klimatyzacja w trudnych warunkach

Zastosowania techniki klimatyzacyjnej, w górnictwie podziemnym. Przedstawiamy ciągle aktualny problem konstrukcji i budowy takich urządzeń, które spełniałyby wszystkie wymagania bezpośrednich użytkowników. Omówiono również wymagania konstrukcyjne i warunki eksploatacyjne dla urządzeń klimatyzacyjnych o wydajności chłodniczej do 10 kW, przeznaczonych do klimatyzacji Warszawa stanowisk pracy w trudnych warunkach środowiskowych.

Przeznaczeniem większości przemysłowych instalacji klimatyzacji i urządzeń klimatyzacyjnych nie jest uzyskanie komfortu termicznego, lecz kształtowanie warunków klimatycznych odpowiadających wymaganiom określonym w stosownych normach oraz przepisach BHP. Zastosowanie klimatyzacji na stanowisku pracy jest często warunkiem umożliwiającym, w ogóle, wykonywanie tej pracy. Klimatyzacja zawsze wpływa na poprawę bezpieczeństwa i wydajności pracy.
Urządzenia i instalacje klimatyzacyjne przemysłowe z tytułu swojego przeznaczenia działają w niezwykle trudnych, wręcz ekstremalnych warunkach. Środowisko ich pracy charakteryzuje się często, poza wysoką temperaturą powietrza, także wysoką wilgotnością, dużym zapyleniem, występowaniem szkodliwych substancji gazowych w powietrzu, agresywnością korozyjną środowiska.
Specyficznym obszarem zastosowania urządzeń techniki klimatyzacyjnej w przemyśle jest górnictwo podziemne, a szczególnie kopalnie rud miedzi.
Na podstawie obserwacji i doświadczeń eksploatacyjnych z urządzeniami klimatyzacyjnymi w kopalniach rud miedzi, omówiono szczegółowo tzw. “trudne warunki środowiska” oraz przedstawiono podstawowe wymagania konstrukcyjne i warunki eksploatacyjne dla stanowiskowych urządzeń klimatyzacyjnych, przeznaczonych do pracy w tych warunkach.

Stanowiskowe urządzenia klimatyzacyjne w kopalniach rud miedzi
Zagwarantowanie odpowiednich warunków klimatycznych na stanowiskach pracy w kopalniach rud miedzi osiągane jest w wielu przypadkach, poprzez zastosowanie i eksploatowanie, kabin klimatyzowanych]. Są one zbudowane z izolowanej termicznie i akustycznie odpowiednio wytrzymałej obudowy operatorskiej oraz połączonego z nią urządzenia klimatyzacyjnego. Kabiny wykorzystywane są na stanowiskach operatorów górniczych urządzeń stacjonarnych, takich jak urządzenia do rozbijania i kruszenia skał, przenośniki taśmowe, pompy oraz na stanowiskach operatorów maszyn samojezdnych, jak np. ładowarki, wozy dostawcze, wozy wiercąco-kotwiące i inne.
Nowe, nieużywane urządzenie klimatyzacyjne typu KLU-1.2a produkowane przez CBPM Cuprum z przeznaczeniem dla stanowisk stacjonarnych, pokazano na rys. 1.
Na rys. 2 przedstawiono zależność mocy chłodniczej niezbędnej do obniżenia temperatury około 300 m3 powietrza w ciągu 1 godziny do wartości 18oC, w warunkach ciśnienia powietrza kopalnianego 1125 hPa, przy temperaturze powietrza w granicach od 28oC do 34oC oraz wilgotności względnej w zakresie 70-90%.


Rys. 2. Wydajność chłodnicza wymagana do ochłodzenia 300 m3/h powietrza do 20oC, w zależności od temperatury i wilgotności powietrza

Przy projektowaniu urządzenia dla warunków standardowych, uzyskanie określonej wydajności chłodzenia uzależnione jest zasadniczo tylko od charakterystyki przepływowej sprężarki. Jednakże warunki odbioru ciepła od ochładzanego powietrza i możliwość odprowadzenia do otoczenia ciepła skraplania wpływają również na ustalenie się parametrów całego obiegu ziębienia. Określone wartości temperatur w charakterystycznych punktach obiegu, wartość dochłodzenia cieczy oraz przegrzania pary mają istotny wpływ na wydajność chłodniczą, stopień dostarczania sprężarki i efektywność całego obiegu.
Wykorzystując modele obliczeniowe wymienników ciepła lub charakterystyki cieplne wymienników ciepła stosowanych w urządzeniu klimatyzacyjnym np. typu KLU-1.2a, przedstawione na rys. 3 i 4 oraz dysponując charakterystyką sprężarki i elementu rozprężnego można, jednak tylko wstępnie, określić wartość wydajności chłodniczej i parametry działania urządzeń klimatyzacyjnych. Można również prognozować efekty działania tych urządzeń w zmiennych warunkach otoczenia [3].
Jak pokazuje praktyka, w przypadku urządzeń klimatyzacyjnych stosowanych w warunkach kopalń rud miedzi, podczas ich projektowania i budowy należy dodatkowo zwiększyć powierzchnię wymiany ciepła parowacza, a szczególnie skraplacza, nawet o około 25-35% w stosunku do teoretycznych wartości obliczeniowych. Powyższe wymagania wynikają z następujących czynników:
• zapylenie w wyrobiskach kopalnianych - zanieczyszczenie powietrza pyłem całkowitym w kopalniach kształtuje się w granicach od około 1 mg/m3 do około 18 mg/m3, przy czym wyższe wartości zapylenia występują w rejonie prowadzonego załadunku lub kruszenia rudy, czyli w miejscach, gdzie właśnie są stosowane urządzenia klimatyzacyjne;
• obecność w powietrzu kopalnianym stałych i gazowych składników pochodzących ze spalania paliwa ciekłego w silnikach wysokoprężnych - w spalinach emitowanych przez silniki maszyn samojezdnych występują azot, tlen, para wodna, tlenek i dwutlenek węgla, tlenki azotu, dwutlenek siarki, węglowodory oraz części stałe w postaci sadzy (w powietrzu kopalnianym występuje dodatkowo także siarkowodór, pochodzący z górotworu);
• wysoka wilgotność powietrza, dochodząca do 95% oraz woda i błoto występujące w wyrobiskach.

Szczególnie istotny wpływ zapylenia na stan techniczny i działanie urządzeń klimatyzacyjnych występuje w przypadkach, kiedy urządzenia klimatyzacyjne zainstalowane są i pracują w pobliżu miejsc przeładunku rudy miedzi. Ruda przesypywana jest na kratę wysypową z ładowarek lub pojazdów transportowych, a przenośnik taśmowy jest najistotniejszym źródłem zapylenia.

Atmosfera kopalniana stanowi środowisko silnie korozyjne. Dlatego też wymagane, a wręcz konieczne jest stosowanie elementów specjalnie zabezpieczanych, wykonanych z kosztowniejszych materiałów odpornych na korozję. W przypadku stosowania np. osłon lub blach ze zwykłej stali węglowej praktykuje się zwiększenie ich grubości. Ze względu na korozyjne środowisko, wszelkie połączenia rozłączne powinny zostać wykonane w taki sposób, aby pomimo ich skorodowania możliwe było przeprowadzanie prac serwisowych.
Praktyka pokazuje, że szczególnie szybkiej korozji w warunkach kopalń rud miedzi ulegają elementy wykonane z aluminium. Wysoka wilgotność powietrza oraz wilgoć (rosa) osadzająca się na tych elementach przyspiesza proces korozji. Występowanie tego zjawiska wyklucza stosowanie aluminium w kopalniach, szczególnie w górniczych urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Elementy aluminiowe w typowych urządzeniach chłodniczych, takie jak lamele oraz zakuwki i przewody, mają podstawowe znaczenie dla prawidłowego działania tych urządzeń. Korozja ich elementów powoduje ograniczenie wydajności chłodniczej na skutek zmniejszonej powierzchni wymiany ciepła w parowaczu lub całkowitą utratę efektu chłodnącego w wyniku wycieku czynnika na skutek zniszczenia elementów aluminiowych przewodów chłodniczych. Widok urządzenia klimatyzacyjnego po rocznej eksploatacji w trudnych warunkach środowiskowych pod ziemią jest pokazany na rys. 5.


Rys. 5. Urządzenie klimatyzacyjne KLU po okresie rocznej eksploatacji w trudnych warunkach środowiskowych

Transport, instalacja i montaż urządzenia
W kopalniach rud miedzi urządzania klimatyzacyjne instalowane są w znacznych odległościach od komory remontowo-magazynowej (miejsca testowania i magazynowania urządzeń). Transport do miejsca zabudowy odbywa się z wykorzystaniem pojazdów górniczych. Załadunek na skrzynię, rozładunek i ustawienie do pracy odbywa się często ręcznie, bez wykorzystania urządzeń transportująco-dźwigowych. Istotne jest zatem ograniczenie masy urządzenia w taki sposób, aby możliwe było przeniesienie go przez dwie osoby. Przy koniecznym warunku zapewnienia trwałej i wytrzymałej mechanicznie konstrukcji oraz przy ograniczeniach w stosowaniu aluminium do budowy wymienników ciepła i przewodów chłodniczych, utrzymanie niewielkiej masy transportowanego urządzenia, na poziomie poniżej 60-70 kg, można osiągnąć przez zastosowanie modułowej budowy urządzenia klimatyzacyjnego. W takim przypadku urządzenie być dostarczane do rejonu zabudowy w dwóch lub trzech zespołach, montowanych poprzez zastosowanie szybkozłączy. Konstrukcja szybkozłącza oraz jego miejsce na instalacji powinny zapewnić szczelność, łatwą obsługę oraz zabezpieczyć instalację przed przedostaniem się zanieczyszczeń i obcych cieczy lub gazów do wnętrza instalacji klimatyzacji.

Tags: , , ,

Comments are closed.