POWER industy 1-2/2013

1-2/2013 (6) WIOSNA-LATO 2013ISSN: 2084-7165

energetyka w przemyśle

tematy numeru

wen

tyla

cja

klim

atyz

acja

w górnictwie podziemnym

utr

zym

anie

ru

ch

u

energia z ziemi LNG Silesia

W programie Forum m.in.:- realizacja inWestycji siecioWych woparciuośrodkiwłasneidotacjeunijne.- służebnośćprzesyłu–praktyczneaspektyzawieraniaumów.- technologie,materiałyiurządzeniaorazmożliwościich zastosowaniawremontachimodernizacjachsieci iwęzłówcieplnych.- ograniczaniestratwsieciachciepłowniczych.- systemynadzoruikontroliukładówprzesyłu idystrybucjiciepła.- metodyocenystanutechnicznegoukładówciepłowniczych.

wprogramiewarsztatów:- aktualneprzepisyopodatkuVat orazustalanieizatwierdzanietaryfwzakresiedziałalności przedsiębiorstwciepłowniczych.- marketingpraktycznyifunkcjonowaniebok-ów wprzedsiębiorstwachciepłowniczych.

zwiedzanieinstalacjigeotermalnychgeotermiiuniejówniezabraknie:- aktualnychtematów- ciekawychiotwartychdyskusji- dobrejatmosferyigorącychźródeł

aktualizowane informacje na www.apbiznes.pl

dr inż. Andrzej Tor

mgr Bogdan Myśliwiec

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

O poprawie efektywności wydobycia węgla kamiennego Z prof. Marianem Turkiem rozmawia Janusz Zakręta

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

Niestety odpowiedź na to pytanie znajdziemy tylko i wyłącznie w decy-zjach politycznych.

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

Mając na uwadze dotychczasowe decyzje polityczne w zakresie energe-tyki, trudno oczekiwać aby w przypadku węgla argumenty branży przeko-nały 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 repre-zentować, 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 kraju- oby jak najdłużej - to należy zrobić wszystko by realizować to w sposób najbardziej efektywny i bezpieczny.

Właściwa wentylacja wyrobisk górniczych wynikająca z zastosowa-nia 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 dzia-łalności 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 wydaj-ność i pozwalają jeszcze efektywniej wykorzystać energię.

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

Janusz Zakręta

REDAKCJAul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórz

tel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 [email protected]

RADA PROGRAMOWA Przewodniczący: prof. Włodzimierz Błasiak (KTH)

prof. Stanisław Nawrat (AGH)

REDAKTOR NACZELNY Janusz Zakręta tel. 608 664 129

SEKRETARZ REDAKCJIAleksandra Wojnarowska tel. 535 094 517

PRACOWNIA GRAFICZNA PROGRAFIKA.com.pl

DRUK Drukarnia Wydawnictwa NOWINY

ul. Olimpijska 20, 41-100 Siemianowice Śl.

WYDAWCAAgencja Promocji Biznesu s.c.

ul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórztel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 85

www.apbiznes.pl

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

...Czy węgiel będzie przyszłością polskiej energetyki?

Janusz Zakrę[email protected]

polecamy również

strona 37

strona 6

foto

: Age

ncja

Pro

moc

ji Bi

znes

u

Coaltrans Poland 2013Czasopismo POWERindustry pełni-

ło 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

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 elektrycz-ne wentylatorów i pomp

18 Ekonomia i bezpieczeństwo na bocznicach kolejowych

20 Szacowanie niepewności. Kopalniane pomiary wentylacyjno-klimatyczne

24 Metody oceny zagrożenia ciepl-nego w podziemnych zakładach

52 LNG SILESIA ...skumulowana energia z ziemi

54 Zagospodarowanie metanu w SEJ SA Część II

57 Gaz koksowniczy i gaz nadmiarowy Energetyka w Koksowni Przyjaźń

61 Europejski stół węglowy

62 Modernizacja elektrociepłowni Mikołaj

65 Poprawa Efektywności Wydobycia Węgla Kamiennego – fotorelacja z konferencji

66 Nowoczesne Kotłownie – fotorelacja z konferencji

górniczych na przykładzie KWK „Mysłowice-Wesoła”

28 Zawiesiny lodowe do chłodzenia powietrza w kopalni

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

37 Zintegrowany system ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urządzeń – narzędziem wspoma-gającym niezawodność mająt-ku produkcyjnego w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

spis treści

węgla kamiennego i jego pozycji na rynku światowym.

W wielu występieniach podkreślano konieczność wdrażania wysokozaawan-sowanych technologii przetwarzania węgla na paliwa lotne i płynne.

Zgodnie twierdzono, że era wy-korzystania węgla jako paliwa kotło-wego dobiega końca i niezbędne jest o wiele bardziej efektywne korzysta-nie z tego dobra.

B a r d z o i s t o t n y m p u n k t e m konferencji były również panele poświęcone tematyce logistyki. Pod-kreslano, że Polska może skorzystać na transporcie węgla np. rosyjskiego ale niezbędne są poważne zmiany w funkcjonowaniu kolei.

Nie zabrakło również prezentacji największych polskich spółek wę-glowych n.t. planowanych inwestycji i restrukturyzacji.

patronat medialny

klonferencji

4 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl1-2 / 2 0 13

o r g a n i z at o r :@

p o l e c a

II FORUM TECHNOLOGII CIEPŁOWNICZYCH

Remonty i modernizacjesieci i węzłów cieplnych

14-15 listopada SPA Termy Uniejów

www.apbiznes.pl

p o l e c a

o r g a n i z a t o r :@

Międzynarodowe Targi Górnictwa

10-13 wrześniaKatowice

www.ptg.info.pl

p o l e c a

o r g a n i z a t o r:@

II KonferencjaPOPRAWA EFEKTYWNOŚCI

WYDOBYCIA WĘGLA KAMIENNEGO

16-17 stycznia 2013Lublin

www.apbiznes.pl

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

Termalne przetwarzanie odpadów z odzyskiem

energii zyska na znaczeniu w Polsce. Frost & Sullivan prognozuje rozwój rynku spa-larni WTE w latach 2015-2016

Problemy wynikające z rosnących ilości odpadów komunalnych (ang. muni-cipal 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). Ustawodaw-stwo Unii Europejskiej oraz regulacje prawne poszczegól-nych krajów również sprzy-jają powstawaniu spalarni wykorzystujących odpady komunalne jako potencjalne źródło energii.

Według raportu 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 ener-gii wzrosną do 4,94 mld USD.

Obecnie jedynie od 7 do 8 procent odpadów ko-munalnych w Polsce ulega utylizacji termalnej – głównie w cementowniach, które zdo-minowały krajowy rynek. Rok 2012 nie był najlepszym czasem dla sektora, gdyż wiele firm uczestniczących w przetargach stanęło w ob-liczu 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 posta-ci świadectw pochodzenia energii (m.in. zielone certyfi-katy) są jedną z bezpośrednich przyczyn rozwoju rynku WTE. Wartość zielonych certyfika-tów 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.

„Ostatnio na polskim rynku gospodarki odpadami komunalnymi obserwuje się narastający trend odchodze-nia od kierowania materiału na składowiska –około 66 procent materiału w 2012 roku zostało poddane skła-dowaniu. 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 składowa-nych odpadów komunalnych oraz zachęty do generowania energii odnawialnej. Termal-ne przetwarzanie materiałów z odzyskiem energii jest coraz częściej postrzegane jako atrakcyjne rozwiązanie w zakresie gospodarowania odpadami.” – stwierdza Monika Chruściak, analityk Frost & Sullivan.

Pomimo wielu korzyści wysokie koszty początkowe

oraz ryzyko inwestycyjne związane przede wszystkim z długim czasem zwrotu n a k ładów dot yc ząc yc h rozwiązań WTE mogą być przeszkodą dla potencjal-nych inwestorów. Ponadto, w przeszłości (lata 70-80 XX w.) spalarnie WTE budziły silny sprzeciw społeczny ze względu na potencjalne szkodliwe oddziaływanie na środowisko. Opór lokal-nych mieszkańców był i w niektórych przypadkach jest nadal jednym z głównych wyzwań dla rozwoju rynku spalarni WTE.

Niemniej jednak prze-twarzanie stałych odpadów komunalnych z efektem otrzymania energii elek-trycznej i ciepła zyskuje coraz większą popularność, w mia-rę 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 wytwór-cami energii. Jej celem jest tworzenie spójnych, zintegrowanych rozwiązań dotyczących przetwarzania i utylizacji termicznej od-padów oraz infrastruktury oczyszczania powietrza. Tego rodzaju rozwiązania zapewnią niższe poziomy emisji zanieczyszczeń, przyczynią się do opty-malnej efektywności pro-cesów oraz zagwarantują zwrot kosztów inwestycji w zakładanym przedziale czasowym.

Więcej informacji nt. raportu można uzyskać:

Joanna LewandowskaCorporate Communications

tel. +48 22 481 62 [email protected]/FrostSullivanPL

foto

: chr

omas

tock

51 -2 / 2 0 13e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

Energia z odpadów

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

Największym obciążeniem koszto-

wym w górnictwie węgla kamiennego

są koszty pracy, dlatego bardzo waż-

nym obszarem obniżania kosztów

wydobycia jest wzrost wydajności

pracy. W tym zakresie musi być popra-

wiona organizacja pracy - w niektórych

kopalniach efek tywny czas pracy

górnika to tylko 3,5 godziny. Ważna

jest więc w tym zakresie poprawa

systemów przewozu załogi na dole

kopalń. Redukcja kosztów związana z

organizacją pracy absolutnie nie może

jednak odbywać się kosztem bezpie-

czeństwa pracy górników. Stwarza to

szereg problemów logistycznych, które

trzeba wziąć pod uwagę.

Inne obszary obniżenia kosztów

wydobycia to racjonalizacja zużycia ener-

gii, na przykład poprzez optymalizację

modelu odstawy i transportu urobku,

modernizację sieci wentylacyjnej. Jako

jedną z dróg obniżenia kosztów wymienia

się również modernizację i odtwarzanie

parku maszynowego (przestoje spowodo-

wane usterkami wynikającymi ze zużycia

maszyn i urządzeń znacząco wpływają

na wzrost kosztów). Duże znaczenie ma

również jakość zakupywanego sprzętu.

Bezdyskusyjna jest potrzeba inwestowania

i odnawiania parku maszynowego.

Mówiąc o kosztach w górnictwie,

powinniśmy patrzeć na koszty jednost-

kowe – na ich obniżenie firmy mogą

wpływać nie tylko pracując nad redukcją

poszczególnych pozycji kosztowych, ale

również zwiększając wolumen wydoby-

cia, bowiem w górnictwie koszty stałe

są szczególne wysokie.

Czy są jeszcze jakieś proste i nie wymagające dużych na-kładów finansowych metody poprawy efektywności?

W perspektywie coraz gorszej

koniunktury, odłożona w czasie lub

zaniechana powinna być eksploatacja

tych partii złóż, które będą skutkowa-

ły wysokimi nakładami, na przykład

posiadającymi krótkie wybiegi ścian.

Chyba, że wiąże się to z rygorami

w zakresie zagrożenia tąpaniami czy

innymi specyficznymi uwarunkowaniami.

W ramach modernizacji istniejącej

infrastruktury możliwe są dalsze działania

prowadzące do uproszczenia modelu

kopalni, obejmujące na przykład:

• zmniejszenie liczby szybów i pozio-

mów w kopalniach,

Z prof. Marianem Turkiem rozmawia Janusz Zakręta

O poprawie efektywności wydobycia węgla kamiennego

foto

: net

tg.p

l

inwest ycje w energet yce i pr zemyśle

Prof. Marian Turekjes t dziekanem Wydziału Organizacji i Zarządzania Politechniki Śląskiej a także pełni funkcję Pełnomocnika NACZELNEGO DYREKTORA DS. GÓRNICTWA w Głównym Instytucie Górnictwa. Obszar jego zainteresowań badaw-czych obejmuje organizację i ekonomikę górnictwa. Był m.in. prezesem prezesem Państwo-wej Agencji Restrukturyzacji Górnictwa Węgla Kamiennego (PARGWK) oraz wiceprezesem zarządu Kompanii Węglowej. Od lutego br. pełni funkcję prze-wodniczącego rady nadzorczej Kompanii Węglowej SA.

6 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl6 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl1-2 / 2 0 13

r ozmowa numerug ó r n i c t w o

O poprawie efektywności wydobycia węgla kamiennego

• zmniejszenie sumarycznej długości

wyrobisk korytarzowych.

Liczba szybów, ich rozmieszcze-

nie, funkcja oraz wyposażenie muszą

zapewniać optymalne wykorzystanie

zdolności wentylacyjno-transportowej.

Kolejnym ważnym elementem poprawy

efektywności produkcji górniczej jest roz-

ważenie liczby poziomów. Zmniejszenie

liczby poziomów będzie prowadziło do

skrócenia sieci wyrobisk korytarzowych.

Wpłynie to niewątpliwie na obniżenie

kosztów utrzymania i przewietrzania

wyrobisk.

Z kolei, drążenie i utrzymanie wy-

robisk korytarzowych stanowi jeden

z najważniejszych czynników w funkcjo-

nowaniu kopalń. Znaczny udział kosztów

wykonywania robót korytarzowych

w kosztach produkcji górniczej wynika

z dużej liczby osób zatrudnionych przy

tych robotach oraz wysokich kosztów

materiałowych. Zmniejszenie praco-

chłonności robót i obniżenie kosztów

materiałowych, wpłynie na znaczne

obniżenie kosztów, z jednej strony

poprzez obniżenie ilości i zakresu robót,

a z drugiej poprzez poprawę organizacji

robót i możliwą do zrealizowania zmianę

systemu obudowy. Dla zapewnienia

powyższych warunków konieczna jest

modyfikacja systemów planowania

technicznego.

Ze względu na potencjalne skutki,

poważnym działaniem, powinno być

podwyższenie mocy produkcyjnych

skupionych w jak najmniejszej liczbie

przodków wybierkowych w kopalniach.

Korelacja kompleksowo-zmechanizowa-

nej technologii produkcji i właściwa jej

organizacja stanowi podstawę wzrostu

wydajności pracy i obniżenia kosztów.

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

W zakresie kosztów pracy, najczęściej

pojawia się argument wprowadzenia

sześciodniowego tygodnia pracy, który

pozwoli na lepsze wykorzystanie kapitału

zaangażowanego w kopalnie.

Duże możliwości w tym obszarze

niosą motywacyjne systemy wynagro-

dzeń w górnictwie, które należą obecnie

do rzadkości. Należy stworzyć część

zmienną w zarobkach pracowników,

aby wzrastała efektywność. Biorąc pod

uwagę znaczny udział kosztów stałych

w górnictwie, każda dodatkowo wydobyta

tona węgla niemalże wprost przekłada się

na dodatkowy zysk dla spółki i redukcję

kosztu jednostkowego wydobytej tony.

Korzystne dla przemysłu wydobywczego

byłoby wprowadzenie systemu motywa-

cyjnego, w większym stopniu związanego

z efektami ekonomicznymi. W obecnym

systemie brakuje powiązania płacowych i

pozapłacowych bodźców motywacyjnych

z efektami wykonywanej pracy. Ponadto,

wielość elementów płacowych sprawia,

iż system wynagrodzeń nie jest klarowny.

Modyfikacja ta powinna iść w kierunku

uproszczenia systemu płac, zwiększenia

jego elastyczności, wzrostu składników

wynagrodzeń powiązanych z warunkami

geologiczno-górniczymi (zagrożeniami

naturalnymi) i wynikami pracy uzyskiwa-

nymi przez poszczególnych pracowników.

Co można poprawić w zakresie metod zarządza-nia i organizacji produkcji/wydobycia?

W zakresie zarządzania i organizacji

produkcji należy szukać efektów synergii i

oszczędności, co nie jest łatwe, zważyw-

szy na wymogi technologii wydobycia

głębinowego. Dodatkowo, węgiel kamien-

ny w dużym stopniu wydobywa się spod

terenów zurbanizowanych. Kopalnie

schodzą z wydobyciem coraz głębiej,

co wiąże się z koniecznością ponoszenia

coraz wyższych kosztów.

7e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 71 -2 / 2 0 13e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

Duże znaczenie w sferze zarządzania

ma polityka handlowa spółek węglowych.

Nie wolno bowiem zapominać o przy-

chodach. Kiedy koszty stałe są wysokie,

to każda wydobyta i sprzedana tona

węgla przyczynia się do poprawy wyniku.

W zakresie polityki handlowej należy

rozważyć kwestie sprzedaży węgla z

polskich kopalń na eksport.

Po stronie kosztowej należy zmierzać

w kierunku uzmienniania kosztów, by

przedsiębiorstwa górnicze były lepiej

przygotowane na potencjalne wahania

cen związane z globalną sytuacją ekono-

miczną. Uzmiennianie kosztów to w dobie

zmienności cen węgla i niepewności co

do globalnej sytuacji makroekonomicznej

naturalne działanie, które powinno być

podejmowane przez zarządy spółek gór-

niczych. Kluczowe działania zmierzające

do uzmiennienia kosztów to programy

motywacyjne i outsourcing.

W zakresie zarządzania majątkiem

przedsiębiorstwa górnicze powinny

dokonać przeglądu swoich aktywów i

sprzedać zbędne oraz najmniej rentowne

aktywa i projekty, zwłaszcza gdy nie są w

stanie opłacalnie produkować węgla przy

spodziewanym poziomie cen rynkowych.

Takie działania mogą także podnieść

sprawność organizacyjną i elastyczność,

czyli zdolności adaptacyjne do nowych

zmienionych warunków w otoczeniu.

Do zmian ukierunkowanych na poprawę

efektywności wydobycia można także

zakwalifikować działania podejmowane

w sferze transportu i logistyki. Głównym

celem tych działań ma być realizacja

efektu skali i w rezultacie redukcja kosztów

w tych obszarach. Możliwości te obejmują

zarówno rozwiązania kompleksowe, jak i

przedsięwzięcia o ograniczonym zakresie:

• Tworzenie zintegrowanych systemów

logistycznych obsługujących nieza-

wodnie i efektywnie wszystkie ogniwa

procesu produkcyjnego.

Utworzone w przedsiębiorstwach

górniczych Centra Logistyki, któ-

rych zadaniem jest realizacja zaku-

pów materiałowych i sprzętowych

dla wszystkich przedsiębiorstw

górniczych tworzących spółkę oraz

racjonalizacja procesu zarządzania

zapasami w spółce wpływa na

zmniejszenie kosztów logistyk i

w tym zakresie. Poza tymi najistot-

niejszymi działaniami, Centrum

Logistyki kieruje pracą magazynów

oraz prowadzi gospodarkę złomową

i zagospodarowuje niewykorzysta-

ny majątek spółki.

• Integrac ję systemów odstawy

urobku poszczególnych zakładów

górniczych, która umożliwi redukcję

nadmiarowych zdolności techno-

logicznych transportu pionowego

i przeróbki mechanicznej urobku,

związanych ze zmniejszeniem ob-

łożenia, ilości remontów i kosztów

zużycia materiałów.

Działania takie już podjęto lub planuje

się zrealizować w wielu kopalniach.

Jedną z metod doskonalenia funk-

cjonowania przedsiębiorstwa górniczego

mogłoby być również zmodyfikowanie

systemu zarządzania kosztami, zorien-

towane na:

• monitorowanie kosztów i przychodów

w ujęciu procesowym,

• budżetowanie zadań r zeczo -

wych i f inansowych na każdym

p oz iom ie p ro dukc j i i sy temu

organizacyjnego,

• wykorzystanie uzyskanych informa-

cji nie tylko do analiz ex post, ale

przede wszystkim do analiz ex ante,

wspomagających realizację celów

i strategii.

Czy stosowane maszyny i urządzenia, ich stan tech-niczny i wydajność, spełniają wymagania co do efektywno-ści? Czy nasze górnictwo ma tutaj wiele do zrobienia?

Można stwierdzić, że w górnictwie

węgla kamiennego są stosowane nowo-

czesne maszyny i urządzenia. Bynajmniej

nie oznacza to jednak, że w tym zakresie

nie można wprowadzić już żadnych

ulepszeń.

Jak już wspomniano szansą dla

polskiego Górnictwa jest obniżenie

kosztów produkcji. Jednym ze sposobów

osiągnięci takiego celu (nadal) może być

wprowadzanie do eksploatacji nowo-

czesnych rozwiązań konstrukcyjnych

maszyn, automatyzacji procesów produk-

cyjnych tam, gdzie jest to możliwe oraz

stosowanie innowacyjnych systemów

na przykład transportowych, odstawy

urobku czy przewietrzania.

Z pewnością, w każdej kopalni można

poddać analizie funkcjonującą w niej

organizację pracy maszyn i urządzeń,

pod kątem jej optymalizacji. Celem

i wynikiem takiej optymalizacji powin-

no być zwiększenie czasu efektywnej

pracy przodków eksploatacyjnych.

Przykładowo, w danej kopalni mogą

występować tzw. „wąsk ie gard ła”

w procesie produkcyjnym, które można

wyeliminować na przykład poprzez zasto-

sowanie innych, wydajniejszych maszyn

lub zmianę organizacji pracy.



r ozmowa numerug ó r n i c t w o

Marcin Płoneczka

Inżynier Energetyk JSW S.A. KWK Pniówek


wentylacja i klimatyzacja w górnictwie


W roku 2000 uruchomiono insta-

lację centralnej klimatyzacji wyrobisk

dołowych bazującą na skojarzeniu

układu energetyczno-ciepłowniczego

z układem chłodniczym. Mimo upły-

wu trzynastu lat od uruchomienia

jest to nadal unikalne rozwiązanie

w górnictwie polskim podlegające sys-

tematycznej rozbudowie technicznej

zarówno w części powierzchniowej

jak i dołowej.

Koncepcja klimatyzacji wyrobisk dołowych

Zespół naukowy Katedry Górnictwa

Podziemnego Akademii Górniczo-Hutniczej

w Krakowie w 1999 roku opracował dla

kopalni dokumentację techniczną skojarzo-

nego układu energetyczno-chłodniczego

dla klimatyzacji poziomu 830 a następnie

w 2006 roku dokumentację techniczną

rozbudowy części dołowej skojarzonego

układu energetyczno-chłodniczego w

celu likwidacji zagrożenia temperaturo-

wego i poprawy warunków klimatycznych

w wyrobiskach na poziomie 1000.

W opracowaniach przedstawiono

szczegółową analizę istniejących oraz pro-

gnozowanych warunków klimatycznych w

wyrobiskach dołowych kopalni „Pniówek”

w zakresie planowanej eksploatacji

pokładów do poziomu 1000.

Przeprowadzona prognoza warunków

klimatycznych jest podstawą do określe-

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.

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

g ó r n i c t w o

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

Silnik gazowy typ TBG 632 V16 MWM DEUTZ

Chłodziarki absorpcyjne firmy YORK

11e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 1-2 / 2 0 13

nia zapotrzebowania na moc chłodniczą

dla prowadzonych i planowanych robót

górniczych i wyboru koncepcji klimaty-

zacji wyrobisk dołowych.

Obecnie kopalnia realizuje wydoby-

cie węgla z poziomu wydobywczego

830. Analiza stanu wentylacji wyrobisk

podziemnych dowiodła, że sposób

przewietrzania jest właściwy z uwagi

na występujące zagrożenia naturalne.

Prognoza warunków klimatycznych

w re jonach p r z ygotowawczych

i eksploatacyjnych na poziomie 1000

w partiach C, K-3, W-1, P-1 wyka-

zała, że od roku 2009 sumaryczne

zapotrzebowanie na moc chłodniczą

w wyrobiskach przewietrzanych

z poziomu 1000 do roku 2017 wynosi

6,3 MW. Zapotrzebowanie na moc

chłodniczą w wyrobiskach przewie-

trzanych z poziomu 830 w tym okresie

wynosić będzie 2,7MW.

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

gdzie są prowadzone roboty górnicze.

Na poszczególnych poziomach warunki

klimatyczne kształtują się następująco:

• na poziomie 705

– temperatura górotworu minimalna

Tgmin

= 30oC

– temperatura górotworu maksy-

malna Tgmax

= 34,5oC

– temperatura górotworu średnia

Tgśrednia

= 32,06oC

• na poziomie 830


Tgmin = 33,2oC


malna Tgmax

= 39oC


Tgśrednia

= 36,15oC

• na poziomie 1 000


Tgmin = 40oC


malna Tgmax

= 48,6oC


Tgśrednia

= 44,84oC

Średni stopień geotermiczny pomię-

dzy poziomami wynosi Γ = 23,1 m/oC.

Wskaźniki klimatyczne K dla pozio-

mów wydobywczych.

• poziom 830 K = 4,12

• poziom 1 000 K = 11,0

zaliczają kopalnię „Pniówek do kopalń

o dużym zagrożeniu klimatycznym.

Uruchomiony w 2000 roku układ

składał się z:

• dwóch silników gazowych firmy DEUTZ

ENERGY GmbH typu TBG 632V16

z generatorami elektrycznymi firmy A.Van

Kaick o mocy elektrycznej 2x 3,2 MW,

• dwóch linii chłodniczych o mocy

chłodniczej 2 x 2,5 MW w skład

każdej linii chłodniczej wchodzą:

– chłodziarka absorpcyjna brom-

kowo-litowa ciepłowodna firmy

YORK typu YIA HW 3B3 zasilana

ciepłem uzyskanym z chłodzenia

silników o parametrach 85/70oC,

– chłodziarka absorpcyjna brom-

kowo-litowa gorącowodna firmy

YORK typu YIA HW 6C4 zasilana

ciepłem uzyskanym ze spalin z sil-

ników o parametrach 125/100oC,

– chłodziarka sprężarkowa amonia-

kalna firmy YORK typu YLC 717

SE-SD 64 WCOC,

• t ró jkomorow y hydrostat yczny

podajnik cieczy firmy SIEMAG typ

DRKA 200.

W 2007 roku rozbudowano po-

wierzchniową część układu o:

• trzeci silnik gazowy DEUTZ ENERGY

GmbH typu TCG 2032V16 z genera-

torem elektrycznym firmy A.Van Kaick

o mocy elektrycznej 3,9 MW,

• instalację tzw. „FREE COOLING”

z chłodnicami glikolu typu DFCV/

S9026-S616B o mocy chłodniczej

1,5 MW dla to = 0oC.

W 2008 roku dobudowano trzecią

linię chłodniczą o mocy chłodniczej

2,5 MW w skład której wchodzą:

• chłodziarka absorpcyjna bromkowo-

-litową firmy Broad typu BDH 700,

• chłodziarka absorpcyjna bromkowo-

-litową firmy Broad typu BDH 1663,

• chłodziarka sprężarkowa amoniakal-

na firmy Grasso RT Gmbh PB-2B.

Chłodziarka absorpcyjna firmy BROAD AC

Chłodziarka sprężarkowa firmy Grasso



W 2009 roku rozbudowano dołową

część układu o:

• trójkomorowy hydrostatyczny podaj-

nik cieczy firmy SIEMAG typ P.E.S

DN250

W 2010 roku rozbudowano po-

wierzchniową część układu klimatyzacji:

• budowa czwartego etapu chłodni-

czego zwiększający moc chłodniczą

o 2 x 1,66 MW (chłodziarki sprężar-

kowe firmy Grasso).

Obecnie skojarzony układ ener-

getyczno-chłodniczy charakteryzuje

(4 silnik gazowy uruchomiony w 2011 roku

o mocy 4 MW nie uczestniczy w procesie

energetyczno-chłodniczym):

• moc elektryczna 10,3 MW

• moc cieplna 11,2 MW

• moc chłodnicza 10,7 MW

(2,5 MW obecnie jako rezerwa)

Wytworzona energia elektryczna

kierowana jest do układu elektroener-

getycznego kopalni, natomiast ciepło

z chłodzenia silnika i ze spalin wyko-

rzystywane jest w pierwszej kolejności

jako energia napędowa w chłodziarkach

absorpcyjnych.

W przypadku braku odbioru lub

ograniczenia zapotrzebowania na chłód,

ciepło może być oddawane do istniejącej

sieci ciepłowniczej. Podczas postoju

silnika gazowego chłodziarki absorpcyjne

mogą być zasilane ciepłem dostarczo-

nym z ciepłowni „Pniówek”. W razie awarii

jednej z chłodziarek medium chłodnicze

można skierować do obejścia, omijając

uszkodzoną chłodziarkę, dzięki czemu

instalacja może być nadal eksploatowana

z ograniczoną mocą chłodniczą.

Medium chłodnicze w instalacji

klimatyzacji wyrobisk dołowych stanowi

woda lodowa schładzana:

• w chłodziarce absorpcyjnej cie-

płowodnej z temperatury 18oC do

14,5oC,

• w chłodziarce absorpcyjnej gorą-

cowodnej z temperatury 14,5oC do

4,5oC,

• w chłodziarce sprężarkowej śrubowej

amoniakalnej z temperatury 4,5oC do

1,5oC i kierowana za pomocą pomp

obiegowych wody chłodniczej do

części dołowej skojarzonego układu

energetyczno– chłodniczego.

Dla przeniesienia mocy chłodniczej

5 MW wymagany jest przepływ wody

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

450 m3/h. Woda lodowa transportowana

jest izolowanym rurociągiem DN 300 do

szybu Ludwik a następnie wysokociśnie-

niowym rurociągiem DN300 odpowiednio:

• dla poziomu 830 do trójkomorowego

podajnika cieczy DRKA 200 firmy

SIEMAG zlokalizowanego w chodniku

transportowym II (- 853m).

• dla poziomu 1000 do trójkomorowego

podajnika cieczy P.E.S 250 firmy SIEMAG

zlokalizowanego w komorze urządzeń

klimatyzacyjnych poziom 1000.

Trójkomorowe hydrostatyczne podaj-

niki cieczy na poziomie 830 i na poziomie

1000 pracują w układzie równoległym

z odpowiednim podziałem mocy chłodni-

czej wynikającym z zapotrzebowania na

moc chłodniczą na poziomach.

Podajniki cieczy firmy SIEMAG odpowied-

nio redukują ciśnienia wody z wielkości wyni-

kającej z wysokości słupa wody (między 10-12

MPa) w rurociągu prowadzonym z powierzchni

do wielkości ciśnienia występującego w sieci

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

w zamkniętym obiegu dołowym wymuszają

pompy obiegowe wody chłodniczej dla

poziomu 830 typu OWH200/3 a dla poziomu

1000 typu OW200/4.

Temperatura wody za śluzą ciśnienio-

wą SIEMAG wynosi ok. 3oC. Izolowane

rurociągi obiegu wtórnego o średnicach

odpowiednio:

• DN 250, 200 w przekopach głównych,

• DN 150 w przekopach kierunkowych,

• DN100 w wyrobiskach eksploata-

cyjnych.

zasilają zimną wodą następujące urzą-

dzenia chłodnicze:

• chłodnice powietrza typu DV 290K

o nominalnej wydajności chłodniczej

250 kW każda,

wentylacja i klimatyzacja

g ó r n i c t w o

Dołowe chłodnice powietrza zasilane woda lodową z centralnej klimatyzacji

Schemat insta-lacji centralnej klimatyzacji do schładzania wyro-bisk dołowych w kopalni „Pniówek”

Rurociągi DN300 obiegu pierwotnego centralnej klimatyzacji przy # Ludwik


• 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.

Temperatura wody na wejściu do

chłodnic wynosi od 4 do 6oC, a na

wyjściu od 12 do 18oC. Schłodzenie po-

wietrza przepływającego przez chłodnicę

wynosi od 6 do 10oC. Ilość schłodzo-

nego 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 powie-

trzu przez co opuszczające chłodnicę

powietrze ma mniejszą wilgotność niż

na wlocie co wpływa decydująco na

komfort pracy.

Ogrzana w chłodnicach powietrza

woda transportowana jest nieizolo-

wanymi rurociągami o stosownych

średnicach, przez automatyczne filtry

wody firmy Itien-Brieden (sterowanie

pneumatyczne, filtracja zanieczyszczeń

powyżej 0,3mm) do trójkomorowych

hydrostatycznych podajników cieczy

firmy SIEMAG, a następnie po zmia-

nie ciśnienia rurociągiem DN 300

na powierzchnię. Woda chłodnicza

powracająca z dołu do chłodziarek na

powierzchni ma temperaturę w zależ-

ności od obciążenia cieplnego chłodnic

w przedziale 14-18oC.

W zależności od parametrów atmos-

ferycznych 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 poszczegól-

nych chłodziarek absorpcyjnych. Gdy

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-

ni stopień otwarcia zaworu regulacyjnego

na strumień płynący bezpośrednio na

bloki agregatów absorpcyjnych i na stru-

mień płynący do instalacji „freecooling”

(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.


Zastosowanie stacji uzdatniania wody

umożliwia uzyskanie oczyszczonej wody,

poprzez jej demineralizację w procesie

odwróconej osmozy, dla potrzeb m.in.

wytwarzania emulsji olejowo-wodnej

do zasilania sekcji obudów zmecha-

nizowanych. Odwrócona osmoza to

technologia w której zanieczyszczona

woda przenika przez półprzepuszczalną

membranę. Jednak zanim woda znajdzie

która zapewnia ciągłą pracę urządzeń w

hydraulicznym obiegu ścianowym przy

wyeliminowaniu przerw wynikających z

wymiany zanieczyszczonych wkładów

filtracyjnych oraz czyszczenia układów

hydrauliki sterowniczej.

Dzięki trwałości, stabilności, nieza-

wodności oraz wysokiej jakości wody

przygotowanej w stacji wydłużamy

czas eksploatacji urządzeń kompleksu

wydobywczego.

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.

SUW-2 Stacja uzdatniania wody

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

Praca bez SUW-02

Praca z SUW-02

się w kontakcie z membraną, przepływa

przez filtry rewersyjne, które zatrzymują

zanieczyszczenia o większym gabarycie.

Stacja uzdatniania wody SUW-2

w pełni zautomatyzowanym procesie

poprzez zastosowanie sterownika

mikroprocesorowego zapewnia usu-

nięcie zanieczyszczeń mechanicznych,

organicznych, bakterii oraz grzybów. W

następstwie wytrącenia i unieszkodli-

wienia bakterii oraz grzybów potrafimy

przygotować emulsję olejowo-wodną,

Adam Ślusarz

WICHARY Technologies Sp.z o.o


utrzymanie ruchu

g ó r n i c t w o

Jan Zawilaki Tomasz Zawilak

Politechnika WrocławskaInstytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych

Maszyny te mają takie same gabaryty

i mogą zastąpić silniki indukcyjne przez

prostą wymianę. Pokazano charaktery-

styki eksploatacyjne silnika synchronicz-

nego wzbudzanego magnesami trwałymi

średniej mocy P=160 kW. Charakteryzuje

się on lepszymi parametrami eksploata-

cyjnymi tj. większym współczynnikiem

mocy, większym współczynnik iem

sprawności oraz mniejszym prądem

pobieranym z sieci.

Dzięki prostej budowie i niezawodnej

pracy silniki indukcyjne mają powszechne

zastosowania w przemysłowych napę-

dach elektrycznych. Ich zasada działania

wymaga dostarczenia energii biernej

indukcyjnej. W niektórych silnikach

indukcyjnych (o dużej liczbie biegunów

pola magnetycznego) moc bierna może

stanowić nawet ok. 60 % mocy pozor-

nej. Niedopasowanie silnika do układu

napędowego powoduje pogorszenie re-

lacji między dostarczaną energią czynną

a bierną. Zmniejsza się sprawność

przetwarzania energii co w dużej skali

przemysłowej powoduje wzrost kosz-

tów oraz uszczuplenia zasobów mocy

w systemie elektroenergetycznym.

Związane to jest jednocześnie z więk-

szym zanieczyszczeniem środowiska

spowodowanym zwiększoną emisją CO2.

Dlatego wiele ośrodków badawczych

zajmuje się poszukiwaniami nowych,

energooszczędnych rozwiązań kon-

strukcyjnych maszyn elektrycznych

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

szczególnego znaczenia w napędach

elektrycznych o pracy ciągłej, w których

niewielka poprawa sprawności sumarycz-

nie pozwoli na duże oszczędności energii.

Celem pracy jest poszerzenie wie-

dzy nt. energooszczędnych silników

elektrycznych o nowych strukturach

obwodów magnetycznych wzbudzanych

magnesami trwałymi, których wdrożenie

pozwoli na znaczne zmniejszenie zużycia

energii. Silniki te mają być dostosowane

jako zamienne z powszechnie stosowa-

nymi silnikami indukcyjnymi.

Silniki synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi

Poszukiwanie nowych struk tur

maszyn elektrycznych umożliwiających

zastąpienie silników indukcyjnych zde-

terminowane jest postawionym celem,

a mianowicie uzyskaniem napędów

energooszczędnych i niezawodnych.

Uzyskan ie s i ln ików napędow ych

o sprawności większej niż sprawność

obecnie stosowanych energooszczęd-

nych silników indukcyjnych wymaga

użycia w ich strukturach nowoczesnych

materiałów, a w szczególności magnesów

trwałych. Ponadto silniki powinny być

przystosowane do zmiennego obciążenia

tych napędów tzn. mieć niezmienną

sprawność w dużym zakresie zmian

obciążenia pozwalającą na racjonalizację

zużycia energii. Niezawodność silników

powinna być nie mniejsza i eksploatacja

nie gorsza niż silników indukcyjnych co

oznacza możliwie najprostszą konstrukcję

poszukiwanych nowych struktur maszyn.

Budowa silników synchro-nicznych wzbudzanych magnesami trwałymi

Budowa układu mechanicznego

oraz stojana jest identyczna jak silnika

indukcyjnego. W stojanie umieszczone

jest uzwojenie tego samego rodzaju

a jedynie zwojność dobrano do aktual-

nych warunków magnetowodu. Różnica

w budowie wirnika wynika z konieczności

umieszczenia magnesów trwałych. Po-

nieważ przyjęto, że silniki tego typu mają

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.

Energooszczędne napędy elektryczne wentylatorów i pomp


16 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl



być uruchamiane przez bezpośrednie

włączenie do sieci zasilającej, to ich

rozruch odbywa się przez wytworzenie

momentu asynchronicznego. Moment

ten wytworzony jest przez uzwojenie

klatkowe ułożone w wirniku podobnie jak

w silniku indukcyjnym. Dobór uzwojenia

klatkowego umożliwiający kompensację

momentu hamującego od magnesów

trwałych (liczba i wymiary prętów uzwo-

jenia) jest przedmiotem wielu prac m.in.

[7, 8]. Wypełnienie magnetowodu wirnika,

względy konstrukcyjne i technologiczne

determinują ułożenie magnesów [9].

Pierwsze modele maszyn zbudo-

wano dla małych mocy, które można

wykonać niewielkim nakładem środków

finansowych a także zbadać w warun-

kach laboratoryjnych [10]. Pozytywne

wyniki uzyskane w silnikach małej mocy

skłoniły autorów do próby wykonania

silników większej (średniej) mocy tj.

ponad 100 kW. W modelach t ych

wykorzystano konstrukcję mechaniczną

oraz magnetowód stojana typowego

silnika indukcyjnego. W silniku tym

zaprojektowano nowy wirnik, w którym

umieszczono magnesy trwałe (rys. 1 i 2).

Badania modelu silnika synchronicznego z magnesami trwałymi średniej mocy

Model si lnika synchronicznego

z magnesami trwałymi o mocy znamio-

nowej P=160 kW napięciu znamionowym

U=500 V przebadano w laboratorium

przemysłowym.

Charakterystyki pomierzono podczas

biegu jałowego a wyniki pomiarów

zestawiono w tabeli 1.

Silnik ten poddano próbie nagrze-

wania przy obciążeniu bezpośrednim.

Pomiary temperatury wykonano przez

pomiar rezystancji uzwojenia stojana

a wyniki zestawiono w tabeli 2.

W badanym silniku zastosowano

izolację klasy F ale do danych zna-

mionowych przyjęto dopuszczalną

temperaturę pracy odpowiadającą klasie

izolacji B tj. qdop = 130oC. Z wykonanych

pomiarów nagrzewania bezpośredniego

silnika wynika, że jest on niewykorzystany

termicznie z bardzo dużym zapasem

tj. ok. 50oC.

Tab. 2.

Wyniki pomiarów badanego silnika podczas obciążenia bezpośredniego mocą znamionową

Wykres prądu stojana podczas

rozruchu bezpośredniego silnika sprzę-

żonego i obciążonego mocą wentylatora

pokazano na rysunku 3.

Rys. 3.

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

Na r ysunkach 4, 5 pokazano

charakterystyki eksploatacyjne ba-

danego silnika zmierzone w pełnym

zakresie zmian obciążenia bezpo-

średniego i porównano je z silnikiem

indukcyjnym.

nrU0 I0 P0

cosj0V A kW

12 450 28,5 2,946 0,13313 461 21,0 2,936 0,17514 473 12,7 2,924 0,28115 485 5,2 2,871 0,65616 496 5,2 2,847 0,64117 504 9,9 2,891 0,33618 514 16,7 2,833 0,19119 524 24,1 2,871 0,13120 536 32,8 2,869 0,09421 561 52,3 2,973 0,059

Tab. 1.

Zestawienie wy-ników pomiarów

charakterystyk biegu jałowego

badanego silnika

Rys. 1.

Rys. 2.

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

utrzymanie ruchu

g ó r n i c t w o

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, Synchroni-zation, 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 pre-mium 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 Confe-rence 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 Na-ukowe 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 si lnika 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 induk-cyjnego oraz synchronicznego z magnesami trwałymi i rozruchem bezpośrednim - badania eksperymentalne. Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 2007, nr 77, s. 277-282.

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

Tab. 3.

Zestawienie danych znamionowych silnika indukcyjnego i synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi

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

Rodzaj silnika IndukcyjnySynchroniczny z magnesami

trwałymi

Wielkość jedn.Wartość

Fabryczny Oblicz. Pom.

Napięcie znamion. V 500 500

Prąd znamion. A 240 190 192

Moc znamion. kW 160 160

Cosj --- 0,81 0,996 0,984

η % 95,1 97,2 97,6

Podsumowanie i wnioskiW tabeli 3 zestawiono parametry eks-

ploatacyjne badanego silnika synchronicz-

nego z magnesami trwałymi i porównano

je z odpowiadającymi parametrami silnika

indukcyjnego tej samej mocy.

Na podstawie porównania charakte-

rystyk i parametrów silnika indukcyjnego

i synchronicznego z magnesami trwałymi

można stwierdzić, że:

• w silniku synchronicznym kompensuje

się moc bierną pobieraną z sieci (zwięk-

sza współczynnik mocy z 0,81 do 0,984),

• współczynnik mocy jest praktycz-

nie stały w całym zakresie zmian

obciążenia,

• w silniku synchronicznym zwiększa

się współczynnik sprawności (z 0,951

do 0,976),

• sprawność jest praktycznie stała

w całym zakresie zmian obciążenia,

• zmniejsza 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



Grzegorz Smal

WICHARY Technologies Sp.z o.o

Czas trwania załadunku lub rozła-

dunku pojedynczego wagonu wynosi

niejednokrotnie kilkadziesiąt minut, co

przy zastosowaniu lokomotywy powoduje,

że efektywny czas jej pracy wynosi tylko

kilka procent. Powoduje to generowanie

olbrzymich, niepotrzebnych kosztów zwią-

zanych z załadunkiem, rozładunkiem czy

przeładunkiem towarów. Niejednokrotnie

wypożyczenie lokomotywy do obsługi skła-

du waha się od 1000 do nawet 2500 PLN

za ośmiogodzinną dniówkę. W związku z

tym dodatkowe koszty powstające w ciągu

miesiąca liczone są w dziesiątkach tysięcy

złotych. Również względy związane z

ekologią (hałas, zadymienie, emisja gazów)

przemawiają za tym, żeby ograniczyć udział

lokomotyw spalinowych podczas prac

manewrowych na bocznicach.

Alternatywnym rozwiązaniem są

urządzenia przetokowe zwane przecią-

garkami. Ze względu na rygorystyczne

przepisy dotyczące bezpieczeństwa

i ochrony środowiska, na rynku euro-

pejskim jest niewiele firm oferujących

takie rozwiązania. Firma WICHARY

Technologies Sp. z o.o. z siedzibą w

Pyrzowicach w woj. śląskim oferuje

właścicielom i obsłudze bocznic sze-

roką gamę zarówno pojedynczych, jak i

w pełni zautomatyzowanych zespołów

urządzeń obsługujących bocznice.

ManewryManewrowanie pojedynczymi wago-

nami, czy też całymi składami za pomocą

przeciągarek w istotny sposób zmniejsza

koszty wykonywania tych operacji.

Przeciągarki linowe pozwalają na prze-

taczanie w jednym lub w obu kierunkach

zarówno pojedynczych wagonów jak i

całych składów oraz pozycjonowania ich

bez udziału lokomotywy. Współpracują

z urządzeniami SRK, różnego rodzaju

wagami wywrotami i innym sprzętem

przeładunkowym. Są w stanie w lokal-

nych warunkach przemieszczać i pozy-

cjonować na stanowisku obsługowym

składy kilkudziesięciu wagonów o masie

całkowitej zestawu nawet 2000 ton.

Umożliwiają manewrowanie na łukach

oraz na spadkach i wzniesieniach terenu.

Brak dodatkowych kosztówKolejną zaletą takich rozwiązań jest

brak dodatkowych kosztów związanych

z wykonywanymi operacjami na stanowi-

skach przeładunkowych. Nie ma bowiem

potrzeby zatrudniania dodatkowej,

specjalnie wyszkolonej obsługi. Urzą-

dzenia są proste w obsłudze i po krótkim,

kilkugodzinnym szkoleniu, pracownicy

obsługujący mogą przystąpić do pracy.

Nowatorskie rozwiązania i zastosowanie

radiowego sterowania, które firma oferuje

w standardzie, pozwala na zredukowanie

obsługi na stanowisku przeładunkowym

do jednego pracownika. Konstrukcja

wózka przetokowego umożliwia przeję-

cie składu i uwolnienie go w dowolnym

miejscu strefy manewrowej. Dzięki

takiemu rozwiązaniu obsługujący jest

w stanie kontrolować prace z każdego

punktu, co w sposób istotny zwiększa

bezpieczeństwo.

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

ekonomia i bezpieczeństwo na bocznicach kolejowych


utrzymanie ruchu

g ó r n i c t w o


ŚrodowiskoWażnym atutem takich urządzeń jest

także znikomy wpływ na środowisko

naturalne. Dzięki stosowaniu materiałów

obojętnych dla przyrody, stosowaniu

olejów i smarów biodegradowalnych,

pozostajemy w zgodzie z przyrodą, na

co firma WICHARY Technologies Sp. z

o.o. zwraca szczególną uwagę.

Systemy przetokoweW zależności od przeznaczenia

systemy przetokowe różnią s ię.

Standardowo wózek przeciągarki

zabudowuje się w międzytorzu. Może

wówczas poruszać się po dodatkowych

szynach o prześwicie 900 - 1000mm

zamontowanych na podkładach. Takie

rozwiązanie pozwala ograniczyć do

minimum ingerencję w infrastrukturę

torowiska. Istnieje również możliwość

wykorzystania tejże infrastruktury.

Wówczas, po niewielkich modyfika-

cjach, wózek przeciągarki porusza

się po wewnętrznych obrysach torów

głównych, bez konieczności montażu

dodatkowych szyn.

W wielu wypadkach stosuje się

również systemy przetokowe zabudo-

wane obok torowiska, w dodatkowych

szynach o prześwicie 150 - 200mm. Takie

rozwiązanie daje bardzo dużo możliwości.

Pozwala bowiem na przemieszczanie

składów przez rozjazdy kolejowe. W tym

wypadku jednak wózek przeciągarki ma

możliwość uchwycenia wagonu tylko z

jednej strony. Takie rozwiązanie ogranicza

możliwość przetaczania składów o

dużych masach.

ZaletyNiewątpliwie zaletą wszystkich insta-

lacji oferowanych przez firmę WICHARY

Technologies Sp. z o.o. jest prostota

wykonania. Istotną różnicą w porównaniu

do innych przeciągarek oferowanych na

rynku jest wyeliminowanie kosztownych,

trudnych w zabudowie i skomplikowanych

w utrzymaniu układów hydraulicznych do

kontroli naciągu liny. Dzięki zastosowaniu

siłowników elektrycznych sprzężonych

z układami tensometrycznymi można

bardzo dokładnie regulować siłę naciągu

liny, a także kontrolować i na bieżąco

korygować naprężenia i wyciągnięcie liny.

Umożliwiają utrzymanie odpowiedniej siły

naciągu zarówno w czasie przetaczania

dużych składów, jak i podczas biegu

jałowego wózków przeciągarek. Takie

układy w znaczący sposób wydłużają

żywotność i sprawność urządzeń. Nie

wymagają właściwie żadnej obsługi okre-

sowej, a także nie stanowią zagrożenia

dla środowiska naturalnego.

Warto zapamiętaćPodsumowując, instalacje przeto-

kowe marki WICHARY Technologies

w dużym stopniu usprawniają prace

przeładunkowe na bocznicach kolejo-

wych. Pozwalają znacznie zaoszczędzić

czas i koszty związane z eksploatacją

lokomotyw spalinowych. Są przyjazne dla

środowiska naturalnego, a ich obsługa

nie wymaga wysokich kwalifikacji.

dr inż. Sławomir Gajosiński

mgr inż. Maciej Nowysz

KGHM CUPRUM Sp. z o.o. – Centrum Badaw-czo-Rozwojowe

Szacowanie niepewności

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.

Kopalniane pomiary wentylacyjno-klimatyczne

1 -2 / 2 0 1320 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl


Błąd i niepewność pomiaru

Zgodnie z fundamentalną zasadą

metrologii, żadnej z wielkości fizycz-

nych nie można zmierzyć z absolutną

dokładnością. Wartości wszystkich

pomiarów, a w konsekwencji również

wielkości fizycznych wyznaczanych na

ich podstawie, obarczone są błędem

pomiarowym. Błąd pomiaru definiuje się

jako różnicę między wynikiem x pomiaru

i wartością prawdziwą xo wielkości

mierzonej. Ogólnie, błąd pomiaru można

traktować jako wielkość (zmienną)

losową, zawiera on bowiem szereg

składowych, o charakterze zarówno

systematycznym jak i przypadkowym.

Błędy przypadkowe spowodowane są

losowym oddziaływaniem dużej liczby

trudno uchwytnych czynników zakłóca-

jących, których wpływ może zmieniać się

z pomiaru na pomiar. Błąd przypadkowy

wyniku pomiaru może być zmniejszony

przez wielokrotne powtarzanie pomiarów

i przyjęcie jako wyniku końcowego

średniej arytmetycznej z serii wyników.

Średnia arytmetyczna jest również

zmienną losową, ale jej rozrzut wokół

wartości prawdziwej jest mniejszy, zatem

można traktować ją jako poprawny wynik

pomiaru.

Ponieważ nie jest znana dokładna

wartość xo wielkości mierzonej, po-

jęcie błędu pomiarowego jest mało

użyteczne i w aktualnym podejściu do

analizy wyników pomiarów korzysta

się z niepewności pomiaru. Jest to

podstawowy parametr charakteryzujący

rozrzut wartości wyników pomiaru, które

można w uzasadniony sposób przypi-

sać wielkości mierzonej. Niepewność

pomiaru obejmuje wiele czynników

wpływających na wynik. Niektóre skła-

dowe niepewności można wyznaczyć

na podstawie rozkładu statystycznego

i można scharakteryzować za pomocą

odchylenia standardowego wartości

średniej dla danej serii pomiarowej, inne

składowe niepewności szacuje się

na podstawie określonych rozkładów

prawdopodobieństwa.

Pojęcie niepewności jako miary

niedokładności zostało wprowadzo-

ne w przewodniku Międzynarodowej

Organizacji Normalizacyjnej ISO pt.

„Wyrażanie niepewności pomiaru” [„Gu-

ide to the Expression of Uncertainty

in Measurement”]. Wyróżnia się przy

tym niepewność standardową oraz

niepewność rozszerzoną.

Niepewność standardowa – nie-

pewność standardowa wyniku pomiaru

otrzymanego na podstawie pomiaru kilku

wielkości, równa pierwiastkowi kwadra-

towemu z sumy kwadratów niepewności

składowych.

Niepewność standardowa wyniku

pomiaru określana, gdy wynik ten jest

otrzymywany z wartości pewnej liczby

innych wielkości, równa pierwiastkowi

kwadratowemu z sumy wyrazów, będą-

cych wariancjami lub kowariancjami tych

wielkości z wagami zależnymi od tego

jak wynik pomiaru zmienia się wraz ze

zmianami tych wielkości.

Niepewność rozszerzona – wiel-

kość określająca przedział wartości

wokół wyniku pomiaru, taki, że można

oczekiwać, iż z dużym prawdopodobień-

g ó r n i c t w obezpieczeństwo i pomiary

Szacowanie niepewności

stwem wartość rzeczywista znajduje się

wewnątrz tego przedziału. Niepewność

rozszerzona nazywana jest niepewnością

całkowitą. Stanowi ją iloczyn niepew-

ności standardowej i współczynnika

rozszerzenia „k”. W praktyce pomiarowej

przyjęło się, że niepewność rozszerzona

wyznacza się dla poziomu ufności P=95%

(odpowiada to współczynnikowi k=2) co

interpretuje się, że w przedziale wartości

X±U znajduje się z prawdopodobień-

stwem 95% wartość prawdziwa wielkości

mierzonej.

Stosowane są dwie metody ob-

liczania niepewności. W przypadku

zastosowania metody typu A szacowania

niepewności wartość niepewności jest

równa odchyleniu standardowemu

średniej arytmetycznej. Stosując typ B

metody szacowania niepewności, jej

wartość jest ściśle związana z rozkła-

dem prawdopodobieństwa, jaki opisuje

rozkład zmiennej.

Zgodnie z zasadami opisanymi

w przewodniku ISO, procedura szacowa-

nia niepewności obejmuje identyfikację

potencjalnych czynników wpływających

na wynik pomiaru, określenie ich wiel-

kości liczbowych (na podstawie np.

własnych badań lub danych literaturo-

wych), uwzględnienie udziału wszystkich

składowych i obliczenie wartości niepew-

ności złożonej, a następnie niepewności

rozszerzonej.

Podawanie wyniku pomiaru z określo-

ną niepewnością jest niezmiernie ważne

przy porównywaniu i analizie wyników,

zwłaszcza wtedy gdy, do podjęcia decyzji

korzysta się z wyników bliskich warto-

ściom granicznym mierzonych wielkości

(np. dopuszczalnych w powietrzu kopal-

nianym zawartości gazów szkodliwych).

Wielkość niepewności związanej

z wynikiem można zmniejszyć, np.

poprzez bardziej staranne prowadzenie

badań lub stosowanie bardziej pre-

cyzyjnych przyrządów pomiarowych,

jednak niepewności nie można całkowicie

wyeliminować. Jest oczywiste, że nie-

pewności nie powinny być zbyt duże,

jednakże wcale nie jest konieczne, aby

były one krańcowo małe – wystarczy,

że wyniki pomiarów, z uwzględnieniem

niepewności, są użyteczne, a więc

pozwalają na wyciągnięcie wiarygodnych

wniosków i podjęcie na ich podstawie

właściwych decyzji.

r e k l a m a

www.wichary.euWICHARY Technologies Sp. z o.o.ul. Centralna 6, 42-625 Pyrzowice, tel. +48 32 661 99 00, fax +48 32 661 99 99, [email protected]

Strumienice pneumatyczneStrumienice pneumatyczne

www.wichary.euWICHARY Technologies Sp. z o.o.ul. Centralna 6, 42-625 Pyrzowice, tel. +48 32 661 99 00, fax +48 32 661 99 99, [email protected]

Strumienice pneumatyczneStrumienice pneumatyczne

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.



Pomiary bezpośrednie i pośrednie

Do najczęściej mierzonych wielkości

w ramach kopalnianych pomiarów wenty-

lacyjno-klimatycznych należą podstawo-

we 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

pomiarowego często określa się mianem

pomiarów bezpośrednich. Wyniki wen-

tylacyjnych pomiarów bezpośrednich

mogą służyć do obliczenia innych,

istotnych w zagadnieniach przewietrzania

i klimatyzacji, wielkości, jak np.: ob-

jętościowego natężenia przepływu,

wilgotności powietrza lub np. wskaźnika

temperatury zastępczej klimatu. Wskaź-

nik temperatury zastępczej klimatu jest

dopuszczonym prawnie miernikiem oce-

ny warunków klimatycznych w kopalniach

podziemnych stosujących samojezdne

maszyny górnicze z napędem spali-

nowym. Sposób określania wielkości

zależnych od innych, wyznaczonych

w pomiarach bezpośrednich, przyjęto

nazywać pomiarami pośrednimi.

Szacowanie niepewności bezpośrednich pomiarów wentylacyjno-klima-tycznych na przykładzie niepewności pomiaru temperatury psychrome-trem Assmanna

Niepewność pomiaru temperatury

(zarówno na termometrze suchym i wil-

gotnym) jest niepewnością rozszerzoną

U(t), obliczoną z niepewności standar-

dowej typu A, wynikającej z rozrzutu

wyników pomiarów względem termo-

metru wzorcowego, oraz z niepewności

standardowej podawanej w świadectwie

wzorcowania (niepewności typu B).

Złożoną niepewność rozszerzoną

wyznacza się ze wzoru: (1)

,oC

gdzie:

u1 = uA(t) niepewność standardowa

typu A, oC,

u2 = uB(t) to niepewność standardowa

typu B, określana na podstawie

niepewności podawanej w świa-

dectwie wzorcowania U(termom);

u2 = U(termom)/2 (dotyczy poziomu

ufności 95%) lub u2 = U(termom)/3

(dotyczy poziomu ufności 99,7%), oC,

k - współczynnik rozszerzenia,

którego wartości przyjmowane są w

zależności od wymaganego poziomu

ufności. Najczęściej stosuje się wartość k

z przedziału od 2 do 3, co przy założeniu

rozkładu normalnego oznacza przedział

ufności w przybliżeniu odpowiednio

95% i 99%.

Niepewność standardową typu

A określa się podczas sprawdzania

psychrometru, przed każdą serią pomia-

rową, poprzez porównanie wskazań obu

termometrów ze wskazaniem termometru

wzorcowego, w minimum dwóch różnych

warunkach środowiskowych. W oblicze-

niach wykorzystuje się wzór: (2)

oC

gdzie:

ti – zmierzona wartość podczas ko-

lejnego i-tego pomiaru, wskazanie

każdego z termometrów w psychro-

metrze, oC,

twz

– wskazanie termometru wzorcowe-

go, oC,

n – l iczba punk tów porównania

te rmometrów z psychrometru

z termometrem wzorcowym.

Wynik pomiaru temperatury suchej

lub wilgotnej zmierzonej przy wykorzysta-

niu psychrometru Assmanna podaje się w

postaci wzoru: (3)

t = wskazanie termometru ± U(t), oC

gdzie:

U(t) – złożona niepewność rozszerzona

wg wzoru (1).

bezpieczeństwo i pomiary

g ó r n i c t w o

Szacowanie niepewności pośrednich pomiarów wen-tylacyjno-klimatycznych na przykładzie niepewności wyznaczenia strumienia objętości powietrza

Strumień objętości powietrza wyzna-

cza się ze wzoru: (4)

V = c w A, m3/mingdzie:

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

w – prędkość przepływu powietrza, m/s,

A – pole przekroju poprzecznego wyro-

biska, m2.Niepewność złożoną wyznaczenia

strumienia objętości u(V) wyznacza się

ze wzoru: (5)

u(V) =

m3/min

Wynik wyznaczenia strumienia obję-

tości powietrza podaje się w postaci: (6)

V = wynik wg (4) ± 2 u(V) wg (5), m3/min

Uwzględniając warunki kopalnia-

ne, w jakich prowadzone są pomiary

prędkości powietrza i pola przekroju

poprzecznego wyrobiska należy liczyć

się ze stosunkowo dużymi wartościami

niepewności. Duże niepewności wyzna-

czania strumienia objętości powietrza nie

muszą jednak dyskredytować rzetelnie

wykonanych pomiarów, o ile ich wyniki

są użyteczne.

Warto zapamiętaćZ wynikami pomiarów nierozerwalnie

związane jest pojęcie niepewności

pomiarów, uwzględniającej szereg

czynników wpływających na wynik.

Szacowanie niepewności wentylacyj-

nych pomiarów kopalnianych obejmuje

identyfikację potencjalnych czynników

wpływających na wynik, określenie ich

wielkości liczbowych, uwzględnienie

udziału wszystkich składowych oraz

obliczenie wartości niepewności złożonej

i niepewności rozszerzonej.

Niepewności kopalnianych pomia-

rów wentylacyjnych mogą osiągać sto-

sunkowo duże wartości, co nie powinno

dyskredytować rzetelnie wykonanych

pomiarów, jeżeli ich wyniki są użyteczne.

Bibliografia• Piotrowski J.: Podstawy miernictwa.

Gliwice, Wydawnictwo Pol i technik i Śląskiej, 1997

• Roszczynialski Wł., Trutwin W., Wacławik J.: Kopalniane pomiary wentylacyjne. Katowice, Wydawn. „Śląsk”, 1992

.. ..r e k l a m a

.

W górnictwie węgla kamiennego

istnieje wiele zagrożeń, których wielkość

znacząco wpływa na bezpieczeństwo

i zdrowie pracowników. Wraz ze wzrostem

głębokości, na których prowadzone są

roboty górnicze, następuje zwiększenie

stopnia tych zagrożeń. Jednym z takich

zagrożeń jest zagrożenie cieplne. Na jego

wielkość wpływa nie tylko wzrastająca

z głębokością temperatura pierwotna

górotworu, lecz również coraz większa

moc zainstalowanych urządzeń energo-

mechanicznych związana z koncentracją

wydobycia. Jednym z elementów profi-

laktyki klimatycznej jest właściwa ocena

cieplnych warunków pracy. Analiza ich

wpływu w górnictwie podziemnym jest

istotna przede wszystkim w sytuacji

przebywania pracownika w ciepłym

i gorącym mikroklimacie. Właściwa

ocena zagrożenia cieplnego pozwala na

podjęcie decyzji o prawidłowym doborze

środków pozwalających na zmniejszenie

negatywnego oddziaływania środowiska

pracy na pracownika. Środkami takimi

mogą być: zmniejszenie intensywności

lub skrócenie czasu pracy, zastosowanie

lżejszej odzieży (o mniejszym współczyn-

niku oporu cieplnego), zmiana warunków

wentylacyjnych lub zainstalowanie ma-

szyny klimatyzacyjnej.

Metody oceny warunków klimatycznych

Podstawowymi czynnikami wpływa-

jącymi na komfort cieplny pracownika

znajdującego się w określonym śro-

dowisku pracy są czynniki wynikające

z oddziaływania otoczenia i powietrza, na

które składają się: temperatura, wilgotność,

prędkość przepływu powietrza i promienio-

wanie cieplne [3]; oraz czynniki związane

z samym pracownikiem czyli aktywność

fizyczna (intensywność pracy), rodzaj

odzieży i stopień aklimatyzacji. Pierwsza

grupa czynników, które możemy określić

jako zewnętrzne, nie jest bezpośrednio

zależna od pracownika, natomiast czyn-

niki z drugiej grupy mogą być w pewnych

granicach przez niego regulowane dla

uzyskania poprawy komfortu cieplnego.

Praca wykonywana przez człowieka

w niekorzystnych warunkach cieplnych

może prowadzić do przegrzania orga-

nizmu lub w skrajnych przypadkach

do udaru cieplnego. Z tego powodu

dla zachowania bezpieczeństwa pracy

konieczna jest kontrola warunków klima-

tycznych w celu oceny występującego

zagrożenia cieplnego. Właściwa ocena

pozwala na stwierdzenie możliwości wy-

konywania pracy w danym miejscu pracy.

Narzędziami pozwalającymi dokonać

takiej oceny są wskaźniki mikroklimatu

lub dyskomfortu cieplnego. Do stosowa-

nych wskaźników wykorzystywanych w

górniczych środowiskach pracy należą:

• natężenie chłodzenia powietrza Kw

• temperatura zastępcza klimatu tzk

,

• temperatura śląska TŚ,

• amerykańska temperatura efektywna

ATE,

• wskaźnik dyskomfortu cieplnego d.

Do wyznaczenia wskaźników mikrokli-

matu niezbędny jest pomiar podstawowych

parametrów fizycznych powietrza.

Natężenie chłodzenia powietrza Kw

może zostać wyznaczone na podstawie

pomiaru wilgotnym katatermometrem

Hilla lub na podstawie wzorów (1a, 1b):

dla w < 1 m/s (1a)

dla w > 1 m/s (1b)

Wydział Górnictwa i Geologii

Politechnika Śląska

Metody oceny zagrożenia cieplnego w podziemnych zakładach górniczych na przykładzie KWK „Mysłowice-Wesoła”

dr inż. Grzegorz Pach

dr inż. Zenon Różański

dr inż. Paweł Wrona




g ó r n i c t w o

gdzie:

Kw – natężenie chłodzenia powietrza,

katastopnie wilgotne

w – prędkość powietrza, m/s

tw – temperatura wilgotna (mierzona

psychrometrem), °C

Zgodnie z obowiązującymi w polskim

górnictwie węglowym przepisami [4]

dotyczącymi norm klimatycznych praca w

pełnym wymiarze godzin jest dozwolona

w wypadku gdy Kw ≥ 11 katastopni

wilgotnych i dodatkowo temperatura

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

katastopni wilgotnych lub ts > 28°C i nie

przekracza 33°C należy stosować środki

dla obniżenia temperatury powietrza lub

skrócić czas pracy do 6 godzin. Jeżeli

ts > 33°C dopuszczalna jest jedynie akcja

ratownicza.

Temperatura zastępcza klimatu tzk

wyznaczana jest na podstawie wzoru (2):

Zgodnie z § 22 projektu Rozporzą-

dzenia MŚ w sprawie zagrożeń natural-

nych w zakładach górniczych ustala się

trzy stopnie zagrożenia klimatycznego w

środowiskach pracy gdzie temperatura

zastępcza klimatu jest wyższa niż 26°C.

Do I stopnia zagrożenia klimatycz-

nego zalicza się stanowisko pracy,

w których temperatura zastępcza klimatu

nie jest wyższa niż 30°C.

Do II stopnia zalicza się stanowiska

pracy, w których temperatura zastępcza

klimatu jest wyższa niż 30°C a nie

przekracza 32°C.

Do III stopnia zagrożenia klima-

tycznego zalicza się stanowisko pracy,

jeżeli temperatura zastępcza klimatu

jest wyższa niż 32°C lub temperatura

wilgotna jest wyższa niż 34°C, lub

temperatura powietrza kopalnianego

zmierzona termometrem suchym jest

wyższa niż 35°C.

Temperatura śląska TŚ oblicza-

na jest na podstawie zależności (3):

gdzie:

φ – wilgotność względna wyrażona

bezwymiarowo.

Wartości graniczne temperatury

śląskiej opracowywane są obecnie w

ramach strategicznego projektu badaw-

czego pt. „Poprawa bezpieczeństwa

pracy w kopalniach”.

War tości wskaźnika ATE oraz

d określa się z nomogramów – dla ATE

opracowanych przez Yaglou [1] lub

w przypadku wskaźnika dyskomfortu

cieplnego opracowanych przez J. Drendę

[2]. Istnieje także program komputerowy

ZKS Delta, który w szybki sposób pozwa-

la wyznaczyć wartości tych wskaźników.

Jeśli chodzi o wartości graniczne

amerykańskiej temperatury efek-

tywnej ATE, ujmując skrótowo, praca

w ciągu 8 godzin jest dopuszczalna gdy

ATE < 28°C, powinna zaś być skrócona do

6 godzin oraz zmniejszona jej intensyw-

ność gdy 28°C < ATE < 32°C, natomiast

jest zabroniona gdy ATE > 32°C.

Ocena warunków klimatycznych w

dowolnym środowisku pracy, oparta na

wskaźniku dyskomfortu cieplnego δ,

uwzględniająca poza parametrami fi-

zycznymi powietrza, także rodzaj odzieży,

intensywność pracy oraz aklimatyzację,

jest następująca [1,2]:

• δ = 0 – komfort cieplny,

• δ < 0 – środowisko chłodne,

• δ > 0 – środowisko ciepłe,

• δ = 1 – granica bezpiecznego dys-

komfortu cieplnego,

• 0 < δ < 1 – dyskomfor t c ieplny,

bezpieczny dla zdrowia,

• δ ≥ 1 – dyskomfort cieplny, niebez-

pieczny dla zdrowia.

Zakres wartości dyskomfortu ciepl-

nego bezpiecznego dla zdrowia można

podzielić na mniejsze przedziały:

• 0 ≤ δ < 0,2 – korzystne warunki

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

Określenie wymienionych w poprzed-

nim rozdziale wskaźników mikroklimatu

oraz wskaźnika dyskomfortu cieplnego

polega zatem na wykorzystaniu prostych

zależności lub nomogramów, co musi

zostać poprzedzone w analizowanym

środowisku pomiarem parametrów

fizycznych powietrza, tj.:

• temperatury suchej ts i temperatury

wilgotnej tw ,

• prędkości przepływu powietrza w,

• natężenia chłodzenia powietrza Kw,

• ciśnienia powietrza p.

Wykorzystywane przyrządy cha-

rakteryzują sie prostą konstrukcją

i nieskomplikowaną metodyką pomiaro-

wą. Wstępna ocena zagrożenia cieplnego

jest zatem łatwa w realizacji i może

być przeprowadzona bezpośrednio

w analizowanym miejscu pracy.

Do pomiaru temperatury suchej

i wilgotnej użyto psychrometru Assman-

na, natomiast ciśnienie bezwzględne


w wyrobiskach zmierzone zostało baro-

luksem Müllera. Na podstawie tych trzech

parametrów wyznaczono wilgotność

względną powietrza w analizowanych

punktach w oparciu o zależności

z zakresu fizyki powietrza wilgotnego.

Prędkość powietrza określoną jako war-

tość średnią dla przekroju poprzecznego

zmierzono przy pomocy anemometrów

skrzydełkowych Lambrechta.

Natężenie chłodzenia powietrza,

w zależności od wartości prędkości

powietrza stwierdzonej w analizowanych

wyrobiskach, wyznaczono w oparciu

o zależność (1a) lub (1b).

Ściana 1 Ściana 2 Ściana 3 Ściana 4Wskaźnik Wlot Wylot Wlot Wylot Wlot Wylot Wlot Wylot

ts ,°C 23,4 27,4 25,0 27,6 25,4 27,8 25,8 26,4Kw , katastopnie 22,7 16,5 20,4 16,2 16,4 13,0 11,8 11,4

tzk ,°C 20,2 24,2 21,7 24,3 23,2 25,7 24,7 25,1TŚ ,°C 20,7 24,7 22,3 24,9 23,4 26,0 24,7 25,1

ATE ,°C 18,2 23,2 20,0 23,3 22,3 25,1 24,4 25,0

δ

Praca lekkaBrak odzieży -1,52 -0,64 -1,22 -0,64 -0,67 -0,21 -0,2 -0,11Lekka odzież -0,83 -0,14 -0,59 -0,13 -0,16 0,21 0,21 0,25

Typowa odzież 0,17 0,59 0,33 0,6 0,52 0,75 0,69 0,74

Praca umiarkowana

Brak odzieży -0,68 -0,03 -0,45 -0,02 -0,04 0,3 0,31 0,38Lekka odzież -0,15 0,34 0,02 0,35 0,33 0,59 0,58 0,61

Typowa odzież 0,58 0,85 0,68 0,86 0,8 0,95 0,91 0,94

Praca ciężkaBrak odzieży -0,13 0,37 0,05 0,37 0,36 0,62 0,62 0,68Lekka odzież 0,24 0,62 0,37 0,62 0,60 0,80 0,80 0,82

Typowa odzież 0,76 0,97 0,84 0,97 0,93 1,04 1,01 1,04

Przodek 1 Przodek 2 Przodek 3 Przodek 4Wskaźnik Czoło Wylot Czoło Wylot Czoło Wylot Czoło Wylot

ts ,°C 22,6 21,4 26,4 25,6 31,4 29,2 22,4 22,8Kw , katastopnie 15,2 18,1 13,8 16,4 7,5 9,4 19,1 20,9

tzk ,°C 21,1 19,6 23,8 22,6 29,4 27,7 18,6 18,9TŚ ,°C 21,1 19,6 23,6 22,4 29,2 27,8 18,1 18,6

ATE ,°C 21,0 19,3 24,0 22,4 29,2 27,5 19,4 19,4

δ

Praca lekkaBrak odzieży -0,63 -0,96 -0,14 -0,35 0,56 0,26 -0,50 -0,63Lekka odzież -0,17 -0,43 0,21 0,02 0,81 0,58 -0,18 -0,27

Typowa odzież 0,41 0,27 -0,14 0,54 1,1 0,96 0,29 0,29

Praca umiarkowanaBrak odzieży -0,05 -0,30 0,28 0,09 0,85 0,65 -0,09 -0,18Lekka odzież 0,30 0,12 0,55 0,40 1,00 0,85 0,22 0,16

Typowa odzież 0,73 0,64 0,89 0,8 1,17 1,08 0,63 0,64

Praca ciężkaBrak odzieży 0,34 0,15 0,58 0,42 1,03 0,89 0,24 0,18Lekka odzież 0,58 0,44 0,76 0,64 1,11 1,00 0,49 0,45

Typowa odzież 0,88 0,81 1,0 0,84 1,22 1,15 0,81 0,81

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

Rys. 1. Lokalizacja punk-tów pomiarowych

w: a) wyrobisku ścianowym, b)

drążonym wyrobi-sku korytarzowym

Pomiary parametrów fizycznych

w wyrobiskach ścianowych oraz drą-

żonych wyrobiskach korytarzowych

przeprowadzone były w punktach przed-

stawionych odpowiednio na rysunkach

1a oraz 1b. W przypadku wyrobisk

ścianowych pomiar wykonywano na wlo-

cie i wylocie ze ściany. W wyrobiskach

ślepych punkty pomiarowe zlokalizowano

w czole przodka i na wylocie z wyrobiska.

Wyniki pomiarów i obliczeńW KWK „Mysłowice-Wesoła” wyko-

nano pomiary wymienionych wcześniej

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




g ó r n i c t w o

parametrów fizycznych powietrza, na

podstawie których wyznaczono war-

tości wskaźników mikroklimatu oraz

dyskomfortu cieplnego. Uzyskane wyniki

zestawiono w tabelach 1 i 2.

W powyższych tabelach zastoso-

wano barwną skalę stopniującą warunki

cieplne w wyrobiskach (tab. 3).

Interpretacja wyników i wnioski1) W analizowanych wyrobiskach ścia-

nowych temperatura sucha nie prze-

kraczała wartości granicznej 28°C.

W drążonych wyrobiskach kory-

tarzowych, w jednym przypadku

(przodek 3) nastąpiło przekroczenie

tej temperatury, zarówno w czole

przodka jak i na wylocie z wyrobiska,

jednakże w żadnym przypadku

temperatura sucha nie przekroczyła

progu 33°C. Intensywność chło-

dzenia była niższa niż 11 katastopni

wilgotnych jedynie w przypadku

przodka 3. Zgodnie z obowiązującymi

jeszcze przepisami praca w tym

wyrobisku musi być skrócona lub

należy zastosować działania zmie-

rzające do polepszenia warunków

cieplnych. W pozostałych przodkach

i ścianach praca ze względu na warun-

ki klimatyczne może być wykonywana

w pełnym wymiarze czasu.

2) Uwzględniając przyszłą klasyfikacje

zagrożenia cieplnego bazującą na

wartościach temperatury zastępczej

klimatu potwierdza się występowanie

zagrożenia klimatycznego jedynie

w pr zodku 3, w k tó r ym war-

tośc i temperatur y zastępcze j

k l imatu wynosi ł y odpowiednio

w czole przodka i na wylocie 29,4°C

i 27,7°C. Wartości te kwalifikują

stanowiska pracy w tym wyrobisku do

I stopnia zagrożenia klimatycznego.

3) Wartości wskaźnika temperatury

śląskiej są zbliżone do wartości

wskaźnika temperatury zastępczej kli-

matu. Różnice pomiędzy wartościami

tych wskaźników wahają się od 0°C

do 0,6°C.

4) Wartość graniczna wskaźnika, ATE

– 28°C, została przekroczona jedynie

w przypadku czoła przodka 3. Na

wylocie z tego wyrobiska wartość

wskaźnika ATE wynosi ła ty lko

27,5°C. W związku z tym czas pracy

na stanowiskach zlokalizowanych

w czole przodku powinien być

skrócony.

5) Analizując wartości wskaźnika dys-

komfortu cieplnego uwzględniające-

go czynniki wewnętrzne związane

z pracownikiem można zauważyć,

że najtrudniejsze warunki cieplne

występują w czole przodka 3. Wy-

konywanie pracy ciężkiej w tych

warunkach stwarza dyskomfort cieplny

niebezpieczny dla zdrowia (δ≥1).

Przy pracy umiarkowanej jedynie

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

δ ≥ 1 Warunki klimatyczne niebezpieczne dla zdrowia

osoby nieubrane będą odczuwać

dyskomfort cieplny bezpieczny dla

zdrowia, jednak warunki cieplne będą

odczuwane jako bardzo trudne. Nawet

osoby wykonujące pracę lekką, ubrane

w standardową odzież będą narażeni

na warunki niebezpieczne dla zdrowia.

W celu polepszenia warunków

cieplnych dla osób pracujących na

tym stanowisku pracy należy zasto-

sować 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 dys-

komfort cieplny bezpieczny dla zdrowia

(poza wykonywaniem pracy ciężkiej

w standardowej odzieży). Wystar-

czające jest zastosowanie w takich

przypadkach lżejszej odzieży roboczej.

W niektórych przypadkach, przy wy-

konywaniu pracy lekkiej, środowisko

może być odczuwane jako chłodne.

Literatura• Drenda J.: Dyskomfort cieplny w środowiskach

pracy kopalń głębokich. ZN Pol. Śl., s. Górnic-two, 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 specjali-stycznego 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.

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



Zawiesina lodowa należy do ekologicz-

nych chłodziw, stosowanych w pośred-

nich systemach chłodzenia. Dzięki takim

zaletom tego chłodziwa jak obojętność

dla środowiska i doskonałe właściwości

cieplne może być ono wykorzystywane

jako czynnik bezpośrednio chłodzący lub

czynnik, w którym akumulowane jest zim-

no. Systemy wykorzystujące zawiesinę

lodową zaczęły powstawać od początku

lat osiemdziesiątych między innymi

w Niemczech, Szwaj carii, Austrii, Kolum-

bii i Singapurze. Obecnie chłodziwo to

jest najczęściej wykorzysty wane do pro-

cesowania powietrza przepływającego

w instalacjach klimatyzacyjnych różnych

budynków np.: instalacja chłodząco-

-grzewcza „Crystal Liquid Ice Thermal

Storage System with Heat Recovery”

w 181m budynku Herbis o powierzchni

136823 m2 lub instalacja klimatyzacji

w 20 piętrowym budynku firmy CAPCOM

o łącznej powierzchni 16784 m2 w Osace

[1,2]. Jest też stosowana w systemach

chłodzących powietrze w kopalniach.

Zawiesina lodowa jest również spotykana

w supermarketach, jako chłodziwo szaf

i lad chłodniczych oraz komór chłodni-

czych do przechowywania żywności,

a także może być stosowana w przemyśle

petrochemicznym.

Pozostałe zastosowania zawiesiny

lodowej to:

• przemysł spożywczy (mleczar-

stwo, przetwórstwo ryb, browar-

nictwo),

• medycyna – wywoływanie miejsco-

wej hipotermii podczas skomplikowa-

nych operacji poprzez pompowanie

zawiesiny lodowej do tętnic, żył czy

płuc w celu schłodzenia ważniejszych

organów wewnętrznych takich jak

serce czy mózg oraz przy leczenie

kontuzji (lepsze chłodzenie w po-

równaniu do okładów tradycyjnych),

• pożarnictwo do gaszenia pożarów

z jednoczesnym obniżaniem tempe-

ratury pogorzeliska.

Właściwości przepływowe zawiesiny

lodowej w dużym stopniu zależą od

udziału masowego drobinek lodu:

• przy zawartości do 20% drobinek lodu

jest to płyn o cechach czystej wody,

• przy zawartości do 40% drobi-

nek lodu mieszanina ta jest nadal

p łynna lecz posiada znacznie

większą od wody „lepkość” (fot. 1),

przy zawartości ponad 40% miesza-

nina ta wygląda jak mokry śnieg i ze

względu na trudności transportowe

nie jest stosowana w chłodnictwie

(fot. 2), przy zawartości około 90%

mieszaninę tą traktuje się jako

zwykły lód.

Dr inż. Łukasz Mika

Wydział Mechaniczny, Politechnika KrakowskaInstytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej, Zakład Chłodnictwa i Klimatyzacji

Fot. 1.

Płynna zawiesina lodowa

do chłodzenia powietrza w kopalniZawiesiny lodowe

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).


niekonwencjonalne technologie

g ó r n i c t w o


Zawiesina lodowa jest wytwarzana

w specjalnych urządzeniach, zwanych

wytwornicami (generatorami) zawiesi-

ny lodowej. Na rynku dostępne są

wytwornice różnych producentów, które

najczęściej produkują zawiesinę lodo-

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

metodą podciśnieniową i metodą fluidalną.

Wytwarzanie zawiesiny lodowej metodą

skrobakową polega na wykorzystaniu

w generatorze klasycznego układu ziębnicze-

go, którego parowacz ma kształt cylindrycz-

nego naczynia o podwójnej ściance.

Odparowanie czynnika ziębniczego

następuje pomiędzy ściankami cylin-

drycznego naczynia i powoduje wychła-

dzanie, a następnie zamarzanie cieczy

zgromadzonej w tym cylindrycznym

naczyniu. Kryształki lodu pojawiają się

na wewnętrznej powierzchni cylindra

skąd są usuwane za pomocą skrobaka

i następnie są wraz z cieczą przepompo-

wywane do zasobnika zawiesiny lodowej.

Zasilanie wymienników powietrznych

zawiesiną lodową podnosi wydajność

wymienników ciepła w porównaniu

do zasilania ich wodą czy roztworem

glikolu etylenowego [3]. Za pomocą

wskaźnika Ws, który jest zdefiniowany

jako iloraz wydajności cieplnej wy-

miennika zasilanego zawiesiną lodową

do wydajności cieplnej wymiennika

zasilanego wodnym roztworem glikolu

etylenowego można wykazać wpływ

rodzaju chłodziwa przepływającego

przez przykładowy wymiennik oże-

browany na jego wydajność. Wykresy

na rysunku 2 przedstawiają wartości

wskaźnika Ws w zależności od prędko-

ści przepływu chłodziwa dla wymiennika

ożebrowanego. Obie wydajności cieplne

wymiennika zostały wyznaczone na

podstawie badań eksperymentalnych.

Na wydajność wymiennika ożebro-

wanego w rozpatrywanym zakresie

prędkości przepływu chłodziwa duży

wpływ ma odbiór ciepła po stronie

powietrza. Dla prędkości przepływu

powietrza przez wymiennik równej 3.9

m/s oraz 2.0 m/s widoczne są różnice

w wartościach wskaźnika Ws. Różnice

te pokazują wpływ wymiany ciepła po

stronie powietrza na wydajność cieplną

wymiennika ciecz-powietrze.

Zawiesina lodowa zaczyna być od

niedawna stosowana także w klimatyzacji

kopalń zamiast wody lodowej. Tradycyjnie

stosowana woda, przy coraz większych

głębokościach kopalni oraz przy coraz

większych długościach rurociągów,

staje się nieopłacalna. Ze względu na

stale rosnące koszty przepompowywania

poszukiwane są nowe rozwiązania

pozwalające ograniczać koszty redukcji

temperatury powietrza w kopalniach.

Takim rozwiązaniem może być zasto-

sowanie zawiesiny lodowej, która ma

większą pojemność cieplną od wody

lodowej i przy tych samych głęboko-

ściach kopalni oraz długości rurociągów

pozwala na ograniczenie przepływu

chłodziwa w rurociągu. Oznacza to, że

można pompować w instalacji mniej

Fot. 2.

Zawiesina

lodowa o dużej

zawartości lodu

Rys. 2. Wartości wskaźnika Ws w funkcji prędkości przepływu chłodziw dla wymiennika ożebrowanego [3]

Rys. 3. Porównanie możliwości transportu „chłodu” dla wody i zawiesiny lodowej o 30% i 60% udziale lodu

Fot. 3.. i rys. 1.

Skrobakowy ge-

nerator zawiesiny

lodowej [3]


chłodziwa, a tym samym, zużywać mniej

energii na jego przepompowanie (rys. 3).

Na rysunku 3 przedstawiono porów-

nanie możliwości transportu tej samej

ilości „chłodu” za pomocą wody przy

różnej dyspozycyjnej różnicy temperatur

i zawiesiny lodowej o 30% i 60% udziale

drobinek lodu. Mając za punkt odniesienia

przepływ wody o dyspozycyjnej różnicy

temperatur 3,3/8,9oC można, stosując

zawiesinę lodową o 60% zawartości

lodu, 10-cio krotnie ograniczyć przepływ

chłodziwa w rurociągu.

Kolejnym eksploatacyjnym pro-

blemem przy chłodzeniu powietrza

w kopalniach są straty cieplne rurociągów

dystrybucyjnych, które powodują ograni-

czenia dyspozycyjnej różnicy temperatur

na oddalonych odbiornikach „chłodu”

zasilanych wodą. W zależności od izolacji,

parametrów geometrycznych rurociągu,

parametrów i wielkości przepływu wody

jej temperatura może wzrastać nawet do

kilku stopni Celsjusza co każde 1000m.

Również w tym przypadku zawiesina

lodowa może stanowić rozwiązanie

problemu, gdyż straty cieplne rurociągu

z zaw ies iną spowodu ją j edyn ie

zmniejszenie zawartości drobinek lodu,

praktycznie bez zmiany temperatury chło-

dziwa. Pozwoli to zachować maksymalną,

dyspozycyjną różnicę temperatur na

dowolnie oddalonym odbiorniku „chłodu”.

Początkowo chłodzenie szybów

w kopalniach przy pomocy zawiesin

lodowych było stosowane głównie

w kopalniach o znacznych głębokościach

(powyżej 3000m). Jedną z firm specjali-

zujących się w tego typu instalacjach jest

firma IDE Technologies Ltd. [4]. Jej instalacje

znajdują się między innymi w kopalniach

złota Monpeng koncernu Anglo Gold

Ashanti w Południowej Afryce o głębokości

3500m. Dwanaście wytwornic zawiesiny

lodowej zapewnia łącznie 36 MW mocy

chłodniczej dla wyrobisk położonych 4 km

pod ziemią. Firma IDE do produkcji zawiesin

lodowych zaproponowała próżniowe

generatory zawiesin lodowych – VIM (ang.

Vacuum Ice Maker). Wytwarzają one

zawiesinę lodową o 70-80% zawartości

lodu w ilości 5600 ton lodu na dobę. Według

informacji producenta [4] zastosowanie

tego rodzaju wytwornic lodu pozwala na

czterokrotne zmniejszenie przepływu w

porównaniu do instalacji wykorzystujących

wodę lodową. W klimatyzacji kopalń z wyko-

rzystaniem zawiesin lodowych wytwarzana

na powierzchni zawiesina jest zazwyczaj

przepompowywana do wymienników ciepła

znajdujących się pod ziemią.

Zastosowanie zawiesiny lodowej

w kopalni Monpeng pozwoliło obniżyć

temperaturę powietrza w wyrobiskach

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

schładzania powietrza użyto wytworzoną

na powierzchni zawiesinę lodową o 75%

zawartości drobinek lodu, która po przetrans-

portowaniu pod ziemię na skutek strat ciepła

ma w zbiorniku podziemnym zawartość

67,5% drobinek lodu. Ze zbiornika zawie-

sina jest transportowana do odbiorników

„chłodu”, a następnie na powierzchnię, gdzie

chłodziwo to nie zawiera już drobinek lodu i

ma temperaturę około 20°C. Po wstępnym

schłodzeniu do 6°C woda jest pompowana

do generatorów zawiesiny lodowej.

Powołując się na dane firmy, system

z zawiesiną lodową w porównaniu do

zastosowania systemu z wykorzystaniem

wody lodowej pozwala na 60% redukcję

kosztów energii [5].

Z przedstawionych na rysunku 4

informacji wynika, że użycie instalacji

z zawiesiną lodową jest również opłacalne

w kopalniach o mniejszych głębokościach.

Potwierdza to fakt podpisania przez fir-

mę IDE Technologies Ltd. Kontraktu na

zastosowanie techno log i i opar te j

o zawiesinę lodową w kopalni węgla

w Chinach (prowincja Jiangsu), której głę-

bokość dochodzi do 1000m [4]. Różnica

w kosztach eksploatacyjnych instalacji

z wodą lodową i zawiesiną lodową znika

już przy głębokości kopalni około 900m.

Dla głębszych kopalni koszty eksploatacyj-

ne instalacji z zawiesiną lodową są niższe

od kosztów eksploatacyjnych instalacji

z wodą lodową (w polskich warunkach

od 15% do 45%) co może zrekompenso-

wać wyższe koszty inwestycyjne instalacji

z zawiesiną lodową (od 45% do 144%).

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 applica-

tions based on the ide’s energy efficient vacuum icemaker, 9th IIR Conference on Phase-Change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Con-ditioning 29 September, 1.11.2010 Sofia, Bułgaria.

Rys. 4.

Porównanie współ-

czynnika wydajno-

ści chłodniczej dla

systemu z wodą

lodową i zawiesiną

lodową dla kopalni

Monpeng [5]


niekonwencjonalne technologie

g ó r n i c t w o

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

mgr inż. Mirosław JaśniokCarbospec s.c.

dr inż. Czesław SpyraSpyra Primo Poland Sp. z o.o.

artykuł sponsorowany



materiały i technologie

g ó r n i c t w o

System CARBOPIPENowe technologie zastosowane w budowie

rurociągów z tworzyw sztucznych pozwalają na

projektowanie sieci przesyłowych o znacznie dłuż-

szej 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

wybuchu pyłu węglowego, również w szybach.

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 kołnie-

rzowego zapewnia ciągłość przesyłu mediów w

jednolitej strukturze materiału zachowując pełną

kompatybilność z istniejącą siecią rurociągów

stalowych.

CertyfikacjaSystem certyfikacji oparty jest na zasadach

certyfikacji zgodności wyrobów przeprowadzanej

przez stronę trzecią i spełnia wymagania zawarte

w następujących przepisach i normach:

• Norma 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)

Certyfikaty

Kryteria oceny rur z tworzyw sztucznych podczas certyfikacji• Palność

Oznaczony parametr Kryterium ocenyNorma / 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-0V-0V-0

PN-EN60695-11-10:2002

+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 340z uwzględnieniem

PN-EN 1710+A1:2008, p. 6.2

GIG SM-2

Rozprzestrzenianie się ognia w sztolni pożarowej.(Badanie przeprowadza się tylko dla rur wielowarstwowych z wewnętrzną warstwą palną)

Rozprzestrzenianie ognia≤ 3 m

Instrukcja VVUÚ, a. s.

nr 64/90

VVUÚ, a. s.Ostrava

- Radvanice


procedura badawcza

Przykładowe laboratorium

badawcze

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 13463-1:2010, p. 6.7.4)

(CLC/TR 50404:2003)

≤ 1,0 x 109 W(PN-EN 13463-1:2010, p. 6.7.4)

(CLC/TR 50404:2003)

PN-EN ISO 8031:2010

PN-EN ISO 8031:2010

GIG KD-4.2

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)

PN-EN ISO 8031:2010

PN-EN ISO 8031:2010

GIG KD-4.2

• Rezystancja


• Własności mechaniczne

Oferta dla górnictwaFirma SPYRA PRIMO oferuje kompletny system rur i kształtek oraz

osprzęt do budowy rurociągów ciśnieniowych w zakładach górniczych,

a w szczególności:

• rury polietylenowe SPE systemu CARBOPIPE:

– zakres średnic 90 ÷ 420mm,

– max ciśnienie nominalne 64 bar.

• rury preizolowane PSPE systemu CARBOPIPE:


– max ciśnienie nominalne 64 bar,


procedura badawczaPrzykładowe laboratorium

badawcze

Wygląd zewnętrzny i barwa Normy przedmiotoweWg dokumentacji technicznej Wg norm przedmiotowych GIG SM-1

Pomiar wielkości geometrycznychśrednie średnice oraz owalność

grubości ścianek

Normy przedmiotoweWg dokumentacji technicznej

Wg norm przedmiotowych GIG SM-1

Oznaczenie i cechowanie Normy przedmiotoweWg dokumentacji technicznej Metoda własna GIG SM GIG SM-1

Właściwości mechaniczne rur i kształtek dla deklarowanych ciśnień z uwzględnieniem tempe-

ratury przesyłanego medium oraz właściwości fizyczne wynikające z norm przedmiotowych

Systemy przewodowe z polietylenu (PE)

Normy przedmiotowe

PN-EN 12201-1:2004PN-EN 12201-2:2004PN-EN 12201-3:2004PN-EN 12201-4:2004PN-EN 12201-5:2004

PKN-CEN/TS12201-7:2007

PN-EN 1555-1:2004PN-EN 1555-2:2004

PN-EN15553:2004/A1:2006PN-EN 1555-4:2004PN-EN 1555-5:2004

Wg norm przedmiotowych GIG SM-1

Sprawdzenie szczelności połączeń oraz kształtek segmentowych przy ciśnieniu

wynoszącym 2xPNBrak 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 deklarowa-nym przeznaczeniu)

Bez uszkodzeniaBrak utraty szczelności

Wg dokumentacji technicznejPN-EN 12294:2002 GIG SM-1

Udarność(nie dotyczy rur z polietylenu (PE))

TIR£10brak uszkodzeń na powierzchni zew.

i wew.PN-EN 744:1997 GIG SM-1

• rury stalowe z wykładką z tworzywa sztucznego typ STPE:


– max ciśnienie nominalne 160 bar,

• armatura, kształtki i system połączeń,

• kompleks osprzętu do budowy rurociągów,

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

rurociągów z zastosowaniem wyżej wymienionych wyrobów

oraz innych wyrobów dostępnych na rynku.




g ó r n i c t w o

Konstrukcja rury systemu CARBOPIPE typu SPE

Sposób łączenia rur – połączenie kołnierzowe

Rury polietylenowe preizolowane PSPE systemu CARBOPIPENiższe koszty budowy i eksploatacji rurociągów

oraz uniwersalność i możliwość zamiany funkcji

rurociągu.


Przykładowe obliczenia zmian temperatury wody lodowej w rurociągu izolowanym klimatyzacji wyrobisk dołowych

Przykładowe zestawienie strat ciśnienia w rurociągu układu klimatyzacji wyrobisk dołowych

Zastosowanie

Temperatura na wlocie

do rurociągu

Długość rurociągu w wyrobisku

Średnica rurociągu

Natężenie objętościowe wody

w rurociągu

Prędkość wody w rurociągu

Temperatura powietrza

Strumień objętości powietrza

oC m m m3/h m/s oC m3/min

4,0 1000 0,160 85 1,2 30 4320

Wilgotność właściwa powietrza

Wilgotność względna powietrza

Średnia kota niwe-lacyjna pomiędzy

wlotemi wylotem

z wyrobiska

Przekrój poprzeczny wyrobiska

Średnia prędkość przepływu powietrza

w wyrobisku

Lambda izolacji

Lambda rury

kg/kg % m n.p.m. m2 m/s W/mK W/mK

0,0149 59% -500,00 18,0 4,00 0,028 48,00

Lambda płaszcza

ochronnego

Średnicazewnętrzna 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

Długość rurociągu w wyrobisku

Sumaryczna długość rurociągu od agregatu

chłodniczegoŚrednica 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




Chropowatość bezwzględna

m/s kPa Pa/m bar m sł. wody mm

1,2 212 212 2,12 21,2 0,4




g ó r n i c t w o

dr inż. Andrzej Tor

Jastrzębska Spółka Węglowa S.A.

mgr Bogdan Myśliwiec

Jastrzębska Spółka Węglowa 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

wymagają by urządzenia działały sprawnie oraz by ich

praca nadzorowana była przez odpowiednie służby ko-

palni. Zastosowanie transmisji światłowodowej pozwala

na wykonywanie czynności związanych ze sterowaniem

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

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

zaczynają odgrywać w przemyśle górniczym systemy informa-

tyczne nadzorujące procesy technologiczne. W celu poprawy

jakości usług skierowanych na utrzymanie procesu produkcyj-

nego oraz ciągłe odnawianie jego zaplecza w postaci maszyn

i urządzeń, które w trakcie prowadzonej eksploatacji podlegają

zużyciu zostały wdrożone systemy wspomagające gospo-

darowanie tymi zasobami. W zakładach górniczych zostały

zainstalowane systemy nadzoru procesów technologicznych

oparte na oprogramowaniu typu SCADA, które stanowią

punkt węzłowy zapewniając komunikację z urządzeniami za

pośrednictwem sieci transmisji danych technologicznych.

Większość urządzeń energomechanicznych zabudowanych

w kopalniach nadzorowanych jest właśnie przez te systemy.

Automatyka maszyn i urządzeń pozwala na monitoring pracy

i zdalne sterowanie.

Wartość pozyskiwanych informacji dotyczących stanów

pracy, bądź możliwości wystąpienia awarii jest tym więk-

sza im wyższy jest koszt wyłączenia maszyny związanej

z przebiegiem procesu produkcyjnego. Kontrolą i monitoringiem

powinny być objęte maszyny generujące największe koszty,

dla których wskaźniki określające prawidłową pracę posiadają

największą wartość. Szczególne znaczenie w prowadzeniu

prawidłowej ewidencji, kontroli i oceny pracy maszyn i urzą-

dzeń w podziemnych zakładach górniczych wiąże się m.in.

z tym, że wstrzymanie któregokolwiek z ogniw procesu

technologicznego eksploatacji kopalin powoduje częstokroć

całkowite wstrzymanie lub znaczne ograniczenie produkcji,

co bezpośrednio przekłada się na pogorszenie rentowności

prowadzonej działalności.

Infrastuktura techniczna monitoringu

Współczesne maszyny i urządzenia wyposażone są

w mikroprocesorowe układy automatyki czy sterowniki PLC.

Koncentratory i sterowniki tych maszyn, przetwarzają dane

z czujników zainstalowanych w maszynie, kontrolując poprawność

pracy tych urządzeń. Podstawową kontrolę urządzeń stanowią czuj-

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




niki dwustanowe (praca-postój), szerszy monitoring parametrów

pracy maszyn dostępny jest przez wyspecjalizowaną aparaturę mi-

kroprocesorowych układów sterowania. Podstawowymi systema-

mi pracującymi na kopalniach JSW SA są systemy klasy SCADA.

Wybór producenta oraz komponentów oprogramowania tej klasy

w pierwszej kolejności determinowany jest przez możliwości

komunikacyjne oraz zapewnienie wymaganej funkcjonal-

ności. Jedną z zalet systemów SCADA jest obsługa wielu

protokołów komunikacyjnych – co świadczy o uniwersalności

tych systemów. Oprogramowanie klasy SCADA może być

systemem dedykowanym do wizualizacji oraz sterowania

określonym obiektem technologicznym stanowiąc jednolitą,

w pełni funkcjonalną całość. Dzięki zastosowaniu nowych

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

z eksploatowanych urządzeń.

Systemy te możemy podzielić na dwie grupy:

• systemy telekomunikacyjne i kontrolno-pomiarowe

związane z systemami bezpieczeństwa, do których

zaliczamy systemy gazometryczne, systemy alarmowania

czy sejsmometryczne,

• systemy automatyki związane z systemami technologicz-

nymi, tj. monitoring wizyjny, system transmisji sygnałów

technologicznych dwustanowych czy systemy wizualizacji

parametrów pracy maszyn i urządzeń w dyspozytorniach.

Rozwój technologiczny pozwala na ciągłą rozbudowę

w kopalniach JSW:

• centrów monitorowania i nadzoru maszyn i urządzeń,

• linii transmisyjnych opartych na technologii światłowodowej,

• łączności bezprzewodowej,

• systemów identyfikacyjnych danych personalnych i maszyn

oraz urządzeń wraz z ich zespołami,

• urządzeń zlokalizowanych na dole kopalni umożliwiających

monitorowanie i sterowanie procesami,

• systemów biznesowych zintegrowanych z programami

specjalistycznymi.

Sieć światłowodowa składająca się z części powierzchniowej

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

którym jest stacja transmisji technologicznej światłowodowej.

W punkcie tym znajdują się różnego rodzaju urządzenia

Rys. 1

Plansza obrazująca system monitoringu pracy maszyn i urządzeń

informatyka i zarządzanie

g ó r n i c t w o


przetwarzające, konwertujące sygnał z sieci światłowodowej

do sieci komputerowej. Znajdujące się w stacji serwery

przetwarzające dane umożliwiają zainstalowanie szeregu

oprogramowań, pozwalając przetwarzać te dane i wysyłać

je do głównego komputera zawierającego centralne oprogra-

mowanie SCADA, które zbiera informacje z całego systemu

monitorowania. Kopalnie JSW SA wykorzystują obecnie dwa

rodzaje oprogramowania przeznaczonego do wizualizacji

danych. Podstawowe oprogramowanie obecne we wszystkich

zakładach górniczych stanowi system kontroli stanu pracy

urządzeń i parametrów bezpieczeństwa - Zefir NT. Dodatkowo

funkcjonuje znaczna ilość systemów SCADA, które obejmują

monitoringiem wszelkie urządzenia wyposażone w nowoczesne

układy sterujące.

Narzędziem pomocniczym w kopalniach jest monitoring

wizyjny, który możliwy jest do zrealizowania wyłącznie

przy użyciu techniki światłowodowej. Monitoring wyko-

rzystywany jest do poprawy bezpieczeństwa – tj. przy

nadzorze ciągów technologicznych w celu bieżącego

sprawdzania poprawności trasy oraz przy sterowaniu pracą

maszyn i urządzeń. Obraz z kamer pozwala obserwować

dyspozytorowi miejsca istotne dla realizacji procesów

technologicznych tj. nadszybia i podszybie, dworce osobowe

i materiałowe, rozdzielnie i inne. Kamery telewizji przemysłowej

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-

wych, linii telekomunikacyjnych zbudowanych w oparciu

o tzw. kable miedziane, sieci kabla promieniującego

oraz z wykorzystaniem radiolinii. Obecnie najbardziej

rozwijanym łączem (z uwagi na wysoką odporność kanału

transmisyjnego na zakłócenia elektromechaniczne oraz moż-

liwość łączności punktów znacznie oddalonych od siebie)

w kopalniach JSW S.A. są sieci światłowodowe.

Monitorowanie parametrów pracy maszyn i urządzeń

W kopalniach należących do Jastrzębskiej Spółki Węglowej

wykorzystywanych jest szereg systemów informatycznych

oraz automatyki przemysłowej, które mogą stanowić źródła

danych do przetwarzania w ramach zdefiniowanych potrzeb

informatycznych na poziomie operacyjnym oraz zarządczym.

Dane o stanie pracy maszyn wysyłane są do nadrzędnych

systemów informatycznych, które nadzorują przebieg procesów

technologicznych. Im więcej takich danych jest wysyłanych,

tym łatwiejsza jest analiza przyczyn np. w przypadku zaistniałej

awarii. Do punktu centralnego są podłączone bezpośrednio

osoby zarządzające systemem – dyspozytorzy energomecha-

niczni czy uprawnione osoby dozoru odpowiednich działów.

Światłowodowy system monitorowania pozwala na podejmo-

wanie szybkich i trafnych decyzji w stanach przedawaryjnych

i awaryjnych – pozwalając zmniejszyć awaryjność wielu maszyn

i urzadzeń.

Kolejnym ważnym elementem zwiększającym zapo-

trzebowanie na systemy monitorowania i sterowania urzą-

dzeniami, jest fakt iż w kopalniach znajdują się grupy

Tab. 1.

Zestawienie sieci, kabli optotelekomu-nikacyjnych w kopalniach JSW S.A.




i sieci obiektów, którymi można zarządzać zdalnie. Pozwala to

ograniczyć liczbę obsługi bezpośredniej i wykorzystanie zasobów

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

możliwości pozyskiwania informacji związanych ze stanami pracy

ciągów technologicznych. Zastosowanie modułów pozwala na

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.

W kopalniach JSW monitoringiem objęte są w różnym

zakresie następujące elementy ciągów technologicznych:

• kompleksy 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,

• 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.

Zadaniem do zrealizowania postawionym przed Spółką,

było stworzenie jednego głównego zintegrowanego systemu

zarządzania przedsiębiorstwem, do którego projektowany jest

bezpośredni selektywny import danych z innych programów

włącznie z bezpośrednim monitoringiem pracy maszyn

i urządzeń.

Zarówno dane wejściowe jak i przetworzone informacje

charakteryzować powinny się wysoką jakością, wiarygodnością,

stopniem szczegółowości oraz zakresem umożliwiającym

wsparcie decyzyjne na poszczególnych szczeblach kierow-

nictwa.

Efektywne działanie systemu zarządzania zależy od

jakości wprowadzanych danych. Dane wprowadzane przez

Fot. 1.

Monitoring maszyn i urządzeń – Dyspozytornia Energo-Mecha-niczna

Rys. 2.

Monitoring maszyn i urządzeń – przepływ sygnału w infrastrukturze technicznej


g ó r n i c t w o


użytkownika do systemu, są obarczone mniejszym lub

większym błędem. Przekłamanie to może wynikać z pomyłki

użytkownika lub braku systematyki wprowadzania danych do

systemu który wpływa w znaczącej mierze na błędy. Niektóre

z tych niedoskonałości mogą zostać wyeliminowane lub

częściowo zminimalizowane przez automatyczne zasilanie

danymi z systemów automatyki przemysłowej (SCADA) lub

poprzez integrację z istniejącymi systemami np. poprzez

mechanizmy SOA.

Kierunki integracji systemów Zakłady Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. dysponują

systemami pozwalającymi na bezpośredni monitoring pracy

maszyn i urządzeń, systemami eksperckimi oraz Zintegrowanym

System Wspomagającym Zarządzanie Przedsiębiorstwem

SZYK2 klasy Enterprise Resource Planning (ERP). Istotą

określenia informacji wejściowej do systemów jest określenie

źródeł pochodzenia danych w miejscach ich powstawania –

generowania. W zakresie monitoringu pracy maszyn i urządzeń

to sygnały generowane przez zainstalowane czujniki i detektory.

Odrębnymi zasobami danych są systemy eksperckie takie jak

QNK - wspomagający projektowanie przenośników taśmowych

wraz z ciągiem technologicznym, Ewidencja 2006 – wspomaga-

jący kontrolę wyposażenia elektroenergetycznego pracującego

w strefach zagrożonych wybuchem moduł wspomagający,

kształtowanie bezpieczeństwa w poziomym transporcie

górniczym oraz wiele innych.

Systemem SZYK2 składa się z kilkudziesięciu modułów

i kartotek współdzielonych i stanowi rozwiązanie w sferze

biznesowej. Jak każdy system tej klasy pozwala na zebranie

wszystkich funkcji zarządczych, w jeden spójny system

umożliwiając usprawnienie procesów biznesowych na każdym

szczeblu zarządzania. System pozwala zoptymalizować

pracę w wielu obszarach funkcjonowania przedsiębiorstwa od

finansów, przez zarządzanie zasobami ludzkimi, po logistykę

i produkcję.

SZYK2 składa się z dziedzinowych kompleksów opisujących

kluczowe procesy zachodzące w przedsiębiorstwie:

• Kartoteki współdzielone SZYK2/KKW – obejmujące wydzie-

loną wspólną część kartotek i słowników wykorzystywanych

w całym systemie

• Kompleks Logistyki Materiałowej SZYK2/KLM – obejmujący

grupę zagadnień z zakresu logistyki materiałowej – zaopa-

trzenie, gospodarkę magazynową i materiałową oraz zużycie

i zarządzanie zapasami.

Rys. 3.

Ogólny schemat powiązań modułów syste-mów informatycz-nych i automatyki przemysłowej




pracowniczych oraz związanych z

gospodarką płacową

• SZYK2/KFK – obejmujący całokształt

zagadnień z otoczenia rachunkowości

finansowej, kosztów oraz zarządzania

aktywami.

Każdy z dziedzinowych kompleksów

systemu SZYK2 składa się ze spójnych

modułów realizujących procesy biznesowe

w ramach przypisanego obszaru –

związanego ze sprzedażą, gospodarką

maszynową i materiałową czy nadzoro-

waniem spraw pracowniczych.

System wspierający zarządzanie środkami produkcji Ogólna informacja o Komplek-

sie Produkcyjno Technicznym

Za wspomaganie obsługi procesów

biznesowych związanych z produkcją

oraz jej przygotowaniem i utrzymaniem

odpowiada Kompleks Produkcyjno-Tech-

niczny – SZYK2/KPT. Kompleks umożli-

wia obsługę centralnej części łańcucha

logistycznego przedsiębiorstwa. Zawarto

w nim komponenty wspierające planowa-

nie, 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 utrzyma-

nia oraz planowania konserwacji, napraw

i kontroli zarządzania gwarancjami w

ramach Kompleksu Produkcyjno-Tech-

nicznego został wdrożony moduł TGŚP

– Gospodarka Środkami Produkcji, który

jest integralną częścią systemu SZYK2.

• Kompleks Produkcyjno-Techniczny

SZYK2/KPT – obejmujący zagad-

nienia z zakresu planowania, przygo-

towania, monitorowani i utrzymania

produkcji, ze szczególnym uwzględ-

nieniem branży wydobywczej.

• SZYK2/KSP – obejmujący zagad-

nienia z zakresu obsługi dystrybucji

i sprzedaży produktów

• SZYK2/KZP2 – obejmujący cało-

kształt zagadnień związanych z pro-

wadzeniem, nadzorowaniem spraw

Rys. 4.

Przykładowy ekran systemu QNK- wspomagającego projektowanie przenośników taśmowych.

Rys. 5.

Przykładowy ekran systemu Ewidencja 2006


g ó r n i c t w o


Rys. 6.

Narzędzie wspoma-gające kształtowanie bezpieczeństwa w podziemnym zakładzie górniczym

Rys. 7.

GATHER II – ewidencja elementów obudów zmechanizowanych oznakowanych tagiem RFID

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 Finanso-

we (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, zarejestrowa-

nych w księdze inwentarzowej aktywów,

są w sposób automatyczny, zapisywane

w postaci zatwierdzonych dekretów.

Konkretne pozycje majątkowe po-

wiązane są pomiędzy kartoteką ATF a

odpowiadającymi im środkami produkcji

w module TGŚP.

Rys. 8.

Powiązania SZYK2/KPT z pozostałymi produktami sfery biznesowej




Główne funkcjonalności modułu THPR:

• Gromadzenie informacji o realizo-

wanych i planowanych robotach

górniczych

• Obsługa 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 Harmonogra-

mowania Produkcji THPR umożliwia

pobieranie informacji z modułu TGŚP

na temat dostępnych środków produkcji.

Moduł Monitorowania Procesów

Produkcji (TMRPP2) służy do wspoma-

gania prac służb dyspozytorskich kopalni

umożliwiając prowadzenie rejestrów

dokumentujących codzienną pracę

kopalni na bazie kartotek i słowników.

Moduł zapewnia przetwarzanie nie-

zbędnych danych oraz tworzenie na

ich podstawie Rapor tu Dobowego

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:

• bieżące monitorowanie procesów

produkcji i pomocniczych w przedsię-

biorstwie górniczym w zakresie ścian

(wydobycie, postęp) robót przygoto-

wawczych, zbrojenia i likwidacji ścian

czy pozostałych robót związanych z

przebudową, pobierką itp.

• Raportowanie procesów produkcji

– Rapor t s tanów b ieżących

prac przygotowawczych, wy-

Rys. 9.

Relacje bazodano-we modułu GŚP z innymi produktami systemu SZYK2

Rys. 10.

Kartoteka współdzielona z widocznymi miejscami pracy pochodzącymi z modułu THPR – Planowanie i Harmonogramowa-nie Produkcji

Moduł Planowanie i Harmonogramo-

wanie Produkcji (THPR) jest narzędziem

pozwalającym na tworzenie planów i

harmonogramów biegu ścian i robót

przygotowawczych. Na poziomie kopal-

ni moduł THPR pozwala ewidencjono-

wać wszystkie elementarne informacje

o prowadzonych i p lanowanych

robotach górniczych, w okresie

objętym planem ruchu, jak również

wykraczającym poza ten okres. Ewi-

dencja obejmuje dane o prowadzonych

i planowanych robotach udostęp-

n i a j ących , p r z ygotowawcz ych ,

wybierkowych i innych wraz z ich

charakterystykami górniczo-geologicz-

nymi, wyposażeniem przodków czy

organizacją pracy.


g ó r n i c t w o


dobywczych, zabezpieczających, likwidacyjnych

i innych.

– 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

dające możliwość monitorowania przebiegu procesu realizacji

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

fazie – rozliczania zadań zarówno pod względem finansowym

jak i wykonanym zakresem rzeczowym. Rozbudowany moduł

TMZZ2 pozwala prowadzić monitoring realizacji zadań z różnych

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

serwisów, usług, likwidacji czy produkcji. Moduł usprawnia

i ułatwia rozliczanie zakończonych zadań.

Główne funkcjonalności modułu TMZZ2:

• Wsparcie procesów biznesowych w obszarze inwestycji (wy-

cena 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,

• Wsparcie procesu przeprowadzania przetargów, aukcji

internetowych, zawierania umów na dostawę materiałów

i usług,

• Kontrola realizacji planu pod względem finansowym

i rzeczowym, kontrola realizacji zadań/ zleceń, kontrola

i rozliczenie kosztów do poniesienia i poniesionych.

Rys. 11.

Raport z modułu THPR z uwzględ-nieniem wyposaże-nia rejestrowanego w TGŚP




Główne funkcjonalności modułu TENE3:

• tworzenie i obsługa identyfikacji

rozliczeń mediów (energia elektrycz-

na, para, gorąca woda, sprężone

powietrze, woda pitna i przemysłowa

oraz metan),

• tworzenie i obsługa identyfikacji

odbiorców i liczników,

• tworzenie kar toteki algorytmów

liczenia wielkości dla liczników i/lub

odbiorców,

• tworzenie i obsługa kartoteki taryf,

• tworzenie powiązań pomiędzy punk-

tami rozliczeniowymi,

• e w i d e n c j a i l o ś c i o w a z u ż y ć

d la poszczegó lnych med iów,

w tym ewidencja wielkości zwią-

zanych z obrotem i dystrybucją

(przesył, moc zamówiona) dla energii

elektrycznej, pary czy gorącej wody,

• tworzenie zestawień/raportów.

Zastosowane funkcjonalności

modułu Gospodarki Środkami

Produkcji

Moduł TGŚP jest integralną częścią

Kompleksu Produkcyjno – Technicznego

systemu Wspomagającego Zarządza-

nie Przedsiębiorstwem SZYK2. TGŚP

służy do wspomagania zarządzania w

obszarze gospodarowania środkami

produkcji i ściśle z tym powiązaną

gospodarką remontową. Centralnym

elementem modułu jest katalog maszyn

i urządzeń. Zawarta w nim biblioteka

typów maszyn i urządzeń zawiera nie-

zbędne dane techniczne, dokumentację,

rysunki techniczne czy schematy. Każdy

typ katalogu może być wyposażony

w hierarchiczną strukturę zawierającą

dokładne informacje o zespołach, pod-

zespołach czy częściach (elementach

maszyn i urządzeń). Prowadzona w TGŚP

Rys. 12. Przykładowe zlecenie z przypi-sanym środkiem produkcji z modułu TGŚP.

i powierzchniowych miejsc pracy. Na

podstawie tak prowadzonej ewidencji

moduł TRP umożliwia sporządzanie

tablic sprawozdawczości branżowej

i państwowej za okresy miesięczne

i narastające oraz sporządzanie okre-

sowych, syntetycznych zestawień

produkcyjnej i techniczno-ekonomicz-

nej oceny działalności kopalni wg

ruchów, oddziałów, rejonów, przodków

w układach techniczno-produkcyjnym

i ekonomicznym.

Moduł Ewidencja i Rozl iczanie

Mediów (TENE3) jest rozwiązaniem

służącym do ilościowego rozliczania

zużycia dowolnego medium (energia

elektryczna, ciepła woda, para, metan,

itd.) w zadanych przedziałach czaso-

wych. Dane są wprowadzane ręcznie,

bądź zasilane automatycznie z syste-

mów billingowych (licznikowych). Model

rozliczania oparty jest o kilkustopniową

strukturę, ujmującą sieć licznikową

i odbiorców (którymi mogą być miejsca

pracy lub kontrahenci).

Kompleks Logistyki Materiałowej KLM

umożliwia:

• planowanie zakupów w procesie

gospodarki zaopatrzeniowej oraz

planowanie zużycia wraz z okre-

śleniem limitów zużycia i limitów

zapotrzebowań, na poziomie grup

materiałowych, komórek organiza-

cyjnych i całego zakładu,

• zaopatrzenie: przetargi, aukcje elek-

troniczne, umowy, zapotrzebowania,

• obrót materiałowy: dyspozycje, przy-

chody, rozchody, magazyny, inwen-

taryzacja, księgowość materiałowa,

• analiza i kontrola zawierające ze-

stawy raportów w zakresie zużycia

materiałów, analizy wskaźników

logistycznych.

Moduł Rozliczanie Produkcji (TRP)

umożliwia prowadzenie ewidencji i ar-

chiwizacji charakterystyk górniczo-geo-

logiczno-organizacyjnych przodków

i rejonów dołowych oraz opracowywanie

kosztów kalkulowanych wg ich rodza-

jów i ich przechowywanie dla dołowych


g ó r n i c t w o


Rys 13.

Raport analizy awaryjności kompleksów ścianowych




ewidencja pozwala na prowadzenie analiz

awaryjności kompleksów ścianowych,

zagospodarowania skatalogowanych

maszyn i urządzeń.

Główne funkcjonalności modułu TGŚP:

• prowadzenie centralnej kartoteki typów,

• definiowanie parametrów maszyn

i obiektów,

• prowadzenie ewidencji obrotów

z uwzględnieniem faz pracy maszyny/

urządzenia,

• generowanie zestawień w zakre-

sie stanów bieżących, uzbrojenia

technicznego miejsc pracy , aktual-

nego zagospodarowania maszyn/

urządzeń,

• generowanie kart pracy dla maszyn i

urządzeń z uwzględnieniem informacji

pochodzących z systemów zinte-

growanych i modułów powiązanych

w ramach systemu SZYK2.

Moduł Gospodarki Środkami Produk-

cji posiada mocno rozbudowaną funkcjo-

Rys. 14.

Przykładowy obraz ewidencji awarii na wybranym kombaj-nie ścianowym.

Rys. 15.

Przykładowy raport z analizy awaryj-ności kombajnów ścianowych


g ó r n i c t w o

49e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 49e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 1-2 / 2 0 13

nalność, obejmującą w szczególności

kompletną ewidencję maszyn i urządzeń,

informację o strukturze i parametrach

wraz z dołączoną w formie elektronicznej

dokumentacją.

Zaimplementowane mechanizmy

wzorców i szablonów w istotny sposób

upraszczają posługiwanie się rozwiąza-

niem. Dla innych modułów kompleksu,

TGŚP pełni funkcję dostawcy informacji

o zasobach maszyn i urządzeń (własnych

w skali zakładu i całej korporacji, dzierża-

wionych, pozyskanych w innych formach)

ich parametrach oraz aktualnej lokalizacji.

Druga wykorzystywana istotna grupa

informacji tego modułu to informacje

o dostępności środków produkcji –

a więc już uwzględniające istniejące

obłożenie, planowane przeglądy i konser-

wacje, okresy dzierżawy, itd. Zapisywane

w karcie pracy maszyny/urządzenia.

Rys. 16.

Dokumentacja dostępna z pozio-mu zaewidencjo-nowanej maszyny/urządzenia

Rys. 17.

Zakres informacji możliwych do generowania w karcie pracy maszyny/urządze-nia/elementu.


50 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl50 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

Moduł TGŚP jest ciągle rozwijany

o nowe funkcjonalności, mające na celu

poprawy gospodarki środkami produk-

cji. Rzetelna gospodarka maszynami

i urządzeniami ma bezpośredni wpływ

na efektywną ich pracę, co przekłada się

m.in. na lepsze ich wykorzystanie.

Moż l iwość w yko r z ys t y wan ia

w ww. zakresie informacji pocho-

dzących z systemu wymaga przede

wszystkim jasnych zasad interpretacji

danych. W tym celu został opracowany

i opisany algorytm wyliczania wskaźni-

ków wraz z określeniem źródeł pocho-

dzenia danych. Poniżej prezentowane

są przykładowe raporty z zakresu wy-

korzystania wybranych grup maszyn

i urządzeń.

Wnioski końcowe Warunk iem koniecznym opt y-

ma lnego zar ządzan ia ma jątk iem

w Jastrzębskiej Spółce Węglowej

S.A. jest zastosowanie nowoczesnych

rozwiązań informatycznych. Bieżące

aktualizowanie informacji w systemie

informatycznym pozwala precyzyjnie

oszacować koszty utrzymania poszcze-

gólnych składników majątku oraz koszty

związane z realizacją prac eksploatacyj-

nych. Terminowe prace konserwacyjne

oraz kontrolne, pozwolą zmniejszyć licz-

bę awarii, a tym samym liczbę przestojów

i strat z nich wynikających. Wzrost

dostępnego poziomu informacyjnego,

w konsekwencji przyczynia się do

zwiększenie kontroli nad parametra-

mi pracy oraz kosztami związanymi

z eksploatacją podstawowych środków

produkcji oraz w dalszej perspektywie

umożl iwić powinien optymalizację

sposobu wykorzystania zasobów tech-

nicznych i ludzkich.

Dlatego niezwykle ważnym i prio-

rytetowym przedsięwzięciem w JSW

S.A. powinna być stała automatyzacja

zachodzących procesów. Wdrożone

systemy oraz planowany ich dalszy

rozwój pozwolą na usprawnienie prac

związanych z wprowadzaniem da-

Rys. 19.

Przykładowy raport z analizy wykorzystania wybranej grupy maszyn

Rys. 18.

Przykładowa karta pracy maszyny/urządzenia.

1 -2 / 2 0 13


g ó r n i c t w o

51e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 51e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

nych, które będą wykorzystywane

w późniejszych analizach biznesowych.

Na dzień dzisiejszy zasoby informacyjne

gromadzone w module Gospodarki

Środkami Produkcji wykorzystywane są

między innymi do:

• szybkich analiz wolnych, możliwych

do wykorzystania w planowanym

przedziale czasowym środków pro-

dukcji oraz ich istotnych elementów,

• efektywniejszej gospodarki posiada-

nymi zasobami poprzez zmniejszenie

ilości zapasowych maszyn, urządzeń,

zespołów i części (przesunięcia

między oddziałami JSW),

• analizy kosztów utrzymania poszcze-

gólnych składników majątku dzięki

zebranym informacjom z zakresu

historii przebiegu pracy uwzględ-

niającej: awarie, przeglądy, remonty,

wymiany elementów obserwowanych

maszyny/ urządzenia,

• faz demontażu i montażu czasu ich

trwania, translokacji,

• zmian typu wynikającego z moder-

nizacji,

• struktury środka produkcji umożliwia-

jącej wgląd do aktualnej konfiguracji

technicznej maszyny/urządzenia,

• realizowanych zleceń remontowych i

serwisowych i specyfikacji pobranych

materiałów.

Właściwe zarządzanie informacją

(weryfikowaną poprzez powiązania mię-

dzy modułami systemu SZYK2) pozwala

na wiarygodne korzystanie z zestawień i

analiz techniczno-ekonomicznych.

Biorąc pod uwagę dodatkowe możli-

wości funkcjonalne takie jak:

• podpinanie dokumentacji w formie

elektronicznej,

• wizualizację związaną z zagrożeniami

prowadzonych prac konserwacyjno

naprawczych,

• powiązania z systemami specjali-

stycznymi wykorzystywanymi do

projektowania odstawy i transportu,

• możliwość harmonogramowania

prac związanych z kontrolą i kon-

serwacją,

• powiązania z indeksem materiałowym

elementów wchodzących w skład

maszyn,

• centralnym dostępem do danych nie-

zbędnych dla prowadzenia poprawnej

polityki zaopatrzeniowej.

Można stwierdzić, że wdrożenie

modułu Gospodarki Środkami Produk-

cji oraz powiązania komunikacyjnego

z pozostałymi modułami oraz in-

tegracji z systemami eksperckimi

i monitoringiem pracy maszyn i urzą-

dzeń bez wątpienia daje ogromne

oszczędności w zakresie skrócenia

czasu dostępu do informacji nakiero-

wanej i zhierarchizowaną wg odpo-

wiedzialności i kompetencji poprzez

możliwość przydzielania dostępu do

modułów i ról w zakresie ich działania.

Rys. 20.

Przykładowy raport z analizy wykorzy-stania wybranej grupy maszyn za dany okres sprawozdawczy

1 -2 / 2 0 13


Kiedy powstała firma i co jest przedmiotem działalności LNG Silesia

LNG Silesia Sp. z o.o. została założona

w 2005. W ostatnich kilku latach spółka

realizowała inwestycje związaną z budową

instalacji oczyszczania i skraplania gazu

pochodzącego z odmetanowania Kopalni

Węgla Kamiennego Krupiński (JSW S.A.).

Produkcja LNG (Liquid Natural Gas) została

rozpoczęta w 2012 roku. Zakład produkcji

LNG zlokalizowany w Suszcu jest inwestycją

unikatową w skali świata. Obecnie trwają

prace ukierunkowane na optymalizację pracy

instalacji i poprawę jej wydajności. Produkcja

i dystrybucja LNG do klientów przemysło-

wych stanowi podstawę biznesu LNG Silesia.

Dodatkowo spółka posiada koncesję na

wytwarzanie energii elektrycznej. Produkcja

energii elektrycznej i ciepła odbywa się

z wykorzystaniem jednostki kogeneracyjnej

o mocy 2 MWe. Bazę do produkcji stanowi

metan pochodzący z nieczynnej kopalni Zory.

Jaki jest obszar działania firmy?

Spółka prowadzi obecnie swoją działal-

ność na terenie naszego kraju. Koncentrując

się na zdobywaniu rynku na obszarze połu-

dniowej Polski ze względu na fakt kosztów

związanych z logistyką dostaw LNG, który

stanowi znaczący element kosztotwórczy,

wpływający na cenę końcową oferowaną

klientom.

Spółka rozważa poszerzenie obszaru

swojej działalności, ale będzie to uzależnione

od czynników ekonomicznych.

Jaka jest obecnie wasza oferta?

Nasza ofer ta to oczywiśc ie LNG

z dostawą do klienta zarówno sprzedawane

w kontraktach średnioterminowych, jak

również kontraktach typu ,,spot’’. Klient

końcowy zużywa LNG po regazyfikacji, czyli

w formie gazowej, co czyni go tożsamym

z gazem ziemnym wysokometanowym.

Spółka oferuje również profesjonalny

serwis i wykonawstwo w zakresie budowy

stacji regazyfikacji LNG pozwalających

klientom w bezpieczny i efektywny sposób

zmieniać stan skupienia gazu ziemnego

z ciekłego na gazowy.

Jakie są plany rozwoju firmy?Docelowo spółka zamierza uzyskać

znaczącą pozycję na tworzącym się

krajowym rynku LNG. Rok 2013 to okres,

który będzie poświęcony na optymalizację

pracy Zakładu Skraplania oraz zawarcie

stosownych umów z partnerami zagra-

nicznymi na dostawę LNG spoza naszego

kraju. Pozwoli to spółce na rozwój portfela

klientów, a jednocześnie będzie stanowiło

źródło dostaw rezerwowych dla naszych

obecnych klientów.

Istotnym elementem rozwoju naszego

biznesu w najbliższych latach będzie

uruchomienie terminalu LNG w Świnouj-

ściu, które planowane jest na 2014 rok.

Inwestycja ta naszym zdaniem znacznie

spopularyzuje LNG na rynku krajowym

jako ekologicznego paliwa stanowiącego

ciekawą alternatywę w stosunku do olejów

opałowych i LPG.

Artur Kostka Prezes Zarządu LNG Silesia

LNG SILESIA rozmowa

energet yka cieplna i pr zemysłowa

1 -2 / 2 0 13

5353e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

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

Gaz u jmowany przez kopa ln ianą sta-

c ję odmetanowania dostarczany jest do

granic Zakładu Skraplania Gazu przy ciśnieniu

ok. 120 kPa i temperaturze ok. 40oC. Składa się on

w połowie z metanu, natomiast resztę stanowi głównie

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

przez kolejne moduły, w których usuwane są wszystkie

składniki niepożądane.

W module sprężania zwiększamy ciśnienie do

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

wykorzystaniem reaktora katalitycznego, gdzie zachodzi

reakcja metanu z tlenem, w wyniku której otrzymujemy

gaz wolny od tlenu, ale bogaty w wodę i dwutlenek

węgla. Oba te składniki muszą zostać usunięte

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

temperatury bliskiej zeru co powoduje, że większość

wody się wykrapla i separuje w koalescerze. Na-

stępnie przechodzi on przez osuszacz adsorpcyjny,

gdzie cząsteczki H2O separowane są do poziomu

rozpuszczalności wody w LNG. Suchy gaz wędruje

do modułu, w którym z wykorzystaniem różnicy ciśnień

w zbiornikach adsorbowana jest większość dwutlenku

węgla. Końcowe oczyszczanie gazu z CO2 następuje

w kolejnym układzie do adsorpcji dwutlenku węgla,

na wyjściu którego otrzymujemy mieszaninę azotu

i metanu pozbawioną innych składników.

Tak przygotowany gaz jest następnie schładzany

do temperatury -160oC co powoduje skroplenie

metanu. W serii wymienników i zbiorników zmieniane

są jego parametry tak, aby w efekcie uzyskać produkt

finalny – LNG (liquefied natural gas – skroplony gaz

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.

Jaka jest wydajność instalacji skraplania na KWK Krupiński?

Instalacja projektowana jest na wydajność ok.

16ton LNG na dobę. W chwili obecnej pracujemy

nad optymalizacją pracy, a co za tym idzie poprawą

wydajności instalacji. Poza kwestiami związanymi

z optymalizacją pracy poszczególnych modułów

instalacji istotny wpływ na poziom produkcji ma skład

gazu pozyskiwanego z kopalni. Najistotniejszy element

to oczywiście koncentracja metanu. Olbrzymią rolę

odgrywa również stężenie tlenu, który bezpośrednio

wpływa na straty metanu w module usuwania O2.

Co sprawia najwięcej problemów technicznych przy skraplaniu gazu kopalnianego?

Nasza instalacja jest czymś unikatowym. Trudno

mówić, że jest to całkowicie nowa technologia,

ponieważ stosujemy urządzenia, które funkcjonują

na innych instalacjach związanych z procesami

chemicznymi i kriogenicznymi. Natomiast na pewno

nowatorskie jest połączenie tych wszystkich urzą-

dzeń w jeden ciąg technologiczny pozwalający na

produkcję LNG. Optymalizacja nowatorskiej instalacji,

w której w ramach jednego ciągu technologicznego

ciśnienia wahają od ciśnienia atmosferycznego do

ok. 23 atmosfer, temparatury pomiędzy -160

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

cjami w których dochodzi do szeregu reakcji fizyko-

-chemicznych nie jest łatwa. Cały czas wzbogacamy

własną wiedzę oraz korzystamy z wiedzy naszych

partnerów, aby proces był coraz bardziej efektywny.

Bogumił Chojęta Dyrektor Zakładu Skraplania

LNG SILESIA ...skumulowana energia z ziemi

1 -2 / 2 0 13

1 -2 / 2 0 13

Występujący podczas wydobycia węgla i ujmowany w procesie odmetanowania gaz metanowy początkowo wykorzystywano gospodarczo używając go jako paliwo w kotłowniach i elektrocie-płowniach 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.

Zagospodarowanie metanu

Porównanie kosztów wytwarzania energii w urządzeniach

energetycznych zainstalowanych w EC

„Suszec” po zainstalowaniu agregatu.

Założono:

Dla zobrazowania kosztów produkcji

energii przyjęto obciążenie Q wszystkich

porównywanych urządzeń energe-

tycznych 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

Wytwarzanie energii cieplnej

w kotle WR-10

Dane:

• wartość opałowa węgla

wd= 21,5 (GJ/Mg)

• sprawność kotła ηk= 0,76

• ilość paliwa Bch

= 1,29 (Mg)

• cena GJ kGJ

= 20 (zł)

• emisja ew = 11,9 (zł/Mgw

• zużycie energii pel = 21,4 (zł/h

• obsługa o = 30 (zł/h)

• cena paliwa kp = 134 (zł)

Koszt produkcji energii z węgla:

K = Bch

• kp + o + p

el + e

tw = 236,2 (zł)

Zysk:

Z = Q • kGJ

– K = 181,8 (zł/h)


w kotle PWPg-6

Dane:

• wartość opałowa CH4

wg = 35811 (kJ/Nm3)

• sprawność kotła ηk = 0,86


= 678 (Nm3)

• emisja eg = 0,78 (zł)

• zużycie energii pel

= 4,69 (zł/h)


• cena paliwa kg = 0,126 (zł/Nm3)

Koszt produkcji energii z gazu:

K = Bch

• kg + o + pel + e

g = 105,9 (zł/h)

Zysk:

Z = Q • kGJ

– K = 312,1 (zł/h)

Skojarzone wytwarzanie

energii elektrycznej i cieplnej

w TBG 632

Dane:


wg = 35811 (kJ/Nm3)

• sprawność całkowita ηc = 0,82


= 714 (Nm3)

• emisja eg = 2 (zł)

• zużycie energii pel = 12 (zł/h)

• olej + filtry m = 15 (zł/h)



K = Bch

• kg + o + p

el + e

g + m = 129,7 (zł/h)

Zysk:

Z = Qh • k

GJ + E

el – K = 439,5 (zł/h)

Piotr Zajusz

Spółka Energetyczna

„Jastrzębie” S.A.

Zespół

Elektrociepłowni

Kogeneracyjnych

paliwa i gospodarka energią


w SEJ SA Część II

54 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl54 e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

1 -2 / 2 0 13


w kotle WR-10 przy opalaniu

gazem

Dane:


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)



K = Bch • kg + o + pel + eg = 120,7 (zł/h)

Zysk:

Z = Q • kGJ – K = 297,3 (zł/h)

Realizacja zakupu agregatu

Biorąc to wszystko pod uwagę zaku-

piono agregat prądotwórczy TBG 632 V16

o mocy adoptowanej do gazu z odmeta-

nowania Kopalni wynoszącej 2,7 MWel

i 3,1 MWel. Okres realizacji przedsięwzię-

cia 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 przemawia-

jącym 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

• praktycznie nie ma emisji pyłów

• emisja CO2 spada (30%-40%)

w porównaniu do instalacji węglowych

• sprawność wytwarzania energii

elektrycznej w agregatach z silnikami

gazowymi kształtują się na poziomie

do 42%)

• wskaźnik wykorzystania energii

chemicznej paliw jest wysoki i wynosi

do 86%

• najważniejsze są jednak wskaźniki

ekonomiczne!

• stymulacje ze strony polityki ener-

getycznej, szybkie okresy zwrotów

nawet do 5 lat czynią te inwestycje

bardzo atrakcyjnymi.

Typow y moduł kogeneracy jny

z silnikiem gazowym składa się z:

• silnik gazowy

• generator

• system wymienników ciepła

• system odprowadzenia spalin

• system automatycznego nadzoru

i sterowania

Układ skojarzony może być efek-

tywnie wykorzystany w zakładach gdzie

występuje ciągłe wysokie zapotrzebo-

wanie na energię elektryczną i ciepło.

Takimi zakładami są Kopalnie i położone

w ich pobliżu osiedla górnicze. Gdy

to ma miejsce powiększa się efekt

ekonomiczny.

Oferowane przez producentów

zespoły pozwalają praktycznie na dopa-

sowanie się do każdej wymaganej mocy

elektrycznej i cieplnej (do potrzeb klienta).

S to s o w a n e p r z e z S E J S . A .

s i ln ik i spa l inowe spa la jące mie -

szankę ubogą, (t zw. technolog ia

lean – burn) działają wykorzystując

m i e s z a n k ę u b o g ą p r z y w s p ó ł -

c z y n n i k u n a d m i a r u p o w i e t r z a

λ = 1,6 – 2,0, która jest podawana

pod ciśnieniem do komory spalania

gdzie jej zapłon inicjuje świeca zapło-

nowa: spaliny po procesie spalania

przechodzą przez katalizator. Silniki

nie posiadają wstępnej komory spa-

lania. Natomiast posiadają specjalnie

Zdj. Silnik MWM

55e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl 55e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl


zbudowaną świecę, k tóra posiada

wstępną komorę spalania co pozwala

dzięki odpowiedniej energii świecy

zapalić część mieszanki ubogiej znaj-

dującej się w komorze świecy, która

z ko le i wyp ł ywając przez zespó ł

otworów zapala resztę mieszanki.

Źród ła c iep ła w ykorzyst y wane z

silnika to:

• ciepło z chłodzenia mieszanki po

stężeniu w turboładowaniu

• ciepło z chłodzenia oleju

• ciepło z płaszcza wodnego komór

spalania

• ciepło ze spalin

W naszych silnikach stosujemy różne

systemy odbioru ciepła.

Są si ln ik i w k tór ych ciep ło ze

wszystkich wymienników odbierane jest

przez jeden strumień wody ten sam dla

całego układu. Są silniki gdzie ciepło

odbierane jest kierowane do dwóch

różnych strumieni wody tzw. ciepło

niskotemperaturowe t ͌ 900 oraz tzw.

ciepło wysokotemperaturowe (ze spalin)

tw ͌ 110-1250C.

Trudnością włączania do istniejących

systemów cieplnych silników gazowych

jest temperatura wyjściowa za niska do

bezpośredniego zasilania cw w wysoko-

temperaturowym systemie sieciowym

jak również temperatura związana

z maksymalną dopuszczalnej temperatu-

ry wody na wlocie układów chłodzących

silnik, której przekroczenie nie skutkuje

co prawda wyłączeniem silnika ale utratą

ciepła odzyskiwanego.

Struktura kosztów elektrociepłowni:

Dominują trzy pozycje: koszt gazu,

amortyzacja i podatki. Pozostałe koszty

to usługi serwisowe i płace na poziomie

po 2%. Pozostałe koszty kształtują się na

poziomie ~ 2%.

Dalsze zakupyW roku 2000 już Spółka SEJ S.A.

w skład której wchodzi EEG „Suszec”

kupuje u tego samego dostawcy kolejne

dwa silniki o mocy 3,2 MW każdy

i realizuje w oparciu o nie Skojarzony

Układ Energetyczno Chłodniczy na KWK

„Pniówek”. Potem w roku 2005 Spółka

SEJ S.A. kupuje kolejny agregat Typ TCG

2032 o mocy 3,9 MW w EC „Krupiński”.

W roku 2007 SEJ S.A. kupuje następny

agregat o mocy 3,9 MW jest to TCG 2032

V16 w EC „Pniówek”. Wreszcie w 2011

roku SEJ S.A. kupuje dwa najnowsze

agregaty TCG 2032 V16 o mocy 4MWel

na gazie z odmetanowania Kopalń. W tym

samym roku KWK „Krupiński” w ramach

JSW S.A. realizuje własny projekt zakupu

i uruchomienia 2 silników Caterpillar

każdy o mocy 2 MW na terenie KWK

„Krupiński”.

Jak dzisiaj wychodzi porównanie

wykorzystania gazu alternatywnie Ko-

cioł gazowy – agregat kogeneracyjny

pokazuje tabela.

W SEJ S.A. mamy zainstalowanych

łącznie 7 dużych jednostek kogenera-

cyjnych MWM. Łączna zainstalowana

moc elektryczna tych agregatów wynosi

na dzień dzisiejszy 25,2 MW. Wszystkie

pracują na gazie z odmetanowania

kopalń.

Wnioski z eksploatacjijednostek kogeneracyjnych

zainstalowanych w SEJ S.A.

Zastosowanie jednostek tego same-

go typu, ułatwia w znakomity sposób

kontrolę i nadzór nad pracą urządzeń.

Kolejne korzyści z tego rozwiązania

są następujące:

• przejęto wykonywanie cyklicznych

przeglądów ruchowych od serwisu

producenta. Kwota za przegląd

wykonany przez serwis wynosi ok.

20 tys. Euro, przy akceptacji jakości

tych prac przez serwis producenta

• obniżono koszty wykonywania

remontów średnich przez wprowa-

dzenie systemu ¼; 1 – pracownik

serwisu; 4 – pracownik SEJ S.A.

• dokonano specjalistycznych zakupów

narzędzi i sprzętu do wykonywania

przeglądów (np. urządzenie hydrau-

liczne), co pozwala na wykonywanie

części napraw bez udziału serwisu

• poprawiono szybkość diagnozowania

różnych problemów technicznych

podczas pracy urządzeń, przez co,

zwiększono wskaźnik obciążenia

maszyn w ciągu roku

• ograniczono konieczność zakupu

części zamiennych różnych typów

Eksploatacja podobnych konstrukcyj-

nie jednostek ułatwia szkolenie kolejnych

grup pracowników.

Przygotowano w ten sposób zespół

do rozszerzenia działalności SEJ S.A.,

mając na względzie uruchomioną już

inwestycję budowy silnika gazowego

w Koksowni „Nowa” w Częstochowie,

który będzie pracował na gazie koksow-

niczym. Uruchomienie tej jednostki jest

planowane pod koniec bieżącego roku.

Literatura[1] Wykorzystan ie gazu metanowego

w urządzeniach małe j energetyk i. Mgr inż. Jan Zimny Elektro – Energo – Gaz Suszec Sp. z o.o.

[2] Materiały własne SEJ S.A.



Przewietrzanie komory paleniskowej

Gdy zrealizowany zostanie łańcuch

bezpieczeństwa kotła, gdy wszyst-

kie zawory na ścieżce paliwowej są

zamknięte, zaś czujnik płomienia nie

widzi płomienia,kocioł gotowy jest do

wstępnego napowietrzania.

Na pleceniu „WŁĄCZYĆ sekwencję

przewietrzanie”, klapy regulacyjne powie-

trza samoczynnie się otwierają.

Wentylator powietrza głównego do

spalania został wcześniej uruchomiony.

Z chwilą gdy klapy regulacyjne po-

wietrza do palników są otwarte a ilość

powietrza do spalanie przekroczy 80

%, rozpoczyna się okres przewietrzania

kotła. W tym czasie powinna nastąpić

trzykrotna wymiana powietrza w kotle.

Po upływie czasu przewietrzania, w

ramach czasu gotowości do dokonania

zapłonu, który trwa 10 minut, uruchomio-

ny może być pierwszy palnik.

Jeżeli palnik się nie zapalił proces

rozpalania zostaje przerwany,a przed

ponowna próba zapalenia palnika kocioł

należy przewentylować. Palniki urucha-

miane sa automatycznie po włączeniu

sekwencji „ Uruchamianie palnika”

Regulacja powietrza do spalania

Regulacja powietrza spalania oraz

pomiar jego ilości prowadzone są dla

każdego z palników oddzielnie. Po

zakończeniu przewietrzania komory

spalania, zawory regulacyjne powietrza

obydwu palników przyjmują gotowość

do zapłonu.

Energetyka w Koksowni Przyjaźń

Gaz koksowniczy i gaz nadmiarowy

Zbigniew Strzałka

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

Mariusz Soszyński

Kierownik oddziału Sieci i Urządzeń Energetycznychw Koksowni Przyjaźń Sp. z o.o.

1 -2 / 2 0 13 57e - w y d a n i e d o p o b r a n i a n a : www.apbiznes.pl

Po dokonaniu zapłonu pierwszego

palnika, zawór regulacyjny powietrza

drugiego palnika aktywuje się samo-

czynnie.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

wszystkie ważne funkcje obsługi w tym

również zmniejszanie lub zwiększanie

mocy palników i ciągła manualna inge-

rencja obsługi jest nie potrzebna.

Przed podłączeniem następnego

paliwa jakim jest gaz nadmiarowy ilość

powietrza do spalania ulega zwiększeniu

za pośrednictwem sterownika kotła.

Palenisko Eksploatacja gazem koksowniczym:

gaz transportowany jest rurociągami

przesyłowymi gazu do budynku kotłowni.

Następnie rozdziela się on na dwa

rurociągi doprowadzające DN 400 gaz

do dwóch palników kotła (do zaworów

odcinających i zaworów regulacyjnych

gazu).

Nowa Elektrociepłownia Budowa nowej Elektrociepłowni

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 koksow-

niczym i nadmiarowym, • turbina parowa akcyjno-reakcyjna,

upustowo-kondensacyjna,• generator czterobiegunowy firmy

Siemens o mocy 21 MW,• wymiennik ciepłowniczy o mocy

14MWt,• odgazowywacz termiczny wraz

z pompami wody zasilającej,• wymiennik regeneracyjny niskoprężny

• zbiorniki gorącego kondensatu wraz z pompami,

• obieg chłodniczy wraz z pompami i wentylatorami osiowymi,

• II stopień demineralizacji wody oparty na wymiennikach dwujonitowych,

• n ad r z ę d ny s ys t e m s t e r owa n i a i wizual izac ji DCS,wyposażony w redundantne( jeden pracuje drugi w rezerwie) sterowniki kotła, turbiny i generatora, dwie stacje operatorskie, panele operatorskie i serwer bazy da-nych. Taki układ pozwala na sterowa-nie całym procesem technologicznym bloku, raportowanie potrzebnych parametrów oraz diagnostykę systemu DCS.

Kocioł zainstalowany został w EC jako źródło pary dla turbiny upustowo

–kondensacyjnej z dwoma upustami technologicznymi.

Kocioł parowy typu „Porta” firmy Standardkessel posiada dwa palniki umieszczone w ścianie przedniej opalany jest gazem koksowniczym i nadmiaro-wym 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.

Wytwórca: Energoinstal KatowiceCiśnienie nominalne 42 bar Temperatura pary przegrzanej 443oCWydajność kotła minimalna / maksymalna 35 / 95 t/hTemperatura wody zasilającej 105oCPaliwo gaz koksowniczy i nadmiarowy o wartości opałowej 16,5/2,0 MJ/Nm3

Obliczeniowa sprawność kotła 93%Temp. spalin wylotowych 160oCŚrednia dyspozycyjność roczna 97%Palniki : 2 szt.Regulacja palnika modulacyjnaCiśnienie pracy gaz koksowy min./max. 15 ÷ 60 mbarCiśnienie pracy gaz nadmiarowy min./max. 15 ÷ 48 mbarPrzepływ gazu koksowniczego 7850 Nm3/hPrzepływ gazu nadmiarowego 10000 Nm3/hMoc palnika max. 41,5 MWMoc palnika ze spalania gazu koksowniczego 33,5 ÷ 38,0 MW Moc palnika ze spalania gazu nadmiarowego 3,5 ÷ 8,0 MWNadmiar powietrza przy obciążeniu 110% 15%Strumień gęstości gazów odlotowych 108000 Nm3/h

PARAMETRY KOTŁA




Oprzyrządowanie rurociągów do obu

palników jest takie same a mianowicie:

Kryza pomiarowa, zawór kulowy

odcinający, odpowietrzenie DN100

ręcznie sterowane, główny zawór

odcinający sterowany automatycznie

obejściem, odpowietrzenie sterowane

automatycznie,zawór odcinajacy stero-

wany automatycznie, zawór regulacyjny

sterowany automatycznie, przyłącze do

podawania azotu.

Główny zawór gazu koksowniczego

może być otwarty poleceniem ”OTWO-

RZYĆ” gdy wszystkie pozostałe zawory

na ścieżce gazowej są zamknięte.

Wyłacza się on samoczynnie w wyniku

polecenia „Wyłączenia Awaryjnego

„ lub „ZAMKNĄĆ”. Gaz koksowniczy

jest głównym paliwem kotła i kocioł

musi być uruchamiany gazem kok-

sowniczym.

Eksploatacja gazem nadmiarowym:

gaz transportowany jest rurociągami

przesyłowymi gazu do budynku kotłowni.

Następnie rozdziela się on na dwa

rurociągi doprowadzające DN 600 gaz

do dwóch palników kotła z zaworem

odwadniającym. Oprzyrządowanie

rurociągów do obu palników jest takie

same a mianowicie: kryza pomiarowa,

zawór odwadniający, odpowietrzenie

z zaworem ręcznym, główny zawór

odcinający z obejściem, odpowietrzenie

z zaworem automatycznym, zawór

odcinający sterowany automatycznie,

przyłącze azotu z zaworami.

Główny zawór gazu nadmiarowego

może być otwarty poleceniem ”OTWO-

RZYĆ” gdy wszystkie pozostałe zawory

na ścieżce gazowej są zamknięte. Wyłącza

się on samoczynnie w wyniku polecenia

„Wyłączenia Awaryjnego „ lub „ZAMKNĄĆ”.

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

Podstawowym zadaniem nowego blo-ku 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 podstawo-wym (do temperatury 97oC),

• zamknięcie bilansu energii elektrycznej Koksowni w oparciu o własne źródło,

• poprawienie efektywności ekonomicz-nej w zakresie gospodarki energetycz-nej Koksowni.

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, zapewnie-nie 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 ograni-czenia 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

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

Stara część EC

W starej części EC zabudowane są dwa turbozespoły TUK-1 upustowo-kon-densacyjny o mocy 12,0 MW oraz TUP-1 przeciwprężny o mocy 6,0MW.

W tych turbinach zagospodarowy-wana jest para pochodząca z kotłów odzysknicowych 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 prze-ciwprężna i dostarcza parę o ciśń. 6 bar.

GAZ KOKSOWNICZYH2 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 NADMIAROWYH2 4,2% objęt.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

SKŁAD GAZU KOKSOWNICZEGO I NADMIAROWEGO


Gaz nadmiarowy spalany jest

w sposób nieregulowany w stałej ilości.

Jeśli w przypadku któregoś palnika

zabraknie gazu koksowniczego to gaz

nadmiarowy zostanie także wyłączony.

PalnikKocioł posiada dwa palniki umiesz-

czone w ścianie przedniej jeden nad

drugim, spalające gaz koksowniczy

i nadmiarowy.

Gaz koksowniczy do komory gazowej

palnika wprowadzony jest pod ciśnieniem

(15 – 60 mbar). Z komory rozprowadzony

jest równomiernie lancami (12 sztuk)

umieszczonymi na obwodzie komory

palnika. Wyloty lanc są tak ukształtowane,

że powodują zawirowanie gazu zgodne z

rotacją powietrza podawanego do spalania.

Kierunek rotacji obu palników jest przeciwny.

Gaz nadmiarowy (o ciśnieniu 15 – 48

mbar) doprowadzony jest do komory

gazu nadmiarowego skąd z dużą pręd-

kością wprowadzany jest w zewnętrzną

strefę płomienia.

Do kontroli płomienia przewidziano na

każdy palnik detektor zaniku płomienia,

który przy zgaśnięciu płomienia zamyka

zawór szybkozamykający przed palni-

kiem przerywając natychmiast dopływ

paliwa. Powyższe jest sygnalizowane

akustycznie i optycznie. Obok nadzoru

przebiegu zapłonu jak i pracy (ciągła pra-

ca palników) monitorowane są również:

ciśnienie powietrza, ciśnienie i tempe-

ratura paliwa, stan wody w walczaku,

parametry pary na wylocie z kotła.

Palnik zapłonowy:

Każdy główny palnik posiada swój

własny gazowo- elektryczny palnik zapło-

nowy, układ zapłonowy składa się z butli

z gazem propan-butani rurociągu którym

gaz doprowadzony jest do palników. Na

rurociągu zabudowana jest armatura

odcinającą sterowana ręcznie i automa-

tycznie oraz redukcyjna utrzymująca stałe

ciśnienie gazu w wysokości 0,5 bar. Dalej

rurociąg rozdziela się doprowadzając gaz

do obu palników. Przed każdym palnikiem

(Rys. Nr 3) zabudowana jest armatura

odcinająca ręczna i automatyczna.

Układ zapłonowy inicjujący znajduje

się w głowicy każdej dyszy zapłonowej.

Powietrze do dysz zapłonowych

dostarczane jest z oddzielnej instalacji

powietrza zasilanego przez dwa wen-

tylatory (jeden rezerwowy). Ciśnienie

tego powietrza wynosi 40 – 160 mbar.

Powietrzem z tej instalacji podczas pracy

kotła są chłodzone dysze zapłonowe

Skierowanie płomienia musi być

osiowe a jego kształt gwarantować brak

styku z komorą. W przeciwnym razie pod-

grzewane intensywnie, miejscowo, rury

ekranowe zostałaby szybko uszkodzone.

Płomień należy okresowo obserwować

i w razie potrzeby skorygować jego kształt.

Powietrze do palników (o ciśnieniu

70 mbar) podawane jest rurociągiem

(kanałem) przez wentylator. Za wentyla-

torem rurociąg powietrza rozdziela się na

dwie nitki oddzielnie do każdego palnika.

Na każdej nitce jest dysza pomiarowa

Venturiego: oraz zawory regulacji ilości

powietrza sterowane automatycznie.

Dalej powietrze wprowadzane jest do

komory powietrza z łopatkami regulują-

cymi sterowanymi ręcznie (Rys. Nr 3, 4)

i następnie przepływa osiowo lancami w

pobliże doprowadzenia gazu Do komory

spalania wypływa w postaci wiru, miesza

się z gazem i spala. Gaz nadmiarowy

doprowadzony jest na zewnętrzną stronę

wirującego płomienia w strefę wirującego

powietrza.

Regulacja wielkości płomienia –

mocy palnika, odbywa się zaworami

regulacyjnymi gazu koksowniczego

oraz klapami na powietrzu sterowanymi

automatycznie.

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

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.

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-elek-trycznym.

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

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

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 po-wietrza zasilanego przez dwa wentylatory o ciśń. 100 mbar.

OPIS I CHARAKTERYSTYKA PALNIKÓW





Od momentu powstania Carbo-Energia

zrealizowała wiele zadań moderniza-

cyjnych i inwestycji mających na celu

zmniejszenie uciążliwości dla środowiska

naturalnego. Jako f irma świadoma

wpływu i oddziaływania na środowisko

naturalne, od 2001 roku jest uczestnikiem

Stowarzyszenia Czystszej Produkcji,

zobowiązując się do ciągłego działania

polegającego na:

• Przestrzeganiu norm i przepisów

prawnych dotyczących środowiska

naturalnego.

• Terminowym wnoszeniu wymaga-

nych prawem opłat za korzystanie

ze środowiska.

• Znacznym zmniejszeniu zużycie

surowców, wody i energii.

• Zapobieganiu zanieczyszczeniu wód i

gleby, ograniczaniu emisji zanieczysz-

czeń pyłowo-gazowych do powietrza,

zmniejszaniu ilości odpadów stałych

oraz maksymalnym ich wykorzystaniu.

• Wdrażaniu opracowań i projektów

z uwzględnieniem ich wpływu na

środowisko naturalne.

• Ciągłej poprawie warunków BHP na

stanowiskach pracy.

• Prowadzeniu jawnej i otwartej poli-

tyki informacyjnej i środowiskowej

uwzględniającej potrzeby społe-

czeństwa.

Konsekwentna realizacja powyż-

szych zobowiązań zaowocowała obniżką

zużycia węgla o 20% w przeliczeniu na

jednostkę produkcji, spadkiem emisji

zanieczyszczeń pyłowo-gazowych o 30%

i spadkiem zużycia wody pitnej o 55%.

Działania te uhonorowane zostały

Świadectwem Czystszej Produkcji oraz

wpisem od 2009 r. do Polskiego

Rejestru Czystszej Produkcji i Od-

powiedzialnej Przedsiębiorczości.

Charakterystyka elektrociepłowni

Elektrociepłownia Mikołaj jest naj-

większym zakładem Zespołu Ciepłowni

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.

Brunon Ogórka

Carbo-Energia Sp. z o.o.

Modernizacja elektrociepłowniMikołaj




Przemysłowych Carbo-Energia sp. z o.o.

w Rudzie Śląskiej. Zlokalizowana jest w

centralnej części miasta, na obszarze

po zlikwidowanej Kopalni Wawel, której

przez wiele lat była istotną częścią.

Pierwsze kotły „Mikołaja” uruchomio-

ne zostały 27 sierpnia 1912 roku, jako

część Zakładu Górniczo-Energetycznego

hrabiego Franciszka Ballestrema.

Na dzień dzisiejszy Elektrociepłownia

zabezpiecza ok. 50% potrzeb ciepła w

głównym systemie ciepłowniczym Rudy

Śląskiej.

W elektrociepłowni pracują następu-

jące jednostki:

• jeden kocioł parowy, rusztowy

OR-32 nr 14 o wydajności nomi-

nalnej 32 t/h

• dwa kotły parowe, pyłowe OKP-60

nr 12 i 13 o wydajności nominalnej

60 t/h opalane węglem o wartości

opałowej 23 MJ/kg, zawartości popiołu

do 24 % i zawartości siarki do 0,7%.

Powyższe kotły współpracowały

z turbogeneratorem ciepłowniczym,

składającym się z:

• turbiny przeciwprężna LANG

• generatora GANZ

Parametry turbozespołu:

• moc nominalna: 8,4 MWe,

• strumień nominalny pary świeżej:

96-120 t/h,

• ciśnienie nominalne pary świeżej:

3,5-4,0 MPa,

• temperatura nominalna pary świeżej:

435-450oC,

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

• prędkość obrotowa: 3000 obr./min.,

• napięcie: 6,3 kV.

Układ ciepłowniczy powstawał w

latach 60-tych gdy elektrociepłownia

pracowała w szczególności na potrzeby

kopalni Wawel i koksowni Walenty, a w

mieście intensywnie rozwijano program

budowy nowych osiedli mieszkaniowych.

Ponadto istotną część odbiorów stanowiła

para wykorzystywana do celów technolo-

gicznych i grzewczych. Przemiany gospo-

darcze przełomu wieków doprowadziły do

istotnych zmian w tym systemie.

Założenia modernizacji Postawiony został cel zwiększenia

produkcji energii elektrycznej i uzyskania

wysokosprawnej kogeneracji.

Analiza odbioru ciepła wykazała,

że poziom zapotrzebowania mocy po-

zwala na uzyskanie maksymalnie 65%

obciążenia starej turbiny. Z kolei poziom

sprzedaży ciepła w okresie letnim nie

pozwala na utrzymanie jej ruchu nawet

na minimalnym obciążeniu.

Przeprowadzona ocena stanu

technicznego turbiny wskazała na

konieczność przeprowadzenia re-

montu kapitalnego, obejmującego

w szczególności wymianę układu

regulacyjnego pary oraz wymianę uło-

patkowania. Zmiana parametrów pracy

celem dostosowania do aktualnych

obciążeń była możliwa, lecz wymagała

dodatkowych nakładów na przerób-

kę uk ładu przep ł ywowego. Jako

alternatywę rozważono możliwość

pozyskania używanego turbozespołu

o odpowiednich parametrach pracy.

Na podstawie oceny technicznej

starego turbozespołu i warianto-

wych analiz ekonomicznych zde-

cydowano o budowie używanego

turbozespołu.

Założono, że realizacja tego za-

dania powinna przynieść osiągniecie

Roczna prod. energii elektr.

[MWh]

Wskaźnik

[GJ/MWh]

Ilość en. cieplnej zużytej w turbinie

[GJ]

Zużycie węgla/rok

[Mg]

Cena węgla klasy 23 - 2013r.

(zł/Mg)

Koszt paliwa do produkcji

en. elektr. (zł/rok)

Przed modernizacją: turbozespół LANG/GANZ

20 000 4,95 99 000 5 380 315,00 1 694 700

Po modernizacji

20 000 4,05 81 000 4 400 315,00 1 386 000

- 18,2% - 18 000 980 - 308 700

Tab. 1.Roczny koszt paliwa


następujących celów energetycznych

i ekologicznych:

• odnowienie infrastruktury technicznej,

• wdrożenie nowych technologii,

• podniesienie sprawności systemu,

• zwiększenie produkcji i sprzedaży

energii elektrycznej,

• ograniczenie emisji.

Wykonawca Mając na uwadze szacowany na ok.

6,0 mln PLN nakład na realizację zadania,

wyboru wykonawcy dokonano w trybie

przetargu publicznego.

Wykonawcą zadania zostało kon-

sorcjum pod przewodnictwem firmy

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

w Chorzowie.

Zawarty kontrakt zadania: Dostawa,

zabudowa i uruchomienie używanego

turbozespołu przeciwprężnego w EC

MIKOŁAJ, obejmował m.in:

• wyburzenie starego i wybudowanie no-

wego fundamentu (częściowo stropu),

• wykonanie nowej instalacji elektrycznej,

• wykonanie nowej instalacji parowej,

• wykonanie nowego systemu sterowania.

Kontrakt został zawarty w dniu

22.07.2011 r.

Realizacja Do prac budowlanych związa-

n y c h z n o w y m i f u n d a m e n t a m i

i posadzkami, zuży to ok. 110 m3

betonu.

Dostarczony do montażu turbozespół

składał się z turbiny PRVNI BRNENSKA

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

8H540677/2, o parametrach:

• moc nominalna: 6,0 MWe,

• strumień nominalny pary świeżej:

60 t/h,

• ciśnienie nominalne pary świeżej:

3,5-4,0 MPa,

• temperatura nominalna pary świeżej:

430-435oC,

• ciśnienie wylotowe pary z turbiny:

0,25-0,6 MPa,

• prędkość obrotowa: 3 000 obr./min.,

• napięcie: 6,3 kV.

Roboty montażowe i próby urządzeń

i instalacji zostały zakończone w dniu

5.04.2012 r. Rozruch instalacji i przeka-

zanie do eksploatacji nastąpiło w dniu

O s t a t e c z n e w y k o n a n i e p o -

miarów gwarancy jnych nastąp i ło

w dniu 31.01.2013 r.

Opis efektów rzeczowych i ekologicznychOsiągnięte efekty wynikają z:

• mniejszej ilości spalonego paliwa,

• mniejszej emisji dwutlenku węgla,

• mniejszej emisji zanieczyszczeń

pyłowo-gazowych do powietrza,

• mniejszej ilości odpadów palenisko-

wych (żużla, popiołu),

• większej produkcji i sprzedaży energii

elektrycznej,

• większej niezawodności.

Do obliczeń przyjęto nast. wartości:

• Planowana wielkość rocznej produkcji:

700 000 GJ

• P lanowana sp r ze da ż c i ep ła :

580 000 GJ

• Planowana p rodukc ja energ i i

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.

Ponadto, przy tej samej ilości pro-

dukcji ciepła uzyskano ok. 22% wzrostu

produkcji energii elektrycznej.

Nazwa, miejsca występowania efektu

Efekt ekologiczny

Niższe zużycie węgla 980,0 Mg

Niższa emisja CO2

2 156,0 Mg

Niższa emisji do powietrza (bez CO2) 6,6 Mg

Niższa ilość odpadów paleniskowych 245,0 Mg

Tab. 2.

Razem efekt ekologiczny w skali roku

Tab. 3.

Razem efekt rzeczowy w skali roku

Nazwa, miejsca występowania

oszczędności

Efekt rzeczowy (zł/rok)

Niższy koszt paliwa 308 700,00

Niższy koszt emisji CO2

40 964,00

Niższy koszt emisji do powietrza 3 461,00

Niższy koszt zagospodarowania odpadów paleniskowych 3 675,00

Razem: 356 800,00



fotorelacjaięcew j z d ję ć n a w w w . a p b i z n e s l . p

r e k l a m a


fotorelacjaięcew j z d ję ć n a w w w . a p b i z n e s l . p

w programie m.in.:

- dostępne obszary ograniczania kosztów wydobycia w polskim górnictwie węgla kamiennego.- budowa nowych kopalń receptą na tańszy węgiel?- czy węgiel będzie nadal podstawowym nośnikiem do wytwarzania energii elektrycznej?- zintegrowane systemy informatyczne do zarządzania w górnictwie.- zastosowanie maszyn i urządzeń efektywnych energetycznie. energooszczędna gospodarka w kopalniach.- obniżanie kosztów wydobycia poprzez wykorzystanie metanu i właśnych źródeł energii.- zwiększenie wydajności pracy. poprawa komfortu i bezpieczeństwa pracy górników.

wycieczka techniczna: kopalnia lw bogdanka

aktualizowane informacje na www.apbiznes.pl

Documents

POWER industy 1-2/2013