Apa Itu Kipas Lombong? Jenis, Fungsi dan Cara Pilih

Apakah itu kipas lombong?

Kipas lombong—yang juga biasa disebut kipas pengudaraan lombong—ialah kipas industri berskala besar untuk kerja perlombongan. Fungsinya ringkas: membekalkan udara segar ke bawah tanah, mengeluarkan gas berbahaya dan habuk, serta mengurangkan haba dan kelembapan. Di lombong arang batu, lombong logam/bukan logam, dan projek terowong, kipas ini memang antara peralatan paling kritikal dalam sistem pengudaraan.

Kalau reka bentuk atau operasi pengudaraan tidak betul, kawasan bawah tanah boleh cepat terkumpul metana, karbon monoksida, karbon dioksida, NO_x, asap bahan letupan dan ekzos enjin diesel. Pada masa yang sama, habuk dan haba sukar dikeluarkan—ini bukan saja menaikkan risiko letupan gas, lemas atau keracunan, malah buat persekitaran kerja makin teruk dan meningkatkan risiko penyakit pekerjaan.

1. Mengapa kipas lombong sangat penting untuk keselamatan lombong?

Sistem pengudaraan lombong sebenarnya ialah satu sistem lengkap yang terdiri daripada kaedah pengudaraan, rangkaian pengudaraan dan kuasa pengudaraan. Ia melibatkan terowong masuk udara, terowong udara balik, syaf pengudaraan, pintu udara, pengawal aliran udara, saluran udara dan struktur lain. Bila digabungkan dengan peralatan seperti kipas utama dan kipas setempat, barulah aliran udara boleh dibekal, dikeluarkan dan diagihkan dengan betul ke setiap kawasan kerja.

Rajah: Skema ringkas sistem pengudaraan lombong. Kipas utama di permukaan membekalkan aliran udara untuk sistem; kipas penggalak tekanan dan kipas setempat di bawah tanah membantu menolak udara ke kawasan yang jauh; udara balik keluar melalui laluan udara balik dan syaf udara balik.

Secara ringkas, peranan kipas lombong dalam sistem termasuk:

• Membekalkan aliran udara segar yang cukup untuk pernafasan pekerja dan menyejukkan peralatan;

• Mengurangkan kepekatan metana, karbon monoksida, asap bahan letupan dan ekzos diesel supaya kekal di bawah had yang ditetapkan;

• Menggunakan halaju udara untuk bawa keluar habuk, asap dan haba, serta mengelakkan kawasan aliran bertakung atau aliran tidak bergerak;

• Menyediakan aliran udara yang stabil dan boleh dilaras untuk menyokong pemantauan gas/CO dan pengudaraan mengikut keperluan (lebih jimat tenaga).

Atas sebab keselamatan, lombong biasanya perlu ada sistem pengudaraan yang lengkap dan boleh dipercayai, susun atur kipas yang munasabah, serta memastikan sistem mampu beroperasi berterusan dan selamat dalam pelbagai keadaan operasi.

2. Jenis kipas lombong mengikut tugas dan lokasi pemasangan

Dalam kerja lapangan, kipas lombong lebih biasa dikelaskan ikut tugas dan lokasi pemasangan, bukan semata-mata ikut jenama atau model.

2.1 Kipas utama (kipas utama lombong)

Rajah: Stesen kipas utama di permukaan—membekalkan aliran udara dan tekanan untuk keseluruhan sistem, serta menjadi sumber kuasa teras pengudaraan.

Kipas utama biasanya dipasang di permukaan berhampiran kawasan syaf atau laluan cerun (bergantung kepada susun atur pengudaraan). Ia ialah kuasa utama sistem pengudaraan seluruh lombong, membekalkan sebahagian besar tekanan dan aliran udara—sebab itu selalu diibaratkan sebagai paru-paru lombong.

Ciri biasa kipas utama:

• Dipasang di rumah kipas permukaan atau di atas asas konkrit; bahagian masuk/keluar lazimnya ada peresap dan penyenyap bunyi;

• Selalunya guna konfigurasi satu beroperasi, satu siap sedia atau dua beroperasi, satu siap sedia untuk lebih boleh dipercayai;

• Dipadankan dengan motor voltan tinggi berkuasa besar; banyak lombong juga guna VFD untuk pengudaraan mengikut keperluan dan jimat tenaga;

• Boleh direka sebagai kipas boleh songsang untuk situasi kecemasan (contohnya pengurusan asap semasa kebakaran).

2.2 Kipas penggalak tekanan (kipas penggalak/kipas siri)

Rajah: Kipas penggalak tekanan di bawah tanah membantu menaikkan tekanan setempat supaya udara boleh sampai ke kawasan kerja yang jauh atau berintangan tinggi.

Kipas penggalak tekanan biasanya dipasang dalam rangkaian pengudaraan bawah tanah dan digunakan secara siri bersama kipas utama. Senang cerita: bila laluan panjang atau rintangan tinggi, kipas penggalak bantu tambah “kuasa tolak” supaya udara cukup sampai ke kawasan yang jauh.

Namun kerana ia mengubah taburan tekanan dalam rangkaian pengudaraan, kalau reka bentuk atau pelarasan tidak tepat, ia boleh ganggu agihan aliran udara dan menyebabkan aliran balik di kawasan tertentu. Jadi, penggunaan kipas penggalak biasanya ada syarat dan pemantauan keselamatan yang lebih ketat.

2.3 Kipas pengudaraan setempat (kipas setempat)

Rajah: Kipas setempat dengan saluran udara menghantar udara segar terus ke muka kerja untuk mengurangkan habuk, asap bahan letupan dan ekzos diesel.

Kipas pengudaraan setempat ialah kipas kecil hingga sederhana yang dipasang dekat dengan muka kerja. Ia biasanya digunakan bersama saluran udara (keluli atau fleksibel) untuk menghantar udara segar terus ke kawasan seperti terowong buntu, muka penggalian atau ruang setempat.

Kipas setempat sangat biasa digunakan untuk:

• Pengudaraan di muka penggalian/muka kerja perlombongan dan terowong kerja;

• Bekalan atau ekzos udara untuk ruang seperti bilik pam dan bilik pencawang;

• Kawasan peralatan yang perlukan kawalan habuk dan suhu (contohnya penghancur atau titik pemindahan bahan).

3. Kipas lombong jenis paksi dan jenis empar

Dari segi arah aliran udara dan struktur impeler, kipas lombong secara umum terbahagi kepada dua kategori utama: jenis paksi dan jenis empar.

3.1 Kipas lombong jenis paksi

• Udara masuk dan keluar selari dengan paksi impeler;

• Biasanya lebih cekap untuk keadaan tekanan rendah hingga sederhana dengan aliran udara besar;

• Struktur lebih kompak; boleh guna pelarasan sudut bilah atau kelajuan berubah untuk ikut perubahan operasi;

• Banyak digunakan sebagai kipas utama, kipas setempat dan kipas pengudaraan terowong.

Kesesuaian aplikasi:

• Terowong panjang dengan rintangan sederhana yang perlukan aliran udara besar dan kecekapan tinggi;

• Operasi yang mahu guna VFD/pelarasan bilah untuk lebih jimat tenaga;

• Kipas yang perlukan fungsi aliran hadapan dan songsang (ikut keperluan keselamatan).

3.2 Kipas lombong jenis empar

• Udara masuk secara paksi, kemudian keluar secara jejari (berubah arah 90°);

• Lebih sesuai untuk tekanan sederhana hingga tinggi (terutama bila sistem berintangan tinggi);

• Perumah lebih kukuh dan impeler tahan—biasanya lebih lasak untuk aliran udara berhabuk;

• Sesuai untuk lombong dalam, sistem rintangan tinggi atau aplikasi yang perlukan tekanan lebih tinggi.

Pemilihan kipas paksi atau empar biasanya bergantung pada keperluan aliran udara, rintangan sistem, ruang pemasangan, had bunyi dan sasaran kecekapan tenaga, kemudian dipadankan melalui lengkung prestasi kipas dan lengkung rintangan rangkaian.

4. Parameter teknikal utama kipas lombong

Untuk reka bentuk pengudaraan dan pemilihan kipas, jurutera biasanya fokus pada:

• Kadar aliran udara (Q): isipadu aliran udara; unit lazim m³/s atau m³/min.

• Tekanan penuh / tekanan statik: perbezaan tekanan untuk mengatasi rintangan sistem; unit Pa atau kPa.

• Kecekapan (η): lebih tinggi kecekapan, lebih rendah penggunaan tenaga dalam jangka panjang.

Rajah: Lengkung prestasi kipas jenis paksi. Ia digunakan untuk memadankan titik operasi kipas dengan lengkung rintangan rangkaian.

• Lengkung ciri kipas: membantu tentukan titik kerja yang sesuai dalam zon kecekapan tinggi;

• Kuasa dan kelajuan putaran: perlu sepadan dengan aliran udara, tekanan dan kaedah permulaan (DOL, pemula lembut, VFD);

• Bunyi dan getaran: boleh dikurangkan dengan penyenyap, asas anti-getaran, sambungan fleksibel dan langkah kawalan lain.

5. Keperluan keselamatan, perlindungan letupan dan pematuhan

Kipas lombong berkait terus dengan keselamatan bawah tanah, jadi ia biasanya tertakluk kepada peraturan keselamatan dan piawaian berkaitan.

Antara fokus utama:

• Perlindungan letupan dan kebakaran: untuk kawasan berisiko, kipas dan komponen elektrik mungkin perlu spesifikasi kalis letupan serta langkah pencegahan kebakaran/nyalaan balik;

• Kebolehpercayaan dan redundansi: kipas utama biasanya ada unit siap sedia; komponen kritikal boleh ditambah pemantauan keadaan dan amaran awal;

• Pemantauan dan kawalan: banyak lombong guna pemantauan dalam talian (aliran udara, tekanan, gas, CO, status kipas) dan digabungkan dengan VFD untuk lebih cekap tenaga;

• Pengurusan henti kipas dan aliran songsang: perlu ikut prosedur ketat supaya tidak berlaku kekacauan aliran udara atau pengumpulan gas berbahaya.

6. Senario aplikasi tipikal kipas lombong

Kipas lombong digunakan hampir di semua tempat yang perlukan pengudaraan bawah tanah:

• Lombong arang batu: kipas utama untuk pengudaraan seluruh lombong; kipas setempat untuk muka kerja dan terowong kerja.

• Lombong logam dan bukan logam: kipas utama membekalkan udara untuk sistem syaf/laluan cerun; kipas setempat digunakan di aras kerja dan ruang setempat.

• Terowong dan kejuruteraan bawah tanah: pengudaraan pembinaan terowong biasanya guna kipas dan sistem saluran udara yang serupa.

• Kawalan habuk dan haba: digabungkan dengan pengumpul habuk, semburan kabus dan/atau pendinginan.

7. Bagaimana jurutera memilih kipas lombong yang sesuai?

Secara amnya, proses pemilihan yang standard termasuk:

1. Tentukan keperluan pengudaraan: ikut skala kerja, bilangan pekerja/peralatan, dan keperluan peraturan.

2. Bina model rangkaian pengudaraan: kira rintangan cabang, panjang terowong, keratan rentas dan sebagainya.

3. Pilih jenis kipas dan susun atur: tentukan kipas paksi/empar, perlu atau tidak kipas penggalak, dan susun atur kipas setempat.

4. Sahkan titik operasi: pastikan titik kerja berada dalam zon kecekapan tinggi dan ada margin yang mencukupi.

5. Semak pematuhan keselamatan: termasuk gred perlindungan letupan, bunyi, pemantauan dan prosedur operasi.

6. Nilai kecekapan tenaga: utamakan motor cekap, VFD dan sistem kawalan yang sesuai.

8. Rumusan

Ringkasnya, kipas lombong bukan sekadar kipas besar. Ia ialah sumber kuasa utama sistem pengudaraan: membekalkan udara segar, mengurangkan kepekatan gas dan habuk, serta mengawal haba dan kelembapan. Tanpa pengudaraan yang baik, operasi bawah tanah memang berisiko tinggi.

Sama ada kipas utama di permukaan, kipas penggalak tekanan di bawah tanah, atau kipas setempat di muka kerja, jika ia direka mengikut piawaian, dipilih dengan betul dan diselenggara secara konsisten, sistem pengudaraan boleh beroperasi stabil dan menyokong perlombongan yang lebih selamat serta lebih cekap.