История электрификации горной промышленности

На рис. 2.16 показана схема основных технологических контуров термоядерного реактора, работающего на смеси дейтерия (D) и трития (Т).

Энергия термоядерных реакций, происходящих в плазме, выделяется в виде энергичных нейтронов (14,1 МэВ) и энергичных ионов гелия – альфа-частиц (3,5 МэВ), поглощается специальным устройством, окружающим плазму, – бланкетом, снимается теплоносителем первого контура охлаждения и используется для получения электроэнергии. Реактор требует снабжения дейтерием и литием. Тритий нарабатывается из лития в процессе работы реактора.

Магнитогидродинамические генераторы. Область науки, изучающая взаимодействие между магнитным полем и токопроводящими жидкостями и газами, называется магнитной гидродинамикой. Поэтому генераторы, работающие на плазменном проводнике, получили название магнитогидродинамических генераторов – МГД-генераторов (рис. 2.17).

Интерес к МГД-генераторам заключается в том, что с их помощью можно получать электроэнергию без движущихся машин. Газы нагреваются в камере сгорания 3 МГД-генератора до температуры 5000–7000 °С, т.е. до состояния плазмы, способной к электропроводимости, и проходят с огромной скоростью через магнитное поле магнита 2, в результате чего возбуждается электродвижущая сила. С помощью электродов генератора 1 электрический ток поступает во внешнюю цепь 9.

Однако до реализации в промышленных целях необходимо выполнить ряд специфических требований.

Энергопоезд. Учитывая тот факт, что разработка месторождений открытым способом интенсивно начала развиваться в начале ХХ в., в местах с дефицитом источников электроэнергии применялись и другие источники получения электроэнергии.

Так, для питания потребителей горных работ в 1945 г. в поселке Урал (Бородинское угольное месторождение) для получения электроэнергии использовался локомотив с установленной мощностью 1 МВт, а в 1950 г. установлен энергопоезд фирмы «Дженерал мо-торс». Энергопоезд Б-4 (брянского завода ) мощностью 4 МВТ применялся и на разрезе «Назаровский».

Необходимо отметить, что наряду с увеличением энергопотребления на горных работах интенсивно развивалась и инфраструктура района размещения мест отработки месторождений.

Рис. 2.1. Блок-станция с двумя генераторами для освещения одного дома

Рис. 2.2. Основные узлы тепловых электростанций\

Рис. 2.3. Паровая турбина

Рис. 2.4. Технологическая схема КЭС

Рис. 2.5. Схема плотины ГЭС

Рис. 2.6. Гидротурбина ГЭС

Рис. 2.7. Общий вид Саяно-Шушенской ГЭС

Рис. 2.8. Схема приливной электростанции: 1 – капсульный агрегат; 2 – повышающий трансформатор; 3 – козловой кран; 4 – кабельный коридор; 5 – мостовой кран машинного зала

Рис. 2.9. Гидроаккумулирующая электростанция

Рис. 2.10. Атомная электростанция

Рис. 2.11. Упрощенная схема АЭС

Рис. 2.12. Упрощенная схема геотермальной электростанции

< image alt="screen_image_43_523_63" l:href="#"/>

Рис. 2.13. Гелиоэлектростанция

Рис. 2.14. Ветровые электростанции

Рис. 2.15. Дизельная электростанция

Рис. 2.16. Основные технологические контуры термоядерного реактора

Рис. 2.17. Схема МГД-генератора: 1 - генератор; 2 - магнит; 3 - камера сгорания; 4 - сопло; 5 - подача топлива; 6 - подача воздуха; 7 - подача присадки (ионизирующей); 8 - выход газов; 9 - внешняя электрическая цепь

3. Электроснабжение горных работ

3.1. Особенности эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах

Современные карьеры относят к категории промышленных предприятий, основные технологические процессы которых механизированы и электрифицированы. Применение машин и комплексов большой мощности позволяет вести горные работы широким фронтом и обеспечивать высокую производительность труда.

Создание рациональных схем электроснабжения различных электропотребителей карьеров представляет собой сложную задачу, решение которой требует учета специфических особенностей технологии, механизации и электрификации. К числу специфических особенностей электрификации относятся следующие [3]:

– эксплуатация большей части электроустановок на открытом воздухе, что предъявляет высокие требования в части обеспечения надежности линий электропередачи и электрооборудования и безопасности при их обслуживании;

– большая площадь разработок и децентрализация рабочих мест, что усложняет схемы электроснабжения машин и механизмов, участвующих в различных производственных процессах;

– непрерывное или периодическое передвижение машин и установок из-за перемещения фронта горных работ, что требует применения специальных устройств для подвода электрической энергии к передвижным машинам. Частое перемещение гибких кабелей, включая волочение по почве, приводит к повреждениям изоляции и, как следствие, к замыканию на землю, что обусловливает аварии и представляет опасность для обслуживающего персонала, постоянно работающего с кабелями, электрооборудованием, металлическими конструкциями;

– различное состояние почвы и уступов на рабочих площадках, непостоянство рабочих горизонтов, что предполагает проведение специальных мероприятий при прокладке и монтаже воздушных линий и гибких кабелей с учетом их частых перемещений и ремонтов;

– ведение взрывных работ, что создает опасность повреждений машин и установок. Это вызывает необходимость перед производством взрывов горной массы перемещать машины и установки в безопасное место, а также прокладывать воздушные линии и кабели вне зоны взрывных работ или же демонтировать и вновь их монтировать.