Une mine adopte les nouvelles technologies pour s'éclairer

Une mine adopte les nouvelles technologies pour s'éclairer

Solutions

Résultats

  • Économies s'élevant à environ 3 000 $ par mois grâce à la commande des moteurs avec des variateurs de fréquence
  • Coûts de maintenance réduits par rapport au système précédent
  • Une réduction de la consommation énergétique a permis une exploitation minière plus durable
  • Bruit réduit à 15 décibels
  • Température et pression réduites

Les variateurs de fréquence Allen-Bradley aident les mines à réduire leur consommation d'énergie ainsi que les temps d'arrêt imprévus

Contexte

Les familles et les entreprises des plaines de l'Ouest dépendent de l'énergie issue des mines de charbon du Wyoming.

Chaque année, la mine livre environ six millions de tonnes de charbon par train aux entreprises membres pour produire de l'électricité.

L'électricité chauffe les habitations, alimente les usines et les appareils numériques.

Pour créer cette énergie, le charbon brut est extrait des deux mines à ciel ouvert par d'énormes excavateurs à pelle traînante, puis il est chargé dans des camions à benne.

Les camions déchargent leurs cargaisons noires dans des broyeurs, où elles sont réduites en petits morceaux. Ensuite, le charbon broyé est déplacé par convoyeurs à bande vers des silos de stockage.

Le réseau de convoyeurs façonne le « système circulatoire » de l'opération et livre le charbon des broyeurs aux centrales de préparation, où il est nettoyé et filtré.

Il est ensuite transporté vers des silos de stockage, puis dans les wagons. Les convoyeurs sont propulsés par de puissants moteurs qui déplacent le charbon de plus de 300 mètres par minute.

Défi

Le système de convoyage initial a été construit au début des années 1980 et l'équipement était loin d'être optimal. Le système consommait d'importantes quantités d'électricité, n'était pas fiable et engendrait un vacarme assourdissant, particulièrement à l'arrêt et au démarrage.

Dans la mesure où 2 250 tonnes de charbon sont transportées par heure, 24 heures par jour, l'opération nécessite un équipement fiable afin de pouvoir garantir la livraison du charbon aux personnes qui en dépendent.

La fiabilité est devenue encore plus cruciale avec la construction d'une centrale sur site qui allait dépendre du flux régulier de charbon.

Afin de réduire les coûts d'exploitation et la consommation d'énergie, l'équipe de la mine a analysé la consommation électrique. Ils ont tout d'abord examiné les équipements qui propulsent les convoyeurs à bande.

Le système hydraulique des moteurs des convoyeurs à bande était mécanique et s'usait donc beaucoup, ce qui augmentait les coûts de maintenance.

Le dispositif de couplage fluidique faisant partie du système hydraulique était capricieux. En plus d'être à l'origine de nombreux temps d'arrêt du convoyeur, il était bruyant, peu fiable et consommait énormément d'énergie.

Les température et pression élevées relatives au système hydraulique présentaient également des risques pour le personnel de maintenance. L'équipe d'ingénierie savait qu'il fallait se débarrasser du dispositif de couplage fluidique et que l'automatisation serait un élément essentiel pour apporter les solutions et les résultats escomptés.

Solutions

Après évaluation des différentes options et concertations avec ses homologues du secteur, l'équipe décida d'installer les variateurs de fréquence Allen-Bradley® PowerFlex® 7000 sur les convoyeurs à bande.

Dans la mesure où les variateurs de fréquence contrôlent plus précisément la vitesse des moteurs, ils ont besoin de moins d'énergie que les systèmes hydrauliques.

Pour les convoyeurs à bande, par exemple, les variateurs de fréquence peuvent réduire la puissance de démarrage de 650 % de FLA, typique d'un démarrage direct, à 150 % de FLA, typique d'un démarrage VFD avec courant limité, tout cela sans avoir besoin d'une conception de rotor spéciale.

En parallèle, le couple de démarrage peut augmenter d'environ 150 % de couple à pleine charge.

En utilisant des rampes d'accélérations linéaires ou en S, la courroie peut démarrer sans entraîner de chute de tension excessive, tout en protégeant le système de transmission mécanique, notamment les boîtes de vitesses et les systèmes de tension de la courroie, du couple de décrochage du moteur.

Une régulation continue de la vitesse peut être utilisée pour répartir la charge de la courroie. Ceci aide les exploitants miniers à faciliter le démarrage des moteurs ou à ralentir la vitesse du convoyeur à bande, par exemple lorsqu'un problème survient dans la mine et interrompt la livraison du charbon.

L'installation de variateurs a commencé au début du réseau du convoyeur à bande. Depuis, les variateurs ont été ajoutés par étapes aux sections suivantes du réseau du convoyeur, par exemple entre le broyeur et l'usine de préparation.

Rockwell Automation a également installé des appareils Allen-Bradley PowerMonitor afin que les responsables puissent suivre la consommation énergétique en temps réel.

Résultats

Les bénéfices réalisés par la mine ont dépassé toutes les attentes. L'installation de nouveaux variateurs a considérablement réduit le bruit sur le site et il y a surtout nettement moins de temps d'arrêt.

Bien que les exploitants miniers n'aient pas encore calculé l'amélioration des temps d'arrêt, le fonctionnement de la mine est sans aucun doute plus régulier, avec moins de temps d'arrêt. Pour l'instant, les chiffres sur la consommation électrique parlent d'eux-mêmes : la mine économise environ 3 000 $ par mois.

La capacité de la mine à pouvoir déplacer le charbon de manière plus efficace et à remplir les wagons plus précisément constitue un avantage secondaire offert par une meilleure commande des convoyeurs.

Sur des tonnes de charbon, le mine obtient une précision de plus ou moins 45 kg.

Suite à cette réussite, l'équipe prévoit d'installer les variateurs de fréquence sur le reste des convoyeurs à bande pour exploiter ces avantages supplémentaires dans toute la mine.

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l'utilisation par ce client des produits et services de Rockwell Automation, conjointement à d'autres produits. Les résultats peuvent varier selon le client.

Informations relatives aux marques commerciales : Allen-Bradley, PowerMonitor et PowerFlex sont des marques commerciales de Rockwell Automation Inc.

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