400QJH210-300-300KW Wysokociśnieniowa pompa zatapialna do odwadniania kopalni boksytu

Tło projektu

Duża kopalnia boksytu potrzebowała zarządzać infiltracją wód gruntowych i sezonowymi wodami opadowymi gromadzącymi się na jej terenie roboczym. Wzrost poziomu wody w studni kopalnianej mógł zakłócić prace wykopaliskowe, ruch sprzętu, dostęp do dróg transportowych i harmonogram produkcji.

Istniejący system odwodnienia musiał podnosić wodę z głębokiego punktu zbiórki do powierzchniowego obszaru uzdatniania. Ze względu na znaczną różnicę wysokości i długość rurociągu tłocznego, konwencjonalna pompa niskiego podnoszenia nie mogła niezawodnie sprostać wymaganym parametrom pracy.

Po przeanalizowaniu wymaganej wydajności, całkowitej wysokości podnoszenia, wymiarów studni, warunków wody kopalnianej i dostępnego zasilania elektrycznego, do projektu wybrano wysokociśnieniową pompę zatapialną głębinową 400QJH210-300-300KW.

Wyzwania projektu

Główne wyzwania obejmowały:

• Długą pionową odległość podnoszenia
• Stosunkowo wysokie wymagania dotyczące odprowadzania wody kopalnianej
• Trójfazowe zasilanie sieciowe 3000V, 50Hz
• Woda kopalniana zawierająca potencjalne substancje mineralne i ograniczoną ilość osadów
• Ograniczona przestrzeń instalacyjna w studni drenażowej
• Ciągła praca przy zmieniających się poziomach wody

Wybór pompy wyłącznie na podstawie wysokości podnoszenia nie byłby wystarczający. W obliczeniach całkowitej wysokości podnoszenia należało uwzględnić również tarcie w rurociągu, kształtki, ciśnienie na wylocie i zmiany dynamicznego poziomu wody.

Wybrana pompa

W projekcie zastosowano następującą konfigurację:

• Model: 400QJH210-300-300KW
• Typ pompy: Wielostopniowa wysokociśnieniowa pompa zatapialna głębinowa
• Wydajność referencyjna: 210m³ / h
• Podnoszenie referencyjne: 300m
• Moc silnika: 300kW
• Napięcie: Trójfazowe 3000V
• Częstotliwość: 50Hz
• Korpus pompy: Stal odlewana
• Wirniki: Stal nierdzewna
• Konstrukcja silnika: Konfiguracja półnierdzewna
• Instalacja: Pionowa instalacja zanurzeniowa
• Pompowany płyn: Woda kopalniana w potwierdzonych granicach eksploatacyjnych

Uwaga: Podana wydajność i wysokość podnoszenia są zgodne z powszechnym oznaczeniem modelu. Ostateczne parametry pracy muszą zostać zweryfikowane w zatwierdzonym arkuszu danych technicznych i dokumentacji testów fabrycznych.

Rozwiązanie pompowe

Wielostopniowa pompa zatapialna została zainstalowana bezpośrednio w studni zbiorczej kopalni. Podczas pracy kolejne stopnie wirników zwiększają ciśnienie wody przed jej wejściem do pionowego rurociągu tłocznego i podniesieniem na powierzchnię.

Korpus pompy ze stali odlewanej zapewnia wytrzymałość konstrukcyjną wymaganą do instalacji. Wirniki ze stali nierdzewnej poprawiają adaptacyjność krytycznych elementów hydraulicznych do środowiska wody kopalnianej. Półnierdzewna konfiguracja silnika równoważy wymagania dotyczące pracy zanurzeniowej, wytrzymałość mechaniczną i koszt projektu.

System wspierający został skonfigurowany z wysokociśnieniowymi sterownikami, zabezpieczeniem silnika, monitorowaniem poziomu wody i zaworem zwrotnym. Automatyczne sterowanie poziomem zarządza pracą pompy w miarę zmian poziomu wody w studni i pomaga zapobiegać pracy poniżej dopuszczalnego poziomu wody.

System obejmował:

1. Jedną pompę zatapialną głębinową 400QJH210-300-300KW;
2. Wysokociśnieniowy sprzęt rozruchowy i sterujący dla zasilania 3000V;
3. Wysokociśnieniowy kabel zasilający do pomp zatapialnych;
4. Pionowe rury tłoczne i elementy przyłączeniowe;
5. Zawór zwrotny, zawór odcinający i urządzenie do monitorowania ciśnienia;
6. Funkcje monitorowania poziomu wody i zabezpieczenia silnika;
7. Zapewnienie zapasowej wydajności drenażowej tam, gdzie jest to wymagane.

Dlaczego wybrano tę pompę

Wysokie parametry podnoszenia

Wielostopniowa konstrukcja hydrauliczna nadaje się do zastosowań z głębokim podnoszeniem i systemów ze znacznym oporem rurociągu.

Kompatybilność z zasilaniem sieciowym

Konfiguracja silnika 300kW, trójfazowego 3000V pasowała do dostępnego w kopalni wysokociśnieniowego systemu elektrycznego.

Wirniki ze stali nierdzewnej

Wirniki ze stali nierdzewnej zapewniają lepszą odporność na korozję ważnych elementów hydraulicznych. Dokładny gatunek materiału powinien być potwierdzony w odniesieniu do pH, zawartości chlorków i właściwości ściernych wody.

Oszczędna instalacja zanurzeniowa

Zintegrowana pompa i silnik mogą być zainstalowane bezpośrednio w studni, eliminując konwencjonalny rurociąg ssawny i zmniejszając ilość potrzebnego sprzętu powierzchniowego.

Automatyczne sterowanie poziomem wody

Czujniki poziomu i wysokociśnieniowa szafa sterownicza pozwalają systemowi zarządzać uruchamianiem i zatrzymywaniem pompy w zależności od poziomu wody, jednocześnie monitorując kluczowe warunki zabezpieczenia silnika.

Instalacja i uruchomienie

Przed wysyłką zmontowana pompa została sprawdzona pod kątem jakości wykonania, integralności elektrycznej i odpowiednich parametrów pracy. W kopalni zespół instalacyjny dokonał połączenia kablowego, montażu rury podnoszącej, opuszczenia pompy i uruchomienia systemu sterowania.

Kluczowe kontrole instalacyjne obejmowały:

• Średnica studni i dostępna przestrzeń do opuszczenia
• Rozmiar kabla, uszczelnienie połączeń i podparcie kabla
• Ciśnienie znamionowe i bezpieczeństwo połączeń tłocznych
• Zanurzenie pompy i warunki chłodzenia silnika
• Prawidłowy kierunek instalacji zaworu zwrotnego
• Koordynacja między danymi silnika a ustawieniami sterowania
• Działanie sterowników poziomu wody i alarmów

Następnie system został uruchomiony w kontrolowanych warunkach. Ustalenia operacyjne zostały potwierdzone w odniesieniu do rzeczywistego poziomu wody i ciśnienia tłoczenia.

Wynik projektu

Po uruchomieniu kopalnia uzyskała ścieżkę drenażową dopasowaną do głębokości studni, układu rurociągu i zasilania elektrycznego. Pompa mogła przetłaczać zgromadzoną wodę ze studni zbiorczej do powierzchniowego obszaru uzdatniania.

Rozwiązanie pomogło projektowi:

• Zaspokoić wymagania dotyczące odwadniania kopalni przy wysokim podnoszeniu
• Poprawić wydajność usuwania wody
• Zmniejszyć zakłócenia spowodowane przez zgromadzoną wodę kopalnianą
• Zarządzać pracą pompy poprzez sterowanie poziomem wody
• Chronić silnik przed wybranymi nienormalnymi warunkami elektrycznymi
• Zachować opcję dodania zapasowego pompowania i zdalnego monitorowania

Rzeczywista wydajność, zużycie energii, godziny pracy i wartości obniżenia poziomu wody powinny być publikowane dopiero po ich weryfikacji w oparciu o rzeczywiste zapisy projektu.

Wnioski

Niniejszy projekt pokazuje, w jaki sposób wysokociśnieniowa pompa zatapialna głębinowa 400QJH210-300-300KW może być stosowana w kopalniach boksytu i innych systemach odwadniania kopalń o wysokim podnoszeniu.

Pompa do odwadniania kopalni nie powinna być wybierana wyłącznie na podstawie mocy silnika lub statycznej wysokości podnoszenia. Należy ocenić dynamiczny poziom wody, straty w rurociągu, chemię wody, zawartość piasku, harmonogram pracy i dostępny system elektryczny.

W celu doboru pompy do konkretnego projektu należy podać wymaganą przepustowość, całkowitą wysokość podnoszenia, głębokość studni, średnicę studni, dynamiczny poziom wody, dane rurociągu, analizę wody i szczegóły zasilania. Następnie można przygotować techniczny dobór pompy, arkusz danych technicznych, zalecenia dotyczące instalacji i propozycję wyposażenia pomocniczego.