Spar gruvliga pengar med behovsstyrd ventilation

I brytningsrummen i en underjordsgruva förorenas luften bland annat av dieselfordon och sprängningar. Att skapa den ventilation som krävs för att transportera bort föroreningarna är en komplicerad apparat.

Kristineberg är en av Sveriges djupaste gruvor med verksamhet på över 1 100 meters djup. Ventilationen har en kapacitet på hela 550 000 kubikmeter per timme och redan 1997 satte man in den första generationen av system för behovsstyrd ventilation.
– Det var en viktig pusselbit för att gruvdriften överhuvudtaget skulle kunna fortsätta i Kristineberg. På så sätt kunde vi skjuta en dyr investering i ett nytt ventilationsschakt på framtiden, säger Mats Isaksson, utvecklingsingenjör vid Boliden.

Han konstaterar också att man före den investeringen hade svårt att få luften att räcka till.

Valde 800xA
Ventilationssystemet från 1997 var emellertid begränsat till tre lägen; avslagen, halvfart och full fart. 2007 beslutade Boliden att satsa på en utveckling av systemet och valde ABB som partner. Den här gången skulle man avsevärt öka precisionen i behovsstyrningen. Som plattform valdes ABB:s automationssystem 800xA där all automation hanteras i en och samma integrerade styrsystemmiljö. Sedan tidigare användes ABB:s frekvensomriktare.

Resultatet har blivit en av världens modernaste ventilationsanläggningar för underjordsarbete.

Anläggningen ser till så att luftflödet automatiskt anpassas efter aktiviteter i det aktuella bergrummet. Fläktarna är programmerade att bara gå i de rum där aktivitet pågår. På fordon som används i gruvan finns sändare med unika ID–nummer.

När sändaren startas ökas ventilationen enligt en förprogrammerad volym till de fordon som befinner sig i brytningsrummet. Denna volym är beräknad enligt Bolidens normer. Fläkten går cirka 15 minuter efter att sista fordonet lämnat rummet för att vädra ut kvarvarande avgaser.
– I ett rum med en lastmaskin behövs full kapacitet, medan fläktar till brytningsrum utan fordon går på cirka en fjärdedels fart, berättar Fredrik Ekenstedt, projektledare på Teknikstaben i Boliden.

Idag är cirka 30 procent av fläktarna i Kristinebergsgruvan frekvensstyrda.
– Målet är att samtliga fläktar på sikt ska byggas om till frekvensstyrning så att luftflödena blir ännu mer skräddarsydda för behoven, säger Fredrik Ekenstedt.

Mycket luft behövs nere i gruvan. Stora fläktar kör ner friskluft tusen meter ner med hjälp av ABB:s automationssystem. ”Fungerar mycket bra”, säger Emil Fjellner, elektriker vid gruvan i Kristineberg och ansvarig för ventilationssystemet. Energianvändningen sjönk
Garpenberg, en annan Bolidenägd gruva, har fått ett liknande styrsystem till en del av en ny stor mineralfyndighet, Lappberget, som avsevärt kommer att förlänga driften i området.

Systemet som togs i drift i maj 2009 omfattar tolv fläktar i Lappberget mellan nivå 985 och
1 080 meter, och efter installationen sjönk strömförbrukningen med cirka 500 A, eller
200 kW, för dessa fläktar. Det innebar en reduktion på cirka 40 procent.
– Detta gjorde det möjligt att ta bort strömbegränsningarna på alla rumsfläktar så att dessa kunde gå med högre fart och trycka in mer luft när lastning pågår. Energibesparingen bidrar därför även till en bättre luftkvalitet, konstaterar Fredrik Ekenstedt och inflikar att investeringen även innebar att elnätet inte behövde byggas ut, vilket annars varit ett måste.

I Garpenberg ska i denna första etapp cirka 50 fläktar kopplas till styrningen. Detta beräknas vara slutfört under 2010.
– Energibesparingen är så stor att vi inom tre år kommer att ha tjänat in investeringen, berättar Fredrik Ekenstedt.

I Garpenberg pågår för närvarande en stor utredning om möjligheten att bygga ut gruvan ytterligare.
– I den utredningen spelar den nya lösningen för ventilationen en viktig roll, framhåller Mats Isaksson.

Prioritera driften
Både Mats Isaksson och Fredrik Ekenstedt är mycket nöjda över hur samarbetet med ABB fungerat.
– Problemet med ett sådant här projekt är att det tar en faslig tid. Gruvmiljön är mycket speciell och produktionspersonalen måste hela tiden prioritera driften, säger Fredrik Ekenstedt.

Innan systemen tagits i drift har många timmar spenderats på simuleringar i ABB:s
laboratorium i Umeå.
– Dessa tester har underlättat installationen en hel del, konstaterar Fredrik Ekenstedt. Lars Brännström, ABB:s försäljningsansvarige för projekten i Kristineberg och Garpenberg är också nöjd med samarbetet.
– Det här är ett fint exempel på hur kundbaserad utveckling kan fungera. Boliden är en krävande kund, men vi har visat att vi kan uppfylla deras krav, säger han.

Mats Isaksson är övertygad om att Boliden kommer att installera den här typen av ventilationssystem i alla nya underjordsgruvor som etableras.
– Energibesparingen som det ger ökar helt klart chansen att få gruvdrift lönsam.

Denna artikel har tidigare publicerats i ABB Kunden nr 3/2009