Шкафове за електрозахранване и управление в минната индустрия

• Дори и минимално количество прах и влага може да причини значителни щети по сложните електрически или комуникационни схеми, което да доведе до скъпи ремонти и удължаване на времето на престой
  
  
• Шкафовете трябва да защитават надеждно електрооборудването и да гарантират безопасността на персонала
  
  
• Предимство на уплътненията, които се нанасят директно върху конструкцията, е прецизното контролиране на количеството и полагането, както и оформянето в необходимата линия

Работната среда с най-висок риск от инциденти, свързани с електрозахранването, са мините - статистиката сочи, че те са най-опасното място за използване на електрическа енергия. Всъщност процентът на смъртност в минната индустрия вследствие на взаимодействие с електрически ток е 8 – 12 пъти по-висок, отколкото в други индустрии. Три от всеки четири наранявания в минното дело са свързани с електричество. Освен опасност за здравето неизправностите в електрическата или контролната система са честа причина за спирания и престой на оборудването. В голяма степен тези обстоятелства се дължат на спецификата на минната среда и необходимостта да се вземат предвид редица нейни фактори, за да се подбере подходящо оборудване, което да е устойчиво в тези тежки индустриални условия.

Електричеството обаче е необходимо зло, затова трябва да се вземат мерки за смекчаване на рисковете, свързани с използването на електричество в мините. Важна роля в осигуряването на качествено и надеждно обезопасяване на електрическото и контролното оборудване играят шкафовете за електрозахранване и управление, които обслужват инфраструктурата.

Производителите на шкафове на пазара насочват все повече усилия в разработването и внедряването на системи за управление на безопасността и здравето в работна среда. В особено висока степен това касае и специализираните шкафове за минната промишленост. Тези системи включват установяване на бизнес стандарти за здраве и безопасност и поддържащи процедури, практики, насоки и информация. Ключов аспект на този подход е възприемането на процес на управление на риска за идентифициране, оценка, контрол и мониторинг при производството на шкафове. Изключително полезен инструмент в тази задача е въвеждането на система за осигуряване на качеството, която включва всички аспекти на осигуряването на здравословни и безопасни условия на труд, включително цели, ключови показатели за ефективност, за да може подобряването на операциите да се превърне в непрекъснат процес.

Фактори на минната среда и приложими стандарти

Директивата ATEX влиза в сила на 1 юли 2003 г. Тя предшества директива 2014/34/ЕС от 20 април 2016 г. Директивата гарантира, че оборудването, предназначено за използване в среда, където може да възникне потенциално експлозивна атмосфера, няма да стане източник на искра или възпламеняване. По-конкретно, ATEX следи за това оборудването да е проектирано така, че да отговаря на съответните съществени изисквания за безопасност от експлозия.

Тя определя основните изисквания за здраве и безопасност и процедурите за оценка на съответствието, които трябва да се прилагат преди пускането на продуктите на пазара на ЕС. Тя е в съответствие с новата политика на законодателната рамка и е приложима от 20 април 2016 г., заменяйки предишната Директива 94/9/ЕО.
Съгласно ATEX за продукт за електрическо свързване се изискват следните “специални условия на използване”: “Оборудването се инсталира и използва в шкаф с клас на защита най-малко IP65. Оборудването трябва да се монтира в зона с по-малък риск от механично въздействие”.

Друг приложим стандарт, чиито изисквания стриктно следва да се съблюдават, е IEC 62208 относно шкафове за разпределителна и контролна апаратура с ниско напрежение.
Този стандарт определя общите дефиниции, класификации, характеристики и изисквания за изпитване на шкафове, които да се използват като част от разпределителни и управляващи съоръжения (например в съответствие със серията стандарти IEC 61439), чието номинално напрежение не надвишава 1000 V променлив или 1500 V постоянен ток и са подходящи за приложения навън и на закрито.

В много подземни мини има наличие на запалими газове и прах, който в аерозолно състояние може да доведе до прахова експлозия. Освен това в рудници с висока твърдост на скалния масив добивът се извършва чрез пробивно-взривни работи, които могат да засегнат електрически и контролни шкафове, намиращи се в близост до забоя. Едно важно изискване към оборудването за минната индустрия е то да бъде във взривозащитено изпълнение.

Друг риск крие изборът на неподходящо за дадено приложение оборудване. Шкафовете се позиционират в онези участъци на мината, където се развива интензивна дейност, тъй като това са точките, в които е необходимо електрическо захранване, контролна апаратура или автоматизация за дадено оборудване в текущия момент. Логично, това са и местата, където трафикът на подвижна минна техника е засилен. Също така съществува реална опасност върху шкафа да паднат отломки от тавана в подземни мини. За да се защити електрическото оборудване при изработването на шкафовете, се влагат материали с висока устойчивост на механичен удар и въздействие, така че да бъде трудно да бъдат огънати или деформирани. Много често това са различни легирани стомани, но се предлагат и други варианти.

Различни условия на околната среда като влага, висока киселинност, вибрации и температура поставят други предизвикателства пред устойчивостта и здравината на шкафовете за електрозахранване и управление на оборудването в мините.

Характеристики на шкафовете за минна индустрия

Прахът и водата, екстремните температури и големите амплитуди и замърсявания – всички тези фактори са честа заплаха за електрообзавеждането и автоматизацията в минна среда. Шкафовете трябва да защитават надеждно електрооборудването и да гарантират безопасността на персонала. За тази цел се използват материали и покрития от висок клас, като например специални PVC покрития за защита от корозия или неръждаема стомана, уплътнения за защита от проникване на прах или течности (минимум клас на защита IP66). Различните проходи за кабелите, втулки и маншони за конектори също трябва да се характеризират с висока устойчивост на химикали и влияния на околната среда. Ергономията и удобството на работа за инсталатора или техника също са фактори, които не трябва да се подценяват.

Възможността за бързо и лесно извършване на инспекции, подмяна или друга манипулация на оборудването в шкафа намалява риска от инциденти и човешки грешки.

За агресивни и тежки условия на експлоатация се разработват решения, при които преди всичко здравата конструкция е от първостепенно значение. Стандартни предложения в този сегмент при неспецифични изисквания на приложението са изработени от материал с дебелина 2 мм. Покривната част на корпуса може да бъде скосена под ъгъл 30°, така че да се образува практичен наклон, който гравитачно да предотвратява натрупване на отломки от тавана или други обекти, случайно попаднали върху шкафа. Цялостното заваряване на елементите при сглобяването на шкафа гарантира висока защита и дълъг експлоатационен срок.

Класът на защита, който да гарантира необходимата устойчивост, трябва да бъде минимум IP66. Самопочистващата се наклонена горна плоскост също е практична особеност, която не трябва да се подценява. Моделите прибиращи се ръкохватки със заключване спестяват много механични щети от преминаваща механизация, защото придават изчистена линия на конструкцията и дори при невнимателно преминаване, вероятността да бъде ударена и изкривена е много по-малка. Най-често ръкохватките са хромирани. Продуктовите линии от самостоятелни електрически шкафове за подов монтаж с повдигащи се или свалящи се врати имат за цел да улеснят инсталирането на табла с апаратура вътре в шкафа. Техниците могат да свалят вратите на шкафа за секунди, благодарение на новост в конструкцията на пантите, която спестява много усилие в сравнение с демонтажа при стандартни модели. Също толкова бързо вратите може да се инсталират отново, за да се осигури защита и сигурност. Нововъведението са специални щифтове, изработени от здрава неръждаема стомана 316. Фиксираща скоба придържа всеки щифт към пантите на шкафа, така че той не може да се загуби, когато вратата бъде свалена. Самите панти са скрити отзад на вратите. Вратите трябва да могат да се отварят широко, например подходящ ъгъл на отваряне е 170°.

Материали за шкафове за минната индустрия

За да защитят чувствителното електрооборудване или контролна апаратура, индустриалните шкафове изискват напълно непроницаеми уплътнения, които да предотвратят проникването на външни замърсители. Дори и минимално количество прах и влага може да причини значителни щети по сложните електрически или комуникационни схеми, което да доведе до скъпи ремонти и удължаване на времето на престой. За да се намали този риск, е важно правилно да се монтират подходящите уплътнения, особено в специфични промишлени среди, каквато е минната, където шкафовете са изложени на много различни замърсители.

Дори когато видимо уплътнението е здраво и неприкосновено, проблемите могат да убягнат на невъоръженото око. Поради тази причина е особено важно да се използва уплътнителен материал, предназначен за шкафове. И все пак дори перфектно изрязаното и залепено уплътнение има потенциала да се отлепи и да допусне навлизане на замърсители от външната среда. Ето защо много компании разчитат на уплътнения, които се нанасят директно върху конструкцията. Те осигуряват безупречно изолиране, съобразно конкретната форма на шкафа за безпроблемно прилягане и прилепване. Степента на защита, която се постига с този тип уплътнение е IP66 съгласно IEC 62208 – пълна защита срещу прах и проникване на водни пръски. Един много добър избор са полиуретановите уплътнения.

Предимство на този тип уплътнения е прецизното контролиране на количеството и полагането, както и оформянето в необходимата линия. Материалът се разпределя много по-ефективно в сравнение със залепващите уплътнения дори и върху конструкции със сложна форма. Отнема много по-малко време, тъй като елиминира работата по нарязване и налагане на залепващи се уплътнения. Компонентите могат да се разглобяват и сглобяват, без да се засяга целостта на уплътнението. Тези уплътнения се прилагат за стомана, алуминий, боядисани повърхности, повърхности с покрития, пластмаси и други различни основи. Надеждността му се доказва в особено изразена степен при триизмерни сложни уплътняващи контури. Също така дава възможност за съотношение височина към ширина 1:2.

Важни характеристики на уплътнението са то да притежава отлична топлинна устойчивост, за да може същевременно ефективно да изолира средата във вътрешното пространство на шкафа. Новите решения на пазара предлагат отлични качества при минимална дебелина на уплътняващия слой. Един такъв продукт например съчетава сърцевина от разпенен полиетилен с двустранна армираща алуминиева облицовка.
По този начин се постига отлична изолация на пари и висок клас на пожаробезопасност – клас А, клас 1.

Поради честата експозиция на външно въздействие (химически агресивни условия, корозия, влага, механичен удар), механичната якост на шкафовете в минната индустрия трябва да бъде оптимална. В зависимост от приложението трябва да се има предвид различен химичен състав, от което основно зависи устойчивостта на корозия. По този критерий неръждаемата стомана превъзхожда повечето други материали. Освен това сред основните причини тя да е предпочитаният избор са по-високата механична якост от други материали, широкият диапазон от работни температури (-40°C/+80°C), лесното формоване, а за някои приложения важно качество е и хигиеничността поради свойството й да позволява лесно почистване.

304 и 316 са видове аустентитна стомана и са двете разновидности, които се използват най-често в производството на шкафове, когато се цели устойчивост на корозивно, агресивно и механично въздействие. Те съдържат до 0,25% въглерод. Характеризират се с високо съдържание на хром и никел – 7% – 30% хром и 6% – 36% никел, като неръждаемата стомана 316 съдържа по-високи нива на хром и предлага по-добра устойчивост на корозия спрямо 304. Химичният състав, механичните свойства, заваряемостта и устойчивостта на корозия/окисляване на стомана 304 са много добри и в същото време тя има относително ниска цена. Има отлични свойства при ниска температура и реагира добре на студена обработка. Заради добрите си корозионно- и топлоустойчиви свойства стомана 304 се използва широко в минната промишленост.

В общия случай 304 осигурява достатъчно адекватна защита, но при силно окисляващи среди е препоръчително да се използва неръждаема стомана тип 316. Тя съдържа молибден в състава си и е втората най-употребявана неръждаема сплав след тип 304, тъй като има по-добра устойчивост на корозия в сравнение с тип 304, като съдържанието на молибден я прави устойчива на корозия и в хлоридна среда. Има отлични механични характеристики и много добра заваряемост.