Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng truyện động điện máy bơm nước trong mỏ hầm lò công suất động cơ trên 75 KW

Tính bức thiết của ñề tài: ða số các mỏ hầm lò ở nước ta hiện nay ñang sử dụng nhiều các trạm/máy bơm không có hoặc ñược trang bị thiết bị khởi ñộng chất lượng thấp, thiếu ñồng bộ, mất

Bộ giáo dục và đào tạo TrƯờng đại học nông nghiệp hà nội

………

BÙI TUẤN ANH

NGHIấN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN ðỘNG ðIỆN MÁY BƠM NƯỚC TRONG MỎ HẦM Lề CễNG SUẤT

Lời cam đoanLời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong bản luận văn này là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công tình khoa học nào trước đó

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong bản luận văn của tôi đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả Tác giả Tác giả

Bùi Tuấn Anh Bùi Tuấn Anh

Lời cảm ơn Lời cảm ơn

Tôi xin trân trọng cảm ơn trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, xin chân thành cảm ơn khoa sau đại học, khoa Cơ điện trường đại học Nông nghiệp Hà Nội

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến : PGS.TS Trần Mạnh Hùng - Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch là người trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn này

Xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo của khoa Cơ điện trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, các thầy cô giáo của khoa Điện trường đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Tập thể lãnh đạo và công nhân viên của công ty than Uông Bí, công ty than Mông Dương, công ty than Nam Mẫu, công ty than Đầm Vông, công ty than Khe Chàm đã tạo điều kiện cho tôi được thăm quan thực tế, tiếp cận tài liệu

Tôi xin cảm ơn tập thể lãnh đạo và phòng cơ điện công ty than Mông Dương đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm lấy số liệu

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng – Bộ Công thương, Khoa Điện của nhà trường – nơi tôi đang công tác đã tạo mọi điều kiện thận lợi giúp đỡ tôi về tài liệu, tinh thần và thời gian để tôi hoàn thành được khóa học Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận

được ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Bùi Tuấn Anh Bùi Tuấn Anh

Môc lôc

Lời cam ựoanẦẦẦ.i

Lời cảm ơnẦẦẦii

Mục lụcẦẦẦiii

Danh mục bảngẦẦẦ vii

Danh mục hìnhẦẦẦ viii

MỞ đẦU 1

1 Tắnh bức thiết của ựề tài: 1

2 Mục tiêu của ựề tài (các kết quả cần ựạt ựược): 2

3 Nội dung của ựề tài, các vấn ựề cần giải quyết: 2

3.1 Bố cục luận văn 2

3.2 đối tượng, ựịa ựiểm, phương pháp nghiên cứu: 3

3.2.1 đối tượng nghiên cứu 3

3.2.2 địa ựiểm thực hiện ựề tài: 3

3.2.3 Phương pháp nghiên cứu: 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TRUYỀN đỘNG đIỆN đỘNG CƠ MÁY BƠM CÔNG SUẤT LỚN CHO HẦM MỎ 4

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 4

1.1.1 đánh giá của trạm bơm ựối với hầm mỏ ở Việt Nam 4

1.1.2 Hiện trạng sử dụng máy bơm trong hầm mỏ ở nước ta 5

1.2 HỆ THỐNG TRUYỀN đỘNG đIỆN CÁC MÁY BƠM HIỆN CÓ 9

1.2.1 Chất lượng của hệ thống truyền ựộng ựiện máy bơm mỏ hầm lò 9

1.2.2 Hệ thống truyền ựộng ựiện các máy bơm hiện nay 9

1.3 KHỞI đỘNG VÀ DỪNG MÁY BƠM 12

1.3.1 Máy bơm hầm lò 12

1.3.2 Khởi ựộng và dừng máy bơm 14

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG CUNG CẤP ðIỆN VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI 18

2.1 THỰC TRẠNG CUNG CẤP ðIỆN 18

2.1.1 Giới thiệu thực trạng cung cấp ñiện cao áp 6kV Công ty than Mông Dương 18

2.1.2 Giíi thiÖu thùc tr¹ng cung cÊp ®iÖn cao ¸p 6kV c«ng ty than Khe Chµm 23

2.1.3 NhËn xÐt chung 28

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI 29

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ ðÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ðỘNG ðỘNG CƠ 31

3.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH VÀ QUÁ TRÌNH KHỞI ðỘNG ðỘNG CƠ KHỞI ðỘNG BƠM 31

3.1.1 Phương pháp khởi ñộng trực tiếp 31

3.1.2 Khởi ñộng ñộng cơ bằng ñổi nối Υ - ∆ 33

3.1.3 Khởi ñộng ñộng cơ bằng phương pháp dùng MBA tự ngẫu 34

3.1.4 Khởi ñộng ñộng cơ bằng phương pháp dùng cuộn kháng 37

3.1.5 Khởi ñộng ñộng cơ bơm bằng phương pháp dùng ñiện trở phụ 40

3.1.6 Phương pháp khởi ñộng ñộng cơ dùng bộ khởi ñộng Thyristor 42

3.2 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG ðIỆN CHO CÁC MÁY BƠM MỎ HẦM LÒ 44

CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 46

4.1 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 46

4.1.1 Lựa chọn phương pháp ñiều khiển khởi ñộng 46

4.1.2 Dùng bộ Thyristor ñiều khiển tần số ñặt vào Stato ñộng cơ trong quá trình khởi ñộng: 47

4.1.3 Dùng bộ Thyristor ñiều khiển ñiện áp ñặt vào Stator ñộng cơ

trong quá trình khởi ñộng 50

4.2 PHÂN TÍCH PHƯƠNG PHÁP KHỞI ðỘNG GIẢM ðIỆN ÁP ðẶT VÀO ðỘNG CƠ 58

4.2.1 Phân tích phương trình chuyển ñộng của hệ truyền ñộng ñiện máy bơm trong chế ñộ khởi ñộng và dừng 58

4.2.2 Luật ñiều khiển ñiện áp trong các chế ñộ khởi ñộng và dừng máy bơm 61

4.3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 68

4.4 BỘ KHỞI ðỘNG MỀM MCD 3000 CỦA HÃNG DANFOSS 68

4.4.1 Sơ ñồ nguyên lý mạch ñiện của MCD 3000 69

4.4.2 Các chế ñộ làm việc của MCD 3000 70

4.4.3 Thông số kỹ thuật của MCD 3000 72

4.4.4 Thao tác lập trình MCD 3000 73

4.5 BỘ ðIỀU KHIỂN KHỞI ðỘNG MỀM QFE 75

4.5.1 Sơ ñồ nguyên lý của QFE 76

4.5.2 Các chức năng và chế ñộ làm việc của QFE 78

4.5.3 Thông số kỹ thuật của QFE 78

4.6 BỘ ðIỀU KHIỂN KHỞI ðỘNG MỀM QJGR-250-6 78

4.6.1 Thông số kỹ thuật 80

4.6.2 Hướng dẫn thao tác bộ khởi ñộng mềm………81

4.6.3 Khóa liên ñộng an toàn 82

4.6.4 Kích thước bên ngoài và cấu trúc bên trong của bộ khởi ñộng 83

4.7 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 84

4.7.1 Nghiên cứu phương pháp thử nghiệm thiết bị 84

4.7.2 Chọn hiện trường thử nghiệm 84

4.7.3 Chuẩn bị thử nghiệm 85

4.7.4 Chuẩn bị dụng cụ ño ñạc kiểm tra 85

4.7.5 Quy trình thử nghiệm và xác ñịnh các thông số cần thiết 86

4.8 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN ðỘNG ðIỆN MÁY BƠM 90

4.8.1 Mô hình hệ thống truyền ñộng ñiện máy bơm chất lượng cao 90

3.8.2 Giải pháp rút gọn 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

I KẾT LUẬN 93

II KIẾN NGHỊ 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Kết quả ñiều tra hiện trạng cung cấp ñiện một số trạm bơm 8

Bảng 1.2: Một số loại bơm ly tâm ñang sử dụng phổ biến tại các trạm bơm

Bảng 1.3: Kết quả ñiều tra thiết bị khởi ñộng tại một số trạm 16

DANH MỤC HèNH

Hỡnh 1.1: Sơ ủồ cấu trỳc năng lượng trạm bơm 5

Hình 1.2- Sơ đồ cung cấp điện bằng 1 MBA công suất lớn cung cấp cho tất cả các máy bơm của trạm ………6

Hình 1.3 - Sơ đồ dùng nhiều MBA vận hành song song………7

Hỡnh 1.4: Sơ ủồ cấu trỳc hệ thống Tðð mỏy bơm nước mỏ hầm lũ 9

Hỡnh 1.5: Cỏc ủặc tớnh cơ bản của bơm 13

Hỡnh 1.6: ðặc tớnh cơ của ủộng cơ KðB (Mủ) và của mỏy bơm (Mc) 15

Hình 2-1 Sơ đồ trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Mông Dương 20

Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý đo lường phía 35 kV 21

Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý đo lường phía 6kV 21

Hình 2-4 Sơ đồ trạm biến áp 35/6kV công ty than Khe Chàm ……… 24

Hỡnh 3.1: Sơ ủồ khởi ủộng trực tiếp ủộng cơ KðB 3 pha dựng CD hoặc AT 32

Hỡnh 3.2: Sơ ủồ khởi ủộng ủộng cơ bơm bằng ủổi nối Υ - ∆ 33

Hỡnh 3.3: Sơ ủồ nguyờn lý khởi ủộng ủộng cơ bơm bằng MBA tự ngẫu qua 3 cấp (60%; 80%; 100%)Uủm của ủộng cơ 34

Hỡnh 3.4: ðặc tớnh khởi ủộng ủộng cơ 200 kW với ủiện ỏp theo cấp 35

Hỡnh 3.5 : Sơ ủồ khởi ủộng ủộng cơ qua cuộn khỏng 37

Hỡnh 3.6: Khởi ủộng ủộng cơ qua cuộn khỏng cú 3 cấp 39

Hỡnh 3.7: Sơ ủồ ủiều khiển ủộng cơ bơm nước bằng phương phỏp dựng ủiện trở phụ sử dụng khởi ủộng từ và Rơle thời gian 40

Hỡnh 3.8: Sơ ủồ nguyờn lý bộ khởi ủộng Thyristor loại KðT 43

Hỡnh 4.1: Sơ ủồ bộ biến tần thường dựng cho những ủộng cơ cú cụng suất trung bỡnh trở lờn 48

Hỡnh 4.2: Bộ biến tần dựng Thyristor 49

Hỡnh 4.3: Bộ biến tần dựng Thyristor 49

Hỡnh 4.4: (a,b,c,d): Sơ ủồ bộ biến ủổi ủiện ỏp xoay chiều dựng Thyristor 50

Hỡnh 4.5: Sơ ủồ bộ ủiều khiển ðAXC 3 pha ủộng cơ khụng ủồng bộ 51

Hình 4.6: ðồ thị ñiện áp pha và dòng ñiện với tải có ϕ = 450 và góc

ñiều khiển α = 600 và 1200 53

Hình 4.7 a Chế ñộ góc ñiều khiển nhỏ hơn góc giới hạn 54

b Chế ñộ góc ñiều khiển lớn hơn góc giới hạn 54

Hình 4.8 (a,b): Sự phụ thuộc của URA và U1 vào α với các ϕ khác nhau 58

Hình 4.9 : Sơ ñồ khối hệ truyền ñộng máy bơm trong chế ñộ khởi ñộng 58

Hình 4.10 : Họ ñặc tính cơ của ñộng cơ khi ñiều chỉnh ñiện áp 61

Hình 4.11: Vùng giới hạn ñiều khiển ñiện áp 62

Hình 4.12: Họ ñặc tính khởi ñộng bằng phương pháp giảm ñiện áp 63

Hình 4.13 : ðặc tính dòng ñiện quá ñộ của ñộng cơ 64

Hình 4.14: Sơ ñồ nguyên lý mạch ñiện của MCD 3000 69

Hình 4.15: Sơ ñồ nối dây chế ñộ Standard của MCD 3000 70

Hình 4.16: Sơ ñồ nối dây chế ñộ Bypass của MCD 3000 71

Hình 4.17: Sơ ñồ nối dây chế ñộ hãm DC của MCD 3000 72

Hình 4.18: Bộ ñiều khiển lập trình của MCD 3000 75

Hình 4.19: Sơ ñồ nguyên lý mạch ñiện bộ khởi ñộng mềm QFE 76

Hình 4.20: Sơ ñồ ñấu dây chế ñộ Standar của QFE 76

Hình 4.21: Sơ ñồ ñấu dây chế ñộ Bypass của QFE 77

Hình 4.22: a) Chuyển ñổi cách ly tại trạng thái phanh hợp 82

b) Chuyển ñổi cách ly tại trạng thái phanh chia 82

Hình 4.23: Kích thước bên ngoài và cấu trúc bên trong của bộ khởi ñộng 83

Hình 4.24: Sơ ñồ khối của quy trình ño thử nghiệm 86

Hình 4.25 ðặc tính dòng ñiện khởi ñộng ñộng cơ qua cuộn kháng 87

Hình 4.26 ðặc tính ñiện áp khởi ñộng ñộng cơ qua cuộn kháng 87

Hình 4.27 ðặc tính dòng ñiện khởi ñộng bằng phương pháp khởi ñộng mềm 88

Hình 4.28 ðặc tính ñiện áp khởi ñộng ñộng cơ bằng phương pháp khởi ñộng mềm 88

Hình 4.29: Mô hình hệ thống truyền ñộng ñiện máy bơm chất lượng cao 90

MỞ ðẦU

1 Tính bức thiết của ñề tài:

ða số các mỏ hầm lò ở nước ta hiện nay ñang sử dụng nhiều các trạm/máy bơm không có hoặc ñược trang bị thiết bị khởi ñộng chất lượng thấp, thiếu ñồng bộ, mất an toàn trong vận hành và thao tác, ảnh hưởng lớn ñến sản xuất Gần ñây, ở các nước tiên tiến trên thế giới người ta ñã sử dụng rộng rãi các bộ khởi ñộng mềm ñiện tử thông minh ñể ñiều khiển quá trình khởi ñộng và làm việc của máy bơm/quạt gió, cho phép nâng cao hiệu quả giám sát ñiều khiển quá trình vận hành ñảm bảo an toàn, tiết kiệm ñiện năng

và nâng cao tuổi thọ các ñộng cơ và máy bơm công suất lớn

Từ những năm 1980, ở nước ta ñã có các nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ khởi ñộng Thyristor và nhập ngoại, ñưa vào thử nghiệm ứng dụng trong các trạm bơm hầm lò (Nam Mẫu, Mông Dương, Thống Nhất v.v.) Bước ñầu ñã

có những kết quả khả quan Tuy nhiên, các bộ khởi ñộng Thyristor chế tạo trong nước còn nhiều tồn tại, chưa ñược áp dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất…

Gần ñây, trên cơ sở thừa kế những tiến bộ kỹ thuật và công nghệ của nước tiên tiến trên thế giới, một số cơ sở ñã và ñang ñã thí ñiểm lắp ñặt các thiết bị khởi ñộng, ñiều khiển và dừng mềm ñộng cơ máy bơm công suất khoảng (200÷630) kW nhập ngoại, sử dụng trong tưới tiêu thủy lợi và ngành

mỏ (Trạm bơm thủy lợi Văn Thai - Hải Dương, Mỏ than Mông Dương, Mỏ than Vàng Danh, Khe Chàm v.v.) Trong thực tiến vận hành khai thác máy bơm còn gặp nhiều lúng túng trong việc cài ñặt các thông số khởi ñộng/vận hành máy bơm nên chưa ñạt ñược chất lượng và hiệu quả cần thiết theo công

bố của nhà chế tạo

Vì vậy ñề tài : “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng

truyền ñộng ñiện máy bơm nước trong mỏ hầm lò công suất ñộng cơ trên 75kW” mang tính bức thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu của ñề tài (các kết quả cần ñạt ñược):

Nghiên cứu xác ñịnh các ñặc tính khởi ñộng, ñiều khiển và dừng của các thiết bị khởi ñộng cho phép gài ñặt các thông số làm việc của thiết bị, ñề xuất các biện pháp thích hợp nâng cao chất lượng truyền ñộng ñiện của máy bơm công suất lớn trong các mỏ hầm lò, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng ñiện tại các trạm bơm, giảm thiểu các ảnh hưởng xấu tới lưới ñiện, nâng cao ñược tuổi thọ các thiết bị trong hệ thống

3 Nội dung của ñề tài, các vấn ñề cần giải quyết:

3.1 Bố cục luận văn

Chương 1:

Tổng quan tình hình truyền ñộng ñiện ñộng cơ máy bơm công suất lớn cho hầm mỏ trong và ngoài nước Từ ñó hình thành mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Chương 2:

Thực trạng cung cấp ñiện và Phương pháp nghiên cứu triển khai

- ðiều tra khảo sát tình hình cung cấp ñiện trong hầm mỏ Việt nam

Cơ sở khoa học và thực tiễn nghiên cứu triển khai

- Khởi ñộng ñộng cơ công suất lớn

- Nguyên lý cấu tạo, cấu trúc, các chức năng ñiều khiển thiết bị khởi ñộng mềm máy bơm có ñộng cơ công suất lớn và ứng dụng

Chương 4:

Kết quả nghiên cứu triển khai

- Hiện trạng thiết bị khởi ñộng ở các trạm bơm hầm mỏ Việt Nam

- Thực nghiệm xác ñịnh các thông số khởi ñộng/ñiều khiển của máy bơm hầm mỏ

- Giải pháp nâng cao nâng cao chất lượng truyền ñộng ñiện máy bơm nước

mỏ hầm lò ñộng cơ công suất lớn

3.2 ðối tượng, ñịa ñiểm, phương pháp nghiên cứu:

3.2.1 ðối tượng nghiên cứu

Các trạm bơm mỏ hầm lò có công suất trên 75kW

3.2.2 ðịa ñiểm thực hiện ñề tài:

- Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, PTN Cơ ñiện Vilas019-Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch

- Các công ty than Mông Dương, Vàng Danh, Nam Mẫu Tỉnh Quảng Ninh

- Trạm bơm thủy nông Văn Thai – Hải Dương

3.2.3 Phương pháp nghiên cứu:

- Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, thừa kế các thành tựu Khoa học Công nghệ trong và ngoài nước trong lĩnh vực khởi ñộng mềm và ñiều khiển máy bơm công suất lớn trong mỏ hầm lò

- Sử dụng phương tiện kỹ thuật ño lường thử nghiệm hiện ñại trong nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH TRUYỀN đỘNG đIỆN đỘNG CƠ MÁY BƠM CÔNG SUẤT LỚN CHO HẦM MỎ

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG

1.1.1 đánh giá của trạm bơm ựối với hầm mỏ ở Việt Nam

Việt Nam là nước có nhiều tài nguyên khoáng sản, ựặc biệt là nguồn tài nguyên than vô cùng lớn tập trung chủ yếu ở các tỉnh như: Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lạng Sơn Theo thống kê khu vực tỉnh Quảng Ninh với trữ lượng than lớn nhất và tập trung nhiều công ty than, trong ựó ựiển hình như các khu vực Cẩm Phả, Uông Bắ, Mông Dương, Hạ Long, có trữ lượng khai thác than lớn, ựóng góp một phần quan trọng cho ngành công nghiệp khai thác than của tỉnh Quảng Ninh và nền kinh tế của cả nước Cụ thể năm 2011 sản lượng khai thác và tiêu thụ ựạt 47 triệu tấn với doanh số 93.000 tỷ ựồng Năm 2012, trong

9 tháng ựầu năm ựã khai thác ựược 43 triệu tấn than nguyên khai và tiêu thụ ựược 39 triệu tấn với doanh thu 83.000 tỷ ựồng Trữ lượng khai thác than hầm

lò của các khu vực tập trung chủ yếu ở một số công ty lớn ựiển hình như: công ty than Cao Sơn, công ty than đèo Nai, công ty than Nam Mẫu, công ty than Vàng Danh, công ty than Mông Dương Với số lượng lớn việc khai thác gặp rất nhiều khó khăn do mỏ nằm sâu trong lòng ựất, và khi bóc dỡ ựược các lớp ựất ựá và than ựã ựể lại khoảng trống nên nước ựã tràn vào làm việc khai thác không thực hiện ựược Bên cạnh ựó, do ựiều kiện ựặc thù của các mỏ hầm lò có chứa các khắ, bụi gây cháy nổ bầu không khắ trong mỏ như Mêtan (CH4); các khắ ựộc như CO2, S, SO2 Do vậy ựể khai thác ựạt hiệu quả các công ty than phải có hệ thống trạm bơm phòng nổ, tuy nhiên, hệ thống máy bơm phòng nổ và các trang thiết bị ựiện phòng nổ ựầu tư qua nhiều giai ựoạn, khá cũ kỹ chưa ựáp ứng ựược các yêu cầu ngày càng cao của thực tiễn khai thác hiện nay Nhiều trạm bơm ựang sử dựng các thiết bị khởi ựộng chất lượng thấp, thiếu ựồng bộ, ựộ an toàn trong vận hành và thao tác thấp kém, ảnh hưởng lớn ựến chất lượng và hiệu quả khai thác các công trình và máy bơm trong mỏ cần ựược cải tiến và nâng cấp

Ở các nước tiên tiến, người ta ñã áp dụng rộng rãi các hệ thống thiết bị truyền ñộng ñiện, trong ñó có bộ “bộ khởi ñộng mềm” chất lượng cao cho các trạm bơm hầm lò, có tính năng kỹ thuật và ñộ tự ñộng hoá cao, an toàn cho người và thiết bị, ñảm bảo cho hiệu quả sản xuất kinh doanh cao

Việc nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng các thiết bị khởi ñộng bằng ñiện trở, cuộn kháng, biến áp tự ngẫu và bộ khởi ñộng Thyristor trong sản xuất Thiết bị khởi ñộng, ñiều khiển và dừng mềm ñộng cơ máy bơm công suất lớn trên 75 kW

ñã ñược nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm nhằm giảm chi phí ñiện năng, nâng cao ñộ ổn ñịnh, tin cậy và an toàn bước ñầu ñã cho các kết quả khả quan

1.1.2 Hiện trạng sử dụng máy bơm trong hầm mỏ ở nước ta

Hầu hết các trạm bơm ñược cung cấp ñiện từ lưới ñiện 6 ñến 35 kV qua trạm biến áp hạ áp ñặt tại trạm bơm tùy thuộc vào ñặc ñiểm, ñịa bàn cụ thể của các trạm bơm, ña số các trạm bơm ñều xa hệ thống ñường dây tải ñiện (thường 5 ñến 10km) ðể cấp ñiện cho các trạm bơm phải dùng một ñường dây phân nhánh riêng Hầu hết các máy biến áp của trạm bơm ñều sử dụng loại máy biến áp (MBA) ngoài trời (loại MBA bệt) Năng lượng từ lưới ñiện ñược dẫn tới máy bơm theo sơ ñồ khối như hình 1.1:

Hình 1.1: Sơ ñồ cấu trúc năng lượng trạm bơm

1 – Lưới ñiện; 2 – Biến áp hạ thế ; 3 – Trạm phân phối

41 ÷ 4n – Các tủ ñiều khiển máy bơm ; 51 ÷ 5n – Các máy bơm

Cỏc MBA cú nhiệm vụ cung cấp ủủ ủiện năng và ủủ cụng suất ủể ủỏp ứng ủiều kiện khởi ủộng cho cỏc mỏy bơm Thường cụng suất của MBA ủược lắp bằng 125% tổng cụng suất của mỏy bơm

Qua ủiều tra cho thấy ủiện ỏp ra của MBA tại cỏc trạm bơm thường ủặt + 10% Uủm của ủộng cơ ủiện nờn khi số mỏy bơm làm việc ớt sẽ xảy ra tỡnh trạng ủộng cơ làm việc ở chế ủộ quỏ ủiện ỏp Trong thực tế thỡ ủiều kiện này khụng thỏa món

Cỏc trạm bơm hiện nay hầu hết ủược cung cấp ủiện theo cỏc sơ ủồ sau:

Sơ ủồ dựng một biến ỏp cụng suất lớn phục vụ cho tất cả cỏc mỏy bơm của trạm, cũn cỏc phụ tải sinh hoạt thỡ sử dụng một MBA riờng với cụng suất nhỏ hơn hỡnh 1.2

ðối với cỏc trạm bơm loại này thường cụng suất của MBA ủược chọn bẳng tổng cụng suất của cỏc mỏy bơm

Hình 1.2- Sơ đồ cung cấp điện bằng 1 MBA công suất lớn cung cấp cho tất cả các máy bơm của trạm

Các Phụ tải khác hoạt

P 1

35kV (10kV)

Các trạm bơm ñược trang bị theo sơ ñồ này vận hành khá ñơn giản, MBA thường xuyên làm việc ở chế ñộ non tải làm hệ số Cosϕ của trạm thấp

Sơ ñồ cung cấp ñiện như hình 1.3 ñã khắc phục ñược những nhược ñiểm của sơ ñồ hình 1.2 nhưng công tác tổ chức, vận hành song song các MBA khó khăn và phức tạp, nhất là vấn ñề thao tác, ñóng cắt phía ñiện áp cao

Bảng 1.1 : Kết quả ñiều tra hiện trạng cung cấp ñiện một số trạm bơm

Số máy bơm (cái)

Công suất1 máy bơm (kW)

Số MBA (cái)

Công suất MBA (kVA)

dù các thiết bị làm việc có tin cậy và an toàn hơn Nhưng còn nhiều khía cạnh chưa thỏa ñáng như sơ ñồ cung cấp chưa phù hợp, sự ñồng bộ của các thiết bị còn thiếu, hiệu quả sử dụng ñiện còn thấp do các ñộng cơ và MBA thường xuyên vận hành ở chế ñộ non tải

Hiện nay, ở nước ta, lượng ñiện năng hàng năm do các trạm bơm tiêu thụ tải trên 200 triệu kWh Sử dụng ñiện năng hiệu quả, an toàn là những vấn ñề cần phải tiến hành nghiên cứu ñồng bộ và ñầy ñủ Các hệ thống truyền ñộng ñiện cho các máy bơm là các phụ tải tiêu thụ ñiện cần có những biện pháp ñể giảm thiểu những ảnh hưởng không tốt ñến hệ thống cung cấp ñiện

1.2 HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG ðIỆN CÁC MÁY BƠM HIỆN CÓ

1.2.1 Chất lượng của hệ thống truyền ñộng ñiện máy bơm mỏ hầm lò

Chất lượng của hệ thống truyền ñộng ñiện (Tðð) máy bơm có thể căn cứ vào các tiêu chí sau:

1- Hiệu quả sử dụng ñiện, khả năng làm ảnh hưởng xấu ñến chất lượng của lưới ñiện

2- Tính tối ưu các chế ñộ làm việc của hệ (chế ñộ khởi ñộng, vận hành, chế ñộ dừng)

3- Tính mới, tính tiên tiến, mức ñộ tự ñộng hóa

4- Tính năng bảo vệ, ñộ tin cậy, ñộ bền

5- Chi phí ñầu tư, vần hành, bảo dưỡng, sửa chữa

1.2.2 Hệ thống truyền ñộng ñiện các máy bơm hiện nay

Hệ thống truyền ñộng ñiện của các máy bơm nước thuộc loại truyền ñộng ñiện xoay chiều, theo quan ñiểm về năng lượng ñược mô tả bằng sơ ñồ khối cấu trúc như hình 1 4

Hình 1.4: Sơ ñồ cấu trúc hệ thống Tðð máy bơm nước mỏ hầm lò

1 - Bộ khởi ñộng ñộng cơ; 2 - ðộng cơ ñiện; 3 – Bộ truyền lực; 4 – Máy bơm; 5 – Bộ ñiều khiển

Nhìn chung, những ñộng cơ ñược chế tạo vào những thời kỳ những năm

1995 về trước có hiệu suất thấp (thường η ≤ 0,85), hệ số Cosϕ cũng thấp (thường Cosϕ ≤ 0,82) Công suất ñộng cơ dư khá nhiều sơ với máy bơm nên ñộng cơ sử dụng ñiện với hiệu quả khá thấp Một số máy bơm công suất lớn (300 ÷ 630 kW) dùng ñộng cơ ñồng bộ làm việc lưới ñiện áp cao 6kV – 10kV Loại ñộng cơ này hệ số Cosϕ cao hơn (thường Cosϕ ≥ 0,87)

Thiết bị khởi ñộng 1 phụ thuộc vào mức ñộ trang bị, trình ñộ kỹ thuật của thời xây dựng và lắp ñặt máy, công suất, loại ñộng cơ Những trạm bơm hầm lò ñược xây dựng từ những năm 1995 trở về trước hầu hết các bộ khởi ñộng ñều áp dụng các phương pháp khởi ñộng trực tiếp hoặc gián tiếp bằng các thiết bị ñơn giản, chất lượng khởi ñộng kém nay ñã quá cũ kỹ và lạc hậu, các thiết

bị ñóng cắt và ñiều khiển ñã phải sửa chữa, thay thế chắp vá và thiếu ñồng bộ, không an toàn cho người và thiết bị, ảnh hưởng rất lớn ñến hiệu quả làm việc của máy bơm

Thiết bị ñiều khiển 5 cho máy bơm ở những trạm bơm loại trên cũng rất thô sơ và lạc hậu, chủ yếu là ñiều khiển bằng tay, một số ñiều khiển bằng ñiện nhưng cũng chỉ bằng một số công tắc tơ, Rơle thời gian loại cổ, mức ñộ tự ñộng hóa rất thấp, ñộ tin cậy thấp

Các tín hiệu liên lạc giữa ñộng cơ, thiết bị truyền lực, máy bơm với bộ ñiều khiển là các tín hiệu một chiều (không có phản hồi) Thuần túy là các tín hiệu bảo vệ trong chế ñộ làm việc, ña phần các máy bơm loại cũ hoặc máy bơm do Việt Nam chế tạo thì hầu như không có nên việc giám sát quá trình làm việc của máy chỉ phụ thuộc vào kinh nghiệm của người vận hành

Bộ phận truyền lực 3 hiện nay hầu hết các máy bơm nước hầm lò ñều ñược dẫn ñộng thẳng trục không qua các khớp nối mềm có vòng ñàn hồi hoặc trục các ñăng Một số máy bơm công suất lớn ở các trạm ñầu mối có kết cấu

ñộng học dài, ñã có không ít số máy bơm sảy ra sự cố cong trục phải ngưng hoạt ñộng trong thời gian dài làm ảnh hưởng không nhỏ ñến sản xuất

Các máy bơm trong mỏ chủ yếu dùng loại bơm ly tâm hút ñôi ñơn cấp 350S125, Bơm chìm phòng nổ, Bơm ly tâm ñộng cơ phòng nổ LT90-54, Bơm ly tâm ñộng cơ phòng nổ LT280/70, Bơm ly tâm ñộng cơ phòng nổ LT250/105, Bơm ly tâm ñộng cơ phòng nổ LT151/81

Kết quả ñiều tra tình hình sử dụng các loại máy bơm có công suất vừa

và lớn phổ biến hiện nay ở nước ta bảng 1 2

Bảng 1.2: Một số loại bơm ly tâm ñang sử dụng phổ biến tại các trạm

bơm hầm lò hiện nay

Thông số kỹ thuật

Công suất ST

(m3 / h)

H (m)

N (Vg/p)

Hiệu suất

η (%)

Công suất trục

Pa (kW)

Công suất ñộng cơ

Nñcơ (kW)

Qua tổng quan ñiều tra các trạm bơm ta có nhận xét:

ðối với những trạm bơm ñược xây dựng từ những năm 1995 trở về trước, hệ thống truyền ñộng ñiện ñã quá cũ kỹ và lạc hậu, hiệu quả sử dụng ñiện thấp, các thiết bị trong hệ thống ñã phải sửa chữa thay thế nhiều không ñồng bộ Các thiết bị bảo vệ an toàn trong vận hành chưa có, những vấn ñề về

tự ñộng theo dõi, ñiều khiển chưa ñược nghiên cứu lắp ñặt Nói chung, những

loại trạm bơm này có hệ thống truyền ñộng ñiện chất lượng thấp, không ñảm bảo vận hành an toàn cho người và thiết bị

Những máy bơm lớn mới nhập của nước ngoài ña số không có hoặc hiếm phụ tùng thay thế, các máy bơm sản xuất trong nước hệ thống truyền ñộng ñiện ñơn giản , hiệu suất lại thấp Trước những thực trạng hiện nay, về

hệ thống cung cấp, sử dụng ñiện, hệ thống truyền ñộng ñiện các máy bơm công suất vừa và lớn cần phải tiến hành nghiên cứu từng bước, có các giải pháp cải tạo nâng cấp song song với các giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống cung cấp ñiện, nghiên cứu các giải pháp ñể nâng cao chất lượng hệ thống truyền ñộng ñiện máy bơm mỏ hầm lũ công suất vừa và lớn là vấn ñề bức thiết Với những tiêu chí về chất lượng nêu trên, muốn nghiên cứu một cách ñầy ñủ cần phải có sự phối hợp nhiều ñề tài nghiên cứu của nhiều nhà khoa học

Do ñiều kiện về thời gian nên những nội dung trong bản luận văn này chỉ

ñề cập và giải quyết vấn ñề về khởi ñộng mềm, ñiều khiển quá trình mở máy, quá trình dừng máy của ñộng cơ máy bơm công suất lớn

1.3 KHỞI ðỘNG VÀ DỪNG MÁY BƠM

1.3.1 Máy bơm hầm lò

- Các máy bơm hầm lò công suất lớn (từ 75 kW trở lên) hầu hết ñều dùng các loại bơm ly tâm hoặc bơm chìm phòng nổ, máy bơm làm việc dựa trên nguyên lý cánh nâng

Khi máy bơm làm việc, Mômen cản của nước tác dụng lên bánh xe công tác tăng tỷ lệ bình phương với tốc ñộ quay của bơm, theo tài liệu tham khảo [9] biểu thức của Mômen cản Mc như sau:

Mc = Mc (0) + K1ω2

Trong ñó: Mc (0) – Mômen cản tĩnh

ω – Tốc ñộ quay của máy

K1 – Hệ số tỷ lệ

Pñm – Công suất ñịnh mức của bơm

ðường ñặc tính của bơm có dạng hình 1 - 5a Nếu máy bơm làm việc ở chế ñộ ổn ñịnh (n = const) thì cột áp H, công suất N và hiệu suất η là hàm số của lưu lượng Q

Các quan hệ H(Q), N(Q), η(Q) là các ñặc tính thủy lực của máy bơm, ñược biểu diễn trên hình 1-5b Khi thay ñổi số vòng quay của máy bơm sẽ làm thay ñổi lưu lượng Q, công suất trục bơm N và hiệu suất η của máy bơm

Hình 1.5: Các ñặc tính cơ bản của bơm

a, ðặc tính tải ; b, Các ñặc tính thủy lực

Q – Lưu lượng máy bơm (m3/h)

N – Công suất trục bơm (W)

η - Hiệu suất của bơm (η% = 100%

N

Nci

) (%)

Nci – Công suất hữu ích (W)

H – Cột nước công tác của máy bơm (m)

1.3.2 Khởi ñộng và dừng máy bơm

1.3.2.1 Khái quát chung

Nếu khởi ñộng trực tiếp thì dòng ñiện khởi ñộng của ñộng cơ rất lớn, thường bằng từ 4÷7 Iñm của ñộng cơ, làm ảnh hưởng xấu ñến chất lượng lưới ñiện, ñến không chỉ ñộng cơ mà còn các ñộng cơ và các phụ tải khác ñang làm việc trên lưới ñiện Vì vậy, ñối với những ñộng cơ công suất vừa và lớn không cho phép khởi ñộng ñộng cơ trực tiếp

Mặt khác, khi khởi ñộng ñộng cơ, do sự gia tốc về tốc ñộ

dt

dω cùng với

sự tăng của dòng ñiện gây nên ñộ giật

lớn giữa các phần quay của hệ truyền ñộng gây hiểm cho kết cấu cũng như ñộ bền cơ khác làm giảm tuổi thọ và có thể gây sự cố làm hư hỏng các tổ máy hoặc toàn bộ công trình trạm, ñặc biệt ñối với các loại máy bơm có kết cấu ñộng học dài (Trục bơm từ 5÷20m)

Do mômen phụ tải bơm tỷ lệ với bình phương của tốc ñộ nên trong giai ñoạn tốc ñộ thấp (mới bắt ñầu quay) ñộng cơ phải khởi ñộng gần như không tải là chỉ có tăng thêm Mômen quán tính của hệ và mômen cản tĩnh do ma sát gây ra (Mco) Trên thực tế ñối với máy bơm mỏ hầm lò mômen khởi ñộng ban ñầu Mkñbñ (Thời ñiểm bắt ñầu khởi ñộng) thường chỉ cần bằng 20% ñến 30% Mômen cản ñịnh mức Mkñbñ = (0,2÷0,3)Mcñm của máy bơm

Từ ñường ñặc tính cơ của ñộng cơ Mñ và ñặc tính tải Mc của máy bơm

Ta có ñiểm làm việc xác lập của hệ truyền ñộng ñiện máy bơm là ñiểm A trên hình 1- 6

Hình 1.6: ðặc tính cơ của ñộng cơ KðB (M ñ ) và của máy bơm (M c )

Muốn khởi ñộng ñược máy thì tại thời ñiểm bắt ñầu khởi ñộng yêu cầu Mômen khởi ñộng ban ñầu Mkñbñ phải lớn hơn Mômen cản tĩnh Mco

Gia số Mômen ∆M = Mkñbñ - Mco càng lớn thì hiện tượng “giật” bơm tại thời ñiểm bắt ñầu khởi ñộng càng mạnh và dòng khởi ñộng của ñộng cơ ñiện càng lớn, ñó là ñiều bất lợi

Khi dừng bơm, ñể hạn chế sự va ñập của nước lên bánh xe công tác và

hệ số truyền ñộng của bơm do áp lực lớn của cột nước chảy ngược Ta cần bổ xung quán tính cho hệ trong quá trình dừng Muốn vậy, trong quá trình dừng:

Mñh = Mñ - Mc (f

dt

dω phải < 0 - Tức là hệ số giảm dần tốc ñộ rồi về 0) Nếu

dừng trực tiếp (tức là cắt ñộng cơ ra khỏi nguồn ngay tại thời ñiểm cần dừng) thì hiện tượng giật sẽ xảy ra càng mạnh, nếu quán tính cơ của hệ và chiều cao của cột nước càng lớn thì rất nguy hiểm cho các bộ phận truyền ñộng nhất là với hệ có kết cấu ñộng học dài

1.3.2.2 Tình hình trong nước

Hiện nay, các tổ bơm có công suất < 75 kW như Bơm chìm phòng nổ, Bơm ly tâm ñộng cơ phòng nổ LT90-54 …ñều khởi ñộng trực tiếp bằng khởi ñộng từ hoặc Áptômát không có hệ thống bảo vệ, ñây là một trong các nguyên

nhân làm cho các ñộng cơ bị hư hỏng và xuống cấp nhanh Các thiết bị: khởi ñộng từ, áptômát bị cháy tiếp ñiểm, kéo theo những hư hỏng ñường dây và trạm biến áp Vì vậy, hàng năm ñầu tư kinh phí cho việc sửa chữa phần ñiện khá lớn, ngoài ra còn phải sửa chữa cả về cơ khí như thay thế bạc, trục, ổ bi… Một số trạm bơm lớn ñược xây dựng trước ñây do nước ngoài giúp chúng ta thiết kế và lắp ñặt, sử dụng bơm ly tâm tồn tại ở Việt Nam từ những năm 1980 Cho tới nay, hệ thống này phần lớn ñã bị hư hỏng Các trạm bơm còn tồn tại thì hệ thống khởi ñộng bằng biến áp tự ngẫu tay quay chuyển ñổi thành cuộn kháng nhiều nấc Qua ñiều tra các bộ khởi ñộng các máy bơm trung bình và lớn tại một số ñịa bàn khu vực mỏ ta có số liệu sau: (bảng 1.3)

Bảng 1.3: Kết quả ñiều tra thiết bị khởi ñộng tại một số trạm

kW

Số lượng

Công suất,

Cuộn kháng Khởi ñộng mềm QJGR-150-6

Những năm 1990, hệ thống khởi ñộng cho ñộng cơ bơm 200kW bị hư hỏng hàng loạt Trên thế giới ñã xuất hiện thiết bị khởi ñộng bằng Thyristor

Hệ thống này bước ñầu ñưa vào hoạt ñộng có ưu ñiểm hơn hệ thống cũ

Nhưng do sản xuất ñơn chiếc, linh kiện thiếu thốn, chắp vá không ñồng

bộ, việc duy trì bảo dưỡng khó khăn, thực tế các bộ khởi ñộng Thyristor vẫn còn nhiều tồn tại, chưa mang lại hiệu quả như mong muốn

Năm 2003, ñề tài nghiên cứu khởi ñộng ñộng cơ bơm bằng Thyristor và ghép nối với máy tính thành công, nhưng mới chỉ dừng ở mức thử nghiệm ở phòng thí nghiệm trên thiết bị có công suất nhỏ

Hầu hết các bộ khởi ñộng ñược trang bị từ trước ñến những năm gần ñây chỉ có chức năng duy nhất là khởi ñộng, không có chức năng ñiều khiển quá trình làm việc và quá trình dừng bơm Một số ít trạm bơm mới ñược xây dựng

và lắp ñặt trong thời gian gần ñây sử dụng các máy bơm nhập từ nước ngoài ñược trang bị ñồng bộ thiết bị khởi ñộng mềm với nhiều tính năng rất ưu việt

1.3.2.3 Nước ngoài

Hiện nay, trên thế giới ñã có nhiều hệ thống truyền ñộng ñiện (TTð) máy bơm rất hiện ñại, mức ñộ tự ñộng hóa cao, nhiều hàng sản xuất chế tạo thiết bị khởi ñộng và kèm theo các chức năng khác phục vụ hoạt ñộng của ñộng cơ ñiện 3 pha mang lợi ích kinh tế lớn VD: Thiết bị khởi ñộng và ñiều khiển ñộng cơ của MOTOROLA (Mỹ), SIEMEN (ðức), TOSHIBA, MITSUBITSI (Nhật), LG (Hàn Quốc) Mỗi loại thiết bị ñều có ñặc trưng riêng, phụ thuộc vào công nghệ khác nhau Vì vậy, việc lựa chọn cần có sự sàng lọc phù hợp với từng loại thiết bị công nghệ Ở nước ta chưa thể chế tạo

và sản xuất ñược phần mềm của thiết bị này, chủ yếu vẫn là nhập khẩu ñồng

bộ [17; 20; 21; 23] Vì vậy việc tiếp tục nghiên cứu, thực nghiệm thiết bị khởi ñộng mềm ñiều khiển và dừng máy bơm là rất cần thiết Là một trong các nhằm nâng cao chất lượng truyền ñộng ñiện máy bơm hầm lò

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG CUNG CẤP ðIỆN VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI

2.1 THỰC TRẠNG CUNG CẤP ðIỆN

2.1.1 Giới thiệu thực trạng cung cấp ñiện cao áp 6kV Công ty than Mông Dương

1 Sơ ñồ cung cấp ñiện trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Mông Dương

Tất cả các phụ tải của công ty ñều ñược cung cấp ñiện từ phía 6 kV ở trạm biến áp 110/35/6 kV thuộc Sở ðiện lực Quảng Ninh quản lý ðặt tại Mông Dương cách trung tâm mỏ 250m ðiện áp 6 kV từ trạm biến áp ñược ñưa tới trạm phân phối trung tâm mặt bằng, bằng hai ñường cáp ngầm 671 và

672 Một ñường cáp làm việc, một ñường cáp dự phòng

Trong trạm biến áp 110/35/6 kV ñặt hai máy biến áp ñược vận hành song song tổng công suất ∑Sñm = 40.000 kVA Thông số kỹ thuật 2 máy biến áp ñược cho trong bảng (2-1):

Bảng 2-1

Mã hiệu máy

biến áp

S dm (MVA)

U cdm (kV)

U tdm (kV)

U Hdm (kV)

Nguồn ñiện dự phòng của mỏ:

Do mỏ có một số phụ tải loại một như trạm bơm thoát nước, trạm quạt gió chính cho khai thác lò giếng mức sâu - 100m

Nguồn ñiện dự phòng của mỏ gồm hai nguồn sau:

-Nguồn dự phòng thứ nhất là trạm biến áp 35/6 kV do mỏ quản lý, trạm biến áp này ñược cung cấp từ hai ñường dây 373 và 374 kéo từ giáp khẩu Hòn Gai về tới trạm và chỉ ñóng ñiện cho mỏ khi trạm 110/35/6 kV bị sự cố mất ñiện Trong trạm dự phòng 35/6 kV có ñặt hai máy biến áp dầu của Trung Quốc, thông số kỹ thuật của máy biến áp ñược cho trong bảng (2-2):

áp

Tổ nối dây Sơ cấp Thứ cấp U N %

SJ - 1800 -

Sơ ñồ trạm biến áp 35/6 kV ñược cho trên hình (2-1):

373

374 CC-35

điện áp cho mạch đo lường phía 6kV và mạch điều khiển Các thông số kỹ thuật của máy biến áp cho trong bảng (2- 3):

Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý đo lường phía 35 kV

Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý đo lường phía 6kV

- Nguồn điện dự phòng thứ hai: Gồm có hai trạm phát diezen: trạm phát

điện thứ nhất Г66 gồm ba máy phát với công suất mỗi máy S = 675kVA

P = 540kW các máy này hoạt động đồng thời và hoà điện về trạm phân phối trung tâm Một mặt bằng 6 kV nhờ tủ hóa KY - 60 trạm này chỉ cung cấp

điện cho các phụ tải loại I

Trạm thứ hai: có kí hiệu CW - 170

Có công suất S = 2200 kVA, P = 1760kW

Trạm biến áp khắc phục đ−ợc nh−ợc điểm của trạm Г66 nó có thể cung cấp điện cho tất cả các phụ tải mỏ Một trong hai trạm chỉ làm việc khi hai nguồn điện 110/35/6kV và trạm 35/6kV bị sự cố mất điện

2 Giới thiệu mạng điện 6kV

Mạng điện 6kV cung cấp cho các phụ tải đ−ợc bố trí theo mạng hình tia Hệ thống mạng gồm 10 khởi hành đang hoạt động thông số của các khởi hành nh− bảng (2-4):

Bảng 2- 4

(km)

Số động cơ cao áp (chiếc)

2.1.2 Giới thiệu thực trạng cung cấp điện cao áp 6kV công ty than Khe Chàm

1 Sơ đồ cung cấp điện trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Khe Chàm

Điện cao áp cung cấp chính cho Công ty than Khe Chàm được cung cấp

từ phía thanh cái 35kV của trạm biến áp Mông dương 110/35/6kV (thuộc điện lực Quảng Ninh quản lý), được đưa tới trạm biến áp chính của mỏ bằng hai

sẽ đưa máy biến áp BAD-6300 vào vận hành cung cấp điện cho phụ tải mỏ

Sơ đồ trạm biến áp 35/6kV công ty than Khe Chàm được cho trong hình (2 - 4)

Th«ng sè kü thuËt cña m¸y biÕn ¸p 35/6kV C«ng ty than Khe Chµm

I ®m (A)

I c¨t

kA

M¸y biÕn ¸p tù dïng 1 BDA-50-35/0,4 0,05 35/0,

U ®m (kVA) M· hiÖu

m¸y biÕn

¸p

Sè l−îng (c¸i)

S ®m (kV)

Tæ nèi d©y

S¬

cÊp

Thø cÊp

U N (%)

I 0 (%)

phòng, nếu nhu cầu phụ tải thấp thì sẽ đóng 1 máy phát, phát ra điện áp 0,4

kV và được tăng áp bởi máy biến áp tăng áp có công suất 2500 kVA- 0,4/6,3

kV Nếu nhu cầu phụ tải lớn thì sẽ đóng 2 máy phát có công suất : 2x2500 kVA và được tăng áp bởi máy biến áp tăng áp có công suất 5000 kVA- 0,4/6,3 kV

Như vậy các mỏ được cung cấp điện từ hệ thống điện quốc gia, bằng các đường dây 110 kV dẫn về các trạm biến áp vùng 110/35/6 kV; từ các trạm biến áp vùng, điện năng theo hai tuyến đường dây 6 kV hoặc 35 kV (một làm việc, một dự phòng) được dẫn về trạm biến áp chính 35/6 kV của mỏ

Với hệ thống cung cấp điện như vậy thì việc cung cấp điện cho mỏ đến thanh cái phía 35 kV hoặc 6kV của trạm biến áp chính là liên tục, thời gian mất điện chỉ bằng thời gian cần thiết để đóng nguồn dự phòng và không đáng

kể đối với điều kiện mỏ hầm lò Mặt khác mỗi mỏ còn có trạm máy phát để cung cấp điện cho mỏ, do vậy các mỏ hầm lò vùng Mông Dương - Cẩm Phả - Quảng Ninh được cung cấp điện liên tục tin cậy

2 Giới thiệu mạng điện 6kV

Công ty than Khe Chàm có 3 trạm phân phối trung tâm 6kV cấp điện cho các phụ tải điện trạm +32, trạm biến áp đặt trong hầm lò mức -100,-225

Số hiệu và chức năng của các tủ điện cao áp cho trong bảng (2-7) :

Bảng 2-7

Số hiệu tủ Chức năng của các tủ cao áp

Tủ 1,15 Cấp điện đến trạm phân phối trung tâm mức +32

Tủ 8 Cấp điện ra công ty than Thống Nhất

Tủ 9 Cấp điện ra tuyến I của XN than Tân Lập

Tủ 11,12 Tủ cầu dao, máy cắt phân đoạn

Tủ 19 Cấp điện ra tuyến II của XN than Tân Lập

Công ty than Khe Chàm hiện có 8 khởi hành 6kV đang hoạt động thống kê các khởi hành được cho trong bảng (1-8):

Các khởi hành của mỏ đều được sử dụng đường dây trên không kết hợp với cáp bọc chì Cách bố trí như vậy là đơn giản và linh hoạt cho việc đấu phụ

tải vào mạng Tổng chiều dài mạng điện 6 kV ở các mỏ và chiều dài mạng kể

từ trạm biến áp chính đến phụ tải xa nhất không lớn

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU TRIỂN KHAI

ðể thực hiện cỏc nội dung nghiờn cứu của ủề tài cần thiết phải kết hợp ủiều tra khảo sỏt hiện trường với nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng cỏc phương tiện kỹ thuật hiện ủại trong ủo lường thử nghiệm và xử lý

số liệu

1 Phương phỏp tiếp cận

Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu và cỏc thành tựu khoa học cụng nghệ tiờn tiến trong và ngoài nước, nghiờn cứu cỏc giải phỏp ứng dụng kỹ thuật cụng nghệ tiờn tiến phự hợp với ủiều kiện thực tiễn trong mỏ hầm lũ nước ta

Trờn cơ sở ủặc ủiểm, ủặc thự vận hành khai thỏc ở cỏc trạm bơm nước

ta, cỏc thụng số ủặc tớnh của hệ thống truyền ủộng ủiện hiện cú, cỏc thành tựu khoa học của nước ngoài, sử dụng cỏc thiết bị, cỏc phương tiện kỹ thuật hiện ủại trong ủo lường và xử lý số liệu

2 ðối tượng và phương phỏp ủiều tra khảo sỏt

ðối tượng là cỏc trạm bơm mỏ cú mỏy bơm cụng suất từ 75 kW trở lờn Chủ yếu ở cỏc cụng ty than lớn Do số lượng mỏy bơm chủ yếu tập trung ở khu vực này Ngoài ra, ủiều kiện ủịa hỡnh ở cỏc mỏ cú nhiều vựng ủồi nỳi và rất phức tạp Mặt khỏc, do ủiều kiện về thời gian nờn khụng thể mở rộng phạm vi ủiều tra khảo sỏt

ðịa ủiểm nghiờn cứu khảo sỏt với số lượng trạm bơm Cú tớnh chất ủiển hỡnh

về vị trớ ủịa lý, kiểu loại mỏy bơm, ủặc thự trang bị, cụ thể tại cỏc trạm bơm ở cỏc

mỏ như Nam Mẫu, Vàng Danh, Mụng Dương, Khe Chàm, Mạo Khờ…

Cỏc thiết bị khởi ủộng cú vai trũ quan trọng trong hệ thống truyền ủộng ủiện, ủiều tra ủỏnh giỏ hiện trạng hệ thống chủ yếu tập trung vào giải quyết cỏc vấn ủề về khởi ủộng, ủiều khiển quỏ trỡnh làm việc và dừng ủộng cơ ủiện kộo mỏy bơm dựa trờn cỏc chỉ tiờu:

1- Giới hạn cho phép của dòng ñiện khởi ñộng Ikdmax, ñộ sụt ñiện áp lưới; phạm vi ñiều chỉnh Imin; Imax so với dòng ñịnh mức Iñm của ñộng cơ; 2- Các ñặc tính khởi ñộng Mk(t); ik(t); ω(t) tốt;

3- Va ñập (Mômen va ñập) trong quá trình khởi ñộng phải nhỏ;

4 - Thời gian khởi ñộng ngắn, sụt áp lưới ñiện nhỏ;

5- Vận hành ñơn giản, an toàn, tin cậy;

3 Nghiên cứu thực nghiệm

Sử dụng các phương tiện kỹ thuật và thiết bị ño hiện ñại trong nghiên cứu, thử nghiệm các thông số như ñiện áp, dòng ñiện, thời gian trong các chế ñộ: khởi ñộng, làm việc dài hạn, chế ñộ dừng của máy bơm trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường Trên cơ sở ñó ñưa ra gải pháp kỹ thuật ñể nâng cao chất lượng và hiệu quả hệ thống truyền ñộng ñiện máy bơm

4 Trang thiết bị sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm

1- Máy ño ñiện vạn năng (U, I, cosϕ, P, Q): Fluke41 (Mỹ)

Dải ño: ðiện áp: 0÷600V, sai số 0,5%; Dòng ñiện: 0,1÷1000 A, sai số 0,5%; Công suất P: 1÷ 600kW, sai số 1%; cosϕ: 0÷1,0; sai số 1%

2- Cad ño lường: DAQ- A1- 16E- 4 (Mỹ)

08 kênh DC, DảI ño: ±10 V, sai số 0,1%

3- Máy tính xách tay: OMNIBOOK-800 (Mỹ)

4- Máy ño tốc ñộ cầm tay: TACH- 4A (Mỹ)

Dải ño: 5 Hz÷500kHz, sai số 0,1%