilość paliwa

Bch= 1,29 (Mg)

Koszt produkcji energii z gazu:

wytwarzania energii w urządzeniach

• cena GJ

kGJ = 20 (zł)

K = Bch • kg + o + pel + eg = 105,9 (zł/h)

energetycznych zainstalowanych w EC

• emisja ew = 11,9 (zł/Mgw

„Suszec” po zainstalowaniu agregatu.

• zużycie energii

pel = 21,4 (zł/h

• obsługa

o = 30 (zł/h)

• cena paliwa

kp = 134 (zł)

Założono: Dla zobrazowania kosztów produkcji energii przyjęto obciążenie Q wszystkich porównywanych urządzeń energetycznych na stałym poziomie 5,8 MW (20,9GJ), co stanowi: • 50% obciążenia nominalnego kotła WR-10 • 100% dopuszczalnego obciążenia TBG632 • 83% obciążenia nominalnego PWPg-6

Piotr Zajusz Spółka Energetyczna „Jastrzębie” S.A. Zespół Elektrociepłowni Kogeneracyjnych

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w TBG 632

K = Bch kp + o + pel + etw = 236,2 (zł)

Dane:

Zysk:

• wartość opałowa CH4

•

Z = Q kGJ – K = 181,8 (zł/h)

•

Wytwarzanie energii cieplnej

• ilość paliwa

w kotle PWPg-6

• emisja eg = 2 (zł)

Dane:

• zużycie energii

pel = 12 (zł/h)

• wartość opałowa CH4

• olej + filtry

m = 15 (zł/h)

• obsługa

o = 15 (zł/h)

wg = 35811 (kJ/Nm3)

Wytwarzanie energii cieplnej w kotle WR-10

• ilość paliwa

Dane:

• emisja eg = 0,78 (zł)

• wartość opałowa węgla

• zużycie energii

pel = 4,69 (zł/h)

• obsługa

o = 15 (zł/h)

• cena paliwa

kg = 0,126 (zł/Nm )

wd= 21,5 (GJ/Mg)

1-2/2013

wg = 35811 (kJ/Nm3)

• sprawność całkowita ηc = 0,82

• sprawność kotła ηk = 0,86

• sprawność kotła ηk= 0,76

54

Z = Q • kGJ – K = 312,1 (zł/h)

Koszt produkcji energii z węgla:

Zysk:

Bch = 678 (Nm3)

Bch = 714 (Nm3)

Koszt produkcji energii z gazu: K = Bch • kg + o + pel + eg + m = 129,7 (zł/h) Zysk: 3

Z = Qh • kGJ + Eel – K = 439,5 (zł/h)

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Wytwarzanie energii cieplnej

Zdj. Silnik MWM

w kotle WR-10 przy opalaniu gazem Dane: • wartość opałowa CH4

wg = 35811 (kJ/Nm3)

• sprawność kotła ηk = 0,82 • ilość paliwa

Bch = 714 (Nm3)

• emisja

eg = 0,78 (zł)

• zużycie energii

pel = 15 (zł/h)

• obsługa

o = 15 (zł/h)

Koszt produkcji energii z gazu: K = Bch • kg + o + pel + eg = 120,7 (zł/h) Zysk: Z = Q • kGJ – K = 297,3 (zł/h) • praktycznie nie ma emisji pyłów

Realizacja zakupu agregatu Biorąc to wszystko pod uwagę zakupiono agregat prądotwórczy TBG 632 V16 o mocy adoptowanej do gazu z odmetanowania Kopalni wynoszącej 2,7 MWel i 3,1 MWel. Okres realizacji przedsięwzięcia 8 miesięcy, koszt całości – 10 mln złotych. Część załogi dozoru Ciepłowni przechodzi szkolenie w zakresie obsługi eksploatacji i wykonywania przeglądów u producenta silnika. Stwierdzono że, zastosowanie kogeneracji daje dużą oszczędność energii chemicznej paliwa w porównaniu z rozdzieloną produkcją energii elektrycznej i ciepła.

Ważnym czynnikiem przemawiającym za zastosowaniem układów skojarzonych jest zmniejszona emisja substancji szkodliwych dla otoczenia i mniejsza uciążliwość instalacji dla otoczenia: • zmniejsza się emisja NOx • zmniejsza się emisja węglowodorów aromatycznych

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Układ skojarzony może być efek-

• e misja CO 2 spada (30%-40%)

tywnie wykorzystany w zakładach gdzie

w porównaniu do instalacji węglowych

występuje ciągłe wysokie zapotrzebo-

• s prawność wytwarzania energii

wanie na energię elektryczną i ciepło.

elektrycznej w agregatach z silnikami

Takimi zakładami są Kopalnie i położone

gazowymi kształtują się na poziomie

w ich pobliżu osiedla górnicze. Gdy

do 42%)

to ma miejsce powiększa się efekt

• w skaźnik wykorzystania energii chemicznej paliw jest wysoki i wynosi do 86% • najważniejsze są jednak wskaźniki ekonomiczne!

ekonomiczny.

Oferowane przez producentów zespoły pozwalają praktycznie na dopasowanie się do każdej wymaganej mocy elektrycznej i cieplnej (do potrzeb klienta).

• stymulacje ze strony polityki ener-

Stosowane przez SEJ S.A.

getycznej, szybkie okresy zwrotów

silnik i spalinowe spalając e mie -

nawet do 5 lat czynią te inwestycje

szankę ubogą, (tzw. technologia

bardzo atrakcyjnymi.

lean – burn) działają wykorzystując mieszankę ubogą przy współ-

Typow y moduł kogeneracyjny

czynniku nadmiaru powietrza

z silnikiem gazowym składa się z:

λ = 1,6 – 2,0, która jest podawana

• silnik gazowy

pod ciśnieniem do komory spalania

• generator

gdzie jej zapłon inicjuje świeca zapło-

• system wymienników ciepła

nowa: spaliny po procesie spalania

• system odprowadzenia spalin

przechodzą przez katalizator. Silniki

• s ystem automatycznego nadzoru

nie posiadają wstępnej komory spa-

i sterowania

lania. Natomiast posiadają specjalnie

1-2/2013

55

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

zbudowaną świecę, która posiada

po 2%. Pozostałe koszty kształtują się na

wstępną komorę spalania co pozwala

poziomie ~ 2%.

są następujące: • przejęto wykonywanie cyklicznych

dzięki odpowiedniej energii świecy zapalić część mieszanki ubogiej znaj-

Dalsze zakupy

przeglądów ruchowych od serwisu

dującej się w komorze świecy, która

W roku 2000 już Spółka SEJ S.A.

producenta. Kwota za przegląd

z kolei w ypł y wając przez zespół

w skład której wchodzi EEG „Suszec”

wykonany przez serwis wynosi ok.

otworów zapala resztę mieszanki.

kupuje u tego samego dostawcy kolejne

20 tys. Euro, przy akceptacji jakości

Źródła ciep ła w ykor z yst y wane z

dwa silniki o mocy 3,2 MW każdy

silnika to:

i realizuje w oparciu o nie Skojarzony

• o bniżono koszty w ykony wania

• ciepło z chłodzenia mieszanki po

Układ Energetyczno Chłodniczy na KWK

remontów średnich przez wprowa-

„Pniówek”. Potem w roku 2005 Spółka

dzenie systemu ¼; 1 – pracownik

stężeniu w turboładowaniu

tych prac przez serwis producenta

• ciepło z chłodzenia oleju

SEJ S.A. kupuje kolejny agregat Typ TCG

serwisu; 4 – pracownik SEJ S.A.

• ciepło z płaszcza wodnego komór

2032 o mocy 3,9 MW w EC „Krupiński”.

• dokonano specjalistycznych zakupów

W roku 2007 SEJ S.A. kupuje następny

narzędzi i sprzętu do wykonywania

agregat o mocy 3,9 MW jest to TCG 2032

przeglądów (np. urządzenie hydrau-

V16 w EC „Pniówek”. Wreszcie w 2011

liczne), co pozwala na wykonywanie

roku SEJ S.A. kupuje dwa najnowsze

części napraw bez udziału serwisu

spalania • ciepło ze spalin W naszych silnikach stosujemy różne

agregaty TCG 2032 V16 o mocy 4MWel

• poprawiono szybkość diagnozowania

Są silniki w któr ych ciepło ze

na gazie z odmetanowania Kopalń. W tym

różnych problemów technicznych

wszystkich wymienników odbierane jest

samym roku KWK „Krupiński” w ramach

podczas pracy urządzeń, przez co,

przez jeden strumień wody ten sam dla

JSW S.A. realizuje własny projekt zakupu

zwiększono wskaźnik obciążenia

całego układu. Są silniki gdzie ciepło

i uruchomienia 2 silników Caterpillar

odbierane jest kierowane do dwóch

każdy o mocy 2 MW na terenie KWK

różnych strumieni wody tzw. ciepło

„Krupiński”.

systemy odbioru ciepła.

maszyn w ciągu roku • o graniczono konieczność zakupu części zamiennych różnych typów

Jak dzisiaj wychodzi porównanie

niskotemperaturowe t ͌ 900 oraz tzw. ciepło wysokotemperaturowe (ze spalin)

wykorzystania gazu alternatywnie Ko-

Eksploatacja podobnych konstrukcyj-

tw ͌ 110-1250C.

cioł gazowy – agregat kogeneracyjny

nie jednostek ułatwia szkolenie kolejnych

pokazuje tabela.

grup pracowników.

Trudnością włączania do istniejących systemów cieplnych silników gazowych

W SEJ S.A. mamy zainstalowanych

Przygotowano w ten sposób zespół

jest temperatura wyjściowa za niska do

łącznie 7 dużych jednostek kogenera-

do rozszerzenia działalności SEJ S.A.,

bezpośredniego zasilania cw w wysoko-

cyjnych MWM. Łączna zainstalowana

mając na względzie uruchomioną już

temperaturowym systemie sieciowym

moc elektryczna tych agregatów wynosi

inwestycję budowy silnika gazowego

jak również temperatura związana

na dzień dzisiejszy 25,2 MW. Wszystkie

w Koksowni „Nowa” w Częstochowie,

z maksymalną dopuszczalnej temperatu-

pracują na gazie z odmetanowania

który będzie pracował na gazie koksow-

ry wody na wlocie układów chłodzących

kopalń.

niczym. Uruchomienie tej jednostki jest

silnik, której przekroczenie nie skutkuje

56

Kolejne korzyści z tego rozwiązania

planowane pod koniec bieżącego roku.

co prawda wyłączeniem silnika ale utratą

Wnioski z eksploatacji

ciepła odzyskiwanego.

jednostek kogeneracyjnych

Struktura kosztów elektrociepłowni:

zainstalowanych w SEJ S.A.

Dominują trzy pozycje: koszt gazu,

Zastosowanie jednostek tego same-

amortyzacja i podatki. Pozostałe koszty

go typu, ułatwia w znakomity sposób

to usługi serwisowe i płace na poziomie

kontrolę i nadzór nad pracą urządzeń.

1-2/2013

Literatura [1] Wykorzystanie ga zu metanowego w urządzeniach małej energetyki.

Mgr inż. Jan Zimny Elektro – Energo – Gaz Suszec Sp. z o.o.

[2] Materiały własne SEJ S.A.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Gaz koksowniczy i gaz nadmiarowy

Zbigniew Strzałka

Energetyka w Koksowni Przyjaźń Przewietrzanie komory paleniskowej

Kierownik Elektrociepłowni w Koksowni Przyjaźń Sp. z o.o.

Z chwilą gdy klapy regulacyjne po-

należy przewentylować. Palniki urucha-

wietrza do palników są otwarte a ilość

miane sa automatycznie po włączeniu

Gdy zrealizowany zostanie łańcuch

powietrza do spalanie przekroczy 80

sekwencji „ Uruchamianie palnika”

bezpieczeństwa kotła, gdy wszyst-

%, rozpoczyna się okres przewietrzania

kie zawory na ścieżce paliwowej są

kotła. W tym czasie powinna nastąpić

zamknięte, zaś czujnik płomienia nie

trzykrotna wymiana powietrza w kotle.

widzi płomienia,kocioł gotowy jest do wstępnego napowietrzania.

Na pleceniu „WŁĄCZYĆ sekwencję przewietrzanie”, klapy regulacyjne powietrza samoczynnie się otwierają.

Regulacja powietrza do spalania

Po upływie czasu przewietrzania, w

Regulacja powietrza spalania oraz

ramach czasu gotowości do dokonania

pomiar jego ilości prowadzone są dla

zapłonu, który trwa 10 minut, uruchomio-

każdego z palników oddzielnie. Po

ny może być pierwszy palnik.

zakończeniu przewietrzania komory

Jeżeli palnik się nie zapalił proces

spalania, zawory regulacyjne powietrza

Wentylator powietrza głównego do

rozpalania zostaje przerwany,a przed

obydwu palników przyjmują gotowość

spalania został wcześniej uruchomiony.

ponowna próba zapalenia palnika kocioł

do zapłonu.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

1-2/2013

Mariusz Soszyński Kierownik oddziału Sieci i Urządzeń Energetycznych w Koksowni Przyjaźń Sp. z o.o.

57

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

PARAMETRY KOTŁA

Po dokonaniu zapłonu pierwszego

Wytwórca: Energoinstal Katowice Ciśnienie nominalne 42 bar Temperatura pary przegrzanej 443oC Wydajność kotła minimalna / maksymalna 35 / 95 t/h Temperatura wody zasilającej 105oC Paliwo gaz koksowniczy i nadmiarowy o wartości opałowej

16,5/2,0 MJ/Nm3 Obliczeniowa sprawność kotła

93% Temp. spalin wylotowych

160oC Średnia dyspozycyjność roczna 97% Palniki :

2 szt.

Regulacja palnika modulacyjna Ciśnienie pracy gaz koksowy min./max.

15 ÷ 60 mbar Ciśnienie pracy gaz nadmiarowy min./max. 15 ÷ 48 mbar Przepływ gazu koksowniczego 7850 Nm3/h Przepływ gazu nadmiarowego 10000 Nm3/h Moc palnika max.

41,5 MW Moc palnika ze spalania gazu koksowniczego 33,5 ÷ 38,0 MW Moc palnika ze spalania gazu nadmiarowego 3,5 ÷ 8,0 MW Nadmiar powietrza przy obciążeniu 110% 15% Strumień gęstości gazów odlotowych 108000 Nm3/h

Nowa Elektrociepłownia Budowa nowej Elekt roc iep łow n i w Koksowni PRZYJAŹŃ Sp.z.o.o była realizowana w latach 2006-2007, a oddana do użytkowania w grudniu 2007 r.

Budynek główny istniejącej Siłowni powiększono ok 1000m2,a podstawowymi urządzeniami nowego bloku są: • kocioł parowy opalany gazem koksowniczym i nadmiarowym, • turbina parowa akcyjno-reakcyjna, upustowo-kondensacyjna, • generator czterobiegunowy firmy Siemens o mocy 21 MW, • wymiennik ciepłowniczy o mocy 14MWt, • o dga zow y wac z ter m ic z ny w ra z z pompami wody zasilającej, • wymiennik regeneracyjny niskoprężny

58

1-2/2013

palnika, zawór regulacyjny powietrza drugiego palnika aktywuje się samoczynnie.Zawór regulacyjny powietrza już pracującego palnika zachowuje gotowość do zapłonu aż do chwili, gdy obydwa palniki już pracują. Pomimo ze regulacja odnosi się do każdego palnika indywidualnie,przewidziane jest wspólne działanie palników.

Gdy już obydwa palniki pracują zaczyna działać regulacja automatyczna.

Urządzenia regulacyjne przejmuj

Palenisko

wszystkie ważne funkcje obsługi w tym

Eksploatacja gazem koksowniczym:

również zmniejszanie lub zwiększanie

gaz transportowany jest rurociągami

mocy palników i ciągła manualna inge-

przesyłowymi gazu do budynku kotłowni.

rencja obsługi jest nie potrzebna.

Następnie rozdziela się on na dwa

Przed podłączeniem następnego

rurociągi doprowadzające DN 400 gaz

paliwa jakim jest gaz nadmiarowy ilość

do dwóch palników kotła (do zaworów

powietrza do spalania ulega zwiększeniu

odcinających i zaworów regulacyjnych

za pośrednictwem sterownika kotła.

gazu).

• zbiorniki gorącego kondensatu wraz z pompami, • obieg chłodniczy wraz z pompami i wentylatorami osiowymi, • II stopień demineralizacji wody oparty na wymiennikach dwujonitowych, • n a d r z ę d n y s y s t e m s t e r o w a n i a i w i z ua l i zac ji DCS,w y p o s a żony w redundantne( jeden pracuje drugi w rezerwie) sterowniki kotła, turbiny i generatora, dwie stacje operatorskie, panele operatorskie i serwer bazy danych. Taki układ pozwala na sterowanie całym procesem technologicznym bloku, raportowanie potrzebnych parametrów oraz diagnostykę systemu DCS.

–kondensacyjnej z dwoma upustami technologicznymi.

Kocioł parowy typu „Porta” firmy Standardkessel posiada dwa palniki umieszczone w ścianie przedniej opalany jest gazem koksowniczym i nadmiarowym z baterii koksowniczych. Stanowi on razem z turbiną i generatorem blok energetyczny oddający moc elektryczną do sieci elektroenergetycznej koksowni oraz parę do technologii i ciepłownictwa.

Kocioł zainstalowany został w EC jako źródło pary dla turbiny upustowo

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Oprzyrządowanie rurociągów do obu palników jest takie same a mianowicie:

Eksploatacja gazem nadmiarowym: gaz transportowany jest rurociągami

Kryza pomiarowa, zawór kulowy

przesyłowymi gazu do budynku kotłowni.

odcinający, odpowietrzenie DN100

Następnie rozdziela się on na dwa

ręcznie sterowane, główny zawór

rurociągi doprowadzające DN 600 gaz

odcinający sterowany automatycznie

do dwóch palników kotła z zaworem

obejściem, odpowietrzenie sterowane

odwadniającym. Oprzyrządowanie

automatycznie,zawór odcinajacy stero-

rurociągów do obu palników jest takie

wany automatycznie, zawór regulacyjny

same a mianowicie: kryza pomiarowa,

sterowany automatycznie, przyłącze do

zawór odwadniający, odpowietrzenie

podawania azotu.

z zaworem ręcznym, główny zawór

Główny zawór gazu koksowniczego

odcinający z obejściem, odpowietrzenie

może być otwarty poleceniem ”OTWO-

z zaworem automatycznym, zawór

RZYĆ” gdy wszystkie pozostałe zawory

odcinający sterowany automatycznie,

na ścieżce gazowej są zamknięte.

przyłącze azotu z zaworami.

Wyłacza się on samoczynnie w wyniku

Główny zawór gazu nadmiarowego

polecenia „Wyłączenia Awaryjnego

może być otwarty poleceniem ”OTWO-

„ lub „ZAMKNĄĆ”. Gaz koksowniczy

RZYĆ” gdy wszystkie pozostałe zawory

jest głównym paliwem kotła i kocioł

na ścieżce gazowej są zamknięte. Wyłącza

musi być uruchamiany gazem kok-

się on samoczynnie w wyniku polecenia

sowniczym.

„Wyłączenia Awaryjnego „ lub „ZAMKNĄĆ”.

Turbina parowa pracuje w układzie gospodarki skojarzonej tzw. kogeneracji co daje pełniejsze wykorzystanie rocznej dyspozycyjności turbozespołu.

Podstawowym zadaniem nowego bloku energetycznego elektrociepłowni jest: • utylizacja gazu nadmiarowego w kotle poprzez jego spalenie, obniżając w ten sposób emisje zanieczyszczeń, • zapewnienie stałej dostawy pary procesowej i technologicznej, • zapewnienie dostawy ciepła w postaci wody grzewczej w zakresie podstawowym (do temperatury 97oC), • zamknięcie bilansu energii elektrycznej Koksowni w oparciu o własne źródło, • poprawienie efektywności ekonomicznej w zakresie gospodarki energetycznej Koksowni.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Zasadą pracy Elektrociepłowni, po włączeniu nowego bloku energetycznego, jest całkowite wykorzystanie ciepła z Instalacji Suchego Chłodzenia Koksu (ISChK) dostarczonego w postaci pary z kotłów odzysknicowych, zapewnienie dostawy pary technologicznej dla Koksowni przy wyłączonych stacjach redukcyjno schładzających i kotłowni szczytowej oraz w zakresie podstawowym podgrzanie wody sieciowej - do 97oC. W sytuacjach awaryjnego ograniczenia produkcji w ISChK, nowy blok energetyczny jest źródłem bilansującym potrzeby, szczególnie w zakresie pary technologicznej.

Produkowana energia elektryczna służy do zasilania potrzeb własnych Koksowni. W okresie zimowym produkcja energii elektrycznej nie pokryje potrzeb

SKŁAD GAZU KOKSOWNICZEGO I NADMIAROWEGO GAZ KOKSOWNICZY H2 54 ÷ 59% objęt.

CH4 23 ÷ 28% objęt.

CO 5,5 ÷ 7,0% objęt.

CO2 1,5 ÷ 2,5% objęt.

CnHm 2 ÷ 3% objęt.

N2 3 ÷ 5% objęt.

O2 0,3 ÷ 1,0% objęt.

Wartość opałowa 16500 kJ /Nm3 Gęstość 0,563 kg /Nm3 Temperatura 40oC GAZ NADMIAROWY 4,2% objęt.

H2 CO 10,8% objęt.

CO2 9,8% objęt.

N2 73% objęt.

O2 0,5% objęt.

Wartość opałowa Qw 2100 kJ/Nm3 Gęstość 0,736 kg /Nm3 Temperatura 130oC

własnych. Wówczas deficyt energii musi być wyrównany z sieci państwowej.

Stara część EC W starej części EC zabudowane są dwa turbozespoły TUK-1 upustowo-kondensacyjny o mocy 12,0 MW oraz TUP-1 przeciwprężny o mocy 6,0MW. W tych turbinach zagospodarowywana jest para pochodząca z kotłów odzysk n icow ych Instalac ji Suchego Chłodzenia Koksu. Obciążenie obu turbin uzależnione jest od aktualnych potrzeb technologicznych Zakładu, • turbina TUK-1 dostarcza podstawowo parę technologiczną o ciśnieniu 13 bar oraz 1,2 bar, • turbina TUP-1 pracuje wyłącznie jako przeciwprężna i dostarcza parę o ciśń. 6 bar.

1-2/2013

59

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

Gaz nadmiarow y spalany jest

do obu palników. Przed każdym palnikiem

w sposób nieregulowany w stałej ilości.

Kocioł posiada dwa palniki umiesz-

Jeśli w przypadku któregoś palnika

czone w ścianie przedniej jeden nad

zabraknie gazu koksowniczego to gaz

drugim, spalające gaz koksowniczy

nadmiarowy zostanie także wyłączony.

(Rys. Nr 3) zabudowana jest armatura odcinająca ręczna i automatyczna.

Układ zapłonowy inicjujący znajduje się w głowicy każdej dyszy zapłonowej.

i nadmiarowy.

Gaz koksowniczy do komory gazowej

Powietrze do dysz zapłonowych

palnika wprowadzony jest pod ciśnieniem

dostarczane jest z oddzielnej instalacji

(15 – 60 mbar). Z komory rozprowadzony

powietrza zasilanego przez dwa wen-

jest równomiernie lancami (12 sztuk)

tylatory (jeden rezerwowy). Ciśnienie

Kocioł posiada dwa palniki umieszczone w ścianie przedniej kotła jeden nad drugim, spalające gaz koksowniczy i nadmiarowy.

umieszczonymi na obwodzie komory

tego powietrza wynosi 40 – 160 mbar.

palnika. Wyloty lanc są tak ukształtowane,

Powietrzem z tej instalacji podczas pracy

że powodują zawirowanie gazu zgodne z

kotła są chłodzone dysze zapłonowe

Gaz koksowniczy do komory gazowej palnika wprowadzony jest pod ciśnieniem 40 mbar i maksymalnej ilości 8200 Nm3/h Z komory rozprowadzony jest równomiernie lancami (12 sztuk) umieszczonymi na obwodzie komory palnika.

rotacją powietrza podawanego do spalania.

Skierowanie płomienia musi być

Kierunek rotacji obu palników jest przeciwny.

osiowe a jego kształt gwarantować brak

Gaz nadmiarowy (o ciśnieniu 15 – 48

styku z komorą. W przeciwnym razie pod-

mbar) doprowadzony jest do komory

grzewane intensywnie, miejscowo, rury

gazu nadmiarowego skąd z dużą pręd-

ekranowe zostałaby szybko uszkodzone.

kością wprowadzany jest w zewnętrzną

Płomień należy okresowo obserwować

strefę płomienia.

i w razie potrzeby skorygować jego kształt.

OPIS I CHARAKTERYSTYKA PALNIKÓW

Wyloty lanc są tak ukształtowane, że powodują zawirowanie gazu zgodne z rotacją powietrza podawanego do spalania. Kierunek rotacji obu palników jest przeciwny. W ten sposób uzyskuje się łatwo zapalną mieszankę, która zapalana jest zapłonnikiem gazowo-elektrycznym.

Gaz nadmiarowy o ciśnieniu 25 mbar w maksymalnej ilości 10500Nm3/h doprowadzony jest do komory gazu nadmiarowego skąd z dużą prędkością wprowadzany jest w zewnętrzną strefę płomienia, przez szczelinę pierścieniową palnika.

60

Palnik

Do kontroli płomienia przewidziano na

Powietrze do palników (o ciśnieniu

każdy palnik detektor zaniku płomienia,

70 mbar) podawane jest rurociągiem

który przy zgaśnięciu płomienia zamyka

(kanałem) przez wentylator. Za wentyla-

zawór szybkozamykający przed palni-

torem rurociąg powietrza rozdziela się na

kiem przerywając natychmiast dopływ

dwie nitki oddzielnie do każdego palnika.

paliwa. Powyższe jest sygnalizowane

Na każdej nitce jest dysza pomiarowa

akustycznie i optycznie. Obok nadzoru

Venturiego: oraz zawory regulacji ilości

przebiegu zapłonu jak i pracy (ciągła pra-

powietrza sterowane automatycznie.

ca palników) monitorowane są również:

Dalej powietrze wprowadzane jest do

ciśnienie powietrza, ciśnienie i tempe-

komory powietrza z łopatkami regulują-

Do kontroli płomienia na każdym palniku przewidziano detektor zaniku płomienia, który po zgaśnięciu płomienia zamyka zawór szybkozamykający przed palnikiem przerywając dopływ paliwa.

ratura paliwa, stan wody w walczaku,

cymi sterowanymi ręcznie (Rys. Nr 3, 4)

parametry pary na wylocie z kotła.

i następnie przepływa osiowo lancami w

Palnik zapłonowy:

pobliże doprowadzenia gazu Do komory

Każdy główny palnik posiada swój

spalania wypływa w postaci wiru, miesza

Każdy palnik posiada własny gazowo – elektryczny palnik zapłonowy składający się z butli z gazem propan –butan oraz przewodów którymi gaz doprowadzony jest do palników pod ciśń. 0,5 bar.Układ zapłonowy inicjujący znajduje się w głowicy każdej dyszy zapłonowej. Powietrze do dysz zapłonowych dostarczane jest z oddzielnej instalacji powietrza zasilanego przez dwa wentylatory o ciśń. 100 mbar.

własny gazowo- elektryczny palnik zapło-

się z gazem i spala. Gaz nadmiarowy

nowy, układ zapłonowy składa się z butli

doprowadzony jest na zewnętrzną stronę

z gazem propan-butani rurociągu którym

wirującego płomienia w strefę wirującego

gaz doprowadzony jest do palników. Na

powietrza.

1-2/2013

rurociągu zabudowana jest armatura

Regulacja wielkości płomienia –

odcinającą sterowana ręcznie i automa-

mocy palnika, odbywa się zaworami

tycznie oraz redukcyjna utrzymująca stałe

regulacyjnymi gazu koksowniczego

ciśnienie gazu w wysokości 0,5 bar. Dalej

oraz klapami na powietrzu sterowanymi

rurociąg rozdziela się doprowadzając gaz

automatycznie.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

Modernizacja elektrociepłowni

Mikołaj

Zespół Ciepłowni Przemysłowych Carbo-Energia Sp. z o.o. w Rudzie Śląskiej został powołany w 1995 roku, w wyniku restrukturyzacji aktywów energetycznych kopalń wchodzących w skład Rudzkiej Spółki Węglowej S.A. W roku 2004 stał się częścią grupy kapitałowej Kompanii Węglowej S.A. w Katowicach.

Od momentu powstania Carbo-Energia

• Z nacznym zmniejszeniu zużycie

zrealizowała wiele zadań moderniza-

szych zobowiązań zaowocowała obniżką

cyjnych i inwestycji mających na celu

• Zapobieganiu zanieczyszczeniu wód i

zużycia węgla o 20% w przeliczeniu na

zmniejszenie uciążliwości dla środowiska

gleby, ograniczaniu emisji zanieczysz-

jednostkę produkcji, spadkiem emisji

naturalnego. Jako firma świadoma

czeń pyłowo-gazowych do powietrza,

zanieczyszczeń pyłowo-gazowych o 30%

zmniejszaniu ilości odpadów stałych

i spadkiem zużycia wody pitnej o 55%.

wpływu i oddziaływania na środowisko naturalne, od 2001 roku jest uczestnikiem Stowarzyszenia Czystszej Produkcji, zobowiązując się do ciągłego działania polegającego na: • P rzestrzeganiu norm i przepisów prawnych dotyczących środowiska

Brunon Ogórka Carbo-Energia Sp. z o.o.

oraz maksymalnym ich wykorzystaniu.

Działania te uhonorowane zostały

• Wdrażaniu opracowań i projektów

Świadectwem Czystszej Produkcji oraz

z uwzględnieniem ich wpływu na

wpisem od 2009 r. do Polskiego

środowisko naturalne.

Rejestru Czystszej Produkcji i Od-

• Ciągłej poprawie warunków BHP na

• Terminowym wnoszeniu wymaga-

tyki informacyjnej i środowiskowej

nych prawem opłat za korzystanie

uwzględniającej potrzeby społe-

ze środowiska.

czeństwa.

1-2/2013

powiedzialnej Przedsiębiorczości.

stanowiskach pracy.

• Prowadzeniu jawnej i otwartej poli-

naturalnego.

62

surowców, wody i energii.

Konsekwentna realizacja powyż-

Charakterystyka elektrociepłowni Elektrociepłownia Mikołaj jest największym zakładem Zespołu Ciepłowni

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

Przemysłowych Carbo-Energia sp. z o.o.

Parametry turbozespołu:

w Rudzie Śląskiej. Zlokalizowana jest w

• moc nominalna: 8,4 MWe,

że poziom zapotrzebowania mocy po-

centralnej części miasta, na obszarze

• strumień nominalny pary świeżej:

zwala na uzyskanie maksymalnie 65%

po zlikwidowanej Kopalni Wawel, której

Analiza odbioru ciepła wykazała,

obciążenia starej turbiny. Z kolei poziom

96-120 t/h, • c iśnienie nominalne pary świeżej:

przez wiele lat była istotną częścią.

Pierwsze kotły „Mikołaja” uruchomione zostały 27 sierpnia 1912 roku, jako część Zakładu Górniczo-Energetycznego hrabiego Franciszka Ballestrema.

Na dzień dzisiejszy Elektrociepłownia zabezpiecza ok. 50% potrzeb ciepła w

sprzedaży ciepła w okresie letnim nie pozwala na utrzymanie jej ruchu nawet

3,5-4,0 MPa, • temperatura nominalna pary świeżej:

na minimalnym obciążeniu.

435-450oC,

Przeprowadzona ocena stanu

• ciśnienie wylotowe pary z turbiny: 0,6 MPa,

technicznego turbiny wskazała na

• prędkość obrotowa: 3000 obr./min.,

konieczność przeprowadzenia re-

• napięcie: 6,3 kV.

montu kapitalnego, obejmującego w szczególności wymianę układu

głównym systemie ciepłowniczym Rudy Układ ciepłowniczy powstawał w

regulacyjnego pary oraz wymianę uło-

latach 60-tych gdy elektrociepłownia

patkowania. Zmiana parametrów pracy

jące jednostki:

pracowała w szczególności na potrzeby

celem dostosowania do aktualnych

• jeden kocioł parowy, rusztowy

kopalni Wawel i koksowni Walenty, a w

obciążeń była możliwa, lecz wymagała

OR-32 nr 14 o wydajności nomi-

mieście intensywnie rozwijano program

dodatkowych nakładów na przerób-

nalnej 32 t/h

budowy nowych osiedli mieszkaniowych.

kę układu przepł y wowego. Jako

• dwa kotły parowe, pyłowe OKP-60

Ponadto istotną część odbiorów stanowiła

alternatywę rozważono możliwość

nr 12 i 13 o wydajności nominalnej

para wykorzystywana do celów technolo-

pozyskania używanego turbozespołu

60 t/h opalane węglem o wartości

gicznych i grzewczych. Przemiany gospo-

o odpowiednich parametrach pracy.

opałowej 23 MJ/kg, zawartości popiołu

darcze przełomu wieków doprowadziły do

do 24 % i zawartości siarki do 0,7%.

istotnych zmian w tym systemie.

Śląskiej.

W elektrociepłowni pracują następu-

starego turbozespołu i wariantowych analiz ekonomicznych zde-

Powyższe kotły współpracowały z turbogeneratorem ciepłowniczym,

Założenia modernizacji

cydowano o budowie używanego

Postawiony został cel zwiększenia

składającym się z: • turbiny przeciwprężna LANG

produkcji energii elektrycznej i uzyskania

• generatora GANZ

wysokosprawnej kogeneracji.

Roczna prod. energii elektr.

[MWh]

Na podstawie oceny technicznej

Wskaźnik [GJ/MWh]

Ilość en. cieplnej zużytej w turbinie [GJ]

turbozespołu.

Założono, że realizacja tego zadania powinna przynieść osiągniecie

Zużycie węgla/rok [Mg]

Tab. 1.

Roczny koszt paliwa

Cena węgla klasy 23 - 2013r. (zł/Mg)

Koszt paliwa do produkcji en. elektr. (zł/rok)

5 380

315,00

1 694 700

315,00

1 386 000

Przed modernizacją: turbozespół LANG/GANZ 20 000

4,95

99 000 Po modernizacji

20 000

e-w ydanie do pobrania na:

4,05

81 000

4 400

- 18,2%

- 18 000

980

www.apbiznes.pl

- 308 700

1-2/2013

63

energetyka cieplna i przemysłowa paliwa i gospodarka energią

Nazwa, miejsca występowania efektu Niższe zużycie węgla Niższa emisja CO2

Efekt ekologiczny 980,0 Mg 2 156,0 Mg

Niższa emisji do powietrza (bez CO2)

6,6 Mg

Niższa ilość odpadów paleniskowych

245,0 Mg

następujących celów energetycznych i ekologicznych: • odnowienie infrastruktury technicznej, • wdrożenie nowych technologii,

Tab. 2.

Razem efekt ekologiczny w skali roku

i posadzkami, zuży to ok. 110 m 3 betonu.

miarów gwarancyjnych nastąpiło

Dostarczony do montażu turbozespół

w dniu 31.01.2013 r.

składał się z turbiny PRVNI BRNENSKA

• podniesienie sprawności systemu,

RG-3,5/0,4 i generatora SKODA PLZEN

• z większenie produkcji i sprzedaży

8H540677/2, o parametrach:

Opis efektów rzeczowych i ekologicznych

• moc nominalna: 6,0 MWe,

Osiągnięte efekty wynikają z:

• strumień nominalny pary świeżej:

• mniejszej ilości spalonego paliwa,

energii elektrycznej, • ograniczenie emisji.

• mniejszej emisji dwutlenku węgla,

60 t/h,

Wykonawca

• c iśnienie nominalne pary świeżej:

Mając na uwadze szacowany na ok.

• temperatura nominalna pary świeżej: 430-435oC,

wyboru wykonawcy dokonano w trybie

0,25-0,6 MPa,

Wykonawcą zadania zostało kon-

• prędkość obrotowa: 3 000 obr./min.,

Budoserwis Z.U.H. Sp. z o. o. z siedzibą

• napięcie: 6,3 kV. Roboty montażowe i próby urządzeń

Zawarty kontrakt zadania: Dostawa, zabudowa i uruchomienie używanego turbozespołu przeciwprężnego w EC MIKOŁAJ, obejmował m.in: • wyburzenie starego i wybudowanie nowego fundamentu (częściowo stropu), • wykonanie nowej instalacji elektrycznej, • w ykonanie nowej instalacji parowej, • wykonanie nowego systemu sterowania.

Tab. 3.

Razem efekt rzeczowy w skali roku

i instalacji zostały zakończone w dniu 5.04.2012 r. Rozruch instalacji i przekazanie do eksploatacji nastąpiło w dniu

Nazwa, miejsca występowania oszczędności

Efekt rzeczowy (zł/rok)

Niższy koszt paliwa

308 700,00

Niższy koszt emisji CO2

40 964,00

22.07.2011 r.

Niższy koszt emisji do powietrza

3 461,00

Realizacja

Niższy koszt zagospodarowania odpadów paleniskowych

3 675,00

Kontrakt został zawarty w dniu

Do prac budowlanych związanych z now ymi fundamentami

1-2/2013

Razem:

• większej produkcji i sprzedaży energii elektrycznej,

sorcjum pod przewodnictwem firmy w Chorzowie.

• mniejszej ilości odpadów paleniskowych (żużla, popiołu),

• ciśnienie wylotowe pary z turbiny:

przetargu publicznego.

• m niejszej emisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych do powietrza,

3,5-4,0 MPa,

6,0 mln PLN nakład na realizację zadania,

64

Ostateczne w ykonanie po-

• większej niezawodności.

Do obliczeń przyjęto nast. wartości: • Planowana wielkość rocznej produkcji: 700 000 GJ • P l a n owa n a s p r ze d a ż c i e p ł a: 580 000 GJ • P lanowana produkcja energii elektrycznej: 20 000 MWh Wskaźnik sprawności przemiany energii cieplnej w energię elektryczną w starym turbozespole: 4,95 GJ MWh, zaś w nowym turbozespole: 4,05 GJ/MWh.

356 800,00

Ponadto, przy tej samej ilości produkcji ciepła uzyskano ok. 22% wzrostu produkcji energii elektrycznej.

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

ęć

więcej zd j

w na w w.ap

fotorelacja

zn bi

reklama

es.pl

ęć

więcej zd j

w na w w.ap

zn bi

es.pl

66

fotorelacja

1-2/2013

e-w ydanie do pobrania na:

www.apbiznes.pl

W -

programie m.in.:

D ostępne obszary ograniczania kosztów wydobycia w polskim górnictwie węgla kamiennego.

B udowa nowych kopalń receptą na tańszy węgiel?

C zy węgiel będzie nadal podstawowym nośnikiem do wytwarzania energii elektrycznej ?

Z integrowane systemy informatyczne do zarządzania w górnictwie.

Z astosowanie maszyn i urządzeń efektywnych energetycznie. E nergooszczędna gospodarka w O bniżanie kosztów wydobycia poprzez wykorzystanie metanu i właśnych źródeł energii.

Z większenie wydajności pracy. P oprawa komfortu i bezpieczeństwa pracy górników.

W ycieczka

techniczna :

kopalniach.

Kopalnia LW Bogdanka

aktualizowane informacje na

www.apbiznes.pl