Энергетика и электричество
Энергосистемы горной промышленности
Проектирование взрывозащищенных систем электропривода (Ex d) для подземных горных выработок
Обновлено: 2026-01-15
Определение Проблемы
Проблемы Отрасли
- 01 Высокий риск воспламенения метано-воздушной смеси и угольной пыли в шахтах (Категория I M2/M1)
- 02 Сложность отвода тепла от силовой электроники (IGBT) внутри герметичных взрывонепроницаемых оболочек
- 03 Жесткие требования к электромагнитной совместимости (ЭМС) в условиях длинных кабельных линий
Конкретные Болевые Точки
- Перегрев преобразователей частоты при работе под нагрузкой в закрытом объеме Ex d
- Ложные срабатывания защит из-за токов утечки в условиях высокой влажности
- Сложность технического обслуживания и диагностики без нарушения взрывозащиты
Анализ Текущего Состояния
"Существующие решения часто используют переразмеренные оболочки для пассивного охлаждения, что увеличивает габариты и вес оборудования, затрудняя монтаж в стесненных условиях выработки."
Влияние на производительность
Кпд Преобразователя
≥ 97% (для снижения тепловыделения)
Степень Защиты Оболочки
IP54 (минимум), IP65 (рекомендуемая)
Максимальная Температура Поверхности
< 150°C (с учетом слоя угольной пыли)
Метод Охлаждения
Кондуктивный теплоотвод через тепловые трубки на оребрение корпуса + внутренняя циркуляция
Диапазон Мощностей
75 кВт - 400 кВт
Номинальное Напряжение
660В / 1140В
Инженерная Проверка
Это решение было проверено Техническая команда Atlamech на соответствие следующим стандартам:
ПодробнееТехнический Объем
- Разработка топологии силовой части преобразователя частоты с минимизацией тепловыделения
- Проектирование взрывонепроницаемой оболочки (Ex d) с интегрированной системой термоменеджмента
- Интеграция искробезопасных цепей (Ex i) для управления и телеметрии
Стандарты Соответствия
IEC 60079-0 (Общие требования)
IEC 60079-1 (Взрывонепроницаемые оболочки 'd')
IEC 60079-11 (Искробезопасная электрическая цепь 'i')
ISO 13849-1 (Безопасность машин)
Стратегия реализации
Неделя 1-3: Аудит требований и расчет теплового баланса. Неделя 4-8: Проектирование оболочки и выбор компонентов силовой электроники (SiC/IGBT). Неделя 9-12: Сборка прототипа, гидравлические испытания оболочки и функциональные тесты. Неделя 13-16: Сертификационные испытания и ввод в эксплуатацию.
Ключевые Результаты
Комплект конструкторской документации на взрывозащищенный привод
Отчет по тепловому моделированию (CFD-анализ) внутри оболочки
Сертификат соответствия ТР ТС 012/2011 (или ATEX/IECEx) для уровня взрывозащиты PB Ex d [ib] I Mb
Заметки Консультации
Критическим аспектом проектирования является тепловой менеджмент. Для мощностей свыше 55 кВт пассивного охлаждения через стенки корпуса недостаточно. Рекомендуется использование тепловых трубок (heat pipes), проходящих сквозь стенку оболочки (с соблюдением параметров взрывонепроницаемого соединения), для передачи тепла от радиатора IGBT на внешнее оребрение. Внутри оболочки допускается установка вентиляторов для принудительной циркуляции воздуха и устранения локальных зон перегрева («горячих точек»).
Системы безопасности (STO - Safe Torque Off) должны быть реализованы аппаратно с уровнем полноты безопасности не ниже SIL 2 согласно IEC 61508. Окончательный расчет теплового баланса выполняется на стадии проектирования с учетом коэффициента загрузки.
Системы безопасности (STO - Safe Torque Off) должны быть реализованы аппаратно с уровнем полноты безопасности не ниже SIL 2 согласно IEC 61508. Окончательный расчет теплового баланса выполняется на стадии проектирования с учетом коэффициента загрузки.
Инфраструктурная Таксономия
Взрывозащищенные частотные преобразователи (VFD) в исполнении Ex d
Модули плавного пуска для конвейерных лент (Soft Starters)
Искробезопасные панели оператора (HMI) Ex ib
Специализированные кабельные вводы Ex d для бронированного кабеля
Типовые шаблоны применения:
Автоматизация скребковых конвейеров с функцией выравнивания нагрузки между приводами
Системы управления вентиляторами местного проветривания с контролем метана
Насосные станции водоотлива с плавным регулированием производительности
Сводка инженерных связей
Используемые технические компоненты
Транзисторы SiC/IGBT, Тепловые трубки, CFD-анализ
Инженерные ограничения
Температура < 150°C, IP54
Основная логика оптимизации
КПД ≥ 97%
Сводка реализованных кейсов
Краткое описание проекта
Внедрение взрывозащищенного частотного привода Ex d в подземных горных выработках
Масштаб системы
Сеть 690 В / 1140 В; маркировка взрывозащиты PB Ex d [ia Ma] I Mb; соответствие стандартам IEC 60079-0/1/11.
Условия эксплуатации
Присутствие метана и угольной пыли; высокая влажность; требование к степени защиты оболочки IP65.
Инженерные ограничения
Строгое ограничение температуры поверхности корпуса ≤ 150°C; запрет на прямой воздушный обмен с окружающей средой для охлаждения силовых модулей.
Кластер технических знаний
Электроснабжение и энергетическая инфраструктура горнодобывающих предприятий
Кластер агрегирует инженерные решения для обеспечения бесперебойного питания в условиях агрессивных сред и высоких механических нагрузок. Поисковый интент смешанный: B2B-транзакционный (закупка оборудования) и технико-информационный (проектирование, нормативы безопасности). Логическая перелинковка строится на иерархии: от генерации и трансформации (подстанции) к распределению (КРУ), защите (взрывозащита) и управлению (АСУ ТП).
Электроснабжение и энергетическая инфраструктура горных предприятий
Кластер ориентирован на смешанный B2B-интент (информационный и транзакционный), охватывающий главных энергетиков и проектировщиков ГОК. Техническая связность решений обеспечивается последовательной цепочкой: от ввода мощности и автономной генерации до распределения и автоматизированного управления нагрузками в условиях агрессивных сред.
Изучить связанные решения
Энергосистемы горной промышленности
Интеллектуальная система управления электроприводом магистральных конвейеров (Open Pit)
Энергосистемы горной промышленности
Система электропривода шахтной подъемной машины с рекуперацией энергии и безопасностью уровня SIL3
Энергосистемы горной промышленности
Инженерное решение для систем энергоснабжения в условиях высоких ударных нагрузок и непрерывной работы в горнодобывающей промышленности
Энергосистемы горной промышленности
Внедрение технологии Active Front End (AFE) для обеспечения сетевой совместимости удаленной горнодобывающей подстанции
Энергосистемы горной промышленности
Автономная система энергоснабжения с интеллектуальным удаленным мониторингом для безлюдных горных объектов
Энергосистемы горной промышленности
Координированная система распределения электроэнергии для горнодобывающих операций с непрерывными ударными нагрузками
Готовы к Спецификации?
Технический Помощник
ФОКУС НА VFD / МОТОР / НАСОСИнженерная Помощь
Нужна помощь в выборе правильного оборудования? Наш ИИ-помощник поможет вам с техническими спецификациями для ЧРП, двигателей и насосов.