กลไกควบคุมการไหลของอากาศในเครื่องอัดอากาศแบบใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนในเหมืองคืออะไร?

หากคุณเคยยืนอยู่ที่ทางเข้าเหมืองใต้ดินที่ยังใช้งานอยู่ เสียงคำรามของเครื่องจักรกลหนักที่อยู่รอบตัวคุณ เช่น ค้อนทุบ สลักหลังคา พัดลมระบายอากาศ และผู้ขนแร่ ขึ้นอยู่กับระบบที่เงียบและสำคัญซึ่งทำงานอยู่นอกสายตา นั่นคือ กลไกการควบคุมการไหลของอากาศของเครื่องอัดอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยทุ่นระเบิด ในฐานะคนที่ใช้เวลาแปดปีที่ผ่านมาในการจัดหาหน่วยพิเศษเหล่านี้ให้กับเหมืองทั่วอเมริกาเหนือและอเมริกากลาง ฉันได้เรียนรู้ว่านี่ไม่ใช่เพียงส่วนหนึ่งของการดำเนินการขุดที่ "ตั้งค่าและลืมมัน" เท่านั้น สำหรับคอมเพรสเซอร์ที่จะรักษาการลอยอยู่ใต้ดิน 500 ฟุตปราศจากฝุ่นพิษ เครื่องมือเจาะด้วยไฟฟ้า และรักษาความดันบรรยากาศให้คงที่ซึ่งจะช่วยให้คนงานเหมืองปลอดภัย การควบคุมการไหลของอากาศจะต้องปรับให้เข้ากับสภาพเหมืองแบบไดนามิกที่ไม่มีห้องปฏิบัติการทดสอบของโรงงานใดสามารถทำซ้ำได้

ก่อนอื่น เรามาตัดศัพท์เฉพาะกันก่อน เครื่องอัดอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยทุ่นระเบิดถูกสร้างขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและผันผวนของการขุดใต้ดินหรือบนพื้นดิน: ฝุ่นที่รุนแรง อุณหภูมิแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้ และการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างต่อเนื่องในขณะที่ทีมงานขุดเปลี่ยนจากการขุดเจาะเป็นการลากไปจนถึงการแปรรูปวัสดุ ซึ่งแตกต่างจากคอมเพรสเซอร์อุตสาหกรรมมาตรฐาน กลไกการควบคุมการไหลของอากาศไม่ได้เป็นเพียงการควบคุมความดันเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับการรักษาสมดุลของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน และความปลอดภัยของพนักงานในพื้นที่ที่ความผันผวนของแรงดันอากาศเพียงครั้งเดียวอาจทำให้การเปลี่ยนแปลงล่าช้าหรือแย่ลงได้

แกนหลักของคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหมืองสมัยใหม่เกือบทั้งหมด (และที่บริษัทของฉันจัดหาให้) คือปลายลมแบบสกรูโรตารี ซึ่งจับคู่กับระบบควบคุมแบบรวมที่จัดการการไหลของอากาศแบบเรียลไทม์ การออกแบบสกรูโรตารีไม่สามารถต่อรองได้สำหรับการขุด เพราะมันให้การไหลเวียนของอากาศอัดที่สม่ำเสมอและต่อเนื่อง ไม่เหมือนคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบที่จะเปิดและปิดและเสื่อมสภาพเร็วขึ้นในสภาวะที่เต็มไปด้วยฝุ่นและมีโหลดสูง กลไกการควบคุมที่นี่ทำงานโดยการปรับตำแหน่งของวาล์วทางเข้า ขนาดของโรเตอร์ของปลายลม และแม้แต่ปริมาณอากาศบายพาสที่ส่งกลับไปยังช่องอากาศเข้า ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการจากท่ออากาศของเหมือง ตัวอย่างเช่น เมื่อลูกเรือเจาะกะละ 10 ชั่วโมงโดยมีการเจาะหลุมเจาะหลายจุด ความต้องการเข็มอัดอากาศก็เพิ่มขึ้น ระบบควบคุมจะตรวจจับแรงดันในท่อที่ลดลง (แม้การเปลี่ยนแปลง 2-3 psi ก็เพียงพอที่จะกระตุ้นการตอบสนอง) และเปิดวาล์วทางเข้าจนสุด เพื่อให้อากาศเข้าไปในห้องสกรูมากขึ้นเพื่อรักษาแรงดัน เมื่อลูกเรือหยุดชั่วคราวเพื่อเปลี่ยนเครื่องมือ ความต้องการลดลง และระบบควบคุมจะควบคุมวาล์วทางเข้ากลับเพื่อลดการไหล ป้องกันแรงดันเกินและสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงดีเซลน้อยลง ซึ่งสำคัญมากสำหรับเหมืองที่ทำงานโดยใช้งบประมาณด้านพลังงานที่จำกัด

สิ่งที่ทำให้การควบคุมการไหลของอากาศของคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหมืองแตกต่างจากเครื่องแบบพกพาสำหรับการก่อสร้างหรืองานทั่วไปคือการเน้นที่ข้อจำกัดเฉพาะใต้ดิน คอมเพรสเซอร์แบบพกพาของ Surface มักจะอาศัยการควบคุมการโหลด/ยกเลิกการโหลดที่เรียบง่าย ซึ่งหมายความว่าคอมเพรสเซอร์จะทำงานเต็มประสิทธิภาพหรือปิดการทำงาน แต่เหมืองใต้ดินมีพื้นที่สำหรับการระบายอากาศที่จำกัด และทุกๆ นาทีของการหยุดทำงานทำให้เกิดการสูญเสียการผลิตนับพัน ด้วยเหตุนี้ หน่วยที่ขับเคลื่อนด้วยทุ่นระเบิดส่วนใหญ่จึงใช้ตัวขับความเร็วแปรผัน (VSD) จับคู่กับการควบคุมวาล์วทางเข้า ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ฉันไม่เคยเห็นในคอมเพรสเซอร์แบบพกพามาตรฐานสำหรับโครงสร้างน้ำหนักเบา VSD จะปรับความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนของปลายลมเพื่อให้ตรงกับความต้องการที่แน่นอน แทนที่จะสลับระหว่างโหลดเต็มและรอบเดินเบา ตัวอย่างล่าสุด: เหมืองทองแดงในรัฐแอริโซนาที่ฉันจัดหาคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหมืองแบบกำหนดเองเมื่อปีที่แล้วรายงานว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลลดลง 15% หลังจากเปลี่ยนจากคอมเพรสเซอร์แบบโหลด/ขนถ่ายไปเป็นคอมเพรสเซอร์ที่มีการควบคุมการไหลของอากาศในตัว VSD นั่นไม่ใช่แค่ตัวเลข—สำหรับเหมืองที่เปิดดำเนินการตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน ซึ่งหมายถึงการประหยัดเชื้อเพลิงเพียง 12,000 ดอลลาร์ต่อเดือน ซึ่งสามารถไปสู่การอัพเกรดด้านความปลอดภัยหรือค่าจ้างคนงานเหมืองที่สูงขึ้นได้โดยตรง

ส่วนสำคัญอีกประการหนึ่งของกลไกควบคุมการไหลของอากาศที่ปรับแต่งให้เหมาะกับเหมืองคือวงจรควบคุมแรงดัน ซึ่งเชื่อมต่อกับระบบ SCADA (การควบคุมดูแลและการได้มาซึ่งข้อมูล) ของเหมือง เหมืองใหม่ส่วนใหญ่ใช้ SCADA เพื่อตรวจสอบทุกอย่างตั้งแต่ระดับน้ำไปจนถึงคุณภาพอากาศ และการรวมการควบคุมของคอมเพรสเซอร์เข้ากับเครือข่ายนี้ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานปรับการไหลของอากาศจากระยะไกลได้ ตัวอย่างเช่น หากมีการเปิดดริฟท์ใหม่เมื่อสิ้นสุดกะ ผู้ปฏิบัติงานสามารถเข้าสู่ระบบแดชบอร์ด SCADA จากพื้นผิว และเพิ่มการไหลเวียนของอากาศไปยังส่วนนั้นโดยไม่ต้องส่งคนลงใต้ดินเพื่อปรับคอมเพรสเซอร์ การเชื่อมต่อระดับนี้ยังช่วยในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์อีกด้วย: ระบบควบคุมจะติดตามความถี่ในการปรับการไหลของอากาศ ส่วนประกอบวาล์วที่สึกหรอ และแจ้งปัญหาก่อนที่จะทำให้เกิดการปิดเครื่อง ไตรมาสที่แล้ว ฉันช่วยเหมืองทองคำในเนวาดาที่ต้องรับมือกับความล้มเหลวของคอมเพรสเซอร์โดยไม่คาดคิด ใช้ข้อมูลนี้เพื่อเปลี่ยนซีลวาล์วทางเข้าระหว่างการหยุดซ่อมบำรุงตามกำหนดการ แทนที่จะรอให้มันพังกลางกะ ซึ่งช่วยประหยัดเงินได้กว่า 80,000 ดอลลาร์จากการสูญเสียการผลิต

สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือคอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหมืองนั้นไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด และกลไกการควบคุมการไหลของอากาศก็เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ หากคุณกำลังมองหาอุปกรณ์สำหรับการเจาะหลุมเจาะ ตัวควบคุมการไหลของอากาศจำเป็นต้องให้การไหลในปริมาณมากสม่ำเสมอที่ความดันที่ตั้งไว้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเจาะหลุมเจาะที่ลึกและมั่นคง ตัวอย่างเช่น เครื่องอัดอากาศแบบเจาะหลุมเจาะมีกลไกควบคุมที่ได้รับการปรับเทียบเพื่อรักษาอัตราการไหล 250 psi แม้ว่าจะเจาะที่ความลึก 1,000 ฟุต โดยมีวาล์วระบายแรงดันรองที่เตะเข้าไปเพื่อป้องกันความเสียหายต่อสว่านหากท่อถูกกีดขวาง สำหรับการทำเหมืองบนพื้นผิว เครื่องอัดอากาศสำหรับเหมืองหินแบบพกพามักจะมีการตั้งค่าการควบคุมที่แตกต่างกันเล็กน้อย เนื่องจากจำเป็นต้องเคลื่อนย้ายบ่อยครั้งระหว่างหน้าเหมือง การควบคุมการไหลของอากาศจะเบากว่า พร้อมการปรับด้วยตนเองที่ง่ายกว่าสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่อาจไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านคอมเพรสเซอร์โดยเฉพาะ

คำถามทั่วไปที่ฉันได้รับจากผู้จัดการเหมืองคือคอมเพรสเซอร์แบบพกพาที่ใช้น้ำมันดีเซลเหมาะสำหรับการใช้งานใต้ดินหรือไม่ และคำตอบก็อยู่ที่การออกแบบการควบคุมการไหลของอากาศเกือบทั้งหมด เครื่องอัดอากาศแบบพกพาที่ใช้น้ำมันดีเซลถูกสร้างขึ้นด้วยระบบระบายอากาศแบบวงปิดสำหรับตัวคอมเพรสเซอร์ ซึ่งหมายความว่าอากาศที่ใช้ในการทำความเย็นหน่วยจะแยกออกจากการจ่ายอากาศของเหมือง การควบคุมการไหลของอากาศได้รับการปรับแต่งเพื่อควบคุมอากาศเย็นตลอดจนอากาศอัดที่ไปยังเหมือง เพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นจากเหมืองถูกดึงเข้าไปในชิ้นส่วนการทำงานของคอมเพรสเซอร์ นั่นเป็นคุณลักษณะที่สร้างหรือทำลายสำหรับเหมืองใต้ดิน ซึ่งฝุ่นถ่านหินหรือฝุ่นซิลิกาสามารถอุดตันตัวกรองของคอมเพรสเซอร์และทำลายส่วนปลายอากาศได้ภายในไม่กี่สัปดาห์หากไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม สำหรับรุ่นโรตารีสกรู ระบบควบคุมของเครื่องอัดอากาศแบบสกรูเคลื่อนที่ยังมีเซ็นเซอร์ความแตกต่างของตัวกรอง ซึ่งจะแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานเมื่อตัวกรองไอดีสกปรก ซึ่งเป็นสิ่งที่มองข้ามได้ง่ายในสภาพแวดล้อมของเหมืองที่เต็มไปด้วยฝุ่น แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาการไหลของอากาศที่สม่ำเสมอ

แน่นอนว่า ไม่มีกลไกใดที่สมบูรณ์แบบ และผู้ปฏิบัติงานในเหมืองต้องเผชิญกับความท้าทายทั่วไปเกี่ยวกับการควบคุมการไหลของอากาศในหน่วยเหล่านี้ สาเหตุที่ใหญ่ที่สุดคือการแทรกซึมของฝุ่น ซึ่งอาจทำให้วาล์วทางเข้าติดหรือเซ็นเซอร์ควบคุมอ่านค่าไม่ถูกต้อง นั่นคือเหตุผลที่คอมเพรสเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหมืองทั้งหมดที่ฉันจัดหามีระบบทำความสะอาดล่วงหน้าที่จะกำจัดอนุภาคฝุ่นขนาดใหญ่ 90% ก่อนที่อากาศจะไปถึงคอมเพรสเซอร์ ควบคู่ไปกับกำหนดการเปลี่ยนตัวกรองปกติที่ระบบควบคุมจะติดตามและแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงาน ความท้าทายอีกประการหนึ่งคืออุณหภูมิสุดขั้ว: ในเหมืองลึก อุณหภูมิโดยรอบอาจสูงถึง 120°F ซึ่งจะลดความหนาแน่นของอากาศ ระบบควบคุมจะปรับวาล์วทางเข้าโดยอัตโนมัติเพื่อให้เปิดกว้างขึ้นในสภาวะเหล่านี้เพื่อชดเชยอากาศที่บางลง ทำให้มั่นใจได้ว่าอากาศอัดที่มีปริมาตรเท่ากันจะไปถึงแนวเหมืองเหมือนกับที่อุณหภูมิพื้นผิวเย็นกว่า

ฉันใช้เวลารอบๆ เหมืองมามากพอแล้วที่จะรู้ว่าอุปกรณ์ที่ดีที่สุดคือสิ่งที่คุณไม่สังเกตเห็นจนกว่ามันจะใช้งานไม่ได้ คนขุดแร่ไม่สนใจว่าคอมเพรสเซอร์จะควบคุมการไหลของอากาศอย่างไร เพียงแต่ว่าทะลุทะลวงมีแรงดันเพียงพอที่จะเจาะผ่านหินเมื่อพวกเขาต้องการ แต่ในฐานะซัพพลายเออร์ ฉันใส่ใจเพราะความน่าเชื่อถือคือสิ่งที่ทำให้เหมืองปลอดภัยและสร้างผลกำไร กลไกการควบคุมการไหลของอากาศของเครื่องอัดอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยทุ่นระเบิดเป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบของการออกแบบทางอุตสาหกรรมในการสร้างสมดุลระหว่างความแม่นยำทางวิศวกรรมกับการใช้งานจริง ไม่ใช่เพียงระบบกลไกเท่านั้น แต่ยังเป็นแกนหลักที่สนับสนุนการดำเนินงานทุกส่วนของเหมือง ตั้งแต่ความปลอดภัยของพนักงานไปจนถึงลำดับเวลาการผลิต

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับเครื่องอัดอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยเหมือง ไม่ว่าจะเป็นการขุดใต้ดิน การขุดหินที่พื้นผิว หรือการปฏิบัติงานในหลุมเจาะ การทำความเข้าใจว่าการควบคุมการไหลของอากาศทำงานอย่างไรเป็นกุญแจสำคัญในการเลือกหน่วยที่เหมาะสม คอมเพรสเซอร์ที่มีขนาดใหญ่เกินไปจะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง คอมเพรสเซอร์ที่มีขนาดเล็กเกินไปจะทำให้เครื่องหยุดทำงาน และคอมเพรสเซอร์ที่มีระบบควบคุมที่ล้าสมัยจะประสบปัญหาในการปรับให้เข้ากับสภาพของเหมือง ฉันเคยร่วมงานกับเหมืองทุกขนาด ตั้งแต่การปฏิบัติงานช่างฝีมือเล็กๆ ไปจนถึงบริษัทเหมืองแร่ข้ามชาติขนาดใหญ่ เพื่อจับคู่กับคอมเพรสเซอร์ที่มีกลไกการควบคุมการไหลของอากาศได้รับการปรับแต่งให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของพวกเขา

หากคุณต้องการอัพเกรดคอมเพรสเซอร์ปัจจุบันของคุณหรือลงทุนในหน่วยใหม่สำหรับเหมืองของคุณ อย่าลังเลที่จะติดต่อเพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องการเครื่องอัดอากาศแบบพกพาที่ขับเคลื่อนด้วยดีเซลสำหรับการใช้งานชั่วคราว เครื่องอัดอากาศแบบเจาะหลุมเจาะสำหรับการเจาะลึก หรือเครื่องอัดอากาศสำหรับการขุดที่มีการบูรณาการ SCADA ขั้นสูง ฉันสามารถช่วยคุณค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับไซต์ของคุณได้ นอกจากนี้เรายังมีเครื่องอัดอากาศแบบพกพาสำหรับเหมืองหินสำหรับการใช้งานบนพื้นผิวและเครื่องอัดอากาศแบบสกรูโรตารีเคลื่อนที่สำหรับการตั้งค่าที่ยืดหยุ่นและมีความต้องการสูง ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับการควบคุมการไหลของอากาศที่ออกแบบมาเพื่อให้เหมืองของคุณทำงานได้อย่างราบรื่น ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพ

อ้างอิง

1. การออกแบบเครื่องอัดอากาศของฉันและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการปฏิบัติงาน สภาระหว่างประเทศว่าด้วยเหมืองแร่และโลหะ ปี 2022
2. กลไกควบคุมการไหลของอากาศแบบสกรูโรตารี, สถาบันก๊าซอากาศอัด, 2021
3. การควบคุมสิ่งแวดล้อมสำหรับคอมเพรสเซอร์สำหรับการขุดใต้ดิน, วารสารการวิจัยความปลอดภัยและสุขภาพของฉัน, 2020
4. การรวมไดรฟ์ความเร็วตัวแปรสำหรับเครื่องอัดอากาศอุตสาหกรรม ธุรกรรม IEEE ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ปี 2023
5. การใช้งานคอมเพรสเซอร์แบบพกพาในการทำเหมืองบนพื้นผิวและใต้ดิน นิตยสารวิศวกรรมเหมืองแร่ ปี 2022