Eagle Mine – Stabiele drukregeling voor diepe ondergrondse watersystemen

Hoofd Toepassingsingenieur

Achtergrond

Diep ondergrondse mijnwaterverdeling in Michigan

Gelegen in Michigan, VS, is Eagle Mine een van de weinige primaire nikkelmijnen in de Verenigde Staten. De mijn werkt met een ondergronds systeem dat via een helling toegankelijk is. Water is essentieel voor de dagelijkse werkzaamheden en ondersteunt boren, koeling, stofonderdrukking en veiligheid. In dergelijke omgevingen is een continue en betrouwbare watervoorziening cruciaal voor de productie. Elke instabiliteit kan direct invloed hebben op de prestaties van apparatuur en de bedrijfsvoering. Naarmate het water dieper de mijn in stroomt, neemt de druk aanzienlijk toe, wat extreme omstandigheden creëert voor het waterdistributiesysteem. Deze omstandigheden vereisen een drukregelingsoplossing die stabiele prestaties behoudt bij hoge drukverschillen en wisselende vraag.Dit project werd geïmplementeerd en in bedrijf gesteld door Victaulic, waarbij BERMAD regelafsluiters werden gebruikt als de belangrijkste drukreducerende componenten.

De uitdaging

Beheersing van drukinstabiliteit in een diep mijnwatersysteem

Het oude watersysteem maakte gebruik van meerdere direct werkende drukreduceerventielen (DPRV’s) die langs de distributieleiding waren geïnstalleerd. Deze configuratie leidde tot verschillende kritieke problemen:

Drukinstabiliteit (“klephunting”) in het hele systeem
Interactie tussen afsluiters veroorzaakte systeemwijde schommelingen
Drukpieken bij lage vraag, waardoor apparatuur werd beschadigd
Onvoldoende druk bij piekvraag, waardoor kritieke systemen beperkt werden in hun werking

Zoals beschreven in de systeemanalyse reageerde elk drukreduceerventiel continu op veranderingen stroomopwaarts en stroomafwaarts, waardoor het hele systeem feitelijk tegen zichzelf werkte.

Engineering Approach

De drukregelstrategie werd herzien met behulp van door BERMAD ontwikkelde drukreductieoplossingen die specifiek zijn ontworpen voor toepassingen in de diep-mijnbouw. De nieuwe aanpak omvatte:

Inzet van drukreductiestations op basis van BERMAD proportionele drukreducerende afsluiters, model 720-PD-03 in combinatie met pilotgestuurde drukreduceerventielen
Verdeling van drukreductie over gedefinieerde dieptezones
Verbeterde hydraulische scheiding tussen regelpunten over meer dan 900 meter verticale val
Verminderde interactie tussen regelpunten

Het gebruik van proportionele drukreducerende afsluiters maakte een stabiele en gecontroleerde drukreductie mogelijk onder extreme drukverschillen die kenmerkend zijn voor diep ondergrondse mijnbouwsystemen. Deze aanpak verbeterde de drukstabiliteit, verminderde de interactie tussen afsluiters en zorgde voor een betrouwbare werking bij zowel lage als hoge vraag.

De oplossing

Stabiele drukregeling met BERMAD hydraulische regelafsluiters

BERMAD hoogwaardige hydraulische regelafsluiters werden geselecteerd als het kernonderdeel van de PRV-stations en bieden:

Stabiele drukregeling

Precieze en betrouwbare drukreductie bij wisselende debietcondities
Significant verminderde drukschommelingen die typisch zijn voor direct werkende afsluiters

Continue 24/7 werking

Robuust ontwerp geschikt voor zware ondergrondse omgevingen
Bewezen prestaties bij hoge druk en fluctuerende vraag

Hoge beschikbaarheid met volledige redundantie

Dubbele PRV-lijnconfiguratie in elk station
Mogelijkheid om afsluiters te isoleren, onderhouden en servicen zonder de watertoevoer te onderbreken

Modulaire PRV-stations

Victaulic prefab skid-gemonteerde units voor veilige en efficiënte ondergrondse installatie
Vereenvoudigde inbedrijfstelling en bediening

Het geleverde systeem omvatte:

16 proportionele drukreducerende afsluiters voor mijnbouwtoepassingen, model 4”-720-PD-03 (uniek model van BERMAD).
16 pilotgestuurde drukreducerende afsluiters, model 4”-720
32 drukontlastkleppen, model 2”-73Q

In totaal werden 16 PRV-stations met redundante configuraties geïmplementeerd in de hele mijn, waardoor ononderbroken service op alle operationele niveaus werd gegarandeerd.

Implementatie

De PRV-stations zijn ontworpen, geassembleerd en geleverd door Victaulic als complete modulaire units, speciaal ontwikkeld voor snelle ondergrondse installatie. Belangrijke implementatiekenmerken waren onder andere:

Installatie op meerdere mijnniveaus zonder de bedrijfsvoering te verstoren
Parallelle installatie mogelijk gemaakt door redundant ontwerp
Inbedrijfstelling en systeemtesten op locatie
Training van operationele teams voor vereenvoudigde bediening en onderhoud

Resultaten

Na ingebruikname leverde het geüpgradede systeem direct meetbare verbeteringen op:

Operationele Stabiliteit

Stabiele druk gehandhaafd op alle mijnniveaus
Klepjagen en drukschommelingen geëlimineerd
Betrouwbare watervoorziening gehandhaafd bij zowel lage als hoge vraag

Systeem Betrouwbaarheid

Continue werking met minimale operatorinterventie
Geen drukgerelateerde uitval van apparatuur gemeld

Efficiëntieverbeteringen

Verlies van watercirculatie verminderd
Ca. 6.000 gallons water per dag bespaard

Vereenvoudigde bediening

Minder behoefte aan handmatige aanpassingen
“Plug-and-play” werking met voorspelbare prestaties

Belangrijkste punten

Toepassingen in diepe mijnbouw vereisen drukbeheer op systeemniveau in plaats van geïsoleerde afsluiteroplossingen
Conventionele direct werkende PRV-configuraties in diepe toepassingen kunnen instabiliteit en inefficiëntie veroorzaken
Betrouwbare systemen moeten continu 24/7 functioneren met volledige redundantie
Het kiezen van hoogwaardige hydraulische regelafsluiters is cruciaal voor langdurige prestaties
Integratie met ervaren systeempartners zoals Victaulic zorgt voor een succesvolle implementatie

Conclusie

Het Eagle Mine-project laat zien hoe een goed ontworpen drukreductiesysteem, dat BERMAD regelafsluiters combineert met geavanceerd systeemontwerp, een kritieke voorziening kan transformeren tot een stabiele, betrouwbare en efficiënte operatie. Door samenwerking met Victaulic levert het vernieuwde systeem nu een continue watervoorziening, verbeterde operationele betrouwbaarheid en een verminderde milieubelasting, wat bijdraagt aan veilig en efficiënt mijnen op diepte.