Power cycle of underground loader

• Autorzy: Partyka J.

Warianty tytułu

PL

Przebieg zużycia mocy przez podziemną ładowarkę

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A power cycle for a large underground loader is developed using experimental data. Power measurements are taken by directly hooking up a computer to the electronic control module of the engine and recording the torque and rpm while the loader is working under normal condition. A power cycle for the engine is then calculated correlating these two parameters. Results showed that the average power requirement for the loader while tramming with an empty bucket was 155 kW. During the duration of this operation, the loader had an energy expenditure of 31 MJ. When mucking, the average power of the loader was 216 kW, while expending 18 MJ of energy. Tramming with a full bucket required the loader to expend 40.5 MJ with an average power output of 174 kW. For one complete cycle, the energy storage requirement of the power supply is 95 MJ, with an average power output of 174 kW and a peak power output of 216 kW.

PL

Produkcja energii elektrycznej w chemicznych ogniwach paliwowych (fuel cells) jest procesem, w którym jedynymi ubocznymi produktami są woda i minimalna ilość energii cieplnej. Procesowi chemicznemu nie towarzyszy formowanie się szkodliwych gazów podobnych do tych, które wydzielane są w czasie procesu spalania paliwa w silnikach dieslowskich. Fakt ten sprawia, iż prowadzone są intensywne próby zastąpienia silnika spalinowego w niektórych podziemnych maszynach górniczych przez ogniwo chemiczne. Powszechnie uważa się, iż wyeliminowanie szkodliwych gazów spalinowych umożliwi efektywne przewietrzanie kopalń za pomocą mniejszej ilości powietrza, a zatem bardziej ekonomicznie. Prowadzone badania naukowe koncentrowane są na wyprodukowaniu ogniw chemicznych stosownych do zasilania średniej ładowności ładowarek podziemnych. Zakłada się, iż zdolności produkcyjne oraz manewrowość ładowarek wyposażonych w ogniwa paliwowe i silnik spalinowy są identyczne. Oczekuje się ponadto, iż ładowarki z ogniwem chemicznym będą bardziej ekonomiczne niż ładowarki o tej samej ładowności, lecz wyposażone w silnik spalinowy czy ogniwo galwaniczne (tabl. 1). W artykule przedstawiono i przeanalizowano eksperymentalne dane pomierzone w czasie pracy dużej pojemności ładowarki, wyposażonej w silnik dieslowski (rys. 1), transportującej urobek w kopalni miedzi i niklu. Wyniki badań wykorzystane zostały do opisu cyklu zużycia mocy silnika i do obliczania pojemności energetycznej ogniwa chemicznego, niezbędnej do ukończenia pełnego cyklu pracy ładowarki. Dane dotyczące mocy rejestrowane były przez komputer podłączony bezpośrednio do elektronicznego modułu kontrolnego silnika. Moc użytkowa silnika obliczana jest na bazie momentu obrotowego i prędkości obrotowej, parametrów mierzonych podczas aktualnej pracy ładowarki. Typowy cykl ruchu ładowarki (rys. 2, 4, tabl. 2) wyróżnia etapy takie jak postój, ruch do przodu bez ładunku, ładowanie, powrót z ładunkiem i wyładowywanie. Elektroniczny moduł kontrolny umożliwiał pomiar obciążenia mocy (rys. 7), obroty i moment obrotowy silnika (rys. 6) oraz zużycie paliwa (rys. 5). Przy kompletnym wykorzystaniu modułu silnika komputer rejestruje także parametry charakteryzujące ruch ładowarki, w tym prędkość, postój, ruch do przodu i ruch wsteczny. Końcowe wyniki wskazują, iż ładowarka zużywała średnio 155 kW i 31 MJ podczas ruchu bez ładunku, 216 kW i 18 MJ podczas operacji ładowania, 174 kW i 40,5 MJ podczas ruchu z pełnym ładunkiem (tabl. 6). Kompletny cykl ładowarki wymaga zakumulowania 95 MJ energii, której średnie i maksymalne zużycia wynoszą odpowiedno 174 kW i 216 kW (tabl. 7).

Słowa kluczowe

EN

power cycle; LHD; fuel cell; ventilation; modelling

PL

podziemna ładowarka; cykl energetyczny; ogniwo chemiczne; wentylacja; symulacja komputerowa

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 48, nr 4
• Strony: 503--520
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Partyka J.

• Laurentian University, School of Engineering, Ramsey Lake Road, Sudbury, Ontario, Canada, P3E2C6

Bibliografia

• [1] Anon, 2001. The development of fuelcell vehicles for underground mines; www.fuelcelltoday.com.
• [2] Anon, 2002. Hydrogen Fuel Cells; www.nrcan.gc.ca/canmct-mmsl.
• [3] Document, 2001. Fuelcell Propulsion Institute, Advanced Underground Vehicle Power and Control: Phase 2, Foundation of Fuel cell Power and Automated Control. Privileged Document.
• [4] Document, 2002. Detroit Diesel Corporation, Brochures - Series 50 and 60 DDEC Engines.
• [5] Gaibler D.W., Miller A.R., 1998: Cost model for fuelcell mine vehicles: conservative analysis of recurring and Capital costs. Fuelcell Propulsion Institute.
• [6] Miller A.R., 2000: Fuel-cell mine vehicle — development and testing. Proceedings of the 2000 Hydrogen Program Review.
• [7] Molier C., Lucks R., 2000. Seminar: Fuel Cells, WS 1999-2000.
• [8] Story G.C., 2000: Hydride bed/fuelcell project. Proceedings of the 2000 Hydrogen Program Review.