POWER industry 2015/1

ISSN: 2084-7165

1/2015 (11)

Janusz Zakręta Redaktor naczelny janusz.zakreta@bitubi.pl

spis treści 4 Jutro będzie niewiele różniło się od tego co jest dziś,

szczególnie w energetyce

8 Mariaż energetyczno-węglowy:

i żyli długo(?) i (nie)szczęśliwie

10 Nowe źródło kogeneracyjnego ciepła ruszyło w Pile 12 MEC Piła – ekologiczna inwestycja o wartości blisko

36 mln złotych

14 Nerka ciepłownicza

– narzędzie do poprawy jakości wody sieciowej

18 Wdrażanie Systemu Zarządzania Energią – wybrane aspekty

24 Wdrożenie i wykorzystanie systemu wizualizacji

agregatu chłodniczego na bazie systemu EH-MineView

30 Bezprzewodowy iskrobezpieczny przetwornik ciśnienia

RPSI EH–O/08/03.01 w systemach rozproszonych

35 Raporty oraz analizator procesów jako podstawowe narzędzia

K

ończąca się lekka zima nie poprawia z pewnością nastrojów w branży węglowej. Receptą na trudną i stale pogarszającą się sytuację ma być częściowy mariaż producentów węgla kamiennego z energetyką. Co z tego wyjdzie zobaczymy pewnie w niedalekiej przyszłości. Są w przestrzeni publicznej zarówno przeciwnicy jak i zwolennicy takiego rozwiązania.

I jedni i drudzy mają twarde argumenty na poparcie swojego stanowiska. Z kolei receptą na siłę polskiej energetyki wobec europejskich potentatów ma być konsolidacja 4 największych grup energetycznych do dwóch jeszcze silniejszych podmiotów. Tutaj podobnie mamy zarówno zaciekłych zwolenników jak i przeciwników. Nie da się jednak uciec w tej sytuacji od pewnej konstatacji, która nie jest niestety pozytywna. Okazuje się bowiem, że największym problemem nękającym zarówno energetykę jak i sektor paliwowo-surowcowy jest brak jasnej i klarownej strategii rządzących w tym zakresie. Okazało się również m.in. w trakcie protestów i negocjacji górniczych, że sporym problemem jest określenie odpowiedzialnych za sektor w strukturach rządowych.

Jednak tym co przewija się stale podczas rozmów ad. branży jest bezdyskusyjnie konieczność obniżenia kosztów produkcji.

To jest konieczny i niezbędny kierunek do utrzymania się polskich kopalń węgla kamiennego jako strategicznego dostawcy paliwa dla polskiej energetyki.

Serdecznie zapraszam do lektury kolejnego wydania POWERindustry, w którym dominującym tematem jest „Inteligentna Kopalnia” – kopalnia przyszłości. Tematyce tej wiele miejsca w swej nowej strategii rozwoju poświęcił potentat w zakresie wydobycia i produkcji miedzi KGHM Polska Miedź SA.

analizy występujących zdarzeń w procesach wydobywczych

40 Nowe podejście do zasilania napędów maszyn górniczych 46 Bezpieczeństwo eksploatacji i minimalizacja kosztów

klimatyzacji pomieszczeń technicznych

48 Od pomysłu do przemysłu 50 Wytwarzanie i rekuperacja energii ze źródeł dostępnych

w kopalniach

54 Wagi przenośnikowe dla górnictwa 56 Inteligentne systemy transportu taśmowego

– wymagania i przykłady

REDAKCJA ul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórz tel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 85 janusz.zakreta@bitubi.pl RADA PROGRAMOWA Przewodniczący: prof. Włodzimierz Błasiak (KTH) prof. Stanisław Nawrat (AGH)

WYDAWCA Agencja Promocji Biznesu s.c. ul. Skłodowskiej-Curie 42, 47-400 Racibórz tel. 32 726 79 47, fax 32 720 65 85 www.apbiznes.pl

REDAKTOR NACZELNY Janusz Zakręta tel. 692 123 369 SEKRETARZ REDAKCJI Aleksandra Wojnarowska tel. 535 094 517 PRACOWNIA GRAFICZNA PROGRAFIKA.com.pl DRUK Drukarnia Wydawnictwa NOWINY ul. Olimpijska 20, 41-100 Siemianowice Śl.

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

energetyka i przemysł

Jutro będzie niewiele różniło się od tego co jest dziś, szczególnie w energetyce Z prpof. Władysławem Mielczarskim, rozmawia Janusz Zakręta

Panie Profesorze na początek prośba o wróżbę… Jak będzie wg Pana wyglądała polska energetyka za 25 lat – czyli po 50 latach tzw. Nowej Polski?

Zmieni się niewiele. Po awarii systemowej, jaką spowodują odnawialne źródła energii już przed 2020 rokiem, najpierw w Niemczech, a później w Polsce nastąpi ochłodzenie emocji i nadziei związanych z tymi technologiami. Ci co mieli zarobić na OZE, generacji rozproszonej czy prosumenckiej już zarobią i powoli będziemy zmierzali do realistycznej dywersyfikacji

złom i gdyby nie stara radziecka technika kosmiczna nie można byłoby dostarczyć tam, ani ludzi, ani towarów.

Jednym z najgorszych rozwiązań jest ręczne sterowanie gospodarką, w tym energetyką, z jakim mamy obecnie do czynienia

Będą obowiązywały nadal te same prawa fizyki, a więc sprawność wytwarzania energii elektrycznej nie przekroczy 60%, przy podwójnym cyklu gazowo-parowym, a 44% w pojedynczym cyklu węglowym. Konieczność kompensacji zmiennego zapotrzebowania będzie powodowała, że te teoretyczne sprawności w praktyce będą sporo niższe. Skoro prawa fizyki pozostaną te same, a więc energii elektrycznej wciąż nie będzie można magazynować. Długość operacji Słońca nie

technologii wytwarzania energii elektrycznej. Powstanie lokal-

zmieni się, co będzie powodować, że energia ze Słońca będzie

nych obszarów bilansowania pozwoli na bezpieczny wzrost

dalej nieopłacalna w Europie, szczególnie Środkowej i Północnej.

produkcji z OZE do około 20% całej konsumpcji. Podobne ilości energii elektrycznej będą produkowane z gazu sieciowego.

Pozostała część potrzebnej energii elektrycznej będzie nadal produkowana z węgla. Program energetyki jądrowej będzie już od dawna wstrzymany, chociaż możliwe jest, że wciąż będą trwały przesłuchania w tej sprawie.

4

Czy wg Pana rządzący powinni kreować kształt sektora energetycznego?

Czy raczej powinni zapewniać właściwe warunki do rozwoju i funkcjonowania?

Jednym z najgorszych rozwiązań jest ręczne sterowanie

Wśród bogatych technofilów będzie miał miejsce ogra-

gospodarką, w tym energetyką, z jakim mamy obecnie

niczony handel muzealnymi egzemplarzami samochodów

do czynienia. Z ekonomicznego punktu widzenia, przy

elektrycznych, ponieważ ich komercyjna produkcja zostanie

obecnych cenach energii elektrycznej, inwestycje w nowe

wstrzymana, jako ekonomicznie nieopłacalna. Jutro będzie nie-

moce wytwórcze są nieopłacalne, a ceny tej energii jeszcze

wiele różniło się od tego co jest dziś, szczególnie w energetyce.

spadną. Pomimo tego na skutek nakazów politycznych, które

Tutaj osiągnęliśmy już obecnie ponad 90% możliwości. Kiedy

w poprzedniej epoce nazywano „woluntaryzmem gospodar-

kończyłem 40 lat temu studia panowało przekonanie, że w roku

czym”, powstaje kilka bloków wytwórczych i to w najgorszych

2000 będziemy latać wyłącznie naddźwiękowymi samolotami,

z punktu lokalizacji miejscach, jak na przykład elektrownia w

a na Marsie czy Księżycu każdego roku będą powstawać nowe

Opolu. Wybudowanie nowego bloku w elektrowni Kozienice

kolonie. Rzeczywistość okazała się bardziej prozaiczna. Stacja

pogorszy znacznie kondycję finansową firmy Enea, a Tauron

kosmiczna – laboratorium orbitalne - coraz bardziej nadaje się na

Polska Energia nie jest w stanie odtworzyć degradującego

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

ceum na konkurencję na rynku europejskim.

Jaka jest Pańska opinia w tym zakresie?

się majątku wytwórczego poza wybudowaniem, jak dobrze pójdzie, jednego bloku w elektrowni Jaworzno. Nawet zasobne PGE SA, dla której elektrownia Bełchatów jest kurą znoszącą

Zapowiedzi dalszej konsolidacji energetyki traktuję jako

złote jajka, po inwestycjach w elektrowni w Opole i nawet

mało poważna akcję PR-owską skierowaną w stronę górnictwa

budowie tylko jednego bloku w elektrowni Turów będzie

z sygnałem pomocy ze strony energetyki. Mam nadzieję, że na

miała problemy z nowymi inwestycjami. Na tym tle najlepiej

tym się skończy, bo oprócz krytyki zapowiedzi dalszej konsoli-

wypada Energa SA, która skupia się – z dużym sukcesem

dacji ze strony ekonomicznej, plany te wzbudziły znaczny opór

– na dystrybucji o czym świadczy wzrost cen jej akcji na

polityczny, szczególnie na Pomorzu. Dalsza konsolidacja byłaby

giełdzie. Szaleństwem z punktu widzenia ekonomicznego

szkodliwa i dla sektora i dla odbiorców energii elektrycznej. Mam

można postrzegać Projekt energetyki jądrowej i setki milionów

nadzieję, że skończy się jak zwykle na gadaniu.

złotych wydawanych przez PGE SA na inwestycję, która

Czy powstanie w Polsce elektrownia jądrowa? Czy wcześniej od Bałtyku (na Bałtyku też) po Tatry Polska, obsadzona zostanie wiatrakami?

prawdopodobnie nigdy nie będzie miała miejsca.

Plany konsolidacji energetyki zmierzają do dalszego uprzywilejowania energetyki będącej własnością skarbu państwa, co może doprowadzić do sytuacji w której pozostali producenci energii elektrycznej będą chcieli zaprzestać działalności. To spowoduje konieczność odkupowania od nich elektrowni i ich szybkiej odbudowy, ponieważ bez tych elektrowni system elektroenergetyczny nie jest w stanie funkcjonować. Nie byłby zdziwiony, gdyby w najbliższym okresie 1-2 lat jedna z takich elektrowni zostałaby wystawiona na sprzedaż.

Państwo powinno poprzez regulacje prawne tworzyć zachęty do bezpiecznego funkcjonowania systemu elektro-

Budowa w Polsce elektrowni jądrowych nie jest uzasad-

Bez systemu wsparcia dla nowych inwestycji bezpieczeństwo energetyczne będzie zagrożone

niona, ani od strony ekonomicznej, ani technicznej. Wydaje się, że to projekt typowo polityczny, który z czasem odejdzie, tak jak zrobił to już jego główny promotor. Wzrost inwestycji w elektrownie wiatrowe pogarsza stabilność pracy systemu elektroenergetycznego. Już obecnie przy małym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, szczególnie w czasie świąt i w tzw. dolinach nocnych zapotrzebowania system elektroenergetyczny pracuje na granicy bezpiecznych rezerw.

energetycznego, w tym inwestycji w nowe moce wytwórcze,

Jeżeli moce w elektrowniach wiatrowych z obecnych

które powinny być prowadzone na zasadach komercyjnych

4000MW wzrosną do 8000MW, jak jest planowane, trzeba

przez wszystkie działające w sektorze podmioty niezależnie

będzie wiatraki wyłączać i to dosyć często, nawet 50-60 dni

od ich struktury właścicielskiej. Spadek hurtowych cen

w roku. To spowoduje roszczenia ekonomiczne właścicieli i

energii elektrycznej jaki nastąpi około 2018 roku, po oddaniu

odbiorcy energii elektrycznej poniosą koszty tych roszczeń.

obecnie prowadzonych inwestycji, nie tylko pogorszy sytuację

Pojawią się również dodatkowe koszty zewnętrzne energetyki

finansową sektora, ale spowoduje brak jakichkolwiek zachęt

wiatrowej. Elektrownie na węgiel kamienny nie będą w stanie

do budowy nowych bloków, które trzeba zacząć odtwarzać po

pracować 6000h w roku, jak powinny, a ich czas pracy spadnie

roku 2021, kiedy będą wprowadzane coraz ostrzejsze standardy

poniżej 4000h, ponieważ produkcja z elektrowni węglowych

techniczne. Bez systemu wsparcia dla nowych inwestycji

będzie zastępowana przez produkcję energii elektrycznej z

bezpieczeństwo energetyczne będzie zagrożone.

farm wiatrowych. To spowoduje kolejne koszty, które znów będą musieli ponieść odbiorcy energii elektrycznej. To złe

W ciągu ostatnich 25 lat przeszliśmy od centralnie zarządzanego sektora energetycznego, poprzez działania rozszczepiające poszczególne segmenty i częściową prywatyzację. Teraz na nowo słyszymy o potrzebie stworzenia silnych grup – poprzez łączenie istniejących podmiotów – które będzie pana-

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

wieści dla gospodarki, której rozwój opiera się w dużym stopniu na taniej sile roboczej i taniej energii, która jednak będzie coraz bardziej kosztowna.

Panie Profesorze czy polskie górnictwo przetrwa? Czy węgiel jako paliwo dla energetyki się obroni?

1/2015

5

energetyka i przemysł

Górnictwo przetrwa, chociaż musi się zreformować, tak aby

(Wind), w tym farm morskich (WindoffShore). Źródła odnawialne

było efektywne kosztowo. Problemem dla polskiego górnictwa

będą uzupełnieniem produkcji energii elektrycznej z węgla,

są duże obciążenia fiskalne nakładane na górnictwo. Węgiel ka-

bardzo kosztownym uzupełnieniem, ale tylko uzupełnieniem.

mienny i brunatny będzie podstawowym paliwem dla energetyki jeszcze przez dziesiątki lat. I dobrze, aby był to polski węgiel.

Symulacje tzw. energetycznego miksu jakie wykonuje mój zespół zbudowanym przez nas programem eMix i które są również przekazywane do Ministerstw Gospodarki wskazują na konieczność utrzymania elektrowni węglowych. Jeden z możliwych wariantów produkcji energii elektrycznej w latach

6

Jak dzisiaj wygląda zaplecze naukowe energetyki? Czy polskie instytuty i uczelnie mogą dać nowoczesne rozwiązania i technologie na poziomie światowym branży energetycznej? Czy współpraca nauka-biznes ma wystarczający wymiar?

2020 – 2050 jest pokazany na rysunku. Zapotrzebowanie na

Energetyka jak cała gospodarka zglobalizowała się. W Polsce

energię elektryczną będzie rosnąć powoli - około 0,9% rocznie.

nie ma szans na rozwój nowych technologii energetycznych, nieza-

Pokazuje to czerwona linia oznaczona jako EDem. Kolory poniżej

leżnie od tego co obiecują naukowcy w swoich podaniach o granty.

tej linii wskazują na technologie produkcji energii elektrycznej.

Rozwój nauki finansowany jest w Polsce na poziomie 0,4% PKB,

Dominujące są dwie: elektrownie węgla brunatnego (Lignite)

podczas gdy zbrojenia na poziomie 2%. To zbyt mało aby osiągnąć

oraz kamiennego (Hard Coal). W tym wariancie pokazano,

jakiś technologiczny sukces. Badania na światowym poziomie

że produkcja energii elektrycznej z węgla brunatnego może

można prowadzić głównie w zakresie eksploatacji i prowadzenie

maleć po roku 2040, o ile nie powstaną nowe kopalnie. Jednak

ruchu systemów elektroenergetycznych. I to się udaje. Na przykład

zapotrzebowanie na węgiel kamienny będzie cały czas duże.

PSE SA ma od 15 lat jeden z najnowocześniejszych systemów

Produkcja energii elektrycznej z węgla będzie uzupełniana

planowania pracy na bilansującym rynku dnia następnego opra-

z elektrowni wykorzystujących gaz sieciowy (Gas – ciemny

cowany w latach 2000-2001 przez Energoprojekt Consulting SA

kolor niebieski) Będziemy obserwować powolne odchodzenie w

z którym wówczas miałem możliwość współpracy w realizacji

kogeneracji od węgla (Coal nJWCD) na rzecz gazu (Gas nJWCD).

tego projektu. Ważne są badania dotyczące zarządzania

Produkcję energii elektrycznej z węgla i gazu będzie uzupełniała

systemem, ponieważ pozwalają one również na kształcenie

produkcją ze źródeł odnawialnych, w szczególności z wiatru

nowoczesnej kadry.

2,3/2014 1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

Jednostka zmiękczania wody

Jednostka zmiękczania wody W procesie zmiękczania wody zawarte w W procesie zmiękczania wody zawarte w wodzie sole wapnia i magnezu są wy­ wodzie sole wapnia i magnezu są wy­ mieniane na sole sodu, które nie tworzą mieniane na sole sodu, które nie tworzą twardości wody. twardości wody.

Jednostka RO Jednostka RO Urządzenia RO usuwają > 99% solisoli zawartych Urządzenia RO usuwają > 99% zawartych w wodzie a także bakterie i pirogeny. w wodzie a także bakterie i pirogeny.

Jednostka EDI

Jednostka EDI EDI jest stosowane po Urządzenie Urządzenie EDIRO jestdostosowane po wody jednostce doczyszczania jednostce RO do doczyszczania wody zdemineralizowanej i uzyskania bar­ dzo niskich wartości przewodności zdemineralizowanej i uzyskania bar­ i krzemionki.

Elektrodejonizacja dzo niskich wartości przewodnościjest procesemElektrodejonizacja ciągłym i nie wymaga i krzemionki. jest chemikaliów regeneracji. procesem ciągłymdoi nie wymaga chemikaliów do regeneracji.

Centralna szafa sterownicza ze sterownikiem PLC Szafa sterownicza służy do monitorowania sterowania kompletną uzdatnia­ PLC Centralnaiszafa sterownicza zestacją sterownikiem nia wody.

Centralna szafa stanowi centrum kontroli wszystkich napędów i zawiera Szafa sterownicza służy do monitorowania i sterowania kompletną stacją uzdatnia­ sterownik swobodnie programowalny, ekran dotykowy, przetwornicę częstotliwości, nia wody. Centralna szafa stanowi centrum kontroli wszystkich napędów i zawiera przetwornikiprogramowalny, pomiarowe oraz komunikację Ethernet, Profibus lubczęstotliwości, Profinet. sterownik swobodnie ekran dotykowy, przetwornicę

przetworniki pomiarowe oraz komunikację Ethernet, Profibus lub Profinet.

Uzdatnianie wody w Uzdatnianie wody w elektrociepłowniach

elektrociepłowniach

Uzdatnianie wody dla producentów energii jest jednym z kluczowych obszarów działania firmy EUROWATER. Właściwe Uzdatnianie wody dla zapewnia producentów energiipracę jest jednym uzdatnianie wody bezawaryjną systemuz oraz optymalne koszty eksploatacji.

W tej gałęzi przemysłu kluczowych obszarów działania firmy EUROWATER. Właściwe woda wykorzystywana jestbezawaryjną jako woda uzupełniająca do uzdatnianie wody zapewnia pracę systemu kotłów w elektrociepłowniach oraz obiegowa w oraz optymalne koszty eksploatacji.

Wwoda tej gałęzi przemysłu ciepłowniczych. wodasieciach wykorzystywana jest jako woda uzupełniająca do

kotłów w elektrociepłowniach oraz woda obiegowa w Technologia uzdatniania wody zwykle składa się z kilku sieciach ciepłowniczych.

procesów, na przykład filtracji, zmiękczania, demineralizacji, doczyszczania wody – wszystkie sterowane z centralnej

Technologia uzdatniania wody zwykle składa się z kilku procesów, na przykład filtracji, zmiękczania, demineralizacji, doczyszczania wody – wszystkie sterowane z centralnej Centrala Warszawa

Wrocław

Gdańsk

EUROWATER Spółka z o.o.

Ul. Izabelińska 113, Lipków PL 05­080 Izabelin Tel.: +48/22/722­80­25

EUROWATER Spółka z o.o. ul. Mydlana 1 PL 51­502 Wrocław Tel.: +48/71/345­01­15

EUROWATER Spółka z o.o. ul. Radarowa 14A 80­298 Gdańsk Tel.: +48 509 590 071

Centrala Warszawa

Wrocław

Gdańsk

www.eurowater.pl EUROWATER Spółka z o.o.

Ul. Izabelińska 113, Lipków PL 05­080 Izabelin Tel.: +48/22/722­80­25

EUROWATER Spółka z o.o. ul. Mydlana 1 PL 51­502 Wrocław Tel.: +48/71/345­01­15

EUROWATER Spółka z o.o. ul. Radarowa 14A 80­298 Gdańsk Tel.: +48 509 590 071

info@eurowater.pl

info@eurowater.pl

szafy sterowniczej. Wszystkie urządzenia niezbędne w dobranej technologii, montowane są jako kompletna stacja szafy sterowniczej.

Wszystkie urządzenia niezbędne w w docelowym miejscu.

Istnieje jednak możliwość zakupienia kompletnej stacji z orurowaniem i okablowaniem wew­ stacja dobranej technologii, montowane są jako kompletna nętrznym wykonanym fabrycznie.

W takimmożliwość przypadkuzakupienia stacja w docelowym miejscu.

Istnieje jednak jest testowana wydajnościowo i ciśnieniowo w fabrycewew­ i kompletnej stacji z orurowaniem i okablowaniem wysyłana gotowa dofabrycznie. pracy. nętrznymjako wykonanym W takim przypadku stacja

jest testowana wydajnościowo i ciśnieniowo w fabryce i

Uzdatnianie wody od 1936 Firma EUROWATER posiada wysyłana jako gotowa doroku. pracy. wiedzę, doświadczenie i technologie do zaprojektowania najbardziej optymalnych stacji uzdatniania wody.

Uzdatnianie wody od 1936 roku. Firma EUROWATER posiada wiedzę, doświadczenie i technologie do zaprojektowania najbardziej optymalnych stacji uzdatniania wody.

energetyka i przemysł

Mariaż energetyczno-węglowy:

i żyli długo(?) i (nie)szczęśliwie „AAAA kopalnię pilnie kupię” – z hasłem z ogłoszeń w prasie sprzed lat skojarzyło mi się nagłe zainteresowanie Tauronu zakupem kopalni Brzeszcze akurat w trakcie negocjacji rząd-związkowcy w styczniu w Kompanii Węglowej.

Konsolidacja energetyki i górnictwa

w Jaworznie. Ale już KWK Bolesław

podczas jednej z wizyt w elektrowni

to ostatnio modny temat. Nie jest to

Śmiały w Łaziskach, połączona taśmo-

Kozienice (Enea) powiedział, że sposo-

żadna nowość zważywszy na to, że

ciągiem z elektrownią Łaziska należy...

bem na ratowanie polskiego górnictwa

w Polsce, mimo rozwoju odnawialnych

do Kompanii Węglowej.

będzie kupowanie przez energetykę

źródeł energii, wciąż niemal 90 proc.

Od kilku lat kopalnie węgla kamienne-

polskiego węgla (takie trochę „jedz jabł-

energii elektrycznej produkujemy z węgla

go w Polsce są w coraz głębszym dołku.

ka”, tylko w innej wersji – zwłaszcza, że

kamiennego i brunatnego, przy czym

Jednym z powodów są znaczące spadki

60 proc. importowanego do Polski węgla

z kamiennego to ok. 60 proc. (jesteśmy

cen „czarnego złota”, ale także (a może

pochodzi z Rosji). Energetyka, której

pierwszym co do wielkości w UE i drugim

przede wszystkim) rosnące koszty wy-

przecież dominującym akcjonariuszem

w Europie producentem tego surowca).

dobycia w krajowych zakładach. Jednak

jest właśnie Skarb Państwa dość dyplo-

państwowy właściciel powtarzał latami,

matycznie przemilczała tę wypowiedź.

że „jakoś to będzie”, a Janusz Piecho-

Podobnie zresztą jak podpisanie listu

ciński, wicepremier i minister gospodarki

intencyjnego pomiędzy PGE i Kompanią

obejmując stanowisko w grudniu 2012 r.

Węglową na budowę nowych bloków

powtarzał tylko „moi górnicy”. Alarmujący

w Opolu (dla porządku dodam tyl-

audyt Rolanda Bergera zlecony przez

ko, że jego sygnatariusze – Krzysztof

MG został w 2013 r. schowany do

Kilian, ówczesny prezes PGE i Joanna

oczywiste. Sztandarowym przykładem

szuflady, a kondycja kopalń stale się

Strzelec-Łobodzińska, prezes Kompanii

zawsze był od początku istnienia Tauron

pogarszała. Także z powodu coraz więk-

Węglowej, pierwsza kobieta na takim

z elektrowniami węglowymi oraz dwoma

szego napływu taniego węgla z importu.

stanowisku – dosłownie kilka miesięcy

kopalniami – Janina w Libiążu i Sobieski

Minister skarbu, Włodzimierz Karpiński,

później stracili stanowiska).

O ile jednak niemal od zawsze Karolina Bacakopalnie węgla brunatnego były blisko –Pogorzelska związane z elektrowniami spalającymi ten surowiec (patrz np. Bełchatów),

autorka bloga www.gornictwo2-0.pl

który źle znosi transport, tak w przypadku oraz książek

„Drugie życie kopalń węgla kamiennego i elektrowni kopalń” go spalających nie było to nigdy tak i „Babska szychta”

8

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

Rozmowy z Tauronem trwają. Firma zapowiadała chęć zwiększenia własnej produkcji węgla zważywszy na to, że ma rozbudować elektrownię w Jaworznie.

A minister Kowalczyk i prezes Kompanii Węglowej, Krzysztof Sędzikowski nie wykluczają, że sprzedaż Brzeszcz „nowemu inwestorowi” nastąpi być może jeszcze w marcu-czerwcu, przed przeniesieniem zakładu z Kompanii do Spółki Restrukturyzacji Kopalń.

Szczegóły transakcji są trzymane na razie w ścisłej tajemnicy.

Ale jednego można się w związku z tym domyślać. Jeżeli Tauron faktycznie kupi Brzeszcze, nie będzie pewnie musiał fot. red.

(pardon, chciał) inwestować w tzw. Nową Kompanię Węglową. Ta spółka celowa Węglokoksu (obecnie Węglokoks ROW),

Gdy w 2014 r. wiceminister go-

Najpierw pojawił się na horyzoncie

ma liczyć docelowo 11 kopalń. A że sam

spodarki Tomasz Tomczykiewicz

jeden z najbogatszych Polaków, Krzysztof

Węglokoks nijak tego nie udźwignie,

wspomniał w mediach, że sposobem

Domarecki, właściciel m.in. Seleny, ale

trwają poszukiwania inwestorów, którzy

na ratowanie będącej w najgorszej

i spółki Universal Energy (na jej czele

w 2015 i 2016 r. podniosą kapitał.

sytuacji Kompanii Węglowej może być

stoi Waldemar Mróz,były wiceprezes

Minimalna kwota – 2 mld zł. Ale moim

włączenie części jej kopalń do energe-

Katowickiego Holdingu Węglowego,

zdaniem może być potrzebne więcej,

tyki, resort skarbu dość szybko temu

który najpierw chciał przejmować kopalnie

bo skoro Kompania oferuje swój węgiel

zaprzeczył. Ale kula śnieżna zaczęła się

KHW). Firmę Domareckiego interesowały

za ok. 7 zł za GJ (czyli ok. 150-160 zł za

toczyć z ogromnym impetem.

3 z 4 przeznaczonych do likwidacji kopalń,

tonę w zależności od kaloryczności), czyli

ale bez związkowców, zobowiązań i raczej

poniżej kosztów wydobycia, potrzebne

Zmiana na stanowisku premiera

w celu pozyskiwania metanu z pokładów

będzie pokrycie straty. A kto za to

zaowocowała w branży powołaniem

węgla. Sprawa przez kilka dni negocjacji

zapłaci? Energetyka. Zważywszy na to,

pełnomocnika rządu ds. restrukturyzacji

wywoływała emocje, lecz przycichła.

że plany jej konsolidacji są mocno kruche, to pytanie, czym zapłaci.

górnictwa. Wojciech Kowalczyk (bo

Gdy szans na porozumienie wciąż

o nim mowa) miał przygotować plan

nie było – bach! Giełdowy komunikat

A minister Piechociński uważa, że

naprawczy dla branży, przygotował dla

Tauronu, który nagle ogłosił, że jest

po wyborach powinno powstać mini-

Kompanii. Oczywiście górnikom się nie

potencjalnie zainteresowany kopalnią

sterstwo energetyki. Tyle, że zapomniał

spodobał (w pierwotnej wersji zakładał

Brzeszcze (przeznaczoną do likwidacji).

chyba, że resortowi gospodarki zabrano

likwidację 4 kopalń), zaczęli strajk, a rząd

Euforia górników- nie do opisania.

właśnie nadzór nad górnictwem, które

zaczął negocjację ze stroną społeczną.

A porozumienie? Udało się wypracować

przeszło do resortu skarbu – tam, gdzie

No i się zaczęło.

w ciągu kolejnych godzin.

energetyka...

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

1/2015

9

energetyka i przemysł

Nowe źródło kogeneracyjnego ciepła ruszyło w Pile Miejska Energetyka Cieplna Piła uruchomiła jedno z najnowocześniejszych źródeł ciepła w kraju: kogeneracyjną elektrociepłownię. Będzie ona produkować równocześnie ciepło i prąd. Inwestycja jest zgodna ze strategią Grupy ENEA, do której należy MEC Piła, zakładającą m.in. duże inwestycje w ekologiczne źródła energii.

Tomasz Tarczyński MEC Piła

Nowa elektrociepłownia z agregatami kogeneracyjnymi

ilości spalanego węgla i emisji szkodliwych substancji,

została wybudowana na terenie istniejącej Kotłowni Rejonowej

a w szczególności pyłów, tlenków siarki i CO2 do atmosfery.

KR Koszyce. Obiekt będzie źródłem kogeneracyjnym zasilanym

– Inwestycja jest zgodna ze strategią Grupy ENEA,

gazem ziemnym i pozwoli produkować jednocześnie ok. 10 MWt

która duży nacisk kładzie na ekologiczne źródła energii.

energii cieplnej oraz ok. 10 MWe energii elektrycznej. Spowoduje

Do 2020 r. zamierzamy zainwestować 3,2 mld zł właśnie

to zmniejszenie zapotrzebowania na energię ze źródeł

w źródła kogeneracyjne i ciepłownicze. Wykorzystywane w nich

konwencjonalnych, przyczyniając się tym samym do redukcji

technologie są bardzo efektywne i spełniają nawet najostrzejsze

Montaż agregatu kogeneracyjnego

10

Zabudowana instalacja

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

fot. MEC Piła

Inauguracja inwestycji w MEC Piła

normy ekologiczne. Elektrociepłownia w MEC Piła jest obecnie

w Pile działają trzy kotłownie węglowe i jedna gazowa. Zimą

jednym z najnowocześniejszych obiektów tego typu w kraju

nowy obiekt będzie wspomagał pracę całego systemu

i wyznacza nowy kierunek działania dla przedsiębiorstw

ciepłowniczego, a latem zapewni Mieszkańcom dostawy ciepłej

ciepłowniczych – mówi Krzysztof Sadowski, Prezes Zarządu

wody użytkowej.

ENEA Wytwarzanie.

Miejska Energetyka Cieplna Piła świadczy usługi ciepłowni-

Grupa ENEA będzie zarówno odbiorcą wytworzonej energii

cze w zakresie produkcji, przesyłu i dystrybucji energii cieplnej

elektrycznej jak i dostawcą gazu dla potrzeb nowego obiektu.

w Pile. Nowa elektrociepłownia jest odpowiedzią na zwięk-

Wartość inwestycji to ok. 36 mln złotych netto.

szające się zapotrzebowanie na ciepło w mieście. Obecnie

„Rozwój systemu ciepłowniczego w Pile przez zabudowę gazowych agregatów kogeneracyjnych w kotłowni rejonowej KR Koszyce” Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Funduszu Spójności w ramach programu Infrastruktura i Środowisko.

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

1/2015

11

energetyka i przemysł

Miejska Energetyka Cieplna Piła Sp. z o.o. dba o komfort cieplny mieszkańców Piły.

Aby robić to w najnowocześniejszy sposób, inwestuje w projekty pozwalające zmniejszyć negatywne oddziaływanie na środowisko.

Podsumowaniem tych działań było podpisanie z polsko-

MEC

-włoskim konsorcjum JOKA Sp. z o.o i CPL Concordia Societa Cooperativa O/Polska w dniu 20.05.2013 r. umowy na realizację inwestycji pn. „Rozwój systemu ciepłowniczego w Pile przez zabudowę gazowych agregatów kogeneracyjnych w kotłowni rejonowej KR-Koszyce w Pile”.

Wartość inwestycji to około 36 mln zł brutto. Inwestycja uzyskała pozytywną opinię NFOŚiGW w Warszawie i otrzymała dofinansowanie. Jego wartość to blisko 12,5 zł mln. Ponadto MEC Piła uzyskała 4,5 mln zł pożyczki z WFOŚiGW w Poznaniu udzielonej na preferencyjnych warunkach.

Nowy obiekt jest największym w Polsce źródłem kogeneracyjnym zasilanym gazem ziemnym i pozwoli produkować jednocześnie ok. 10 MWt energii cieplnej i ok. 10 MWe energii elektrycznej. Spowoduje to zmniejszenie zapotrzebowania na tą energię ze źródeł konwencjonalnych i tym samym przyczyni się do zmniejszenia ilości spalanego węgla i emisji szkodliwych substancji a w szczególności pyłów i CO2 do atmosfery.

Inwestycja rozpoczęta w czerwcu 2013 roku zakończyła się w IV kwartale 2014 roku i w jej efekcie MEC Piła z przedsiębiorstwa ciepłowniczego stał się przedsiębiorstwem elektro-ciepłowniczym Dzięki zaangażowaniu władz Spółki, Zarządu i pracowników, w Pile będziemy mogli się cieszyć jednym z najnowocześniejszych źródeł ciepła w kraju, wyznaczających nowy kierunek działania dla nowoczesnych przedsiębiorstw ciepłowniczych.

Nowy obiekt z agregatami kogeneracyjnymi został wybudowany przy istniejącej kotłowni KR Koszyce przy ul. Śniadeckich w Pile.

Obecnie w Pile działają trzy kotłownie węglowe i jedna gazowa. Nowy obiekt będzie wspomagał pracę całego systemu ciepłowniczego w Pile. Kotły istniejące w KR Koszyce przy ul. Śniadeckich pozostaną i nadal będą produkować ciepło dla mieszkańców.

12

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

Piła

System ciepłowniczy miasta Piły składa się z obszarów zasilanych z trzech kotłowni, połączonych ze sobą i w zależności od potrzeb można elastycznie reagować na bieżące potrzeby odbiorców. Wyjątek stanowi KO Staszyce przy ul. Rogozińskiej, która zasila tylko sąsiadujące osiedle mieszkaniowe. W okresie zimowym funkcjonują wszystkie kotłownie a latem, tylko jedna,

– ekologiczna inwestycja o wartości blisko 36 mln złotych

produkująca ciepło na potrzeby ciepłej wody. Obecnie nie ma znaczenia która, gdyż wszystkie obiekty są połączone siecią ciepłowniczą. Nowe, gazowe źródło ciepła w KR Koszyce będzie produkować ciepło latem a pozostałe kotłownie zostaną zatrzymane.

Dla zobrazowania. Produkcja energii elektrycznej (10 MWe) w nowym miejscu może zaspokoić ok. 30% obecnego zużycia prądu miasta Piły.

Produkcja ciepła z nowego źródła (10MWt) to ok. 9% obecnej mocy zamówionej na ciepło przez wszystkie obiekty w Pile. Taka moc jest potrzebna do dostarczenia samej ciepłej wody dla istniejących odbiorców w Pile.

W związku z uruchomieniem nowego źródła ciepła, nie są planowane podwyżki cen za ciepło. Produkcja ciepła z węgla jest korzystniejsza cenowo jednak w naszym przypadku istotą jest łączna produkcja energii cieplnej i elektrycznej w kogeneracji.

Cytując za Wikipedią – „Kogeneracja (także skojarzona gospodarka energetyczna lub CHP – Combined Heat and Power) jest to proces technologiczny jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i użytkowej energii cieplnej w elektrociepłowni. Ze względu na mniejsze zużycie paliwa, zastosowanie kogeneracji daje duże oszczędności ekonomiczne i jest korzystne pod względem ekologicznym – w porównaniu z odrębnym wytwarzaniem ciepła w klasycznej ciepłowni i energii elektrycznej w elektrowni kondensacyjnej – źródło Wikipedia” Silniki gazowe będą produkowały energię elektryczną i jednocześnie w trakcie tego procesu będą generowały ciepło (efekt procesu spalania). Dobrym przykładem jest silnik w samochodzie, który w trakcie pracy, najczęściej jest chłodzony wodą tak aby się nie zatarł. Właśnie takie ciepło z procesu chłodzenia silnika będzie wykorzystywane do zasilenia sieci

fot. MEC Piła

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

ciepłowniczej Piły.

1/2015

13

energetyka i przemysł

Nerka ciepłownicza

– narzędzie do poprawy jakości wody sieciowej Odpowiednie właściwości wody obiegowej stosowanej w ciepłownictwie są jednym z podstawowych warunków dla prawidłowej eksploatacji i niskiej awaryjności sieci ciepłowniczych. Zła jakość wody w sieci jest przyczyną wytrącania się soli w formie osadów oraz przyspieszonej korozji stalowych ciepłociągów. W konsekwencji – oprócz awarii polegających na rozszczelnieniach sieci - korozja prowadzi do powstawania dużych ilości jej produktów o własnościach ferromagnetycznych.

Osady te są źródłem podwyższonej awaryjności aparatury kontrolno-pomiarowej i regulacyjnej.

M inimalne wymagania dla wody

lub awaryjnego napełniania remontowa-

tlenu tą metodą powoduje wzrost zasole-

sieciowej i uzupełniającej stosowa-

nych odcinków rurociągów. Czasem - gdy

nia wody a powstałe tą drogą siarczany

nej w polskim ciepłownictwie ujęte są

technologia uzdatniania i odgazowania

są dobrą pożywką bakterii beztlenowych

w Polskiej Normie PN-85/C-04601.

wody uzupełniającej jest niewłaściwa - w

z rodzaju Desulfovibrio, które są odpowie-

W zdecydowanej większości ciepłowni

sieci może pojawić się także agresywny

dzialne za wzmożoną korozję wżerową

istniejące stacje uzdatniania wody za-

dwutlenek węgla. Skuteczne zapobieganie

stali. Produkty korozji są wówczas czarne

pogorszeniu jakości wody sieciowej jest

i mają zapach siarkowodoru.

pewniają osiąganie wymaganej jakości dla wody uzupełniającej sieć. Najgorzej

14

Grzegorz Tabisz Eurowater Sp. z o.o.

niezmiernie trudne, natomiast poprawianie

Metoda „NERKI CIEPLOWNICZEJ”

funkcjonującym elementem technologii

złej jakości wody już krążącej w sieci

przygotowania wody uzupełniającej jest

było wcześniej w praktyce niemożliwe.

często jej odgazowanie. Wynika to m.in.

W przypadku gdy do wody sieciowej

Dobrym narzędziem do poprawy

z trudności utrzymania właściwego

przedostała się woda twarda to obniżanie

jakości wody krążącej w sieci jest metoda

reżimu pracy odgazowywaczy termicz-

jej twardości następuje zwykle poprzez

tzw. „NERKI CIEPLOWNICZEJ”. Została

nych (min.1050C) - szczególnie latem,

uzupełnianie ubytków wodą o właściwej

ona pierwszy raz wdrożona w 2000

gdy kotłownie pracują na obniżonych

jakości lub następuje samoczynnie przez

roku więc jest już wystarczająco dużo

parametrach czynnika cieplnego.

wytrącanie się osadów na powierzchniach

doświadczeń by właściwie ocenić jej

Jednak największym, powszechnie

grzewczych kotłów. Proces ten zachodzi

skuteczność.

występującym problemem jest stałe

tym wolniej im szczelniejsza jest sieć tzn.

Istota metody polega na ciągłym pod-

utrzymanie właściwej jakości wody

współczynnik krotności wymiany wody

czyszczaniu wody poprzez uzdatnianie

w instalacji. Nagminnie występuje np. zja-

w sieci jest mniejszy. Natomiast nadmier-

„on line” części strumienia pobieranego

wisko nieszczelności wymienników ciepła

na zawartość tlenu bywa redukowana

z powrotu sieci cieplnej w specjalnie

w węzłach, które w zależności od stosun-

chemicznie lub jest wiązana poprzez koro-

skonfigurowanej instalacji a następnie

ku ciśnień na stronie pierwotnej i wtórnej

zję powierzchni rurociągów. Powszechnie

ponownym jej wtłoczeniu do układu za

są albo źródłem ubytków albo źródłem

stosowanym środkiem chemicznym do

pomocą pomp stabilizujących ciśnienie

„przebijania” twardej wody do sieci. Często

wiązania tlenu jest m.in. siarczyn sodowy.

w sieci. Ciąg technologiczny układu

też w sieci pojawia się tlen w efekcie np.

Jest on chętnie stosowany ze względu na

„NERKI CIEPLOWNICZEJ” dobiera się

podsysania powietrza na dławicach pomp

niską cenę, jednak wiązanie dużych ilości

w zależności od potrzeb Inwestora. Jego

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

pełna wersja składa się z następujących

W trakcie pracy stacji uzdatniania wody

ścieków, a co za tym idzie ograniczenia

elementów:

stosuje się wkłady filtracyjne o coraz

zrzutu wysoko zasolonych ścieków

• filtracja mechaniczna,

dokładniejszej filtracji. Filtry workowe

do kanalizacji. Przy odpowiednim za-

• obróbka wody na złożach jonitowych

zapewniają dużą wydajność (nawet do

projektowaniu stacji uzdatniania wody

(w zależności od wymagań zmiękcza-

ok. 35 m3/h dla pojedynczego filtra) oraz

zastosowane w ciągu urządzenia jonitowe

nie lub demineralizacja),

łatwą eksploatację. Wymiana zużytych

mogą służyć zarówno do podczyszczania

• odgazowanie próżniowe,

worków jest szybka i nieskomplikowana,

wody sieciowej jak i do produkcji wody

• korekcja chemiczna.

a worki można przywrócić do eksploatacji

uzdatnionej do celów uzupełniania sieci.

po ich renowacji.

Po zastosowaniu rozwiązania „NERKI

Obróbka wody na złożach jonitowych

CIEPŁOWNICZEJ” w pełnej wersji, ciągłemu obniżeniu ulega zawartość zawiesiny,

Odgazowanie próżniowe wody Odgazowanie próżniowe wody

zasolenie (lub twardość), stężenie tlenu

Do jonitowej obróbki wody stosuje

zarówno sieciowej jak i uzupełniającej

w wodzie sieciowej oraz zostaje zachowa-

się zmiękczacze lub ciągi demineralizacji

realizuje się za pomocą jednego lub kilku

ne pH wody zgodnie z normą.

przystosowane do pracy w temperaturach

odgazowywaczy typu VD prod. EUROWA-

do 850C. Na rynku dostępne są dedyko-

TER (Fot.3). Pojedynczy odgazowywacz

wane do takich zastosowań automatyczne

próżniowy jest w stanie skutecznie

Filtracja mechaniczna Filtracja mechaniczna wody na wlocie

zmiękczacze wody typu SFG lub SFHG

odgazowywać wodę sieciową z wydajno-

do SUW jest realizowania zwykle za

prod. EUROWATER (Fot.2). Są to urzą-

ścią do ok. 12-15 m3/h i jednocześnie

pomocą filtrów workowych wykonanych

dzenia pracujące w technologii tradycyjnej

wodę uzupełniającą z wydajnością do

ze stali nierdzewnej (Fot. 1). Skuteczność

(regeneracja współprądowa, praca góra-

ok. 9-12 m3/h. Odgazowywacz próżniowy

-dół) z osobną instalacją wody zimnej do

pracuje prawidłowo gdy temperatura

przeprowadzania regeneracji złoża.

wody podawanej na jego wlot wynosi

filtracji można regulować w zakresie 100-10 μm poprzez zastosowanie odpowiednich wkładów filtracyjnych wyłapujących zawiesinę ferromagnetyczną.

Fot. 1.

Bateria filtrów workowych o wydajności 60 m3/h

fot. Eurowater

Przy jonitowej demineralizacji wody

55‑750C, a ciśnienie absolutne w kolum-

korzystne jest stosowanie wymienników

nie wynosi ok. 0,1-0,35 bar. Ponieważ

pracujących w układzie przeciwprą-

takie warunki pracy odgazowywacza są

dowym. Pozwala to na ograniczenie

łatwe do osiągnięcia w każdym okresie

kosztów zużycia chemikaliów i neutralizacji

pracy kotłowni, odgazowywacz próżniowy

fot. Eurowater

Fot. 2. Automatyczne stacje zmiękczania wody gorącej firmy EUROWATER

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

1/2015

15

energetyka i przemysł

stanowi doskonałą alternatywę zarówno dla dotychczas powszechnie stosowanych odgazowywaczy termicznych jak i dla wprowadzanych na rynek urządzeń redukujących tlen metodą katalityczno-wodorową. Zapewnia bowiem ekonomiczne odgazowanie wody z wszystkich gazów – także agresywnego dwutlenku węgla, wymaga niewielkiej powierzchni zabudowy, jest łatwe w eksploatacji i nie wymaga stosowania substancji niebezpiecznych.

fot. Eurowater

Układ wytwarzania próżni w odgazowywaczu jest wyposażony w pompę próżniową, układ schładzania oparów

Efekty stosowania „NERKI CIEPŁOWNICZEJ”

Założenia teoretyczne znalazły potwierdzenie po uruchomieniu w roku

Efekty stosowania „NERKI CIE-

2005 instalacji „NERKI CIEPŁOWNICZEJ”

PLOWNICZEJ” zależą przede wszystkim

z pełną demineralizacją w ciepłowni przy

od zastosowanej konfiguracji układu,

ul.Benesza w Szczecinie, która pracowała

uzdatnionej. Pompy wody odgazowanej

objętości zładu i wydajności nitki „NERKI

oczyszczając rozległą sieć należącą

stanowią układ stabilizacji ciśnienia

CIEPLOWNICZEJ”. Dotychczas urucho-

do Szczecińskiej Energetyki Cieplnej.

w sieci ciepłowniczej. Specjalny sposób

miono w Polsce kilkadziesiąt instalacji, przy

Efektem jest ciągłe ograniczenie zasolenia

regulacji zapewnia ciągłe i płynne (bez

czym większość z nich ograniczała się do

wody sieciowej i utrzymywanie jej dosko-

uderzeń hydraulicznych) przechodzenie

filtracji mechanicznej i odgazowania wody

nałej jakości. Na wylocie ze stacji woda

układu z pracy w układzie samej „NERKI

sieciowej. Jednak wszędzie tam gdzie

osiąga przewodnictwo poniżej 1 μS/cm,

CIEPŁOWNICZEJ” do pracy z jednocze-

instalacja została wyposażona w moduł

zawartość tlenu poniżej 0,02 mg/dm 3

snym uzupełnianiem sieci.

jonitowy szybko uzyskano znakomite

i odczyn pH ok. 9,5. W ciągu niecałych

efekty poprawy jakości wody w sieci.

trzech miesięcy pracy instalacji osiągnięto

oraz zbiornik na zużytą wodę chłodzącą.

Woda ta po wykorzystaniu jest zawracana ponownie do zbiornika retencyjnego wody

Korekcja chemiczna wody

16

Fot. 3.

Bateria odgazowywaczy próżniowych typu VD zainstalowane w MPEC Białystok

Szybkość redukcji określonych pa-

obniżenie przewodnictwa wody sieciowej

Korekcja chemiczna wody zachodzi

rametrów wody do wartości normowych

z wartości początkowej ok. 500 μS/cm do

poprzez automatyczne dozowanie

można wyznaczyć teoretycznie posługu-

wartości ok. 20-30 μS/cm.

środków wiążących tlen resztkowy

jąc się odpowiednim programem oblicze-

Podobnie szybkie efekty przyniosło

oraz poprzez korektę odczynu pH do

niowym. Na załączonym wykresie (Rys.1)

stosowanie „NERKI CIEPŁOWNICZEJ”

poziomu zgodnego z wymaganiami

przedstawiono przykładowy przebieg

ze zmiękczaniem w Ciepłowni Za-

normy. Dozowanie chemikaliów do

teoretyczny usuwania twardości ogólnej

chód należącej do MPEC Białystok

wiązania tlenu resztkowego (przeważnie

wody w sieci o objętości zładu 9000 m3 i

(rok 2009, wydajności 60 m 3/h) oraz

siarczynu sodowego) odbywa się

zastosowaniu „NERKI CIEPŁOWNICZEJ”

w Elektrociepłowni Łąkowa OPEC IN-

proporcjonalnie do ilości wody uzupeł-

ze zmiękczaczem wody sieciowej o wydaj-

EKO Grudziądz (2014 rok, wydajność

niającej, natomiast środków do korekcji

ności 12 m3/h. Dla założonej początkowej

15 m3/h). Sieć ciepłownicza miasta Bia-

pH (przeważnie fosforanu trójsodowego,

twardości ogólnej w sieci równej 0,2 mval/

łystok obsługiwana przez MPEC ma

ewentualnie z domieszką wodorotlenku

litr, wymaganą normą twardość 0,035

objętość ok. 35.000 m3 i w sezonie letnim

sodowego) odbywa się proporcjonalnie

mval można osiągnąć już po 33 dniach

zasilana jest z EC Białystok natomiast

do odchyłki wartości mierzonej od

pracy a najszybsza redukcja następuje

w sezonie zimowym dodatkowo urucha-

wartości zadanej.

w pierwszych dniach pracy instalacji.

miana jest Ciepłownia Zachód, która

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

dostarcza ciepło do zachodniej części

w wodzie sieciowej. Pomiary wykony-

do wytworzenia próżni i do napędu

miasta. Zauważono, że w okresie letnim

wane zarówno przez własne laboratoria

pompy tłoczącej wodę do sieci (zwy-

zawsze następuje wzrost twardości

użytkowników jak i przez niezależne

kle jest to łącznie moc od 5,0 do 11,0

ogólnej wody sieciowej co wiązano z prze-

laboratoria (Energopomiar Gliwice, Labo-

kW). Ponadto trzeba dostarczyć ok.

biciami wody surowej na wymiennikach

ratorium SYDKRAFT Słupsk) potwierdzają

600 – 800 l/h uzdatnionej wody do

w węzłach cieplnych w okresie obniżonego

osiąganie zawsze poziomu tlenu w wodzie

chłodzenia układu próżni. Woda ta nie

ciśnienia w sieci. Zjawisko było trudne do

poniżej normy.

jest jednak tracona – po wykorzystaniu

opanowania a w efekcie, po rozpoczęciu

Ważnym aspektem jest powiązanie

jest ona zawracana i wykorzystywana

sezonu jesienno-zimowego jakość wody

pracy odgazowywacza próżniowego

do uzupełniania sieci. Przy jednoczesnej

długo nie spełniała wymagań normy. Pro-

z funkcją stabilizacji ciśnienia w kolektorze

pracy odgazowywacza w trybie „NERKI

blem został rozwiązany po uruchomieniu

powrotnym sieci. Pompy wody odgazowa-

CIEPLOWNICZEJ” i uzupełniania sieci

instalacji „NERKI CIEPLOWNICZEJ” na je-

nej są dobierane m.in. pod kątem przejęcia

w bilansie energetycznym trzeba

sień 2009. Pracująca instalacja powoduje,

przez nie funkcji pomp stabilizujących.

uwzględnić energię cieplną niezbędną do

że pomimo nadal występującego zjawiska

Są one sterowane falownikowo w funk-

podgrzania wody uzupełniającej od tem-

letniego wzrostu twardości wody, jej jakość

cji mierzonego ciśnienia w kolektorze

peratury początkowej (zwykle ok. 8-100C)

jest zawsze zgodna z normą.

powrotnym sieci, natomiast przepływ

do temperatury ok. 55-600C.

W sieci ciepłowniczej należącej do

wody w nitce „NERKI CIEPLOWNICZEJ”

OPEC INEKO w Grudziądzu o objętości

stanowi dla sieci sztuczny ubytek dzięki

zładu ok. 9000 m instalację „NERKI CIE-

czemu objętość kolumny odgazowywacza

Dosyć często się zdarza, że jakość

PŁOWNICZEJ” uruchomiono w sierpniu

może w pewnym zakresie przejąć nadmiar

wody sieciowej w systemach ciepłowni-

2014 roku w momencie gdy twardość

ciśnienia w sieci przy podnoszeniu

czych ulega pogorszeniu podczas ich

wody sieciowej wynosiła ok. 0,15 mval/

temperatury jej pracy.

eksploatacji. Najczęściej przejawia się to

3

litr. Po 65 dniach pracy instalacji osiągnięto twardość ogólną wody ok. 0,02 mval.

Warto zapamiętać

Najistotniejszą zaletą zastosowania

wzrostem jej twardości i natlenienia. Ob-

odgazowania próżniowego jest jego

serwuje się wówczas wzmożoną korozję

W układach „NERKI CIEPŁOWNI-

energooszczędność. W przypadku pracy

rurociągów oraz powstawanie zarówno

CZEJ” gdzie zastosowany jest tylko sam

tylko w trybie „NERKI CIEPŁOWNICZEJ”

twardych osadów jak i luźno związa-

układ filtracji i odgazowywacz próżniowy

odgazowanie przebiega zwykle bez

nej, przemieszczającej się zawiesiny.

efekt poprawy jakości wody nie jest aż tak

konieczności dodatkowego podgrzewu

W przypadku sieci o stosunkowo dużych

spektakularny gdyż jedynym parametrem

wody sieciowej. Do pracy niezbędne

ubytkach wody spadek jej jakości jest

kontrolowanym jest zawartość tlenu

jest dostarczenie energii elektrycznej

częściowo kompensowany przez duże uzupełnienia wodą dobrej jakości i powoduje stosunkowo szybką „wymianę” wody Rys. 1.

w sieci. Jednak przy sieciach o niewielkich

Teoretyczny przebieg redukcji twardości ogólnej wody sieciowej

krotnościach wymiany najlepszym sposobem osiągnięcia doskonałej jakości wody jest tzw. „NERKA CIEPŁOWNICZA”, tj. zespół bocznikowego uzdatniania wody w sieci cieplnej. Najlepsze efekty uzyskuje się gdy w skład „NERKI CIEPŁOWNICZEJ” wchodzi filtr workowy o wysokiej skuteczności zatrzymywania zawiesiny, urządzenia jonitowe do ciągłego zmiękczania lub odsalania wody, odgazowywacz próżniowy oraz układ do automatycznej korekcji chemicznej.

energetyka i przemysł

Wdrażanie Systemu Zarządzania Energią – wybrane aspekty

System Zarządzania Energią (SZE) wdrożony zgodnie z wymaganiami normy PN–EN ISO 50001:2012 i prawidłowo nadzorowany w przedsiębiorstwie stanowi dobre uzupełnienie działań służących poprawie efektywności energetycznej w procesie ciągłego doskonalenia, co jest jednym z głównych celów przedmiotowej normy. Zapisy normy zostały oparte na standardzie opublikowanym przez British Standards Institution. Sama poprawa efektywności energetycznej, której miarą są Wskaźniki Wyniku Energetycznego (WWE) opracowane w ramach przeglądu energetycznego, jednego z elementów SZE, przynosi wymierne korzyści środowiskowe, jakimi są redukcja zużycia energii oraz ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, jak również korzyści biznesowe w postaci obniżenia kosztów funkcjonowania przedsiębiorstwa.

Przy okazji wdrażania SZE może poja-

• Planuj – postaw diagnozę odnośnie

• Działaj – wyciągnij wnioski z przebie-

wić się szereg wątpliwości dotyczących

spełnienia wymagań ISO 50001

gu poprzednich etapów i podejmij

szczegółów budowanego systemu,

poprzez przeprowadzenie przeglądu

kroki na rzecz ciągłej poprawy za-

jednak przy odpowiednim podejściu

energetycznego i ocenę funkcjo-

równo samego systemu, jak i wyniku

i wsparciu doradczym można zdecydo-

nującego w organizacji systemu

energetycznego.

wanie ograniczyć ryzyko niepowodzenia.

zarządzania, a następnie opracuj

Integracja systemów SZE traktowany jest często jako nakładka systemu zarządzania środowi-

Dawid Kijowski

cele, zadania i plany działań nie-

W większości przypadków SZE

„ENERGOPOMIAR”

zbędne do spełnienia tych wymagań

wdrażane są w organizacjach, w których

i osiągnięcia efektów, które poprawią

już funkcjonują systemy zarządzania –

wynik energetyczny;

najczęściej środowiskowego (wg ISO

Sp. z o.o., Zakład Techniki Cieplnej

skowego lub wspomagający go element,

działań;

niemniej jednak może stanowić odrębną

14001 lub EMAS) lub zintegrowane, na które oprócz już wymienionego składają

całość i jako taki, bądź jako element

• Sprawdź – przeprowadź audity

się oparte o wymagania ISO 9001 (zarzą-

zintegrowanego systemu zarządzania,

w obszarze wdrażanego systemu,

dzanie jakością), PN-N-18001 lub OHSAS

może być poddawany certyfikacji.

aby upewnić się, czy realizacja pla-

18001 (zarządzanie bhp), ISO/IEC 27001

Tak jak inne systemy zarządzania

nów doprowadziła do osiągnięcia

(zarządzanie bezpieczeństwem infor-

(np. oparte o wymagania ISO 9001, ISO

zamierzonych celów, systematycznie

macji), a także branżowe (motoryzacja,

dokonuj pomiarów i monitoruj pro-

sprzęt medyczny itd.). Sytuacja taka

cesy oraz kluczowe charakterystyki

ułatwia etap diagnozowania, prostsze

tych działań, które określają wynik

jest także przygotowanie do spełnienia

energetyczny, składaj sprawozdania

wymagań ISO 50001 z uwagi na funk-

z uzyskanych wyników;

cjonowanie wspólnych mechanizmów

14001, ISO/IEC 27001, PN-N-18001) SZE wykorzystuje zasadę ciągłego doskonalenia, znaną jako cykl PDCA (Planuj-Wykonaj-Sprawdź-Działaj), który w tym przypadku opisany jest następująco:

18

• Wykonaj – zrealizuj przyjęte plany

1/2015

Marek Misztal „ENERGOPOMIAR”

Sp. z o.o., Biuro Systemów Zarządzania i Ocen

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

i procesów (audity wewnętrzne, przegląd zarządzania, korekcje, działania korygujące, zapobiegawcze i doskonalące, nadzorowanie dokumentacji systemowej i zapisów), czy znajomość cyklu PDCA. Pracownikom zaangażowanym we wdrażanie SZE łatwiej też zrozumieć „język systemowy”. W takim przypadku główne zadania sprowadzają się do opracowania, ustanowienia i wdrożenia procedur specyficznych dla SZE, których nie przewidywały funkcjonujące już systemy, a także uwzględnienie potrzeb SZE w opisie procesów wspólnych.

Bardzo istotną kwestią jest pierwszy etap cyklu PDCA, gdyż jego prawidłowa realizacja pozwala na uniknięcie dublowania działań systemowych z tymi, które są już w organizacji prowadzone

Rys. 1.

Model Systemu Zarządzania Energią

chłonną. Czas wdrożenia, liczony od prac

linii produkcyjnej, a kończąc na pozycjach

przygotowawczych do przeprowadzenia

managerskich.

końcowej certyfikacji potwierdzają-

Kluczową postacią, która przejmu-

cej funkcjonowanie systemu zgodnie

je odpowiedzialność nad projektem

z wytycznymi normy, jest uzależniony od

w ramach przedsiębiorstwa jest przed-

N a to m i a s t w o r g a n i z a c j a c h ,

struktury organizacyjnej przedsiębior-

stawiciel powołany przez najwyższe

w których SZE jest wdrażany jako pierw-

stwa. Dla mniejszych firm w pewnym

kierownictwo organizacji. Niekoniecznie

szy z rodziny systemów zarządzania,

stopniu ulega skróceniu w porównaniu

musi to oznaczać jedną osobę – w

trudność przygotowania do spełnienia

z dużymi koncernami. Podstawowa

złożonych strukturach możliwe jest po-

wymagań standardu ISO 50001 od

różnica wynika ze złożoności procesu

wołanie kilku przedstawicieli najwyższego

początku jest łagodzona tym, że nie ma

wykonania przeglądu energetycznego

kierownictwa, których kompetencje

ograniczeń związanych z już stworzonymi

oraz wyodrębnienia obszarów znaczą-

powinny być odpowiednie do nadzorowa-

uregulowaniami – często pozwala to

cego wykorzystania energii. Istotna jest

nia i koordynacji ogółu prac związanych z

na stworzenie prostszych rozwiązań,

również kwestia obecności zaimplemen-

SZE, począwszy od analizy dotychczas

w większym stopniu dopasowanych

towanych już systemów środowiskowych

stosowanych rozwiązań systemowych

do organizacji. Nie oznacza to jednak,

i zintegrowanych, do których nawiązano

oraz sporządzenia harmonogramu wdra-

iż proces ten będzie łatwiejszy od

w poprzednim akapicie. Pomijając kwe-

żania SZE. Przedstawiciel(-e) kierow-

SZE wdrażanego w przedsiębiorstwie,

stię złożoności poszczególnych etapów

nictwa przejmuje(-ą) odpowiedzialność

w którym funkcjonują już zintegrowane

implementacji SZE, należy przyjąć

m.in. nad organizacją szkoleń w zakresie

systemy zarządzania.

bezpieczny okres na skuteczne jego

ISO 50001 dla personelu oraz ustano-

wdrożenie w granicach 18-24 miesięcy.

wieniem zespołu roboczego, który zajmie

Taki okres wynika ze zbioru niezbędnych

się realizacją wszystkich czynności zwią-

do wykonania, zróżnicowanych działań,

zanych z SZE, w tym opracowywaniem

Nosząc się z zamiarem wdrożenia

które są realizowane przy współpracy

przeglądu energetycznego. Sam cykl

SZE w przedsiębiorstwie należy mieć na

osób zajmujących stanowiska na wielu

szkoleń nie może ograniczać się jedynie

uwadze, iż proces ten jest kwestią czaso-

poziomach kompetencji, począwszy od

do zapoznania mniejszego lub większego

na podstawie innych (niesystemowych) uregulowań, np. zarządzeń, poleceń i regulaminów.

Nadzór nad projektem.

Harmonogram

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

1/2015

19

energetyka i przemysł

grona pracowników z wymaganiami

energii, należy wskazać elementy

normy. Szkolenie powinno stanowić

mające znaczący wpływ na energo-

element niemal każdego spotkania do-

chłonność oraz możliwości poprawy

radców z przedstawicielami organizacji

wyników energetycznych z właściwym

– poczynając od kierownictwa, przez

ich uszeregowaniem.

osoby odpowiedzialne za wdrożenie

Warto w tym miejscu rozgraniczyć

i funkcjonowanie SZE i innych systemów,

pojęcia przeglądu energetycznego

po specjalistów i podstawowy personel

oraz audytu efektywności energetycz-

mający wpływ na wynik energetyczny.

nej, z uwagi na częste mylenie tych

O s o b ny m z a g a d n i e n i e m j e s t

pojęć. Przegląd energetyczny, jako

zapewnienie kompetencji do prowa-

jeden z wymaganych elementów SZE, sporządzany jest tylko i wyłącznie na

dzenia auditów wewnętrznych SZE. Najczęściej odbywa się to poprzez szkolenie dobranej pod względem wiedzy grupy dotychczasowych auditorów.

Dobrym sprawdzianem uzyskanych kompetencji są w tym przypadku audity poprzedzające zgłoszenie gotowości do certyfikacji systemu, w których rola zewnętrznych doradców systemowych powinna ograniczać się do obserwacji poczynań auditorów wewnętrznych

podstawie danych posiadanych przez przedsiębiorstwo/organizację, w którym wdrażany jest system, i nie zawiera konkretnych rozwiązań technicznych oraz ich analizy ekonomicznej. Celem końcowym audytu efektywności energetycznej jest natomiast określenie stopnia poprawy efektywności energetycznej danego przedsięwzięcia, instalacji bądź budynku wraz z oceną jego opłacalności.

fot. Red.

i jedynie sporadyczne ingerowanie

W przeważającej większości audyty

w proces auditu.

efektywności energetycznej opierają się

niż kilka tygodni. Sprawa komplikuje się,

na bezpośrednich pomiarach.

gdy wdrożenie SZE dotyczy dużego

Przegląd energetyczny – aspekt techniczny wdrożenia

20

W przeważającej większości audyty efektywności energetycznej opierają się na bezpośrednich pomiarach

Okres niezbędny na wykonanie

przedsiębiorstwa produkcyjnego. Zacho-

przeglądu energetycznego jest ściśle

wanie należytej staranności sprowadza

powiązany ze złożonością struktu-

się w takim przypadku do wydzielenia

Jednym z wymagań normy jest

ry organizacyjnej przedsiębiorstwa.

większej liczby obszarów znaczącego

przeprowadzenie przeglądu energe-

W przypadku organizacji o prostym

wykorzystania energii tak, aby nadzór

tycznego, którego rzetelne wykonanie

profilu produkcyjnym (np. jedna bądź kilka

na efektywnością energetyczną realizo-

stanowi punkt wyjścia do ustalania

instalacji), bądź też instytucji publicznych,

wany był jednocześnie w wielu gałęziach

wskaźników wyniku energetycznego,

wykonanie przeglądu energetycznego

prowadzonej działalności. Zgodnie z zapi-

a także celów i zadań z tym związanych.

oraz wyodrębnienie obszarów zna-

sami normy wydzielenie takich obszarów

Przegląd energetyczny, opracowany

czącego wykorzystania energii, które

musi zostać przeprowadzone w oparciu

zgodnie z ISO 50001, musi ujmować

podlegać będą systematycznej kontroli

o udokumentowaną metodologię oraz

analizę wykorzystania i zużycia energii

w oparciu o zdefiniowaną wcześniej

kryteria, których przygotowanie może być

przez organizację oraz wydzielenie na

energię bazową (odniesienie ilościowe

czasochłonne. Zważywszy na fakt, iż nor-

tej podstawie obszarów znaczącego

stanowiące podstawę do porównania

ma nie definiuje wprost przedmiotowego

wykorzystania energii. W tym celu,

wyniku energetycznego), jest kwestią

obszaru, to przy opracowywaniu ścieżki

oprócz identyfikacji obecnych źródeł

stosunkowo łatwą i mniej czasochłonną.

jego wyodrębniania należy się kierować

energii oraz oceny histor ycznego

Realizacja tej istotnej z punktu widzenia

rozsądnym podejściem. Przyjęcie bardzo

i teraźniejszego wykorzystania i zużycia

normy pozycji nie powinna zająć więcej

wyczerpującej metodologii selekcji,

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

nio np. z biogazu. Biorąc powyższe pod uwagę, metodyka identyfikacji obszarów znaczącego wykorzystania energii powinna być indywidualnie dopasowana do danej organizacji z uwzględnieniem jej struktury organizacyjnej, jak również specyfiki struktury zużywanych paliw, energii i mediów.

Rola zespołu roboczego W ramach wyodrębnionych obszarów znaczącego wykorzystania energii należy przeanalizować możliwości poprawy wyniku energetycznego. Warto nawiązać w tym miejscu do zapisów normy ISO 50001, mówiących o tym, iż poszczególne elementy systemu zarządzania energią oraz działania zmierzające do poprawy energochłonności powinny skupiać się na obszarach o znaczącym zużyciu energii i/ lub mających znaczny potencjał poprawy wyniku energetycznego. O ile zużycie energii można określić na podstawie schodzącej do poziomu poszczególnych

środowiska naturalnego. Potwierdzeniem

systemów kontroli eksploatacji i na tej

rodzajów mediów, może okazać się

takiego stanu rzeczy jest porównanie

podstawie wydzielić obszary znaczącego

rozwiązaniem niezwykle pracochłon-

1 GJ ciepła oraz tej samej ilości energii

wykorzystania energii, to potencjał

nym i niekoniecznie odpowiednim.

elektrycznej, na których wytworzenie

poprawy wyniku energetycznego może

Z kolei wybór rozwiązania ogólnikowego,

zużyto inne ilości energii pierwotnej

wynikać z przeprowadzonych uprzednio

w którym jako obszar znaczącego

z uwagi na różne poziomy skomplikowa-

analiz, studiów wykonalności, czy też

wykorzystania energii przyjmiemy całe

nia procesów wytwórczych generujących

przedsiębiorstwo, może nie przynieść

zróżnicowane straty (charakteryzujących

oczekiwanych rezultatów.

się różnymi sprawnościami). Niezbędne

Jako optymalną ścieżkę selekcji

więc może okazać się sprowadzanie

obszarów znaczącego wykorzystania

wszystkich rodzajów zużywanej energii

energii można przyjąć metodykę, zgod-

do postaci umożliwiającej ich bezpo-

nie z którą dokonuje się podziału na

średnie porównanie, czyli np. do postaci

piony organizacyjne (instalacje, komórki)

energii pierwotnej. Sytuacja komplikuje

i przeprowadza identyfikację pod kątem

się jeszcze bardziej w przypadku, gdy

ilości zużywanej energii. Należy mieć

zużywane są media o wieloetapowej

na uwadze fakt, iż bezpośrednie po-

metodologii wytwarzania, takie jak np.

równywanie poszczególnych rodzajów

sprężone powietrze, na proces wytwa-

energii nie zawsze jest odzwierciedleniem

rzania którego składa się przetwarzanie

ich energochłonności w stosunku do

energii elektrycznej wytworzonej uprzed-

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

Należy mieć na uwadze fakt, iż bezpośrednie porównywanie poszczególnych rodzajów energii nie zawsze jest odzwierciedleniem ich energochłonności w stosunku do środowiska naturalnego

audytów energetycznych, ale przede wszystkim – z doświadczenia i ogromnej wiedzy nt. pracy analizowanej instalacji pracowników ją obsługujących oraz inicjatyw przez nich zgłaszanych. Należy mieć to na uwadze tworząc skład zespołu, gdyż każda osoba, niezależnie od zajmowanego stanowiska, wchodząca w skład grupy roboczej ds. SZE, ma bardzo duży wpływ na jego prawidłowe funkcjonowanie. Podkreśla się w tym miejscu znaczenie pracowników obsługi technicznej, gdyż na podstawie ich wiedzy w sposób bezpośredni można

1/2015

21

energetyka i przemysł

wskaźników może okazać się bardziej wymagające niż dla dużych obiektów przemysłowych.

Odpowiednio opracowane WWE są jednym z najważniejszych elementów prawidłowo funkcjonującego SZE, gdyż to na ich podstawie dokonuje się oceny poprawy energochłonności nadzorowanego obiektu. WWE są częścią systemu stricte energetyczną, dlatego też, mając na uwadze ich znaczenie projektowe, zaleca się konsultować rozważane ich definicje z ekspertami branżowymi.

Podsumowanie Skuteczne wdrożenie Systemu Zarządzania Energią zgodnego z normą fot. Red.

PN-EN ISO 50001:2012 powoduje obniżenie energochłonności organizacji,

wytypować działania, których realizacja

ilość zużywanej energii jest ściśle powią-

co pozwala na ograniczenie kosztów

przyczyni się do poprawy efektywności

zana z ilością wytwarzanych produktów

funkcjonowania przy jednoczesnym

energetycznej instalacji.

finalnych, właściwą miarą pozwalającą

korzystnym oddziaływaniu na środowisko

Liczba osób bezpośrednio lub

ocenić pracę układów technologicznych

naturalne. Jest równocześnie przedsię-

pośrednio zaangażowanych w proces

jest ich energochłonność. Wskaźnik

wzięciem wymagającym pewnego na-

przygotowania i wdrażania systemu

Wyniku Energetycznego (WWE) w takiej

kładu pracy, rozłożonego na cały zespół

powinna wynikać z wielkości organizacji.

sytuacji można zdefiniować jako stosunek

roboczy powołany do jego realizacji. Na-

Im zespół uczestników jest większy,

zużytej energii do ilości wytwarzanego

leży jednak pamiętać, że podjęty wysiłek

tym większe znaczenie ma organizacja

produktu w określonej jednostce czasu.

w zakresie pokonywania trudności pod-

prac (praca w zespołach, opiniowanie

Jako przykład podać można wskaźnik

czas wdrażania ISO 50001 przyczyni się

projektów i planów, zwalnianie projektów

jednostkowego zużycia energii che-

do wzrostu konkurencyjności organizacji,

do zatwierdzenia itd.) spoczywająca na

micznej paliw na produkcję energii

niezależnie od jej wielkości. Ta wartość

koordynatorach.

elektrycznej dla obiektu energetycznego.

jest nie do przecenienia w prowadze-

Zdefiniowanie WWE dla analizowa-

niu biznesu i stanowi dodatkowy atut

nych obiektów nie zawsze jednak jest

SZE. Co więcej, wzrastające znaczenie

sprawą tak oczywistą. W zależności od

ISO 50001 zostało dostrzeżone również

profilu działalności organizacji należy

w krajowym prawodawstwie, co znalazło

Zgodnie z wytycznymi normy ISO

przeanalizować rodzaje zużywanych

przełożenie w zapisach projektu Ustawy

50001 w zakresie wydzielonych obsza-

energii i mediów, ilości wytwarzanych

o efektywności energetycznej (wersja

rów znaczącego wykorzystania energii

produktów i obrać odpowiednią formułę.

1.21 z dnia 8 stycznia 2015 r.) – SZE

przedsiębiorstwo powinno zdefiniować

Sytuacja komplikuje się w przypadku

wymieniony jest jako jedna z alternatyw

mierzalną metodę oceny efektywności

jednostek użyteczności publicznej,

umożliwiająca uniknięcie obowiązku reali-

energetycznej oraz wykorzystania energii.

gdzie brak mierzalnych efektów pracy.

zacji cyklicznego audytu energetycznego

W przedsiębiorstwie produkcyjnym, gdzie

Dla takich podmiotów wypracowanie

organizacji niebędącej MŚP.

Definiowanie Wskaźników Wyniku Energetycznego (WWE)

22

1/2015

e-w ydanie do pobrania na:

www.power.apbiznes.pl

inteligentna kopalnia

Wdrożenie i wykorzystanie systemu wizualizacji agregatu chłodniczego na bazie systemu EH-MineView Przejrzysty i ogólnodostępny nadzór nad wszystkimi instalacjami przemysłowymi w jednym zakładzie pracy przez np. dyspozytora jest trendem wielu zakładów przemysłowych. Nieustanne nadzorowanie maszyn jak i dostosowywanie ich parametrów poprzez szeroko rozumianą wizualizację daje możliwość ciągłego nadzoru pracy systemu przez służby utrzymania ruchu, jak i osoby zarządzające pracą całego zakładu przemysłowego. Artykuł przedstawia aspekty możliwości wykorzystani narzędzi wizualizacji rodziny EH-MineView produkcji Elgór+Hansen S.A. w celu osiągnięcia przytoczonych korzyści.

Elgór+Hansen S.A. posiada wieloletnią

przemysłowego. Prezentowany system

Systemy te pracują na lokalnych stacjach

tradycję i doświadczenie w produkcji

ma za zadanie zapewnić pełen wgląd

wizualizacji, które umożliwiają obserwację

i montażu specjalizowanych, zauto-

do parametrów pracy systemu lokalnie,

stanu pracy urządzeń operatorom na

matyzowanych urządzeń systemów

przez użytkowników pracujących bez-

stanowisku lokalnym. Ze stanowisk

dedykowanych dla maszyn i innych

pośrednio przy instalacji oraz centralnie

lokalnych dane transmitowane mogą być

dla dyspozytorów, dozoru wyższego oraz

do systemu nadrzędnego EH-MineView,

kierownictwa ruchu zakładu górniczego.

który integruje w jednej aplikacji kompu-

i wdrożył narzędzia umożliwiające pełną

Wszystkie elementy wchodzące w skład

terowej dane pochodzące z wszystkich

wizualizację procesów wydobywczych.

systemu wizualizacji przewidziane do

wizualizowanych obiektów.

Na bazie zebranych doświadczeń

pracy w podziemiach kopalń są wy-

Standardowe funkcje i cechy lo-

w firmie Elgór + Hansen S.A. powstała

konane zgodnie z polskimi przepisami

kalnych systemów wizualizacji grupy

koncepcja w pełni zdecentralizowa-

wykonawczymi Prawa Geologicznego

EH-MineView obejmują m.in.:

nego systemu wizualizacji, którego

Karol Opielka

i Górniczego i mogą być instalowane

• możliwość tworzenia systemów

poszczególne komponenty tworzą jeden

Adrian Babioch

instalacji górniczych. W trakcie tych lat Elgór + Hansen S.A. opracował

centralny system EH-MineView.

Przejrzysty nadzór prowadzony przez

Jan Lubryka

Elgór + Hansen S.A.

np. dyspozytora nad wszystkimi rejonami pracy w zakładzie przemysłowym jest kluczowym aspektem utrzymania

dowolnej wielkości i złożoności, • łatwą skalowalność – czyli szerokie

górniczych.

możliwości późniejszego rozszerzania

Od lokalnego …

Cechy ogólne systemów rodziny EH-MineView

systemu, • wysoki poziom bezpieczeństwa, • atrakcyjne plansze synoptyczne

ruchu zakładu. Nieustanne nadzorowanie

Lokalne systemy grupy EH-Mine-

maszyn jak i dostosowywanie ich para-

View służą wizualizacji i parametryzacji

metrów poprzez szeroko rozumianą wizu-

pracy pojedynczych obiektów takich

• trendy – wizualna prezentacja zmien-

alizację w zmieniającym się środowisku

jak urządzenia zasilające (EH-View),

nych procesowych dyskretnych

ich pracy jest podstawowym aspektem

kombajny przodkowe (EH-HeadView),

i analogowych w postaci wykresów

optymalnego prowadzenia procesu

czy agregaty chłodzące (EH-ForceView).

czasowych,

inteligentna kopalnia

24

w podziemnych wyrobiskach zakładów

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

prezentujące w przejrzysty sposób stan pracy systemu,

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

fot. Red.

• alarmy – ostrzeżenia i informacje

• stanowiska operatorskie (wizuali-

zacji i parametryzacji pracy pojedynczych

pozwalające na natychmiastową

zacja) – klienci pobierający dane

obiektów pracujących w podziemiach

identyfikację problemu,

z serwerów,

kopalń.

• system użytkowników z wielopoziomowym dostępem i uprawnieniami do

• WebClient - wizualizacja przez prze-

System taki składa się z komponentów służących do przesyłu, akwizycji

glądarkę Internetową.

wybranych danych i funkcjonalności systemu,

i wizualizacji danych pochodzących Każdy element (serwer I/O, serwer

z maszyn i urządzeń górniczych.

• łatwa możliwość integracji z innymi

alarmów, serwer trendów, czy też ser-

W skład pojedynczego systemu wchodzą

systemami za pomocą popularnych

wer raportów) może być uruchomiony

koncentratory sygnałów, które zbierają

protokołów przemysłowych wymiany

na oddzielnej stacji komputerowej jako

dane z podsystemów i przesyłają je za

danych (m.in. OPC),

niezależny proces. Daje to możliwość

pomocą różnych łączy transmisyjnych

• szybkie wyświetlanie danych bez

dopasowania sprzętu komputerowego do

do dołowych stanowisk wizualizacji.

względu na lokalizację w sieci kom-

potrzeb programu: rozbudowany serwer

Stanowiska wizualizacji umożliwiają

putera prezentującego dane.

I/O będzie wymagał mocnego procesora

monitoring oraz parametryzację pracy

oraz dużej ilości pamięci RAM, podczas

maszyn i urządzeń wchodzących w skład

Oprogramowanie użyte w systemie

gdy serwer trendów będzie potrzebował

kompleksu niezależnie od dostępnej

można podzielić na następujące elementy:

szybkich dysków (lub macierzy) o dużej

komunikacji z powierzchnią. Lokalne

• serwery I/O - odpowiedzialne za komu-

pojemności i wysokich parametrach zapisu.

systemy wizualizacji umożliwiają rów-

nikację z zewnętrznymi urządzeniami, • serwery alarmów – odpowiedzialne za generację i rejestrację alarmów, • serwery trendów – odpowiedzialne za generację i rejestrację trendów, • serwery raportów – odpowiedzialne za generację raportów, inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

nież połączenie z powierzchnią, gdzie

Charakterystyczne cechy lokalnych systemu wizualizacji grupy EH-MineView

instalowana jest stacja powierzchniowa umożliwiająca, na wzór stacji dołowych, wizualizację oraz parametryzację. Poszczególne systemy np. EH-HeadView,

Lokalne systemy grupy system EH-

EH-ForceView mogą w prosty sposób

-MineView przeznaczone są do wizuali-

zostać zintegrowane w jednym systemie

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

25

inteligentna kopalnia

EH-MineView co umożliwi dostęp do wszystkich wizualizowanych obiektów w obrębie danej kopalni z każdej stacji operatorskiej. Dane z systemu mogą być wizualizowane na wielu komputerach znajdujących się na terenie kopalni.

Funkcjonalność systemu pozwala na jego w pełni redundantne działanie tj. wszystkie połączenia, urządzenia jak i oprogramowanie wchodzące w jego skład mogą być zwielokrotnione w celu zapewnienia ciągłego działania systemu nawet w trakcie potencjalnej awarii jego elementów.

Cechy charakterystyczne ekranów wizualizacji systemu EH-MineView: • wyświetlanie podstawowych informacji ze stacji kompaktowych jak i transformatorowych takich jak: • stany styczników, • zadziałania zabezpieczeń, • wartości prądów, • wartości napięć, • wartości rezystancji, • wyświetlanie szczegółowych informacji z komponentów zainstalowanych w poszczególnych stacjach

Rys. 1.

Plansza główna wizualizacji systemu klimatyzacji grupowej – EH-ForceView Rys 2.

Plansza parametryzacji systemu klimatyzacji grupowej – EH-ForceView

kolorystycznie zaznaczające stany

• Liczba załączeń,

pracy poszczególnych maszyn

• diagnostykę połączeń transmisyjnych

w kompleksie wydobywczym takie jak:

w systemie wraz z adresami jak

• Gotowość do pracy,

i prędkościami poszczególnych

• Praca,

komunikujących się urządzeń,

• Blokada,

• liczniki pracy zawierające ilość za-

• Brak danych,

łączeń, czas pracy poszczególnych

kompaktowych oraz w stacjach transformatorowych, • wyświetlanie wszystkich informacji pozyskanych z kombajnu wydobywczego, lub innego urządzenia urabiającego, • stany wejść / wyjść sterowników PLC sterujących np. kompleksem systemu EH-HeadControl, • parametryzację ogólna systemu sterowania, • zdalna parametryzacja zabezpieczeń w stacjach kompaktowych jak i transformatorowych, • diagnostyka systemu oparta o osie czasowe podzielone na zmiany, inteligentna kopalnia

26

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

przedstawia główny ekran wizualizacji

• łatwą parametryzację systemu jak

systemu klimatyzacji, zaś na rysunku nr

i zabezpieczeń z jednego miejsca,

2 prezentowane jest samo stanowisko

• łatwą możliwość diagnozowania

wizualizacji.

stacji transformatorowych zwykle

Innymi przykładami lokalnych systemów grupy EH-MineView są wizualizacje

• podglądu zdarzeń zaistniałych

przodkowych – prezentowane na rysun-

w systemie sterowania jak i zda-

kach 4 oraz 5.

rzeń diagnostycznych maszyn jak

w izualiz acji gr upy EH - M in eV iew

w kompleksie wydobywczym, • wykresy prądowe jak i napięciowe z możliwością załączania / wyłączania poszczególnych trendów, • pełna wizualizacja stanu pulpitów sterowniczych w systemie a w niej: • stan przycisków, • stan diod sygnalizacyjnych,

Rys. 3.

Wygląd lokalnego stanowiska wizualizacji zintegrowanego systemu klimatyzacji grupowej Rys. 4.

Wizualizacja stacji kompaktowej produkcji E+H

rejonu prac,

urządzeń zasilających oraz kombajnów

Poprzez zastosowanie systemów

maszyn jak i silników pracujących

oddalonych od bezpośredniego

i urządzeń, • n a t y c h m i a s t o w ą i n f o r m a c j ę

zyskujemy:

o powodzie zatrzymania procesu

• możliwość pe łnego podglądu

wydobywczego, czyli bardzo krótki

w systemy oparte np. o sterowniki

czas szukania przyczyny problemu

PLC wraz z pełną ich parametryzacją,

- przekłada się to na krótsze czasy

• pełen podgląd diagnostyczny stanu

postoju maszyn, czyli lepszą/większą

urządzeń i całego systemu przedsta-

wydajność, a co za tym idzie i większa

wiony w przejrzysty sposób obsłudze

efektywność,

zarówno elektrycznej i górniczej pod

• pełny nadzór nad prawidłową eksploatacją urządzeń jak również

ziemią, • możliwość konfiguracji sygnałów

zwiększenie rzetelności wykonywanej

wejść / wyjść sterowników PLC

pracy elektrometrów utrzymujących

systemu np. EH-HeadControl,

urządzenia w sprawności.

• alarmy systemowe, • legenda.

Przykładem zastosowania wizualizacji lokalnej może być system EH-ForceView wizualizujący agregat chłodniczy EH-FORCE, przeznaczony do schładzania wody w systemach klimatyzacji górniczych. Schłodzona w agregacie chłodniczym EH-FORCE woda lodowa kierowana jest do chłodnic powietrza znajdujących się w rejonach eksploatacyjnych. Drugi obieg wodny agregatu chłodniczego służy do odprowadzenia ciepła, które oddaje przepływający przez skraplacz czynnik chłodniczy.

Cały ten proces wizualizowany jest lokalnie, a dane udostępnianie są do systemu nadrzędnego. Rysunek nr 1 inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

27

inteligentna kopalnia

• możliwość porównywania danych z poszczególnych systemów o podobnej charakterystyce pracy, • diagnostykę połączeń transmisyjnych w całym systemie obejmują takie parametry jak np. adresy, prędkości, statystyki połączeń, • możliwość otwarcia kilku okien z jednego systemu w tym samym czasie w przypadku wystąpienia takiej potrzeby, Poprzez zastosowanie wizualizacji EH-MineView zyskujemy: • możliwość jednoczesnego pełnego podglądu systemów, • pełen podgląd diagnostyczny stanu systemu jak i urządzeń przedstawiony w przejrzysty sposób obsłudze zarówno elektrycznej i górniczej na

…do centralnego

nia ciągłość działania systemu nawet

Skalowalna struktura EH-MineView

w trakcie awarii jego elementów.

pozwala na wizualizację z dowolnej lo-

Rys 5.

Wizualizacja kombajnu przodkowego – EH-HeadView

stanu poszczególnych urządzeń

kalizacji wielu systemów wydobywczych

Wszystkie elementy systemu jak

i innych procesów przemysłowych

i połączenia między nimi mogą być

w jednym systemie. EH-MineView składa

zwielokrotnione i w przypadku awarii

• możliwość konfiguracji sygnałów

się z komponentów służących kolejno do

system automatycznie przełącza się na

wejść / wyjść sterowników PLC

akwizycji, przesyłu i wizualizacji danych

urządzenia/łącza zapasowe. Architek-

systemu na prośbę operatorów

pochodzących z maszyn i urządzeń

tura klient-serwer umożliwia wydajną

znajdujących się lokalnie w obszarze

górniczych stosowanych w systemach

komunikację pomiędzy poszczególnymi

wydobywczych jak np. wymienione

procesami oraz minimalizuje czas dostę-

wcześniej EH‑HeadView, EH-ForceView.

pu do danych.

na wielu komputerach znajdujących się

podczas wzywania serwisu w przypadkach awarii,

wydobycia, • możliwość podglądu z centralnego stanowiska na powierzchni wszyst-

Dane z systemu mogą być wizualizowane

kich systemów wydobywczych - co Cechy charakterystyczne systemu

umożliwia podgląd i wsparcie obsługi

na terenie kopalni w różnych sieciach

EH-MineView obejmują m.in.:

przemysłowych i technologicznych,

• wyświetlanie na wielu ekranach

a nawet poza nimi (np. poprzez Internet)

poszczególnych systemów w jednym

na bazie separującego systemu EH-

czasie w nie zmienionej formie (takiej

• możliwości ze stanowisk lokalnych

-ServiceConnect. System może działać

jaka jest prezentowana operatorowi

pod ziemią jak i na powierzchni pod-

w pełni redundantnie tj. wszystkie po-

pod ziemią),

glądu wszystkich innych systemów

z kilku kompleksów jednocześnie, • zmniejszenie obaw wobec ”nowinek technicznych”,

łączenia jak i urządzenia systemu mogą

• możliwość logowania centralnego

w celu skontrolowania stanu pracy

być zwielokrotnione w celu zapewnienia

i dostępu do pełnej parametryzacji

urządzeń czy też zdalnego wsparcia

większego bezpieczeństwa, co zapew-

wszystkich systemów,

załogi pracującej lokalnie.

inteligentna kopalnia

28

powierzchni, • możliwość precyzyjnego określenia

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Warto zapamiętać Systemu grupy EH-MineView umożliwiają efektywne wsparcie załogi pod ziemią przez udostępnienie pełnego obrazu na temat pracujących maszyn i urządzeń. Rozwój technologii w tym

Rys. 6.

Struktura centralnego systemu wizualizacji EH-MineView oraz lokalnych systemów wizualizacji

tycznych EH-MainView pozwala na

Kolejnym kierunkiem rozwoju jest

kompleksową diagnostykę wyposażenia

uczenie się systemów wizualizacyjnych

na terenie całej kopalni.

w celu zwiększenia ilości komunikatów

Połączenie systemów wizualizacji po-

sugerujących obsłudze potencjalne awarie

szczególnych obiektów pracujących pod

lub zmieniające charakterystykę pracy w

ziemią w jeden system przy zachowaniu

celu niedopuszczenia do wystąpienia awarii.

zakresie w górnictwie będzie zmierzał

ich odrębności i pełnej funkcjonalności

Reasumując system EH-MineView

do dalszego zwiększania diagnozowal-

daje możliwość bezpośredniego szyb-

zapewnia pełniejsze i bardziej racjonalne

ności jak i do maksymalizacji stopnia jej

kiego wsparcia jak i pozyskania wiedzy

wykorzystanie urządzeń pracujących

wykorzystania. Ma to głównie na celu pre-

na ich temat.

pod ziemią przez zwiększenie ich dys-

cyzyjne określanie stanu poszczególnych

Dalszy rozwój systemów wizualizacji

maszyn jak i urządzeń w celu szybszego i

jest ściśle powiązany z rozwojem urzą-

bardziej precyzyjnego diagnozowania ich

dzeń, który powinien zmierzać w kierunku

Literatura

stanu przez np. dyspozytora.

uniezależnienia działania komponentów

1.

Karty katalogowe systemów EH-MineView, EH-HeadView i EH-Force.

2.

Stuart A. Boyer: Scada: Supervisory Control And Data Acquisition; 2009 r.

3.

David Bailey, Edwin Wright: Practical SCADA for Industry; 2003 r.

4.

Eric Knapp: Industrial Network Security: Securing Critical Infrastructure Networks for Smart Grid, SCADA, and Other Industrial Control Systems; 2009 r.

Z kolei maksymalizacja stopnia

systemu od zasilania głównego. Celem

wykorzystania potencjału technicznego

jest przynajmniej czasowe podtrzy-

wyposażenia może być osiągnięta po-

manie pracy urządzeń transmisyjno/

przez zastosowanie parametryzowanego

diagnostycznych po zaniku zasilania

i w zdalnie diagnozowalnego sterowania

głównego. Da to możliwość precyzyjnego

i zarządzania systemami pracującymi pod

odczytania przyczyn powodujących

ziemią. Wprowadzenie zaawansowanych

wyłączenie lub stan awaryjny maszyn /

technologicznie systemów informa-

urządzeń.

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

pozycyjności.

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

29

inteligentna kopalnia

Bezprzewodowy iskrobezpieczny przetwornik ciśnienia RPSI EH‑O/08/03.01 w systemach rozproszonych Iskrobezpieczne bezprzewodowe przetworniki ciśnienia RPSI, dzięki właściwości radiowej transmisji umożliwiają budowę pomiarowych sieci rozproszonych. Przykładem takiej instalacji jest zastosowanie przetworników do monitorowania ciśnienia w magistralach przeciw-pożarowych. Przepisy bezpieczeństwa dotyczące instalacji p-poż stawiają użytkownikom określone wymogi, które dzięki rozproszonym systemom monitorowania pozwalają służbom dozoru na bieżącą kontrolę stanu pracy instalacji, także w sposób zdalny. Podano opis technicznych możliwości przetworników RPSI.

Dla zwalczania zagrożeń pożarowych i

• zainstalowane w wyrobiskach z

pyłowych w kopalniach węgla kamienne-

grupowymi i rejonowymi prądami

go stosowane są między innymi rurociągi

świeżego powietrza, w wyrobiskach

przeciwpożarowe. Zgodnie z załącz-

z przenośnikami taśmowymi oraz w

nikiem 5 Rozporządzenia Ministra

wyrobiskach korytarzowych z prądem

Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w

powietrza prowadzonym na upad.

JSW S.A. KWK Borynia Zofiówka Jastrzębie Ruch Jas-Mos

na wlotach do oddziałów instaluje się manometry stałe.

Monitorowanie parametrów rurociągów przeciwpożarowych oraz identyfikacja ich stanów awaryjnych z zastosowaniem manometrów sprężyno-

sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy,

Rurociągi przeciwpożarowe powinny

wych nie gwarantuje właściwego nadzoru

prowadzenia ruchu oraz specjalistyczne-

zapewniać pobór wody z hydrantu

przeciwpożarowej sieci kopalnianej ze

go zabezpieczenia przeciwpożarowego

w końcowych punktach sieci w ilości

względu na jej znaczną rozległość, co

w podziemnych zakładach górniczych

co najmniej 0,6 m3/min, przy ciśnieniu

ma istotny wpływ na zapewnienie bez-

rurociągi przeciwpożarowe powinny być:

nie mniejszym niż 0,4 MPa. Parametry te

pieczeństwa załogi oraz zapewnienie

• doprowadzone do wszystkich pod-

powinny być spełnione niezależnie od po-

szybi i nadszybi szybów, podszybi

boru wody do celów technologicznych.

i nadszybi szybików oraz do wszyst-

Ciśnienie statyczne wody w rurociągach

kich czynnych przodków, a w ko-

przeciwpożarowych, z wyjątkiem ruro-

palniach eksploatujących kopaliny

ciągów zabudowanych w szybach, nie

niepalne do miejsc niebezpiecznych

powinno przekraczać 1,6 MPa.

pod względem pożarowym, ustalo-

Ponadto dla zapewnienia stałej

nych przez kierownika ruchu zakładu

kontroli ciśnienia statycznego wody

górniczego;

w rurociągach na podszybiach oraz

inteligentna kopalnia

30

Mariusz Dziemdziora

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

Jan Lubryka Łukasz Bazan Ryszard Diederichs Krzysztof Ptak Elgór +Hansen S.A.

inteligentna kopalnia

ciągłości procesu wydobywczego.

W poszukiwaniu taniego i jednocześnie niezawodnego rozwiązania kopalnia postanowiła wykorzystać możliwości bezprzewodow ych przetworników ciśnienia RPSI. Stosowane dotychczas do pomiaru ciśnienia w stojakach obudowy zmechanizowanej systemu EH-PressCater.

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Budowa przetwornika RPSI Przetwornik ciśnienia RPSI (rys. 1) jest urządzeniem w wykonaniu iskrobezpiecznym [1]. Elementem pomiarowym przetwornika jest piezorezystancyjny czujnik krzemowy w układzie mostka zrównoważonego. Sygnał napięciowy z mostka pomiarowego czujnika zostaje poddany cyfrowemu przetwarzaniu w mikrokontrolerze przetwornika. Układ mikrokontrolera zarządza również komunikacją radiową, oraz steruje kolorowym wskaźnikiem LED. Źródłem zasilania przetwornika jest moduł baterii EH-P/10/09 zapewniający, Sygnalizacja może być synchronizowana

instalacjach przemysłowych. Umożliwia

z transmisją łączem radiowym oraz

kontrolę pracy instalacji rozproszonej

dowolnie zdefiniowana wymogami danej

dzięki gromadzeniu, przetwarzaniu oraz

W przypadku, gdy napięcie baterii prze-

aplikacji. Przykładowo na poniższym

przesyłaniu pomiarów wartości ciśnie-

twornika utrzymuje się poniżej wartości

rysunku (Rys. 3) dekodowanych jest

nia, pozwalających między innymi na

progowej oprogramowanie informuje

pięć zakresów ciśnienia sygnalizowanych

identyfikację stanów awaryjnych układu

Użytkownika o konieczności wymiany

odpowiednią barwą diody RGB.

zasilania hydraulicznego. Bezprzewodo-

dzięki ogniwu o dużej gęstości mocy, ponad 1 rok ciągłej pracy przetwornika bez konieczności wymiany baterii.

Rys. 2.

Wymiana baterii przetwornika RPSI

we przetworniki ciśnienia wchodzące

baterii. Iskrobezpieczna konstrukcja

Transmisja radiowa

modułu baterii EH‑P/10/09 gwarantuje

w skład systemu cyklicznie dokonują po-

bezpieczeństwo podczas wymiany

Wymiana informacji między prze-

miaru oraz analizy ciśnienia. Wskazania

baterii a także umożliwia wymianę baterii

twornikami realizowana jest za pomocą

poziomu ciśnienia sygnalizowane są za

transmisji bezprzewodowej w paśmie

pomocą diod elektroluminescencyjnych

ISM. Dzięki innowacyjnemu systemowi

RGB, umieszczonych w obudowach

transmisji przesyłanie danych pomiaro-

przetworników. Dzięki połączeniu prze-

wych z przetworników odbywa się z dużą

tworników w sieć radiową zarejestrowane

szybkością, zapewniając odświeżanie

dane przesyłane są do zabudowanego

danych co 1 sekundę oraz wyrównanie

na początku ściany konwertera transmisji

poboru mocy dla każdego przetwornika

IKT, który zebrane dane przesyła dalej

sieci, maksymalizujące bezobsługowy

do komputera dołowego EH‑O/06/06.

czas pracy systemu.

xx. Zastosowany w systemie innowa-

w strefie Ex. Sposób wymiany baterii przetwornika przedstawia rysunek 2.

Rys. 1.

Bezprzewodowy przetwornik ciśnienia RPSI

Sygnalizacja wartości ciśnienia

cyjny sposób wymiany danych pozwala

Opis systemu

Przetwornik RPSI po podłączeniu go

na zbieranie wyników pomiarów z czę-

do układu hydraulicznego i załączeniu za-

System monitorowania ciśnienia

stotliwością 1 Hz przy jednoczesnym

silania, realizuje pomiar ciśnienia co 1 se-

EH‑PressCater [3] przeznaczony jest

zachowaniu niskiego poboru prądu.

kundę oraz sygnalizuje jego wartość,

do bezprzewodowego monitorowania

Rozwiązanie zapewnia ciągłą pracę

w oparciu o zadane wartości progowe.

oraz analizy ciśnienia w rozległych

systemu przez ponad rok, z cyklicznym

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

31

inteligentna kopalnia

wykonawczymi Prawa Geologicznego i Górniczego i mogą być instalowane w podziemnych wyrobiskach zakładów górniczych nie metanowych i metanowych ze stopniem zagrożenia metanowego „a”, „b”, „c” oraz klasy „A” i „B” zagrożenia wybuchem pyłu węglowego Zaletą systemu jest otwartość jego architektury. Pozwala ona na rozbudowę sieci przetworników, oraz dopasowanie interfejsu wymiany danych do instalacji użytkownika. Każda wersja wykonania komputera wyposażona jest w dwa łącza światłowodowe Fast Ethernet budowy przeciwwybuchowej „Ex op is”. System EH-PressHydro można rozbudować o urządzenia transmisji na powierzchnię. odświeżaniem pomiarów co sekundę bez konieczności wymiany źródeł zasilania przetworników ciśnienia. Przykładowa instalacja kopalniana monitoringu ciśnienia w stojakach obudowy zmechanizowanej

Rys. 3.

Przykładowe sposoby sygnalizacji pracy przetwornika RPSI.

składa się z systemu EH‑PressCater połączonego z urządzeniami wymiany danych EH-O/06.15 przesyłającymi dane łączem DSL (linia modemowa) „Ex ia” oraz interfejsami Fast Ethernet światłowo-

Rys. 4.

Struktura systemu monitorowania ciśnienia EH-PressCater Hydro.

• przetworniki ciśnienia RPSI;

W tym przypadku system wyposaża się

• konwerter transmisji IKT;

w serwer oraz stanowiska dyspozytor-

• komputer dołowy EH-O/06/06.xx.

skie tzw. stanowiska powierzchniowe.

• oprogramowanie EH‑WallView

Transmisja na trasie podszybie – serwer powierzchniowy realizowana jest na ogół

Wszystkie elementy wchodzące

łączami światłowodowymi (Fiber over

w skład systemu wizualizacji przewidzia-

Ethernet). W ten sposób zapewnia się

ne do pracy w podziemiach kopalń są

separację galwaniczną, pomiędzy ob-

wykonane zgodnie z polskimi przepisami

wodami nieiskrobezpiecznymi stanowisk

dowymi „Ex op is” na powierzchnię poza strefę Ex do serwera rejestrującego dane.

Budowę kopalnianego systemu monitoringu ciśnienia EH-PressCater Hydro w wybranych punktach instalacji przeciw-pożarowej przestawiono na rysunku 1.

Serwer powierzchniowy połączony jest poprzez zarządzalny switch ethernetowy z komputerowymi stanowiskami dyspozytorskimi PC, które wyposażone są w oprogramowanie do wizualizacji danych EH‑WallView.

W skład systemu EH-PressCater Hydro wchodzą: inteligentna kopalnia

32

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

powierzchniowych a liniami teletechnicznymi prowadzonymi w polach Ex. Zaletą proponowanego rozwiązania jest połączenie komputera dołowego łączami szerokopasmowymi. Przykładowo zastosowane łącze kablowe z modemem DSL o prędkości do 4 Mbps, osiąga w trybie autonegocjacji z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury teletechnicznej, transfer rzędu 1 Mbps, przy odległościach do kilku kilometrów. Uzyskana prędkość transmisji umożliwia zdalny dostęp do komputera dołowego przy wykorzystaniu jednej pary żył przewodu telefonicznego

Cechy ogólne systemów EH-WallView Standardowe funkcje i cechy systemu EH-WallView obejmują przykładowo: • łatwą skalowalność – czyli szerokie możliwości późniejszego rozszerzania systemu, • wysoki poziom bezpieczeństwa, • atrakcyjne plansze synoptyczne prezentujące w przejrzysty sposób stan pracy systemu, • trendy – wizualna prezentacja zmiennych procesowych dyskretnych i analogowych w postaci wykresów czasowych, • alarmy – ostrzeżenia i informacje pozwalające na natychmiastową identyfikację problemu, • system użytkowników z wielopoziomowym dostępem i uprawnieniami do wybranych danych i funkcjonalności systemu, • łatwa możliwość integracji z innymi systemami za pomocą popularnych protokołów przemysłowych wymiany Rys. 5.

EH-WallView przykład aplikacji monitorującej ciśnienia w instalacji p-poż.

danych (m.in. OPC), inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

33

inteligentna kopalnia

a

b

• szybkie wyświetlanie danych bez względu na lokalizację w sieci komputera prezentującego dane.

Oprogramowanie zastosowane w systemie można podzielić na następujące elementy:

Rys. 6.

EH-WallView przebiegi ciśnienia w układzie pompy wody. a) rejestracja w okresie miesięcznym b) w okresie tygodniowym

• serwery I/O - odpowiedzialne za

Każdy element (serwer I/O, serwer

przykładzie instalacji przeciw-pożaro-

alarmów, serwer trendów, czy też serwer

wej. Przedstawiono dane techniczne

raportów) może być uruchomiony na

systemu oraz jego oprogramowania,

oddzielnej stacji komputerowej jako

podkreślono podstawowe zalety, takie

niezależny proces. Przykładowe widoki

jak bezprzewodowa transmisja danych,

okien aplikacji EH-WallView w zastoso-

wydajne zasilanie bateryjne oraz ska-

waniu monitorowania instalacji przeciw-

lowalne oprogramowanie EH-WallView

-pożarowej:

umożliwiające łączenie urządzeń monito-

komunikację z zewnętrznymi urzą-

ringu ciśnienia w większe, zintegrowane

Prezentacja wyników pomiarowych w KWK Jas-Mos

dzeniami, • serwery alarmów – odpowiedzialne za generację i rejestrację alarmów, • serwery raportów – odpowiedzialne

systemy monitorowania.

Pokazano również, że bieżąca kontrola instalacji przeciw-pożarowych,

System monitorowania ciśnienia

w świetle wymagań obowiązujących

został zainstalowany na pokładzie

przepisów jest zdecydowanie ułatwiona

• stanowiska operatorskie (wizuali-

– 400m ściany kombajnowej numer 19

gdy istnieje możliwość zastosowania bez-

zacja) – klienci pobierający dane

KWK Jas-Mos. Przykładowe przebiegi

przewodowych systemów monitorowania

z serwerów,

ciśnienia pokazano na rys. 6.

takich jak system EH-PressHydro.

Warto zapamiętać

Literatura

za generację raportów,

• WebClient - wizualizacja przez przeglądarkę Internetową.

• możliwość całkowitej decentralizacji

W pracy opisano zastosowanie sys-

systemów EH-WallView, dla bardzo

temu PressCater Hydro w rozproszonych

2.

rozbudowanych projektów.

systemach monitorowania ciśnienia na

3.

inteligentna kopalnia

34

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

1.

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Raporty oraz analizator procesów jako podstawowe narzędzia analizy występujących zdarzeń w procesach wydobywczych

W artykule zaprezentowane zostały zagadnienia związane z przetwarzaniem danych procesowych pochodzących z rozbudowanych kompleksów wydobywczych oraz generacją raportów z ich pracy. Przedstawiono w tym zakresie możliwości systemu EH-MineReport, zaprojektowanego przez firmę Kopex Electric Systems. System ten powstał w celu archiwizacji danych opisujących proces wydobycia, analizy pracy kompleksów eksploatacji węgla i na tej podstawie generacji raportów przedstawiających wyniki analiz, co umożliwia pozyskiwanie istotnej wiedzy na temat monitorowanych procesów. Prezentowana jest elastyczna struktura EH-MineReport pozwalająca na obsługę w jednym systemie dowolnej ilości kompleksów ścianowych, rozdzielni, czy innych instalacji przemysłowych.

Koncepcja

należącej do grupy kapitałowej Kopex,

stworzone zostały narzędzia do analizy

Rozwój systemów górniczych spo-

opracowany został zestaw narzędzi

danych historycznych, system generacji

wodował, że współczesny kompleks

informatycznych służący temu celowi.

raportów oraz zbiór szablonów raportów.

wydobywczy opisany jest przez tysiące,

Zdobyte doświadczenia inżynierów

Narzędzia te ułatwiają użytkownikom

a nawet setki tysięcy informacji określa-

firmy KES w trakcie projektowania i

pozyskanie istotnych informacji o pracy

jących jego stan w danym momencie.

uruchamiania systemów zasilania i

systemów pracujących pod ziemią, bez

sterowania kompleksami wydobywczymi

potrzeby manualnego wyszukiwania

pozwoliły opracować strukturę kompu-

i obrabiania danych. System, którego

systemy, maszyny czy procesy w czasie

terową pozwalającą na generowania

nazwa określona została jako EH-

rzeczywistym, ale przez analizę danych

i przechowywania newralgicznych in-

-MineReport [1] pozwala na szczególny

historycznych, można również prowadzić

formacji o pracy procesów górniczych

wgląd w historię pracy systemu, co przez

monitoring i wyznaczać trendy pracy

jak np. kompleksów wydobywczych.

znaczne poszerzenie wiedzy o systemie,

w perspektywie długiego okresu.. Aby

Prowadzona współpraca firmy Kopex

przekłada się na możliwość szybszych

było to możliwe należy wykorzystać

Electric Systems z przedstawicielami

reakcji na występujące zdarzenia,

uczelni technicznych dała możliwość

a nawet predykcję pewnych zdarzeń

wykorzystania najnowszych trendów w

systemowych.

Bazując na generowanych informacjach można nie tylko diagnozować pracujące

do tego celu dedykowane narzędzia komputerowe pozwalające agregować dane, wyszukiwać np. niepożądane stany, przeglądać je oraz na podstawie

J. Lubryka Elgór+Hansen S.A.

K. Opielka Elgór+Hansen S.A.

zakresie wiedzy dotyczącej składowania i obróbki danych oraz wskazać kierunki

Budowa systemu

ich wartości generować informacje istotne

rozwoju systemów zaawansowanej

Kopex Electric Systems postawił

z punktu widzenia użytkownika systemu.

analizy danych zmierzającej do szeroko

sobie za cel opracowanie komplek-

W firmie Kopex Electric Systems (KES),

rozumianej predykcji. Na bazie tej wiedzy

sowego rozwiązania informatycznego

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

35

inteligentna kopalnia

umożliwiającego sterowanie, wizualizację oraz analizę pracy systemów przemysłowych, w szczególności systemów

Rys. 1.

Struktura systemu

wydobywczych. W obszarze tego przedsięwzięcia powstały systemy EH-MineContol, EH-BeltControl, EH-PumpControl i EH-HeadControl [2], które wykorzystywane są obecnie do sterowania kompleksów ścianowych kombajnowych, strugowych, przenośników taśmowych, zespołów pompowych oraz kombajnów przodkowych. Powstałe systemy wizualizacji jak np. EH-WallView oraz EH-HeadView [3] służą prezentacji stanu i parametryzacji poszczególnych

wydobywczych, ale również dla innych

raportów na dowolnej ilości stanowisk

kompleksów ścianowych i przodkowych.

systemów kopalnianych dowolnego

operatorskich. Dodatkowo system może

Poszczególne systemy z grupy EH-View

producenta jak np. systemy sterowania

w pełni automatycznie generować raporty

jak np. EH-WallView i EH-HeadView

odstawą, systemy monitoringu klima-

i przesyłać je do wskazanych odbiorców.

zintegrowane zostały w systemie nad-

tyzacji, systemy metanometryczne.

Strukturę systemu prezentuje rys 1.

rzędnym EH-MineView, który umożliwia

Najważniejszym elementem systemu EH-

Dane generowane w poszczególnych

kompleksowy nadzór nad pracą wszyst-

-MineReport jest stacja powierzchniowa

systemach podziemnych poprzez stacje

kich frontów wydobywczych z poziomu

w skład której wchodzą zaawansowane

wizualizacji i koncentratory danych

dyspozy tora zakładu górniczego.

serwery zbierające i optymalnie archiwi-

trafiają do powierzchniowego serwera

W celu zapewnienia użytkownikom pełne-

zujące dane. Mechanizm magazynowania

EH-MineReport, gdzie są poddawane

go wykorzystania obrazu poszczególnych

danych oparty jest na systemie Microsoft

obróbce i archiwizacji. Z poziomu tego

procesów związanych z wydobyciem

SQL Server. Opracowana na potrzeby

serwera udostępnione są narzędzia

zaprojektowany został system EH-Mine-

systemu struktura bazodanowa oraz

edycji danych i generacji raportów

Report, służący do zoptymalizowanego

algorytmy składowania danych pozwalają

lokalnym stacjom roboczym. Korzystając

przechowywania danych historycznych,

zminimalizować ilość archiwizowanych

z tych stacji uprawniony użytkownik

umożliwiający przegląd wartości archi-

danych, co przekłada się na wydłużenie

może zalogować się na serwer i zdalnie

walnych, przetwarzanie tych danych i na

okresu czasu, w który dane mogą być

korzystać z opisywanych mechanizmów

tej podstawie generację raportów o pracy

składowane w określonej pojemności

systemu EH-MineReport. Dodatkowo

poszczególnych systemów.

pamięci. Przyjęta koncepcja lokowana

dane oraz raporty za pomocą serwera

EH-MineReport bazuje na danych

danych w wyodrębnionych, ale powią-

lustrzanego udostępnione mogą zostać

udostępnianych z systemów sterowania

zanych między sobą zależnościami,

do sieci zewnętrznych. Wykorzystywany

i wizualizacji z grupy EH-…View jak np.

klastrach danych pozwoliła uzyskać

jest w tym przypadku szyfrowany kanał

EH-MineView, czy EH-WallView, możliwe

skalowalną architekturę pozwalającą na

przesyłu danych, zabezpieczający przed

jest również pobieranie danych z innych

agregowanie danych z dowolnej ilości

dostępem niepowołanych osób. Wybrane

źródeł takich jak: serwery OPC, bazy

systemów oraz na prostą możliwość

raporty dostarczane mogą być w tym

danych itp. Stanowi to o uniwersalności

rozbudowy już pracujących serwerów

przypadku cyklicznie, bądź na żądanie

prezentowanego rozwiązania i daje sze-

o nowe komponenty. Tak zebrane dane

użytkownika. Taki kanał przesyłu danych

roki wachlarz możliwości zastosowania

mogą być wykorzystane do prowadzenia

może zostać również wykorzystany do

nie tylko dla wymienionych kompleksów

analiz, generowania i przeglądania

udostępnienia danych do centralnego

inteligentna kopalnia

36

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

biura wsparcia klientów KES. Na potrzeby

systemu (zarówno w czasie rzeczywistym

które nie są rozróżnialne ze względu na

wsparcia dla użytkowników systemów

jak i historycznie) do celów porównaw-

częstość ich występowania w aktualnie

produkcji Kopex Electric Systems została

czych oraz analizy pracy komponentów

wybranym czasie. Innym mechanizmem

stworzona grupa analityczna, która ma

monitorowanego obiektu lub całego

jest interpolacja, która wykorzystywana

za zdanie analizowanie pracy systemów,

procesu technologicznego. Analizator

jest do korygowania wykresów np.

aby wspierać użytkowników końcowych

procesu pozwala analizować zarówno

przy analizie trendów zdarzeń. Wyko-

jak i projektantów nowych rozwiązań.

dane typu analogowego, cyfrowego, jak

rzystanie takich mechanizmów gwa-

W takim przypadku upoważniona do

i zdarzenia alarmowe. Użytkownik ma do

rantuje przejrzystość prezentowanych

tego w zakładzie górniczym osoba

dyspozycji przygotowany interfejs graficz-

informacji, co ułatwia wyciągnięcie

może umożliwić czasowo dostęp do

ny umożliwiający kreślenie przebiegów

poprawnych wniosków z prowadzonych

zgromadzonych informacji i konsultować

wybranych sygnałów, ich porównywania

analiz. Przykładową analizę danych o

dalsze prace z powołanym działem

oraz obróbkę. Każdy rodzaj sygnału ma

procesie prezentuje rys 4, zestawione

wsparcia firmy Kopex Electric Systems.

swoją graficzną reprezentację tz. pisak.

są na nim wartości sygnałów dyskretnych

Tak opracowana ścieżka postępowania

Interfejs prezentacji danych został

i analogowych, przez dodatkowy znacz-

pozwala na optymalne wykorzystanie

wyposażony w dedykowane mechanizmy

nik odczytywane są wartości w danej

systemu EH-MineReport.

mające na celu przejrzystą prezentację

chwili czasu. Parametry wyświetlania

wartości próbek sygnałów. Jednym

Analizator procesu

z takich mechanizmów jest kompakto-

Analizator procesu pozwala opera-

wanie danych, które służy do wizualnego

torom przeglądać dane opisujące pracę

przedstawienia wielu punktów danych,

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Rys. 2.

Analiza danych opisujących proces

inteligentna kopalnia

•

poszczególnych pisaków mogą być w dowolnej chwili modyfikowane z poziomu widocznego paska narzędziowego.

Dodatkowe opcje, takie jak kopiowanie

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

37

inteligentna kopalnia

wartości próbek do programu Microsoft Excel, pozwalają na dodatkową obróbkę danymi przez wykorzystanie możliwości

Rys. 2.

Raport pracy maszyny

zastosowania arkuszy kalkulacyjnych.

Wszystkie wygenerowane przebiegi można zapisać do plików roboczych i w późniejszym czasie prowadzić dalszą obróbkę danym, można również wskazane przebiegi wyeksportować do pliku PDF, w celu przechowania wyników prac.

Generator raportów Podstawową funkcją systemu EH-MineReport jest umożliwienie użytkownikowi generacji raportów o pracy poszczególnych systemów jak i monitorowanych procesów technologicznych. Uprawniony operator systemu może wykorzystać do tworzenia raportów przygotowane do tego celu szablony, dostosowane pod względem użyteczności na potrzeby systemów i procesów górniczych. Kopex Electric Systems dostarcza bazowy zbiór raportów prezentujących historię pracy, zgodnie z życzeniem klienta opracowy-

Rys. 3.

Raport zdarzeń alarmowych

wane są ponadto raporty dedykowane poszczególnym systemom. Dodatkowo istnieje możliwość tworzenia raportów w trakcie działania systemu. Przykładowe raporty prezentowane są na rysunkach 2 oraz 3. Raporty generowane mogą być dla różnych kryteriów: określonego czasu pracy systemu, typu występujących zdarzeń, wartości granicznych analizowanych danych. Przygotowane szablony raportów stanowią bazę do generacji raportów manualnie przez użytkownika, bądź automatycznie, z cyklem określonym jako parametr. Raporty składowane są lokalnie w pamięci serwera udostępnionej w sieci komputerowej, bądź rozsyłane mogą być drogą elektroniczną do zdefiniowanej wcześniej listy użytkowników. Raporty inteligentna kopalnia

38

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

dostępne są w różnych formatach

Profit y zastosowania systemu

aspekt taki jak bezpieczeństwo ludzi

zapisu takich jak PDF, HTML, MS Office,

EH-MineReport:

pracujących w rejonach najbardziej

OpenOffice.

• optymalizacja procesów technolo-

zagrożonych. Zdobyte doświadczenia

gicznych na podstawie wygenero-

wskazują, że zakres działań w tym

wanych danych,

obszarze w znacznym stopniu wspiera

Cechy i profity wykorzystania EH-MINEREPORT

• zwiększenie dyspozycyjności syste-

Istotne cechy systemu EH-MineReport to m.in.: • łatwa możliwości rozszerzania pamię-

system EH-MineReport. Zestawienie doświadczeń zdobytych przez wiele lat

mów kopalnianych, • szczegółowa wiedza o pracy kom-

działalności na rynku górniczym firmy

pleksów z podziałem na zmiany, dni,

Kopex Electric Systems oraz wiedzy

tygodnie itd.

z zakresu przetwarzania informacji kadry

ci przekładająca się na praktycznie

• możliwość dowolnej analizy stanu

naukowej pozwala tworzyć rozwiązania

nieograniczony okres archiwizowania

poszczególnych maszyn i innych

nie tylko stanowiące podstawową

danych,

podzespołów systemu,

diagnostykę systemów, ale zapewnia

• tworzenie zestawień i wykresów graficznych, • łatwa możliwość integracji z innymi systemami, • dostęp do systemu poprzez otwartą

• odciążenie służb kopalni przez auto-

predykcję pewnych zdarzeń systemo-

matycznie generowana i dostarczana

wych. Wykorzystanie zaawansowanych

do użytkownika końcowego historia

technologii informatycznych na potrzeby

zdarzeń systemowych w postaci

podziemnych systemów górniczych

raportów;

umożliwia lepsze dostosowanie systemów eksploatacji do panujących pod

strukturę bazy danych, • definiowanie nowych raportów za pomocą intuicyjnego interfejsu

Podsumowanie

ziemią warunków oraz pozwala na

Wysokowydajne kompleksy wydo-

spełnienie coraz większych wymagań

bywcze oparte o nowoczesne systemy

technicznych stawianych takim instala-

• automat yzacja powiadamiania

sterowania umożliwiają pozyskanie

cjom. System EH-MineReport pozwala

i tworzenia raportów: co dany okres

wielu cennych informacji na temat pracy

zwiększyć dyspozycyjności systemów

czasu, gdy spełniony zostanie ściśle

urządzeń zarówno dla użytkowników

wydobywczych, co przekłada się na

określony warunek,

użytkownika,

jak i producentów. Wdrażanie syste-

bardziej efektywne zarządzanie całym

• automatyczny zapis raportów m.in.

mów sterowania nowej generacji ma

ruchem kopalni.

do: PDF, HTML, MS Office, Ope-

na celu precyzyjne określanie stanu

nOffice itd.,

poszczególnych maszyn. Efektywne

Literatura

prowadzenie procesu wydobywczego

[1] Instrukcja Obsługi EH-MineReport, Kopex Elextric Systems, 2012 r.

• możliwość automatycznego wysyła-

powinno opierać się na szczegółowej

nia raportów przez e-mail, • możliwość przeglądania danych

analizie danych opisujących proces,

archiwalnych z dowolnego okresu

gdyż zapewnia to maksymalne wsparcie

czasu,

załogi pracującej pod ziemią. Rozwój

• brak potrzeby instalowania specjal-

technologii w tym zakresie w branży

nego oprogramowania u operatora

górniczej zmierza do zwiększania dia-

systemu (możliwość pracy poprzez

gnozowalności jak i do maksymalizacji

przeglądarkę internetową),

stopnia automatyzacji procesu wydo-

• możliwość łatwego wyszukiwania

bywczego. Precyzyjna diagnostyka sta-

zdarzeń według czasu bądź typu

nu całego systemu pozwala na szybkie

tych zdarzeń,

podejmowanie decyzji i reagowanie na

• bezpieczny i pewny długoterminowy inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

określone zdarzenia. Jest to niezwykle istotne biorąc pod uwagę chociażby

zapis danych.

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

[2] M.Lubryka, F.Duda, S.Berber, J.Lubryka, K.Opielka „Wdrożenie i wykorzystanie nowej generacji systemów sterowania kompleksów wydobywczych EHWallControl produkcji KOPEX Electric Systems SA na KWK JasMos”, Komtech 2012 r.

[3] M.Lubryka, F.Duda, M.Dziemdziora, J.Lubryka, M.Stojek „Wdrożenie i wykorzystanie centralnego systemu wizualizacji ścian wydobywczych EHMineView produkcji Kopex Electric Systems S.A. na KWK JasMos”, Krajowa Konferencja Elektryki Górniczej 2012 r.

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

39

inteligentna kopalnia

Nowe podejście do zasilania napędów maszyn górniczych Napędy maszyn w polskich podziemnych zakładach górniczych w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku były zasilane napięciem 500V. Wprowadzenie kompleksów ścianowych w latach siedemdziesiątych wymusiło podniesienie wartości napięcia znamionowego do 1000V, co umożliwiło na zastosowanie w maszynach górniczych silników o mocy do 400kW [14]. Była to wówczas wartość optymalna z uwagi na aspekty ekonomiczne i techniczne. Jednak konieczność uruchomienia wydobycia węgla z pokładów na większych głębokościach i wprowadzenie gospodarki rynkowej z intensyfikacją wydobycia przy zastosowaniu jednego kompleksu ścianowego spowodowały wprowadzenie średniego napięcia.

Na przełomie XX i XXI wieku napięcie

rosnących głębokościach jest rozwią-

się nad innowacyjnym podejściem do

3,3kV zaczęło wypierać kompleksy

zaniem korzystnym. Spadki napięć

zasilania napędów maszyn górniczych,

wydobywcze niskiego napięcia. W

występujące w stanach ustalonych oraz

z wykorzystaniem do przesyłu energii

początkowej fazie były to głównie na-

w trakcie rozruchów maszyn nie pozwo-

elektrycznej prądu stałego, który wdro-

pędy kombajnów ścianowych oraz

liły jednak na znaczne ich oddalenie.

żono w kopalni węgla kamiennego KWK

przenośników zgrzebłowych ścianowych

Dla kompleksów zasilanych średnim

„Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” – Ruch

napięciem ograniczeniem jest również

Borynia na poziomie 838m. Pozwala to na

napędy maszyn kompleksów wydobyw-

wartość pojemności doziemnej, która

oddalenie stacji prostownikowych nawet

czych (m.in. przenośników zgrzebłowych

nie może przekroczyć 2,5 µF/fazę. Sieć

do 3km, gdzie przy takiej odległości nie

podścianowych, kruszarek).

zasilająca kompleksy ścianowe zgodnie

występują problemy z utykiem silników

Ognioszczelne przewoźne stacje

z krajowymi przepisami górniczymi musi

nawet w przypadku wystąpienia ciężkich

transformatorowe w kompleksach

być odseparowana od ogólnokopalnianej

warunków rozruchowych.

a w późniejszym okresie pozostałe

o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną są znacznym źródłem energii cieplnej podwyższającym temperaturę w miejscu pracy. Moce stacji dochodzą

sieci rozdzielczej [9].

mgr inż.

Ireneusz Stasiak

napędów posiada w swojej gamie

Tradycyjne sposoby zasilania napędów maszyn górniczych

Firma Elgór+Hansen S.A. w celu poprawienia warunków rozruchowych

Elgór+Hansen S.A.

produktów urządzenia wykorzystujące

Zasilanie napędów niskiego

ścianowe zazwyczaj są zasilane z kilku

system łagodnego rozruchu przy-

i średniego napięcia

stacji transformatorowych. Wprowadze-

stosowane do współpracy z siecią

Najczęściej spotykanymi kompleksa-

nie średniego napięcia w kompleksach

elektroenergetyczną o wartości napięcia

mi z uwagi na posiadane przez kopalnie

wydobywczych pozwoliło na oddalenie

znamionowego do 6kV [7]. Z uwagi

napędy maszyn są kompleksy nisko-

z rejonu wydobycia ognioszczelnych

jednak na brak pełnej regulacji prędkości

napięciowe. Proste maszyny górnicze

stacji transformatorowych, co przy

obrotowej zasilanych silników skupiono

posiadały w napędach silniki jednobiego-

do 2,6MVA, a wysokowydajne kompleksy

inteligentna kopalnia

40

mgr inż.

Jan Lubryka

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

we o napięciu znamionowym 500V [12].

Wprowadzenie kombajnów ścianowych i wysokowydajnych maszyn górniczych z nimi współpracujących w celu zwiększenia wydajności wydobycia wymusiło zastosowanie napięcia 1000V. Dla obu przypadków napięć znamionowych kopalnianej sieci elektroenergetycznej należy jednak zwracać szczególną uwagę na dobór odpowiedniej mocy stacji transformatorowej oraz jej oddalenie od napędu, aby w warunkach normalnej pracy oraz w stanach rozruchowych silników dużej mocy nie dochodziło do ich utyku. W celu poprawy warunków rozruchowych ograniczenia prądu rozruchowego szerokie zastosowanie znalazły silniki dwubiegowe (z różną liczbą par biegunów) [13]. Rozruch wówczas odbywa się na biegu wolnym (większa liczba par biegunów), a po ustaleniu prędkości obrotowej napęd zostaje prze-

Rys 1 Przykład schematu zasilania niskonapięciowego kompleksu ścianowego z układem stycznikowym [3]

łączany na bieg szybki. Najczęstszym zastosowaniem silników dwubiegowych w Zintegrowanych Systemach Sterowania Kompleksów Wydobywczych (ZSSKW) są napędy przenośników zgrzebłowych ścianowych (rys. 1).

Rozruch bezpośredni negatywnie wpływa na działanie maszyn i urządzeń górniczych. Szybciej ulegają zużyciu zarówno podzespoły elektryczne jak i mechaniczne.

Na rys. 1 pokazano schemat zasilania Zintegrowanego Systemu Sterowania Kompleksem Wydobywczym (ZSSKW) w którego skład wchodzą [3]: • kombajn ścianowy, • przenośnik zgrzebłowy ścianowy PZS, • przenośnik zgrzebłowy podścianowy PZP i kruszarka, • zespół pompy. inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

Rys. 2.

Fragment schematu zasilania przenośnika taśmowego z wykorzystaniem systemu łagodnego rozruchu [4]

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

inteligentna kopalnia

Rys. 3.

Zastosowanie czteroodpływowego wyłącznika do zasilania silnika dwubiegowego z możliwością rewersji (napęd struga na napięcie 3,3kV)

W celu zminimalizowania negatyw-

Rys. 4.

Przykłady fragmentu schematu zasilania kompleksu ścianowego średniego napięcia a) z układem stycznikowym [5]; b) z systemem łagodnego rozruchu [6]

napięcie 3,3kV do zasilania i sterowania

wydobywczych z urządzeniami śred-

przenośników zgrzebłowych ścianowych

niego napięcia (3,3kV) wdrożyła na

i podścianowych w wysokowydajnych

początku XXI wieku własne opracowania,

kompleksach ścianowych zasilanych

początkowo do zasilania kombajnu

napięciem 3,3kV (rys. 3) oraz pozwoliły

ścianowego, a następnie dla pozostałych

na opracowanie i wdrożenie rozrusz-

napędów maszyn górniczych (m.in.

ników tyrystorowych na napięcie 6kV,

PZS, PZP, kruszarka). Wprowadze-

które znalazły zastosowanie w napędach

nie urządzeń średniego napięcia było

przenośników taśmowych w kopalniach

związane z ciągłym zwiększaniem

koncernu Workuta Ugol w Federacji

mocy znamionowej napędów maszyn

Rosyjskiej. Rozruszniki tyrystorowe

górniczych oraz z chęcią oddalenia stacji

budowy przeciwwybuchowej, z uwagi

transformatorowych poza rejon ściany.

na rozwój energoelektroniki i systemów

Ciągły postęp techniczny oraz chęć

sterowania mikroprocesorowego, są

zaspokojenia potrzeb klienta powodują,

obecnie bardzo interesującą propozycją

że urządzenia produkcji Elgór+Hansen

dla wysokowydajnych przenośników ta-

S.A. ulegają ciągłym zmianom, lecz bez

śmowych eliminującą starego typu układy

zasadniczych zmian wymiarów gabary-

rozruchowe, a ich użytkownicy stawiają

towych. Pozwoliło to na wyprodukowanie

im coraz to nowe zadania do realizacji

czteroodpływowych wyłączników lub

zróżnicowanych przedsięwzięć [7].

wyłączniko-rozruszników umożliwiając

Firma Elgór+Hansen po wprowadzaniu w krajowym górnictwie kompleksów

zasilenie silników dwubiegowych z możliwością ich rewersji (rys. 3).

nego wpływu bezpośredniego rozruchu firma Elgór+Hansen S.A. pod koniec lat

a

b

90’tych zaczęła oferować urządzenia jedno i wielotorowe wyposażone w systemy łagodnego rozruchu (softstart’y), które znalazły największe zastosowanie w napędach przenośników taśmowych.

W pierwszej kolejności firma Elgór+Hansen S.A. skupiła się na projektowaniu urządzeń niskonapięciowych, które z powodzeniem wdrażane są w podziemnych zakładach górniczych zarówno rynku polskiego jak i zagranicznego. Przykładowy schemat (rys.

2) przedstawia wdrożenie wyposażenia elektrycznego produkcji Elgór+Hansen S.A. w kopalni RIO Turbio w Argentynie.

Z kolei doświadczenia zdobyte po wdrożeniu urządzeń niskonapięciowych pozwoliły firmie na opracowanie i wdrożenie rozruszników tyrystorowych na inteligentna kopalnia

42

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Na rys. 4 pokazano dla porów-

r+Hansen S.A. w 2013r wyprodukowała

obwodów iskrobezpiecznych, zapewniają

nania fragmenty schematu zasilania

urządzenia spełniające wymagania dy-

bezpieczną współpracę z zasilanymi urzą-

Zintegrowanego Systemu Sterowania

rektywy 94/9/WE (ATEX), które oprócz

dzeniami i/lub maszynami górniczymi.

Kompleksem Wydobywczym (ZSSKW)

wysokiego momentu rozruchowego

Układ zasilania z wykorzystaniem

z układem stycznikowym i z systemem

w pełnym zakresie prędkości obrotowej

prądu stałego przewidziany jest do

zasilanych napędów maszyn umożliwiają

stosowania w górniczych sieciach roz-

oddalenie urządzenia zasilającego do

dzielczych o napięciu znamionowym

3km (co jest niemożliwe do osiągnięcia

6kV z izolowanym punktem neutralnym

w przypadku urządzeń niskiego napięcia

transformatora zasilającego. Na rys. 6

a kłopotliwe nawet w przypadku urządzeń

pokazano widok elementów układu.

łagodnego rozruchu.

Układ zasilania z wykorzystaniem prądu stałego Z uwagi na powyżej opisane problemy wynikające z tradycyjnej metody zasilania napędów maszyn górniczych firma Elgó-

Rys. 5.

Schemat zasilania przenośnika zgrzebłowego ścianowego z wykorzystaniem przesyłu energii elektrycznej prądem stałym [3].

średniego napięcia).

Nowe, innowacyjne podejście do zasilania napędów maszyn górniczych zostało wdrożone w KWK „Borynia-

Budowa układu zasilania z wykorzystaniem prądu stałego W skład układu zasilania z wykorzy-

-Zofiówka-Jastrzębie” Ruch Borynia na

staniem prądu stałego wchodzą [3]:

poziomie 838 m do zasilania dwóch

• ognioszczelna stacja prostownikowa,

silników przenośnika zgrzebłowego

• ognioszczelny falownik niskonapię-

ścianowego (rys. 5). Obecna aplikacja

ciowy,

pozwala na zasilenie silników induk-

• dwa przewody elektroenergetyczne

cyjnych asynchronicznych klatkowych

o długości do 3km każdy, łączące

o mocy do 2x 500kW, które stanowią

stację prostownikową z falownikiem,

wyposażenie obecnie produkowanych

stanowiące linie przesyłowe prądu

maszyn górniczych.

stałego.

Układ zasilania z wykorzystaniem prądu stałego, przeznaczony do zasi-

Podstawowe dane techniczne

lania i łączenia elektrycznych napędów

• Znamionowe napięcie zasilania

maszyn i urządzeń górniczych, zapewnia innowacyjne rozwiązanie w zakresie zasilania kompleksów wydobywczych, wykorzystujące w pełni zalety łagodnego rozruchu oraz płynnej regulacji prędkości obrotowej napędów maszyn z możliwością oddawania energii elektrycznej do

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

układu: 2 • Maksymalna długość linii przesyłowej prądu stałego: 3km

technologicznymi z wykorzystaniem

e-w ydanie do pobrania na:

go odpływu układu: 340A

• Ilość odpływów obwodów głównych

sterowania i współpracy z blokadami •

• Znamionowy prąd ciągły pojedyncze-

likwidację wielkogabarytowych urządzeń

Zastosowane zabezpieczenia elek-

inteligentna kopalnia

układu: 1500VDC

syłowych prądu stałego: 2x400ADC

troenergetyczne oraz przyjęty system

•

• Znamionowe napięcie przesyłowe

• Znamionowy prąd ciągły linii prze-

kompleksu wydobywczego.

inteligentna kopalnia

układu: 1000V

stownikowej oraz falownika pozwala na

źródłem ciepła, z rejonu zainstalowania

•

• Znamionowe napięcie odpływów

sieci zasilającej. Zastosowanie stacji pro-

zasilających, będących dodatkowym

inteligentna kopalnia

układu: 6000V

•

• Częstotliwość napięcia zasilania: 50/60Hz • Częstotliwość napięcia odpływu: 1÷100Hz

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

43

inteligentna kopalnia

Rys. 6.

Układ zasilania z wykorzystaniem prądu stałego

Opis działania

i kontroli ciągłości uziemienia lub sepa-

Działanie układu zasilania z wyko-

obciążenia oraz upływowe blokujące

ratory z obwodami iskrobezpiecznymi,

rzystaniem prądu stałego polega na

i termiczne, których człony blokujące

które nie stanowią standardowego wy-

przetworzeniu napięcia sieci rozdzielczej

uniemożliwiają podanie napięcia na

posażenia tych urządzeń. Podzespołami

6kV w ognioszczelnej stacji prostowni-

uszkodzone odpływy. Obwody członów

niezbędnymi do prawidłowej pracy

kowej na napięcie stałe 1500VDC i jego

termicznych falownika można połączyć

ognioszczelnej stacji prostownikowej

przesył za pomocą linii przesyłowych

z czujnikami temperaturowymi zasilanych

i ognioszczelnego falownika niskona-

prądu stałego w celu zasilania ogniosz-

odbiorników. W skład wyposażenia

pięciowego są dodatkowe urządzenia

czelnego falownika niskonapięciowego,

stacji prostownikowej wchodzi również

chłodzące, zapewniające odbiór wy-

realizującego funkcję łagodnego rozruchu

centralne zabezpieczenia upływowe,

dzielanej energii cieplnej podczas pracy.

i regulację prędkości obrotowej napędów

przeznaczone do ochrony układu od

Zastosowanie systemu chłodzenia pro-

maszyn i urządzeń górniczych. Rozruch i

skutków pracy przy obniżonej rezystancji

dukcji Elgór+Hansen S.A. nie powoduje

regulacja prędkości obrotowej odbywa się

izolacji.

konieczności przyłączania podzespołów

metodą jednoczesnych zmian amplitudy

Stację prostownikową i falownik

stacji prostownikowej i falownika do

i częstotliwości napięcia wyjściowego

wyposażono w urządzenia kontrolno-

zewnętrznej instalacji wodnej. Jako linie

w celu zapewnienia odpowiednio wyso-

-sygnalizacyjne oraz przystosowano do

przesyłowe prądu stałego zastosowano

kiego momentu elektromagnetycznego

podłączenia układu transmisji danych,

przewody przeznaczone do stosowania

silnika. Zarówno ognioszczelna stacja

umożliwiającego odczyt informacji

w podziemnych wyrobiskach zakładów

prostownikowa, jak i ognioszczelny fa-

technologicznych i ich przesył na po-

górniczych o odpowiednim przekroju

lownik niskonapięciowy wyposażone są

wierzchnię kopalni (np. do dyspozytora).

i ilości żył roboczych i sterowniczych,

w zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe,

Do sterowania stacji prostownikowej

na napięcie 1500VDC, z indywidualnymi

chroniące odpływy tych urządzeń od

i falownika służą przekaźniki sterownicze

ekranami ochronnymi.

inteligentna kopalnia

44

skutków zwarć, przeciążeń i asymetrii

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Warto zapamiętać Przedstawione różne sposoby zasilania napędów maszyn górniczych począwszy od urządzeń niskonapięciowych z układem stycznikowym i silnikami jednobiegowymi, po dwubiegowe przez systemy łagodnego rozruchu w tym aplikacje średniego napięcia pozwalają stwierdzić, że przy szybkim wzroście wydobycia surowców mineralnych gwałtownie rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną. Stąd nowe, innowacyjne podejście do zasilania napędów maszyn górniczych, które z uwagi na

Rys. 7.

Budowa układu zasilania z wykorzystaniem prądu stałego.

Q11 ‑ odłącznik; TG11 ‑ transformator główny; PA1, PA2 ‑ blok prostownika; FA1, FA2 ‑ blok falownika; K11, K1, K2 ‑ stycznik główny; LD1, LD2 ‑ dławik; Q11, Q21 ‑ uziemnik

• umożliwienie rozruchu i regulację

• eliminacja korzystania z wody

prędkości obrotowej zachowując

rurociągu PPOŻ poprzez zastoso-

wysoki moment elektromagnetyczny,

wanie zaprojektowanego w firmie

• wprowadzenie algorytmu sterowania

Elgór+Hansen systemu chłodzenia,

zapewniającego wyeliminowanie uda-

co umożliwia zabudowę wszystkich

rów mechanicznych powodujących

urządzeń na pociągu aparaturowym

szybsze zużywanie się podzespołów

umożliwiając ich transport wraz

mechanicznych przenośnika,

z postępem ściany,

• zapewnienie możliwości zwrotu

• brak strat mocy biernej na przesyle, co powoduje dodatkowe korzyści

energii do sieci zasilającej, • brak potrzeby stosowania dodatko-

energetyczne,

wych urządzeń służących do kom-

• mniejsza liczba żył roboczych

pensacji mocy biernej dla urządzeń

w kablach/przewodach oponowych

zasilanych z układu-prądu stałego,

elektroenergetycznych z uwagi na

postęp techniczny pozwala na pominięcie

• zwiększenie wydajności i efektywności

wad wcześniejszych rozwiązań powinno

pracy urządzeń z uwagi na możliwość

dotyczyć nie tylko poprawności zasilania

dokonania wszystkich czynności

i bezpieczeństwa stosowania, ale również

manewrowych z jednego miejsca,

oszczędności energii. Do podstawowych

• dowolne kształtowanie charakterysty-

• uzależnieniu prędkości obrotowej

zalet układu zasilania z wykorzystaniem

ki rozruchu i zwalniania umożliwiając

silników przenośnika w zależności

prądu stałego należą:

optymalizację pracy przenośnika,

• uniknięcie instalowania w pocią-

• zastosowanie w układzie sterowania

gu aparaturowym dodatkowego

funkcji wyrównywania momentów co za-

urządzenia zasilającego będącego

pewnia równomierny rozkład obciążenia

dodatkowym źródłem ciepła,

poszczególnych silników przenośnika,

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

zastosowanie prądu stałego.

W dalszym ciągu trwają prace polegające na:

od ich stopnia obciążenia, • uproszeniu konstrukcji w tym obniżeniu kosztu wytworzenia.

inteligentna kopalnia

Literatura dostępna w redakcji •

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

45

inteligentna kopalnia

Bezpieczeństwo eksploatacji i minimalizacja kosztów klimatyzacji pomieszczeń technicznych Projektowanie instalacji i systemów o znaczeniu krytycznym wymaga zintegrowanego podejścia

Marek Ilmer Kierownik Sprzedaży ds. Klientów Przemysłowych Emerson Network Power – Thermal Management

Fot. 1.

Chiller adiabatyczny Liebert AFC

inteligentna kopalnia

46

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

fot. Emerson

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

Ciągłość i bezpieczeństwo działania systemów krytycznych w pomieszczeniach serwerowni, automatyki, telekomunikacji czy pomieszczeniach ruchu energetycznego jest dla wielu firm elementem kluczowym i strategicznym. Ważnymi elementami infrastruktury ww. pomieszczeń są klimatyzacja precyzyjna, odpowiedzialna za utrzymanie odpowiednich do pracy urządzeń elektronicznych parametrów powietrza oraz system zasilania gwarantowanego, dostarczający w sposób ciągły odpowiedniej jakości energię elektryczną. Poziom bezpieczeństwa systemów oraz niezawodności pracy elementów elektronicznych określany jest na etapie projektu.

B ezpieczeństwo pracy systemów przede wszystkim, ale zintegrowane projektowane i spojrzenie na projekt i dany problem już na etapie koncepcji

Rys. 1.

Tryby pracy urządzenia chłodzącego

może przynieść dodatkowe korzyści.

Dobór odpowiedniego systemu chłodzenia oraz zasilania gwarantowanego może w istotny sposób przyczynić się do zredukowania kosztów eksploatacji szeroko pojętych obiektów technicznych.

Jednym z nowoczesnych rozwiązań do zastosowań chłodzenia elementów energetycznych oraz IT przez wytwarzanie wody lodowej lub chłodzącej wody technologicznej w procesach przemysłowych jest chiller adiabatyczny Liebert AFC (Fot. 1), który łączy 3 stopnie chłodzenia, adiabatyczne, free cooling oraz chłodzenie sprężarkowe.

Innowacyjnym elementem urządzenia jest zastosowanie adiabatycznego złoża zraszalnego, które w istotny sposób przyczynia się do zwiększenia efektywności

Przy odpowiednim projektowaniu

Odpowiednie „thermal management”

wykorzystania procesu free coolingu

systemu, istnieje możliwość wykorzysta-

czyli „zarządzanie ciepłem” to element

i bezpośrednio przekłada się na zmniej-

nia ciepła odpadowego z serwerowni lub

nowoczesnego podejścia do projekto-

szenie kosztów wytworzenia chłodu.

innego źródła do procesów centralnego

wania instalacji, jakże istotny z punktu

Tryby pracy urządzenia w zależności od

ogrzewania pomieszczeń, wytwarzania

widzenia redukcji emisji CO2 i przyszłych

temperatury zewnętrznej przedstawia

ciepłej wody użytkowej bądź ciepła

kosztów eksploatacji.

rysunek 1.

technologicznego do innych zastosowań.

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

47

inteligentna kopalnia

Od pomysłu do przemysłu Współdziałanie sfery naukowej z przemysłem, mające na celu opracowanie i skuteczne wdrożenie nowoczesnych rozwiązań, od wielu lat pozostaje w czołówce postulatów wielu proinnowacyjnych środowisk i instytucji. Choć jest pożądane, to w wielu przypadkach pozostaje pobożnym życzeniem. Czego brakuje? Rozwiązań instytucjonalnych, skutecznych narzędzi, pieniędzy, a często również dobrej woli… Pomimo przeszkód istnieją projekty i przedsięwzięcia, które są przykładem dobrej współpracy pomiędzy światem nauki i przemysłu. Należy do nich Centrum Naukowo-Przemysłowe EMAG.

T

o nieformalne konsorcjum tworzą Instytut Technik Innowacyjnych EMAG oraz firmy Telvis, Sevitel, EMAG Serwis, CTT EMAG oraz SYBET. Działanie takich przedsięwzięć umożliwiła w 2010 r. Ustawa o instytutach badawczych.

Głównym celem przyświecającym ustawodawcy było wprowadzenie ułatwień w komercjalizacji innowacji opracowanych w instytutach naukowych. Instytut EMAG z większością spółek wchodzących w skład Centrum współpracował od wielu lat. Gdy powstało CNP EMAG, współpraca przyjęła ściślejszą formę.

– W pewnym sensie struk tura CNP EMAG przypomina powiązania organizacyjne spotykane w klasycznych organizacjach koncernowych, gdzie poszczególne dywizje odpowiadają za dany odcinek działalności lub jakąś branżę, choć w naszym przypadku niektóre kompetencje są wspólne – ocenia dr inż. inteligentna kopalnia

48

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

Centrum NaukowoPrzemysłowe

EMAG

inteligentna kopalnia

•

Piotr Wojtas, dyrektor Instytutu EMAG, który pozostaje liderem konsorcjum i jego naukowo-badawczym zapleczem.

– Sevitel wyspecjalizował się w systemach zasilania, łączności, telekomunikacji i telemetrii. Telvis to głównie systemy łączności telefonicznej oraz alarmowo-rozgłoszeniowej, a także transport podziemny; EMAG Serwis zajmuje się elektroniką, elektrotechniką i automatyką przemysłową oraz systemami bezpieczeństwa. CTT EMAG oferuje rozwiązania z zakresu hydrauliki i automatyki przemysłowej, miernictwa przemysłowego, systemów geofizycznych oraz energetyki, zaś SYBET, najmłodszy stażem uczestnik Centrum, specjalizuje się z kolei w systemach pozycjonowania i kontroli ruchu pracowników oraz maszyn dołowych.

Dzięki połączeniu sił Centrum Naukowo-Przemysłowe EMAG może zaoferować szeroki zakres usług, obejmujących pełny cykl innowacji: od etapu badań, poprzez projektowanie i produkcję, aż po wdrożenie i serwis. Centrum łączy potencjał naukowy, badawczy oraz laboratoryjny Instytutu z potencjałem produkcyjnym, wdrożeniowym i serwisowym partnerów przemysłowych.

– EMAG, będąc instytutem badawczym „produkuje wiedzę”, czyli kładzie naukowe podwaliny pod stworzenie innowacji identyfikując problem, wymyślając sposoby jego rozwiązania, prowadząc badania i tworząc prototyp – dodaje Piotr Wojtas. – Kolejny podmiot następnie podejmuje się produkcji, inny sprzedaży i wdrożenia oraz serwisu.

Każdy robi to, na czym zna się najlepiej,

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

a brak sformalizowanej struktury i możliwość uczestnictwa łączonych zespołów w każdym etapie cyklu pozwala nam działać skutecznie, nieszablonowo i elastycznie.

Zarówno Instytut EMAG, jak i Centrum Naukowo Przemysłowe EMAG mają duże doświadczenie w realizacji projektów innowacyjnych w Polsce i za granicą.

Członkowie konsorcjum wielokrotnie projektowali, produkowali i dostarczali przedsiębiorstwom w kraju, a także w Europie, Azji czy Ameryce Południowej, rozwiązania z zakresu kontroli zagrożeń, telekomunikacji, systemów geofizycznych, automatyki przemysłowej miernictwa przemysłowego czy elektroenergetyki.

– Nasze systemy i urządzenia są obecne m.in. w Rosji, Ukrainie, na Białorusi, w Wietnamie, a także niemal w każdej polskiej kopalni – nie tylko węgla kamiennego, ale również miedzi czy soli – ocenia dyrektor Wojtas.

Przykłady takich wspólnych przedsięwzięć z ostatniego czasu to m.in. opracowanie górniczej „czarnej skrzynki”, czyli Autonomicznego Zespołu Rejestrująco-Pomiarowego. AZRP umożliwia długoterminowy pomiar parametrów atmosfery w podziemnych zakładach górniczych, kluczowych z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy i został opracowany dzięki współpracy naukowców Instytutu EMAG oraz inżynierów i konstruktorów firmy Sevitel. Podobnie było z systemem dyspozytorskim Hestia - systemem dyspozytorskim umożliwiającym bezpośrednią i natychmiastową ocenę stanu zagrożenia sejsmicznego, który stworzono z myślą o stacjach

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

geofizyki górniczej. Współpraca Instytutu EMAG ze spółką EMAG Serwis oraz CTT EMAG zaowocowała z kolei m.in. powstaniem iskrobezpiecznego kompleksowego systemu do monitorowania i analizy parametrów w rejonie ściany wydobywczej X-MAN. System ten wdrożono w białoruskim Soligorsku, w jednej z największych na świecie kopalni soli potasowej, należącej do przedsiębiorstwa „Biełaruśkalij”, światowego giganta tej branży. W ubiegłym roku wymienione wyżej rozwiązania były wielokrotnie nagradzane na prestiżowych konkursach i targach wynalazczości – m.in. w Paryżu, Seulu czy Zagrzebiu. CNP EMAG w ostatnim roku zrealizował m.in. prestiżowe Inne z sukcesem zrealizowane przedsięwzięcie, którym może pochwalić się CNP EMAG i jego członkowie to zaprojektowanie, stworzenie i wdrożenie systemu sterowania pracą osadzarek w najnowocześniejszym i jednym z największych w Europie zakładzie przeróbczym węgla należącym do „Bogdanki” Lubelskiego Węgla SA.

Część rozwiązań, które powstały dla innych niż przemysł wydobywczy odbiorców, da się również twórczo dostosować do potrzeb górnictwa Część rozwiązań, które powstały dla innych niż przemysł wydobywczy odbiorców, da się również twórczo dostosować do potrzeb górnictwa

– To było ogromne, pracochłonne i skomplikowane, ale również niesłychanie prestiżowe i dające ogromną satysfakcję z dobrze wykonanej pracy przedsięwzięcie – ocenia Piotr Wojtas.

Górnictwo pozostaje głównym odbiorcą rozwiązań oferowanych przez tworzące CNP EMAG. Jest to uwarunkowane historycznie, bo lider konsorcjum – Instytut EMAG – od 40 lat specjalizuje się w rozwiązywaniu górniczych problemów.

Pozostali uczestnicy CNP, choć młodsi, też w dostarczaniu nowoczesnych urządzeń branży wydobywczej mają największe doświadczenie. Od kilku lat Instytut i Centrum z powodzeniem wkraczają jednak na nowe obszary działalności.

– Angażujemy się w przedsięwzięcia z zakresu informatyki, bezpieczeństwa publicznego i narodowego, technologii medycznych, termomodernizacji – wyjaśnia Piotr Wojtas. – Te doświadczenia pozwoliły nam na przykład opracować udane rozwiązania dedykowane samorządom lokalnym, administracji państwowej, służbie zdrowia, wojsku.

Do tworzenia tych rozwiązań wykorzystujemy wiedzę, doświadczenie, technikę i technologie uzyskane przy realizacji projektów dla górnictwa. Część rozwiązań, które powstały dla innych niż przemysł wydobywczy odbiorców, da się również twórczo dostosować do potrzeb górnictwa.

Dyrektor EMAG-u jest bezkompromisowym zwolennikiem utylitarnej roli nauki i zagorzałym zwolennikiem maksymalnego zwiększenia stopnia współpracy pomiędzy naukowcami a ludźmi przemysłu. – Od pomysłu do jego wdrożenia w postaci gotowego urządzenia czy systemu ma minąć jak najmniej czasu, a naukowcy powinni współpracować z przemysłowcami od samego początku do samego końca – deklaruje.

– Oczywiście, cykl innowacyjności musi o dbyć się z zachowaniem wszelkich norm i zasad wynikających z przepisów prawa i zdrowego rozsądku, jednak tworzenie rozwiązania można zorganizować tak, aby przemysł jak najszybciej zyskał na wiedzy naukowców.

reklama

inteligentna kopalnia

Wytwarzanie i rekuperacja energii ze źródeł dostępnych w kopalniach

słonecznego od kąta padania promieni słonecznych. Jeszcze bardziej istotnym problemem nie jest pozyskanie tej energii, lecz jej zmagazynowanie i wykorzystanie we właściwym czasie.

Energia słoneczna może być przetwarzana na prąd i ciepło przez instalacje zamontowane na dachach i elewacjach budynków lub bezpośrednio na gruncie.

Największe szanse rozwoju w krótkim

W referacie zaprezentowano proekologiczne metody pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych (OZE) oraz odpadowych (rekuperacja energii), zgodnie ze strategią rozwoju KGHM na najbliższe lata. Omówiono rozwiązania w zakresie fotowoltaiki, turbin wiatrowych, innowacyjnych generatorów termoelektrycznych oraz generatorów wykorzystujących energie drgań mechanicznych

okresie mają technologie oparte na wykorzystaniu ogniw fotowoltaicznych, które wystawione na działanie promieni słonecznych stają się źródłem prądu stałego. Ogniwa są grupowane i łączone ze sobą, tworząc moduły fotowoltaiczne. Połączone moduły tworzą panele fotowoltaiczne, stanowiące elementy systemu fotowoltaicznego, zwanego

O becnie szczególnie istotnym za-

Energia słoneczna

również generatorem PV (rys. 1).

gadnieniem jest ograniczanie stop-

Energia promieniowania słonecz-

Do przetwarzania promieniowa-

nia oddziaływania przedsiębiorstw,

nego [3] stanowi największe źródło

nia słonecznego w użytkową energię

szczególnie dużych, na środowisko.

energii, dostępne dla człowieka. Jest

cieplną służą kolektory słoneczne.

to energia wszechobecna, możliwa jest

Kolektory są najczęściej stosowane

jej bezpośrednia konwersja na inne

do podgrzewania wody użytkowej.

formy energii, a spośród źródeł niekon-

Podstawowym obszarem zastosowania

Dr inż.

Krzysztof Stankiewicz

wencjonalnych wykazuje najmniejszy

tej technologii są budynki mieszkalne,

ujemny wpływ na środowisko. Do wad

w których zapotrzebowanie na ciepłą

procesu pozyskiwania energii słonecznej

wodę ma istotny wpływ na koszty związa-

Dr inż.

Dariusz Jasiulek

zaliczyć należy cykliczność (dotyczy

ne z wykorzystaniem energii. Technologia

to nierównomierności zarówno w skali

może zostać również wykorzystywana do

O dp owie dzialne f ir my inwestują w proekologiczne projekty i sięgają po „zielone” rozwiązania, co ma znaczący wpływ na ograniczenie strat cieplnych i emisję szkodliwych substancji do otoczenia. Oszczędność energii oraz podnoszenie efektywności energetycznej są głównymi celami wprowadzanych

Dr inż.

Mariusz Woszczyński

dziennej, jak i rocznej), znaczne rozpro-

ogrzewania pomieszczeń, szczególnie,

W kopalniach istnieją źródła energii

szenie zależne od pory roku i warunków

jeśli budynek znajduje się poza zasięgiem

traconej, odnawialnej i nieodnawial-

atmosferycznych, a także zależność

centralnej sieci ciepłowniczej lub jeśli

nej, które mogą zostać wykorzystane

wartości natężenia promieniowania

występują przerwy w dostawach energii.

rozwiązań proekologicznych.

w celu jej konwersji na energię użyteczną. Najbardziej istotnymi źródłami energii, dostępnymi ta terenach kopalń, są - energia słoneczna, energia ruchu powietrza, energia cieplna, energia pól elektromagnetycznych oraz energia drgań mechanicznych. inteligentna kopalnia

50

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

Rys. 1.

Ogniwo fotowoltaiczne – moduł fotowoltaiczny – system fotowoltaiczny [3]

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

dostosowując w ten sposób swoje ułożenie do kierunku wiatru.

Powyższe dane odnoszą się do turbin o poziomej osi obrotu. Coraz częściej jednak stosuje się turbiny o pionowej osi obrotu (rys.3).

Rys.2.

Hybrydowy kolektor słoneczny PVT [9]

Głównymi zaletami tego typu turbin wiatrowych jest cicha praca i brak

Hybrydowy kolektor słoneczny PVT

cie. Metoda odzysku energii polegająca

[9] jest połączeniem kolektora słonecz-

na wykorzystaniu pracy wykonywanej

nego płaskiego, przetwarzającego

przez przemieszczające się masy po-

pionowego obrotu stanowią technologię

energię słoneczną w energię cieplną, z

wietrza jest jedną z najbardziej znanych

o jeszcze mało ugruntowanej pozycji

monokrystalicznym modułem fotowol-

oraz jedną z najstarszych w historii.

rynkowej. Parametry techniczne są

taicznym przetwarzającym promienio-

W ostatnich latach nastąpił jej gwałtowny

obiecujące - turbina może pracować

wanie słoneczne w prąd elektryczny.

rozwój. Jej współczesne implementacje

przy wietrze napływającym z dowolnego

Tradycyjne panele fotowoltaiczne

służą głównie do produkcji prądu. Aby

kierunku, wiejącym z prędkością już od

posiadają istotną wadę, mianowicie

było to możliwe potrzebny jest wiatr

0,6-0,8 m/s. Konstrukcja pozwala na

cechują się spadkiem wydajności wraz ze

energetycznie użyteczny, którego pręd-

osiągnięcie wysokiej wydajności, dzięki

wzrostem temperatury. Jeśli temperatura

kości zawierają się w zakresie od około

możliwości konfigurowania obiektu z

modułu wzrośnie o 1 st. C, jego efektyw-

5 m/s do 30 m/s. Elektrownie wiatrowe

funkcjonalnych segmentów, poprzez

ność przetwarzania energii zmniejsza

zmieniają energię kinetyczną wiatru na

stawianie jeden na drugim [8]. Ze

się o ok. 0,5%. Podczas ekspozycji

energię mechaniczną ruchu obrotowego

względu na walory wizualne, mogą być

w pełnym słońcu temperatura modułu

turbiny, która następnie przenoszona

wykorzystywane jako nośniki reklam.

może wzrosnąć do kilkudziesięciu stopni

jest do generatora i przetwarzana na

Celsjusza, co w związku z nieliniową

prąd elektryczny. Śmigło oraz aparatura,

Energia drgań mechanicznych

charakterystyką, skutkuje spadkiem jego

wraz z podłączonym do niej generatorem

Maszyny pracujące w podziemnych

wydajności nawet o 40%.

prądu, umieszczone są na metalowej

wyrobiskach generują dwa rodzaje drgań,

Obniżenie temperatury struktury fo-

wieży wysokości od 30 do 100 m.

tj. drgania pochodzące od pracy ele-

towoltaicznej w hybrydowym kolektorze

Śmigło składa się najczęściej z trzech

mentów wirujących, przekładni zębatych

słonecznym PVT poprzez zintegrowany

płatów o długości około 20 – 45 m. Ze

silników elektrycznych itp., oraz drgania

z nią układ termiczny (jak ma to miej-

względu na bezpieczeństwo, elektrownie

pochodzące od procesu urabiania oraz

sce w płaskim kolektorze słonecznym),

takie wyposażono w czujniki, które

transportu urobku. Najczęściej stoso-

zapewniający odbiór ciepła za pomocą

dezaktywują ich pracę, jeśli prędkość

wanymi elementami, przetwarzającymi

płynu chłodzącego przepływającego przez

wiatru przekracza około 30 m/s (ponad

energię drgań mechanicznych na energię

kolektor, powoduje wzrost efektywności

100 km/h). Turbina wykonuje także ruch

przetwarzania energii słonecznej na energię

obrotowy wokół osi wzdłużnej wieży,

elektryczną oraz dodatkowo dostarcza

Rys.3.

Turbiny o pionowej osi obrotu [8]

szkodliwych infradźwięków. Turbiny

elektryczną są elementy piezoelektryczne, wykorzystujące zjawisko polegające na wytwarzaniu ładunków elektrycznych na

duże ilości ciepła, które mogą zostać wy-

powierzchni materiału piezoelektrycznego,

korzystane do ogrzewania wody użytkowej.

poddanego naprężeniom mechanicznym.

Element piezoelektryczny jest umieszczany

Energia wiatru

w urządzeniu w taki sposób, aby zapew-

Energetyka wiatrowa [3] jest jednym

nić maksymalne wykorzystanie energii

z najszybciej rozwijających się sektorów

zjawisk mechanicznych występujących

energetyki niekonwencjonalnej na świe-

w urządzeniu [1, 2, 5].

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

51

inteligentna kopalnia Rys.4.

Przetwornik piezoelektryczny, oraz charakterystyki pracy przetwornika przy 40Hz [7]

Obszarem wdrożenia tego typu rozwiązań może być górnictwo rud miedzi, z uwagi na liczbę eksploatowanych maszyn (w zakładach KGHM eksploatowanych jest około 1600 maszyn z silnikami spalinowymi [4]).

Zastosowanie systemu rekuperacji energii w maszynach z silnikami spalinowymi jest istotnym, ale nie jedynym kierunkiem rozwoju tej technologii.

Współcześnie generatory termoelek-

Energia drgań mechanicznych może

silnikami spalinowymi, gdzie jedynie około

tryczne znajdują zastosowanie wszę-

zostać wykorzystana do zasilania senso-

30% energii pochodzącej ze spalania pa-

dzie tam, gdzie występują źródła strat

rów mierzących:

liwa jest zamieniana na moc użyteczną,

cieplnych, poczynając od przedmiotów

• temperatury wybranych węzłów

natomiast reszta energii przemienia się w

powszechnego użytku, przez zasilanie

konstrukcyjnych maszyn – stwarza

niewykorzystaną energię cieplną. Zasto-

bezprzewodowych układów pomiaro-

to możliwość pomiaru temperatury

sowanie technologii odzysku odpadowej

wych, na zasilaniu aparatury w statkach

w dowolnym miejscu oraz zmianę

energii cieplnej do generowania energii

kosmicznych kończąc.

położenia czujnika w trakcie eksplo-

elektrycznej jest istotne ekonomicznie

atacji maszyny,

i zarazem przyjazne środowisku [6].

Podsumowanie

Re k up e racja e ne rgii cie plnej

Nowoczesne technologie proeko-

• drgania (wibrodiagnostyka),

z zastosowaniem generatorów ter-

logiczne są coraz częściej zauważa-

• naprężenia łańcucha przenośnika

moelektrycznych jest stosunkowo

ne przez przedsiębiorstwa, również

zgrzebłowego – możliwość zabu-

nowym zagadnieniem w przemyśle

w branży górniczej. Jednym z liderów

dowy elementu przetwarzające-

wydobywczym. W KOMAG-u opra-

we wprowadzaniu tego typu rozwiązań

go energię w wyniku naprężeń,

cowano prototyp rekuperatora energii

jest KGHM, który zgodnie ze strategią

w specjalnie skonstruowanym ogni-

cieplnej (rys.5), który zabudowany w

zrównoważonego rozwoju skutecznie

wie pomiarowym, wyposażonym

układzie wylotowym silnika spalinowego,

ogranicza szkodliwe oddziaływanie na

w układ piezoelektryczny,

umożliwił uzyskanie blisko 70W mocy

środowisko. Od kilku lat w KGHM po-

• oraz do zasilania oświetlenia po-

elektrycznej. Przy wykorzystaniu termo-

dejmowane są działania mające na celu

zycyjnego kolejek kopalnianych

ogniw możliwe jest uzyskanie spraw-

wykorzystanie energii słońca (instalacje

(podwieszanych i spągowych).

ności rekuperatora na poziomie 5-10%

• ciśnienia w układzie hydraulicznym,

(w odniesieniu do całkowitej energii

Energia cieplna

pochodzącej ze spalania paliwa).

Rys. 5.

Prototyp rekuperatora [1]

PV) i wiatru (siłownie wiatrowe).

I n s t y t u t Te c h n i k i G ó r n i c z e j KOMAG, wraz z partnerem przemysłowym

Współczesne urządzenia i maszyny

w ramach konsorcjum KOGA, proponuje

opracowywane są pod kątem poprawy

kompleksowe podejście do zagadnień

bezpieczeństwa, komfortu i wygody pracy

„energy harvesting”, uwzględniających

ich użytkowników. Powinny być również

zarówno standardowe, jak i nietypowe

coraz mniej energochłonne. Jednak

rozwiązania w zakresie fotowoltaiki,

w wyniku nieefektywnej przemiany ener-

rekuperacji energii cieplnej oraz wykorzy-

gii pojawia się produkt uboczny w postaci

stania energii mechanicznej (drgania) do

ciepła, które jest emitowane do atmosfery

zasilania sensorów i aparatury użytkowej.

i tracone. Podobnie jest w przypadku pojazdów napędzanych niskosprawnymi inteligentna kopalnia

52

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

Literatura dostępna na www.power.apbiznes.pl •

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

inteligentna kopalnia

Wagi przenośnikowe dla górnictwa

Od wielu lat obserwujemy pewien trend w otaczającym nas świecie. Coraz częściej bowiem do prostych urządzeń dokładana jest funkcjonalność. I tak nasze telefony stały się wielofunkcyjnymi kombajnami, nasze telewizory stały się oknem na świat umożliwiając przeglądanie internetu ale również dwustronną komunikację.

W przemyśle ciągle jeszcze domi-

wyłomu. Już od wielu lat wyposażamy

Już w najprostszej wersji możemy

nuje podejście funkcjonalne. Kupując

nasze wagi przenośnikowe w dodatkową

się dowiedzieć wiele o parametrach

wagę chcę przede wszystkim dobrego

funkcjonalność. Ostatnia rodzina elektro-

pracy przenośnika. Dowiemy się jak długo

niki wagowej i40-BS i I410-BS daje nam

pracował pod obciążeniem, jak długo

szereg możliwości.

pracował pusty ale i jaka była wydajność

pomiaru. Firma Precia postanowiła dokonać w tym schemacie pewnego

Kuba Müller Dyrektor Techniczny Precia Polska

Oprócz dostarczania wyniku ważenia

zarówno średnia jak i szczytowa. Ktoś

wg najwyższych standardów (o czym

może powiedzieć, że takie dane może do-

świadczy zatwierdzenie typu WE dla wag

starczyć również oprogramowanie typu

przenośnikowych Precia w najwyższej

SCADA ale tutaj mamy ogromną wartość

możliwej klasie 0.5) umożliwiamy również

dodaną. Robimy to bowiem również dla

pełen monitoring pracy przenośnika.

okresów gdy system nadrzędny z różnych

fot. Precia Molen

inteligentna kopalnia

54

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

reklama

powodów nie działa oraz dysponujemy możliwością krzyżowej konfrontacji danych pochodzących z dwóch niezależnych źródeł.

W bardziej zaawansowanej wersji elektroniki możemy również monitorować oraz rejestrować inne czynniki środowiskowe jak temperatura i wilgotność otoczenia. Ze względu na swobodną możliwość programowania jesteśmy w stanie zapewnić zrealizowanie nawet najbardziej ambitnych żądań klienta. Jednym z ciekawszych wdrożeń ostatniego czasu jest redundantny pomiar wydobycia soli w ZG Polkowice - Sieroszowice gdzie po roku eksploatacji różnica wskazań 2 wag na tym samym przenośniku wynosi poniżej 0.1%.

Posiadane certyfikaty systemów jakości dają nam uprawnienia pozwalające zarówno na ocenę zgodności jak i uruchamianie urządzeń w strefie zagrożonej wybuchem. Nasza ponad 25 letnia obecność w Polsce zaowocowała zainstalowaniem tysięcy wag a nasze rozwiązania są dominujące w wielu branżach. Naszych wag przenośnikowych używają największe elektrownie w Polsce oraz wiodące zakłady górnicze węgla kamiennego.

Dla ułatwienia integracji naszych wag z istniejącymi systemami automatyki oferujemy w standardzie następujące media komunikacyjne: • MODBUS RTU • MODBUS TCP/IP • Profibus DP • DeviceNet • Ethernet IP Terminale wagowe serii I410 dają możliwość podpięcia do 8 wag przenośnikowych jednocześnie. Umożliwiają zapisywanie raportów ważeń na klucz USB (takie rozwiązanie działa w Hucie Miedzi Legnica).

Standardowym wyposażeniem naszych wag jest łącze Ethernet, co pozwala przy wykorzystaniu VPN na zdalną diagnostykę i serwisowanie wag. Możliwość zrobienia kopii ustawień za pomocą przeglądarki czy też zapisania ich na karcie microSD lub kluczu USB sprawia, że odtworzenie funkcjonalności po uszkodzeniu elektroniki to kwestia minut.

Dzisiaj dobra waga to nie tylko pomiar, ale cały szereg dodatkowej funkcjonalności budującej prawdziwą wartość dodaną.

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

inteligentna kopalnia

Inteligentne systemy transportu taśmowego – wymagania i przykłady

fot. Red.

Na przestrzeni ostatnich lat transport

efekty ekonomiczne spowodowały, że

taśmowy stał się konkurencyjny dla innych

zastosowane tam poszczególne rozwią-

środków transportu nie tylko w Polsce,

zania specjalne decydujące o mniejszym

ale i na całym świecie. Po skutecznym

zużyciu energii szybko adaptowane są

uporaniu się z problemami związanymi

w innych zastosowaniach. Rozwój

z zapewnieniem wymaganej wydajności, Prof. dr hab. inż. transportu taśmowego wyznaczają rówelastyczności i niezawodności, uwaga Lech Gładysiewicz nież liczne niekonwencjonalne napędy, projektantów, użytkowników i produktórych stosowanie wynika z koniecz-

który ma być modernizowany w kierunku

centów skupiła się przede wszystkim na

ności poszukiwania rozwiązań dających

pierwszej kolejności spełniać wymagania

obniżaniu kosztów eksploatacji poprzez

korzystne obciążenia najdroższego

konstrukcyjne i eksploatacyjne. Z proble-

wdrażanie zaawansowanych rozwiązań

elementu przenośnika jakim jest taśma

mem odpowiedniej trwałości i niezawod-

energooszczędnych. Gałęzią przemysłu

[8,9]. Stan taki zaistniał dzięki efektyw-

ności w zasadzie uporano się w ostatnim

inspirującą rozwój transportu taśmowego

nym badaniom prowadzonym w wielu

dwudziestoleciu. Aktualnie wprowadzane

na świecie jest przede wszystkim gór- Dr hab. inż. nictwo. Polsce pracuje obecnie ponad Robert Król

ośrodkach, gdzie rozwinęły się metody

są rozwiązania energooszczędne.

doświadczalne a w dalszej kolejności

1500 kilometrów tras przenośnikowych, Wydział

W zagadnieniach energooszczędności

zaawansowane metody obliczeniowe

rozpatrywane są cztery obszary:

w czym największy udział mają kopalnie

[9]. Sięgnięto po zdobycze inżynierii

• taśma energooszczędna

materiałowej oraz rozwiązania z innych

• krążniki o obniżonych oporach

węgla brunatnego, górnictwo rud miedzi, Politechnika zakłady wydobywające surowce mineral- Wrocławska

obszarów techniki [17]. W projektowaniu

obracania i wysokiej trwałości eks-

wykorzystywane są powszechnie metody

ploatacyjnej

ne, hutnictwo, elektrownie, cementownie,

komputerowe [13]. Analizowane i szybko

porty, cukrownie i inne gałęzie przemysłu.

wdrażane są wszystkie możliwości tech-

Skala nowości i dokonań technicznych

niczne doskonalące transport taśmowy.

• specjalne rozwiązania konstrukcyjne

świadczy o ogromnych możliwościach

W świetle ewolucji transportu taśmowego

np. inteligentne zestawy krążnikowe

transportu taśmowego. Zrealizowane

realne jest szybkie przejście do nowego

w ostatnich latach na świecie projekty

etapu rozwoju jakim jest wprowadzanie

Działania mające na celu zmniejszenia

energooszczędnych przenośników

do eksploatacji inteligentnych systemów

oporów ruchu przenośnika poprzedzają

dalekiego zasięgu [14] oraz wykazane

transportu taśmowego.

zawsze analizy składowych tych oporów

węgla kamiennego, kopalnie odkrywkowe

inteligentna kopalnia

56

Warunki konieczne do wprowadzania inteligentnych rozwiązań w górniczym transporcie taśmowym

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

System transportu taśmowego, adaptacji rozwiązań inteligentnych musi w

• napędy o wysokiej sprawności w całym zakresie obciążeń

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

[1,2,7,8,9]. Największy udział w oporach

gumową były pomiary na przenośniku w

szenia oporów ruchu przy niewielkim lub

kopalni odkrywkowej węgla brunatnego

zerowym wypełnieniu cięgna górnego

[4]. Pomiary przeprowadzone przy

urobkiem jest zastosowanie tzw. „in-

zmiennej strudze urobku wykazały

teligentnych zestawów krążnikowych”

zgodność wyników z wcześniejszymi

[6]. Idea tego rozwiązania polega na

badaniami laboratoryjnymi. Z badań

zastosowaniu sprężyście podpartych

przeprowadzonych w warunkach eks-

przegubowych zestawach krążnikowych,

największych efektów oszczędności

ploatacyjnych wynika, że w zastosowanie

które automatycznie zwiększają kąt niecki

energii.

taśm energooszczędnych z odpowiednio

podczas przepływu strugi urobku o dużej

ruchu przenośników długich mają opory główne, gdzie dominują dwie składowe: opory toczenia taśmy po krążnikach oraz opory obracania krążników. Obniżając te dwie składowe oporów głównych przenośnika taśmowego można oczekiwać

Największy udział w całkowitych oporach ruchu mają opory toczenia krążników po taśmie

Największy udział w całkowitych

dobraną mieszanką gumową na okładkę

wydajności chwilowej i zmniejszają kąt

oporach ruchu mają opory toczenia krąż-

bieżną może obniżyć opory główne

niecki przy małym i zerowym załado-

ników po taśmie. Teoretyczne i ekspery-

przenośnika taśmowego nawet o 20%.

waniu taśmy urobkiem. Zmniejszenie

mentalne badania zjawisk zachodzących

Kolejną składową oporów głównych

kąta niecki powoduje nie tylko spadek

w taśmie podczas toczenia się kolejnych

przenośnika, którą można efektywnie

oporów przeginania taśmy pomiędzy

krążników po jej powierzchni wykazały

obniżyć, a w konsekwencji istotnie zmniej-

zestawami krążnikowymi ale zmienia

możliwości zmniejszenia oporów toczenia

szyć pobór mocy przez napęd główny

rozkład obciążeń krążników zestawu,

taśmy po krążnikach poprzez zmianę wła-

jest opór obracania krążników. Obniżenia

co obniża też opory toczenia taśmy

ściwości sprężystych i tłumienia taśmy.

oporów obracania krążników nawet o

po krążnikach. Pomiary te wykazały

Wieloletnie doświadczenia z własnych

80% można oczekiwać po moderniza-

oszczędności energii na poziomie 8%

badań laboratoryjnych pozwoliły określić

cjach obejmujących [7,9,10] odpowiedni

przy zastosowaniu „inteligentnych zesta-

parametry tłumienia i sprężystości przy

dobór parametrów konstrukcyjnych,

wów krążnikowych”. Należy zaznaczyć,

cyklicznych obciążeniach ściskających

technologicznych i materiałowych.

że rozwiązanie to jest przydatne tylko

dla około 50 rodzajów gumy okładko-

Specyfika pracy górniczych sys-

w warunkach nierównomiernej strugi

wej. Wytypowane mieszanki gumowe

temów transportowych powoduje, że

urobku z dużym udziałem procentowym

zastosowano w taśmach prototypowych

transportowana struga urobku jest bar-

zerowej wydajności chwilowej przeno-

[1,2]. Testem sprawdzającym efekty

dzo nierównomierna z dużym udziałem

śnika.

energooszczędności w wyniki zastoso-

pracy bez obciążenia (praca jałowa bez

W większości systemów trans-

wania taśm z wyselekcjonowaną okładką

urobku). Jednym ze sposobów zmniej-

portu taśmowego uzyskanie pełnego

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

57

inteligentna kopalnia

fot. Red.

wypełnienia niecki taśmy przenośnika na całej jego długości jest niemożliwe.

W związku z tym układ napędowy nie jest w pełni obciążany i często pracuje znacznie poniżej znamionowych obciążeń silników i przekładni.

Wyniki badań [15] wskazują, że straty w układzie napędowym mogą być istotną przyczyną zwiększonej energochłonności przenośników taśmowych, a zjawisko spadku sprawności układu napędowego nasila się przy obciążeniu poniżej 30% obciążenia znamionowego. Jednym z podstawowych czynników wpływających na sprawność układu napędowego jest rodzaj zastosowanego silnika elektrycznego. Nowością w ofercie skierowanej do użytkowników transportu taśmowego są silniki synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim [26]. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi ma dla pracy znamionowej większą sprawność oraz

Strategie obsługi technicznej

taśmowego umożliwia bieżącą kontrolę i bezpośredni wpływ na wskaźniki eksplo-

W eksploatacji przenośników taśmowych zaobserwować można szereg

atacyjne (na przykład energochłonność napędu) [11].

niepożądanych zdarzeń związanych

Powszechnie stosowana obsługa

z awariami lub koniecznymi naprawami

techniczna maszyn, w tym także ciągłych

uszkodzeń, które generują wymierne

systemów transportowych polega na

koszty. Wszystko to sprawia, że użyt-

utrzymaniu ruchu aż do momentu wystą-

kownicy dążąc do poprawy efektywności

pienia awarii. O takim podejściu decydują

od kwadratu tego prądu i zostaną przez

transportu taśmowego coraz większą

zazwyczaj koszty ewentualnego zakupu

to zmniejszone o ok. 36 %.

wagę przywiązują nie tylko do kosztów

sprzętu diagnostycznego oraz oportu-

większy współczynnik mocy. Skutkuje to zmniejszeniem prądu pobieranego z sieci o ok. 20 %. Należy zwrócić uwagę, że straty w liniach przesyłowych zależą

W napędach wielobębnowych,

inwestycyjnych ale przede wszystkim do

nizm związany z koniecznością stałego

w warunkach bardzo nierównomiernej

kosztów utrzymania ruchu. Obserwuje

podnoszenia kwalifikacji personelu

strugi urobku wskazane byłoby chwi-

się jakościową zmianę w podejściu do

z zakresu obsługi i implementacji metod

lowe wyłączanie niektóre jednostek

problemów eksploatacji przenośników

pomiarowych. Jednakże konsekwencje

napędowe, co przekłada się na wzrost

taśmowych. Sprzyja temu stały postęp

tak przyjętego sposobu obsługi są

obciążeń pozostałych silników i ich

technik pomiarowych dla potrzeb dia-

poważne i bezpośrednio powiązane

pracę w warunkach wyższej sprawności.

gnostyki technicznej oraz rozwój metod

z wysokim ryzykiem występowania

Wymagane wówczas jest stosowanie

i narzędzi wspomagających decyzje

nieplanowanych awarii, powstawaniem

sprzęgieł rozłącznych po wolnobieżnej

eksploatacyjne. Ponadto dogłębna zna-

długich przerw remontowych i wysokimi

stronie przekładni. Wymagania takie

jomość problemów technicznych i zjawisk

kosztami postojowymi oraz konieczno-

spełnia tylko układ CST [22].

towarzyszących pracy przenośnika

ścią magazynowania części zamiennych.

inteligentna kopalnia

58

Jednym z podstawowych czynników wpływających na sprawność układu napędowego jest rodzaj zastosowanego silnika elektrycznego

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

 największe targi

górnicze w Europie  30 000 m2  ponad 400 wystawców z 20 krajów  30 000 zwiedzających z całego świata  nowoczesne tereny wystawiennicze POLSKA TECHNIKA GÓRNICZA S.A. al. Korfantego 35 40-005 Katowice

tel.: 32 353 70 23 e-mail: info@ptg.info.pl www.ptg.info.pl

inteligentna kopalnia

Dlatego coraz częściej stosuje się zapobiegawcze strategie obsługi technicznej polegające na eksploatacji z nadzorem diagnostycznym i oceną parametrów użytkowych podzespołów w oparciu ich stan techniczny. Wdrożenie takich systemów obsługi oraz ich poprawne stosowanie wymaga kompleksowego rozpoznania problemu ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki i charakteru pracy przenośników. Równie ważnym zagadnieniem jest wiedza na temat prowadzonej gospodarki remontowej oraz wymian części zamiennych, obejmująca: • wykaz remontów podzespołów przenośnika (co remontowano, kiedy remontowano, kiedy wystąpiła

Pierwszym i bardzo ważnym krokiem w tym obszarze jest inteligentny system ciągłej diagnozy stanu taśmy przenośnikowej

fot. Red.

potrzeba naprawy – odnowy, • kto podejmował decyzje, dlaczego

na którym można przystąpić do im-

o stanie taśm pochodzą z systemów

remontowano, ile czasu wyniósł

plementacji rozwiązań inteligentnych.

informatycznego wspomagającego

postój, jakie straty wynikały z postoju,

Pierwszym i bardzo ważnym krokiem

gospodarkę taśmami wykorzystującego

jak dokonano napraw itp.),wykaz za-

w tym obszarze jest inteligentny system

wielowarstwowe obrazy stanu taśmy

kupów części, elementów i zespołów

ciągłej diagnozy stanu taśmy przenośni-

(mapy uszkodzeń) uzyskane za pomocą

przenośnika,

kowej. Analizy ekonomiczne i szacunki

urządzenia do wizyjnej rejestracji obrazu

• odtworzenia stanu technicznego

kosztów utrzymania taśm w kopalniach

okładek taśmy oraz za pomocą urządze-

określanego poziomem realizowa-

pokazały one, że można zmniejszyć

nia do analizy zmian pola magnetycznego

nych odnów.

łączne koszty utrzymania systemów

rdzenia (dla taśm z rdzeniem z linek

transportowych (z uwzględnieniem strat

stalowych typu St).

Działania związane z tak pojętą

postojowych) przy zwiększeniu nakładów

Pierwszy moduł (wizyjny - A) składa

strategią utrzymania ruchu wymagają od-

na automatyczne systemy monitorujące

się z systemu wizyjnego rejestrującego

dzielnego podejścia do newralgicznych

i diagnozujące stan taśm przenośniko-

cyfrowe obrazy uszkodzeń okładek

elementów przenośnika taśmowego,

wych Na bazie rozwijanego urządzenia

taśm. Integrując dane o uszkodzeniach

którymi są: krążniki, taśma i układy

diagnostycznego o nazwie ABCDE

taśm z informacjami z innych źródeł

napędowe.

(Automatic Belt Condition Diagnostic

w tym z czujników mechatronicznych

Eguipment) opracowano 5 modułów

moduł ten daje możliwość zapobiegania

takiego systemu [3]. Interpretują one

uszkodzeniom katastroficznym (np.

w sposób automatyczny (cykliczny lub

przecięciom taśmy i zerwaniu obrzeży).

Wizja inteligentnych systemów transportu taśmowego

ciągły) wszelkie dostępne dane o stanie

Drugi moduł (magnetyczny – B)

Zoptymalizowany pod względem

taśm przenośnikowych w celu wskazania

zbiera i analizuje sygnały diagnostyczne

konstrukcyjnym, obsługowo-napraw-

zakresu i terminów działań naprawczych

z listwy pomiarowej urządzenia do

czym, energetycznym i spełniający

i zapobiegawczych przed katastroficznym

diagnostyki magnetycznej rdzenia taśm

wymogi bezpieczeństwa przenośnik

uszkodzeniem oraz umożliwią wybór

typu St. Najnowsze rozwiązanie oferuje

taśmowy może być dopiero obiektem,

optymalnego momentu wymiany. Dane

200 czujników na szerokości taśmy, co

inteligentna kopalnia

60

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

jedna na drugą lub powiększyć, gdy obie

taśmy uzyskane z obliczeń metodą

części się rozchylą np. pod naciskiem

elementów skończonych MES.

urobku. Informacje o zmianie szerokości

Niemniej wa żnym elementem

taśmy w połączeniu z informacjami

w obszarze inteligentnych rozwiązań

z pomiarów systemem wizyjnym i sy-

transportu taśmowego są systemy

gnałami z czujników mechatronicznych

monitorowania układów napędowych.

zintegrowanych z systemem ABCDE

W Zakładzie Systemów Maszynowych

pozwalają na wysłanie różnych kodów

Politechniki Wrocławskiej opracowano

alarmowych (np. w postaci SMS-a) lub

system informatyczny składający się z

nawet na prewencyjne zatrzymanie

dwóch zasadniczych części: (a) System

przenośnika nim dojdzie do rozwinięcia

Wspomagania Zarządzania eksploatacją

przecięcia na znacznej długości taśmy.

(oparty na technologii GIS, integrujący

W dotychczasowej praktyce eksploata-

zaawansowane i wieloaspektowe na-

cyjnej znane są przypadki, gdy rozcięciu

rzędzia analityczne) oraz (b) System

ulega cała pętla taśmy na przenośniku.

Pomiarowo-Analizujący (służący akwizycji

Czwarty moduł (prognozujący - D)

i przetwarzania danych diagnostycznych).

wykorzystuje zapisy stanu uszkodzeń

Podstawowa funkcjonalność omawiane-

z różnych okresów do predykcji ich

go systemu, sprowadza się do akwizycji

zapewnia identyfikację uszkodzeń poje-

rozwoju w przyszłości. Do tego celu

danych diagnostycznych, analizy pa-

dynczych linek i umożliwiają możliwość

wykorzystywane są wyniki prac ba-

rametrów eksploatacyjnych jednostek

prezentacji uszkodzeń w postaci obrazów

dawczych podstawowych, których

napędowych przenośników taśmowych,

2D (co ułatwia wizualną lokalizację

celem jest zaadaptowanie ewolucyjnego

szczegółowej analizy stanu elementów

uszkodzeń). Nie pozwala to jednak na

algorytmu genetycznego traktującego

przekładni takich jak: wały, koła zębate,

pełną automatyzację procesu diagnozo-

stany uszkodzeń taśmy jako kolejne

łożyska i wspomagania podejmowania

wania. Trwają próby wykorzystania listwy

stadia rozwoju populacji żywych or-

decyzji eksploatacyjnych w tym zakresie.

pomiarowej o wysokiej rozdzielczości

ganizmów. Tempo rozwoju populacji

Idea systemu bazuje na fuzji danych

jako źródła diagnostycznych sygnałów

będzie identyfikowane i dostosowane

z wielu źródeł, ich właściwej selekcji,

pomiarowych informujących o zmianie

do rejestrowanych gradientów zmian

wstępnego przetworzenia, ich ewidencji

pola magnetycznego linek na skutek

stanu uszkodzeń w procesie kalibracji

w centralnej bazie danych systemu

ich uszkodzeń. Do automatycznej

w warunkach ruchowych. Prognozy

w relacji z odniesieniem w przestrzeni

i inteligentnej interpretacji wykorzysta-

będą też oparte na innych tradycyjnych i

geograficznej i wielowątkowej analizy [19].

no adaptacyjne algorytmy uczące się

innowacyjnych metodach.

Ze względu na złożony charakter proble-

i sztucznej inteligencji, gdzie wykorzystano algorytmy do przetwarzania sygnałów.

Trzeci moduł (prewencyjny – C) wykorzystuje obrazy z modułu wizyjnego i informacje z czujników mechatronicznych w celu zapobiegania katastroficznym uszkodzeniom taśmy prowadzącym do postoju awaryjnego. Na skutek rozcięcia taśmy zazwyczaj dochodzi do zmiany szerokości taśmy. Może się ona zmniejszyć, gdy rozcięte części nałożą się inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

e-w ydanie do pobrania na:

•

Ważnym elementem w obszarze inteligentnych rozwiązań transportu taśmowego są systemy monitorowania układów napędowych

inteligentna kopalnia

•

Piąty moduł (określający wskaźnik

mu objętego przez system, modelowe

bezpieczeństwa - E) służy do obli-

wsparcie procesu diagnozowania zostało

czania wskaźnika bezpieczeństwa

zorientowane na techniki sztucznej inte-

pokazującego w jakim stopniu taśma

ligencji, pozwalające na wnioskowanie

osłabiona uszkodzeniami jest w stanie

diagnostyczne wykorzystujące różne

przenieść obciążenia eksploatacyj-

związki o charakterze empirycznym

ne. Wykorzystywany jest tu specjalny

[20]. Kluczowy dla systemu proces

program obliczeniowy QNK-TT do

monitorowania stanu technicznego

wyznaczenia indywidualnych rozkładów

układów napędowych bazuje na akwi-

naprężeń dla danego przenośnika oraz

zycji danych diagnostycznych. W tym

wyniki badań symulacyjnych osłabień

celu zbudowano peryferyjny moduł do

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

1/2015

•

inteligentna kopalnia

61

inteligentna kopalnia

okresowej akwizycji i przetwarzania

Zagadnieniem implementacji inteli-

Znane są również rozwiązania

danych drganiowych mierzonych w zależ-

gentnych systemów wsparcia podejmo-

systemów pomiarowych opartych na

ności ze zmiennym obciążeniem eksplo-

wania decyzji w obszarze zintegrowanych

zastosowaniu czujników rejestrujących

atacyjnym. Moduł ten składa się z laptopa

danych technicznych dotyczących

cechy wibroakustyczne krążników,

pełniącego funkcje sterująco-pomiarową

procesów eksploatacji podzespołów

instalowane na ramie nośnej instalowanej

oraz warstwy czujników w postaci akce-

ciągłych systemów transportowych od

na trasie przenośnika taśmowego. Dla

lerometrów montowanych do korpusu

lat interesują się naukowcy z Katedry

przykładu, w 2014r firma Intium Solutions

przekładni za pomocą magnesów oraz

Inżynierii Transportu i Logistyki (TEL)

zaprezentowała system monitorowania

sondy tachometrycznej skierowanej

na holenderskim Uniwersytecie w Delft

krążników w trybie on-line pod nazwą

w stronę elementu wirującego. Rejestra-

(Transport Engineering and Logistics

„Roller Condition Monitoring System”

cja pomiaru odbywa się na kilku kanałach

of Delft University of Technology). Ze-

(RCM) wyposażony w zewnętrzny,

i w zależności od analizowanego obiektu

spół prof. G. Lodewijksa opracował

bazodanowy moduł archiwizacji oraz

uwzględnia odpowiadającą mu konfigura-

inteligentny system automatycznego

podejmowania decyzji [12].

cje techniczną [18, 20]. Samo wykonanie

sterowania i monitorowania przenośników

pomiaru, jego wstępne przetworzenie

taśmowym IBCMC (Intelligent Belt

celem ekstrakcji cech diagnostycznych

Conveyor Monitoring and Control),

Systemy transportu taśmowego

– za wyjątkiem montażu czujników – jest

w którym parametry warstw dotyczą po-

przed przystąpieniem do prac związa-

czynnością w pełni zautomatyzowaną

szczególnych elementów infrastruktury,

nych z automatyzacją ich pracy muszą

i zobiektywizowaną. Wobec powyższego,

zdarzeń jak również reguł zarządzania i

spełniać wymagania bezpieczeństwa

samo pozyskanie cech diagnostycznych

stanowią wytyczne strategii racjonalnego

i energooszczędności. Zagadnienia te

opisujących stan pracy wałów, kół

utrzymania przenośników taśmowych [17,

zostały zbadane i rozpoznane. Istnieją

zębatych i łożysk tocznych, nie wymaga

25]. Jedną z ważniejszych elementów

więc konkretne rozwiązania techniczne

od potencjalnych użytkowników syste-

systemu, jest warstwa IMIR (Intelligent

spełniające takie wymagania.

mu specjalistycznej wiedzy z zakresu

Maintenance of Idler Rolls) dotycząca

Docelowo eksploatowane systemy

diagnostyki i budowy maszyn. Podobnie

transferu danych eksploatacyjnych

transportu ciągłego wyposażone będą

zresztą jest w przypadku wyznaczania

o krążniku. Identyfikacja cech diagno-

w nowoczesne systemy automatyzacji

decyzji eksploatacyjnej. Algorytm decy-

stycznych oparta jest tu na zastosowania

i monitorowania pracy wraz z zaim-

zyjny systemu został zbudowany głównie

technologii RFID ( Radio-frequency iden-

plementowanymi zaawansowanymi

na podstawie zdefiniowanych relacji

tification) [24], techniki wykorzystującej

algorytmami wspomagającymi procesy

pomiędzy wartościami progowymi wyse-

fale radiowe do przesyłania danych [5].

decyzyjne podczas ich eksploatacji.

lekcjonowanych cech diagnostycznych,

Autorzy zaproponowali wersję inteligent-

Wraz z automatyzacją i monitorowa-

a rozróżnialnymi stanami technicznymi

nego krążnika prototypowego, w którym

niem pracy przenośników taśmowych

urządzeń technicznych z uwzględnieniem

uszczelnienie zintegrowali z czujnikiem

niezbędne jest wprowadzanie ściśle

ich konfiguracji technicznej. Dzięki temu

rejestrującym zmiany temperaturowe

określonych procedur zarządzania eks-

możliwe jest określenie zarówno aktual-

łożysk oraz układ pozyskiwania energii

ploatacją wspomaganych systemami

nego stanu technicznego podzespołów

zasilającej. W literaturze przedmiotowej

komputerowymi bazującymi na głęboko

układów napędowych jak i przyczyn nie-

można znaleźć podobne rozwiązania

zaawansowanych algorytmach wykorzy-

prawidłowości pracy a także propozycja

stosowane w Australii, gdzie w firma

stujących narzędzia statystyczne.

optymalnego terminu przeprowadzenia

Vayeron Pty Ltd. zaprezentowała krążnik

kolejnej inspekcji diagnostycznej Przyjęte

typu Smart-Idler, wyposażony w czujniki

reguły wnioskowania szerzej opisano

rejestrujące temperaturę oraz cechy

w pracy [21].

drganiowe i akustyczne [23].

inteligentna kopalnia

62

•

inteligentna kopalnia

•

1/2015

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

Warto zapamiętać

Literatura dostępna na www.power.apbiznes.pl •

inteligentna kopalnia

•

e-w ydanie do pobrania na:

inteligentna kopalnia

•

inteligentna kopalnia

www.power.apbiznes.pl

Konstrukcje rur systemu CARBOPIPE typu SPE

Sposób łączenia rur – połączenie kołnierzowe

Rury polietylenowe preizolowane PSPE systemu CARBOPIPE Niższe koszty budowy i eksploatacji rurociągów oraz uniwersalność i możliwość zamiany funkcji rurociągu.

www.spyraprimo.pl www.carbospec.pl

Grupa Kopex to generalny wykonawca przedsięwzięć inwestycyjnych w górnictwie węgla kamiennego, brunatnego i rud metali nieżelaznych, oferujący pełną obsługę inwestycji. Nasze możliwości obejmują: projektowanie, produkcję, dostawę i montaż maszyn oraz kompletnych systemów technologicznych, a także serwis i szkolenia.

KOPEX S.A., ul. Grabowa 1, 40-172 Katowice, www.kopex.com.pl

ELGÓR + HANSEN S.A. – producent aparatury elektrycznej dla górnictwa; opracowywuje dokumentację techniczną urządzeń elektrycznych stosowanych w górnictwie.

Elgór Hansen S.A. ul. Opolska 19, 41 - 500 Chorzów, www.elgorhansen.com

Millux Poland Sp. zo.o. oferuje najwyższej jakości stale trudnościeralne dedykowane dla przemysłu wydobywczego, ze szczególnym uwzględnieniem górnictwa węglowego, skalnego oraz kopalń rud metali, maszyn budowlanych.

Miilux Poland Sp. z o.o., ul. Hutnicza 5-9, 42-600 Tarnowskie Góry, tel. 32 768 93 27