Осветление в минната индустрия

ОсветлениеСп. Инженеринг ревю - брой 3/2020 • 04.05.2020

Минната промишленост днес има много по-различни задачи, отколкото в миналото – целите за производителност, безопасност и опазване на околната среда са обект на все по-засилен контрол. Въпреки че цените на компонентите намаляват, оперативните разходи се увеличават. Затова чрез въвеждането на енергийноефективни, зелени технологии като LED осветлението мините могат да оптимизират ограничените си ресурси и да намалят оперативните разходи.

Изисквания за поддръжка на осветлението

Повечето предизвикателства по отношение на осветлението, с които се сблъскват операторите на мини, са резултат от силните вибрационни условия на минното оборудване. Постоянното и бързо движение е пагубно за традиционните осветителни тела. Поради тази причина поддръжката, свързана с осветлението, винаги е била огромна тежест за концесионерите на мини. Независимо дали се подменя арматурата, или се поправя счупена лампа и баласт, поддръжката на осветлението на минното оборудване е времеемка, скъпа и опасна.

Качествените светодиоди обикновено имат жизнен цикъл от поне 50 000 работни часа. Поради строгите регулации в минната индустрия някои приложения изискват осветлението да бъде включено 24 часа в денонощието. Това означава, че един светодиод може да осигури осветление за около 6 години. За разлика от LED, продължителността на експлоатационния живот на традиционните осветителни тела е далеч по-малка: между 2000 и 20 000 часа при перфектни условия. Следователно замяната на традиционно осветление със светодиодно може значително да намали разходите за поддръжка.

При въвеждането на LED технологията обаче трябва да се анализира всеки елемент от конструкцията. Специфичното е, че в случая източникът на светлина може да издържи по-дълго от някои видове арматура, предназначени за него. Ако фирмата, проектираща осветителната система, не вземе предвид износването и условията, на които ще бъде подложена конструкцията на осветителното тяло през дългия живот на светодиода, клиентът ще получи осветителна система, която не е функционална, въпреки че светлинният източник работи.

 

Осветление на минното оборудване

По традиция осветителните тела, разположени върху активно оборудване като земекопни подемни машини (екскаватори), в миналото са оставяни включени през целия ден поради честите прекъсвания на електрозахранването. Връщането на системите обратно в работен режим обаче може да струва много при непланиран престой на машината. Традиционните газоразрядни лампи с високо налягане (High-Intensity Discharge Lamp, HID) изискват период на загряване до 20 минути, преди да достигнат пълна ефективност. Тези 20 минути в нулева или недостатъчна осветеност могат да доведат до непродуктивна работа или дори до възникване на опасности в рудника.

LED технологията елиминира напълно този проблем за операторите на минно оборудване. Светодиодните източници осигуряват високи нива на осветеност незабавно. В рамките на наносекунди, след като бъдат включени от оператора на машината, телата ще осигурят пълно осветяване около нея. С течение на времето някои изисквания за осветеността могат да се променят поради по-безопасните условия, които създава LED технологията.

Техническите характеристики, присъщи на LED осветлението, могат също така да увеличат допълнително икономията на енергия в мините за постигане на техните екологични цели. Според специалисти преминаването към LED може да намали енергоконсумацията в kWh с между 50 и 70%. За райони, които трябва да бъдат осветени непрекъснато, използването на енергия също може да бъде редуцирано наполовина. LED технологията и системите за управление на осветлението позволяват да се контролира начинът, по който източниците на светлина влияят на заобикалящата среда по отношение на светлинното замърсяване, разпръскването на светлината и отблясъците. По този начин те могат да помогнат на операторите на минно оборудване да бъдат сигурни, че светлината се използва отговорно и загубите са сведени до минимум.

По конструктивни характеристики светодиодите са много по-малки от традиционните светлинни източници. Всеки диод може да се управлява с помощта на оптични компоненти, за да се насочва светлината точно там, където е необходима, и да се премахне светлинното замърсяване, нежеланото разпръскване на светлината и отблясъците. Това е най-забележимата особеност на светодиодите, която позволява управляване и редуциране на загубите на енергия. Те могат да оптимизират светлинното замърсяване с до 50%, а енергийните загуби – до 70%.

Друг вариант за управление, който LED технологията предоставя, са контролите за димиране. Може да се инсталира система, която управлява излъчването на светлина от 0 до 100% за определени области, които не изискват пълно осветяване по всяко време. След това могат да бъдат направени корекции за периода от деня и вида дейност, осъществявана в осветената зона.

LED технологията предоставя също така възможност и за бъдещо развитие на минната индустрия. Една възможна иновация би могла да бъде реализирана по модела на фризерите в магазините за хранителни стоки, които се осветяват само когато клиентът доближи конкретната зона. С помощта на сензори и моментално включващо се LED осветление е възможно да се постигнат значителни икономии на енергийните разходи чрез изключване на светлините, когато те не са необходими. При интегриране на модерна сензорна технология LED осветителите могат да се включват и изключват автоматично само при нужда.

Практически пример за това е товаренето на самосвалите. Ако определено място в мината позволява товаренето да се извършва само от едната страна на камиона, тогава не е необходимо осветлението от другата страна да бъде включено и излишно да консумира енергия. Размерът на енергийните спестявания, предлагани от светодиодните осветители, може да бъде увеличен експоненциално с внедряването на по-усъвършенствани системи за управление на осветлението.

 

Предимства на LED осветлението

Предимствата на LED технологията са отчетливи – въпреки размера на първоначалната инвестиция в много минни обекти енергоспестяващото осветление се изплаща по-бързо от наличните в миналото варианти.

Това може да се илюстрира със следния пример, при който концесионер на мина обмисля ретрофит на 1000 W HID прожектори за екскаватори. Той може да избере просто да закупи 13 нови 1000 W лампи или да преоборудва машините с 300 W LED прожектора. Ако се избере опцията със светодиоди, потреблението на енергия, свързана с осветлението в мината, ще спадне със 70%, а поддръжката на осветителните системи – с около 85%. След като се вземат предвид всички първоначални разходи, средният период на изплащане става 1,91 години. Още едно предимство е фактът, че през целия експлоатационен живот на светлинния източник един минен обект има възможност да спести с LED осветление значителни суми спрямо HID тела със съпоставима светлинна ефективност. Въглеродният отпечатък от осветлението на екскаваторите също ще бъде намален със 70%.

При прехода към LED осветление потенциалните печалби в минната индустрия могат да бъдат увеличени. Вариантите се простират далеч отвъд смяна на прожекторите, когато минните компании преразглеждат осветлението в електрически подстанции, машинни помещения и пешеходни пътеки, за да подобрят енергийната ефективност.

 

Осветление и безопасност

Опасността от експлозии в подземните мини налага използването на специално осветление, позволяващо избягването на възможни аварии. Във въглищните мини концентрацията на рудничен газ може да бъде висока, което създава взривоопасна атмосфера. Експлозия може да бъде причинена от механични или електрически искри, поради което вътре в мината, където атмосферата е потенциално взривоопасна, електричеството трябва да се използва безопасно. За да се предотвратят експлозии или да се сведат до минимум ефектите от тях, освен вентилацията в мината, електрическото оборудване и осветлението трябва да бъдат специално проектирани за използване във взривоопасна атмосфера. Цялото електрическо оборудване и осветление, използвани в мината, трябва да могат да издържат на вътрешна експлозия и да предотвратяват всякакъв риск от разпространение на експлозия.

Очаква се, че по-доброто осветление в мината намалява инцидентите, увеличава производителността и намалява опасностите за здравето, но това невинаги е лесно да се обоснове. Прякото въздействие на осветлението върху ефективността и безопасността на подземната работа е трудно да се определи, тъй като осветлението е само една от многото променливи, които влияят върху тези фактори. Съществуват добре документирани доказателства, които показват намаляване на пътнотранспортните произшествия при подобрена осветеност; подобна корелация е забелязана и в производствените предприятия. Самата същност на минната индустрия обаче показва, че работната зона непрекъснато се променя и поради това могат да се намерят много малко проучвания, свързващи минни аварии с осветлението, като това остава област, която е до голяма степен неизследвана. Разследванията на произшествия показват, че лошото осветление рядко е основната причина за подземни аварии, но често е допринасящ фактор. Условията на осветление обаче играят важна роля при аварии, свързани със срутване на земна маса, тъй като недостатъчната осветеност възпрепятства забелязването на опасности, които в противен случай биха могли да бъдат коригирани. С последните технологични постижения в новите светлинни източници интересът към връзката между осветлението и безопасността в мините се възражда. Неоспорим факт е обаче, че днес в мините е възможно да се постигнат нива на осветеност, които доскоро бяха немислими.

Top