Проектирование электроснабжения цехов обогатительных фабрик

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 
 
СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ   
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  ЦЕХОВ   
ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ  ФАБРИК 
 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской 
Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного 
пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 
(специальности) «Горное дело» (специализация «Электрификация и автоматизация горного производства»), рег. № 51-16/410 от 30.03.2014 г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2014 

УДК 621.31:622.7 
ББК  31.29 
Г667 
 
Р е ц е н з е н т ы:  
Г. П. Корнилов, д-р техн. наук, проф., зав. каф. «Электроснабжение 
промышленных предприятий» Магнитогорского государственного 
технического университета им. Г. И. Носова; 
Е. Я. Омельченко, д-р техн. наук, доц. каф. «Автоматизированный 
электропривод» Магнитогорского государственного технического 
университета им. Г. И. Носова;  
М. А. Комаров, главный энергетик ОАО «РУСАЛ – Ачинск»  
 
 
 
 
 
 
Герасимов, А. И. 
Г667 
 
Проектирование электроснабжения цехов обогатительных 
фабрик : учеб. пособие / А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2014. – 304 с. 
ISBN 978-5-7638-3023-1 
 
Изложены вопросы расчета электрического освещения, построения схем 
электроснабжения цехов, расчета электрических нагрузок, токов короткого 
замыкания, выбора трансформаторов, кабельных линий и шинопроводов 
электрооборудования. Приведены расчеты релейной защиты, защиты от однофазных замыканий на землю, перенапряжений, зануления и заземления 
электроустановок. Даны справочно-информационные материалы. 
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки (специальности) «Горное дело» (специализация «Электрификация 
и автоматизация горного производства»), а также может быть полезно инженерно-техническим работникам цехов обогатительных фабрик, проектировщикам электрооборудования. 
 
Электронный вариант издания см.: 
УДК 621.31:622.7 
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 31.29 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-3023-1 
© Сибирский федеральный  
университет, 2014 

Введение 

3 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Целью настоящего пособия является оказание помощи студентам 
в принятии решений по расчетам, поиску технической информации, 
оформлению проектных решений при проектировании электроснабжения 
цехов обогатительных фабрик. 
Содержание и последовательность глав пособия соответствует порядку выполнения курсовых и дипломных проектов: излагаются теоретические положения и требования к содержанию и оформлению проектов, 
приводятся примеры расчетов, справочный материал. 
В проектах все технические решения по выбору схем электроснабжения, электрооборудования и проводников электрических сетей должны 
сопровождаться экономическими обоснованиями. Методика техникоэкономических обоснований описана в [2] и в данном пособии не приводится. 
Задание на выполнение проекта электроснабжения цеха выдается 
преподавателем на основе информации, собранной студентом на действующем предприятии. Определяющими факторами при этом являются 
особенности технологии, характеристики источников питания и потребителей электроэнергии.  
Проекты электроснабжения цехов должны удовлетворять требованиям 
«Правил устройства электроустановок» [1], ГОСТам, СНиПам, ВСН, СН, 
стандартам ИСО. 
 
 
 

Проектирование электроснабжения цехов обогатительных фабрик 

4 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ  
И  СХЕМЫ  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 
ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ  ФАБРИК 
 
 
1.1. Общие сведения об обогатительных фабриках 
 
На обогатительных фабриках перерабатываются (обогащаются) руды 
цветных металлов (медные, медно-никелевые, свинцово-цинковые, вольфрам-молибденовые, оловянные, золотосодержащие и др.), руды чёрных металлов (железные, марганцевые, хромовые), неметаллические полезные 
ископаемые 
(фосфорные, 
калийные, 
графитовые 
и 
прочие 
руды 
и материалы) и угли. 
В зависимости от процессов переработки различают обогатительные 
фабрики: дробильно-сортировочные, промывочные, гравитационные, флотационные, магнитного обогащения, комбинированных технологий. Горная масса на обогатительной фабрике проходит процессы дробления, грохочения, измельчения, классификации, основного обогащения полезных 
ископаемых с выделением концентратов и отходов, обезвоживания и сгущения. Возросшие требования к полноте и комплексности использования 
полезных ископаемых, охране природы вызывают необходимость применять в технологической схеме обогатительных фабрик дополнительные 
процессы по переработке твёрдых отходов и жидких стоков обогатительных 
фабрик с целью доизвлечения полезных компонентов, создания водооборота. Готовый продукт (концентрат) накапливают в бункерах или на складах, 
откуда он поступает на последующую переработку или отпускается потребителю, а отходы в виде водно-песчаной суспензии направляются в отвалы. 
В зависимости от положения обогатительной фабрики относительно 
сырьевой базы различают: индивидуальные, размещённые рядом с шахтой 
или рудником; групповые, расположенные вблизи одной из наиболее 
мощных шахт для обогащения полезных ископаемых группы шахт; центральные для обогащения полезных ископаемых шахт, территориально не 
связанных с обогатительными фабриками; размещаемые (как правило, на 
правах цеха) у потребителя, например, при коксохимических заводах.  
Различают обогатительные фабрики вертикального, горизонтального 
и ступенчатого территориального расположения. Для вертикального расположения характерна самотёчная система внутрифабричного транспортирования материала (в практике встречается редко из-за циркулирующих 
нагрузок); для горизонтального – разветвлённо-механизированная система 
транспорта (применяется редко, так как требует большой промышленной 

1. Технологическое оборудование и схемы электроснабжения … 

5 

площадки); для ступенчатого – самотёчно-механизированная система 
транспорта.  
По расположению зданий и сооружений на промышленной площадке 
различают рассредоточенное расположение и объединение зданий в отдельные блоки (секции). Для первого вида характерно большое число отдельных зданий, связанных эстакадами и галереями (дозировочные бункеры, корпус, сушильная установка, погрузочные бункеры). Объединение 
зданий в отдельные блоки позволяет уменьшать территорию промплощадки и протяжённость инженерных коммуникаций и др. 
Особое место на обогатительных фабриках занимают процессы производственного обслуживания (внутрифабричный транспорт сырья и продуктов обогащения, водо- и энергоснабжения, технологический контроль 
продуктов обогащения), а также автоматизированного управления на основе комплексной автоматизации. На обогатительных фабриках выделяют 
отдельные цеха (хозяйства), например хвостовой и реагентный, основным 
назначением которых является обеспечение производственных функций 
транспортировки, складирования отходов, выделение жидкой фазы из них 
и получение осветленной воды для последующего использования ее на 
обогатительной фабрике (хвостовое хозяйство) или подготовки реагентов, 
кондиционирования пульпы (реагентное хозяйство). 
Основные показатели обогатительных фабрик – содержание в концентрате полезного компонента и извлечение полезного компонента из 
руды. 
Технологическая схема, количество и габариты оборудования обогатительных фабрик зависят от ее производительности (в черной металлургии от 7 до 8 млн т/год, в цветной металлургии от 10 до 15 млн т/год, 
в угольной промышленности до 7 млн т/год), состава веществ, физических 
свойств, обогащаемости горной массы и требований к получаемым продуктам обогащения.  
На обогатительных фабриках различаются подготовительные (дробление и измельчение) и основные обогатительные процессы. 
Дробление руды осуществляется в дробилках крупного (щековые 
с простым и сложным движением щеки и конусные), среднего (конусные) 
и мелкого (конусные, валковые и молотковые) дробления. 
Измельчение руд производится в открытом или замкнутом циклах 
в одну или несколько стадий в барабанных цилиндрических мельницах 
с центральной разгрузкой измельченного продукта, с разгрузкой через решетку. Различают стержневые, шаровые, галечные и мельницы самоизмельчения. 
Для основных обогатительных процессов применяются следующие 
машины и механизмы (табл. 1.1):  

Проектирование электроснабжения цехов обогатительных фабрик 

6 

• промывочные машины (грохоты, скрубберы-бутары);  
• отсадочные машины (поршневые и беспоршневые с подвижным 
решетом, беспоршневые пневматического действия, диафрагмовые);  
• магнитные сепараторы (для обогащения сильномагнитных или 
слабомагнитных руд в водной или воздушной среде); 
• флотационные машины (механические, пневматические, аэролифтные); 
• оборудование непрерывного транспорта (ленточные и скребковые 
конвейеры, ковшовые элеваторы); 
• питатели (тяжелые пластинчатые, ленточные, вибропитатели, дисковые); 
• смесители (барабанные, роторные); 
• окомкователи (чашевые, барабанные); 
• агломерационные машины; 
• обжиговые машины; 
• вагоноопрокидыватели; 
• насосы; 
• вентиляторы; 
• аглоэксгаустеры; 
• вентиляторы; 
• компрессоры; 
• сушильные шкафы; 
• вспомогательное оборудование. 
 
 
Таблица 1.1 
Категории электроприемников (ЭП)  
по надёжности электроснабжения 
 
№ 
Производства, цеха и электроприемники 
Категория 

1 
Пульпонасосные механизмы с быстросхватывающейся 
пульпой 
1 

2 
Питатели 
2 
3 
Сушильные барабаны 

4 
Склады руды и концентрата 

5 
Магнитные сепараторы 

 

6 
Дробилки и конвейеры корпуса среднего дробления 

7 
Агломашины 

8 
Эксгаустеры 

9 
Дымососы 

10 
Грохоты 

11 
Дробилки и конвейеры корпуса крупного дробления 
2*–3 

 
* При трёхсменной работе 

1. Технологическое оборудование и схемы электроснабжения … 

7 

Для обогатительных фабрик характерна значительная энергоёмкость, 
которая зависит от технологической схемы, перерабатываемого сырья и др. 
При переработке углей (коксующихся и энергетических) энергоёмкость составляет – от 7 до 11 кВт·ч/т угля; в цветной металлургии при обогащении 
медных руд– от 15 до 70 кВт·ч/т; в чёрной металлургии для железных руд – 
60–70 кВт·ч/т; при обогащении асбеста – 4 кВт·ч/т. Наибольшая энергоёмкость у обогатительных фабрик с мокрыми и пневматическими процессами 
обогащения. 
Основой для выполнения проекта электроснабжения цеха являются 
планы силовой, осветительной сети и электропроводок, которые выполняются по ГОСТ 21.614–88. Планы позволяют наглядно представлять расположение основных электроприемников, величины нагрузок по отдельным 
районам цеха и расположение подстанций. 
 
 
1.2. Планы электрических сетей цехов 
 
Планы силовой сети и сети освещения обычно выполняются на отдельных чертежах. Однако при небольшой насыщенности цеха электроборудованием возможно выполнение совмещенных планов. Планы чаще всего 
дают в масштабе М 1:100, но в зависимости от величины цеха и его насыщенности оборудованием их можно изображать в М 1:50, М 1:200. На планах 
тонкими линиями показывают предельно упрощенно строительную часть 
здания с нумерацией его осей и контуры технологического оборудования.  
Несмотря на упрощенность изображений, проектировщик должен 
иметь полное представление о конструкции здания: расстановке колонн, 
конструкциях ферм, перекрытий, стен и перегородок. Все эти и другие необходимые сведения о конструкции здания, технологическом оборудовании, характеристике помещений (сухие, влажные, пожароопасные, взрывоопасные, с химически активной средой) даются в пояснительной записке. 
Электроприемники, питающие и распределительные сети, распределительные силовые пункты, шинопроводы, троллейные линии и магистрали заземления изображают на планах в соответствии с ГОСТ 21.614–88 
(табл. П.1.1) таким образом, чтобы все условные обозначения четко просматривались. При этом считается допустимым проводить линии осветительной сети (а иногда и силовой) через контуры технологического оборудования. Распределительную сеть, идущую в трубах в полу, показывают по 
кратчайшим расстояниям. 
Расположение шинопроводов в цехе зависит от степени защиты оболочек и местных условий. В отдельных обоснованных случаях в помещениях с нормальной средой магистрали могут выполняться в виде открытых 

Проектирование электроснабжения цехов обогатительных фабрик 

8 

токопроводов (голых магистралей), проложенных на изолирующих опорах 
по нижнему поясу ферм. Открытые токопроводы обладают большим индуктивным сопротивлением и, следовательно, большими величинами потерь напряжения. 
Если имеются пространственно сложные сетевые узлы, для представления о которых одного плана недостаточно, то дают необходимые 
разрезы здания или его конструктивных элементов. 
Трассу линий показывают с подробными указаниями о способах 
прокладки отдельных участков горизонтальными и вертикальными привязками электроприемников, аппаратов и осей трасс.  
Кроме условных обозначений оборудования на плане силовой или 
осветительной сети даются надписи и необходимые пояснения, например 
наименования производственных и вспомогательных помещений, изображенных на чертежах. 
У нанесенного на план условного обозначения приемника электрической энергии (силовой распределительный шкаф, электродвигатель, электропечь) в числителе указывается номер электроприемника, а в знаменателе – номинальная мощность. Нумерация электроприемников выполняется 
слева направо, сверху вниз. Для многодвигательного привода в знаменателе указывается мощность всех двигателей в виде суммы, например  
 

38
5 12
0,5
+
+
 или 
38
17,5
∑
. 

 
Все узлы питания и управления электроприемниками – распределительные пункты (РП), щитовые станции управления двигателями (ЩСУ) – 
должны иметь буквенные обозначения и порядковый номер. Шкафы распределительных устройств на планах нумеруются слева направо и сверху 
вниз, в порядке возрастания их номеров и, по возможности, каждый в своем отделении, участке, зоне. 
Как правило, в крупных цехах оборудование находится на разных 
отметках. На рис. 1.1 представлен пример плана силовой сети цеха измельчения золотоизвлекательной фабрики. Всё технологическое оборудование 
и комплектная трансформаторная подстанция ТП12 находятся на отметке 
0.000, распределительное устройство 6 кВ находится на отметке 4.800, 
а щитовые станции управления низковольтными двигателями и щиты освещения на отметке 9.600.  
В учебных проектах допускается всё оборудование размещать на одной отметке (рис. 1.2). 
Для объектов с поточно-транспортной технологией нумерация электроприемников, кроме порядковых цифровых обозначений, должна содержать также и нумерацию участков поточно-транспортных систем (ПТС).  

а 
Рис. 1.1. План силовой сети цеха измельчения: а – отметка 0.000; б – отметки 4 800 и 9 600 
(см. также с. 10). На с. 10 Рис. 1.1. Окончание