CC BY
83
ленная математическая модель относится в типу «жестких» задач [5]).
Применение данного метода математического моделирования электрической сети с изолированной нейтралью трансформатора позволяет установить соотношения между токами
1. Сипайлов Г.А., Лоос А.В. Математическое моделирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1980.
2. Ким К.Е. Исследование нестационарных режимов шахтных электрических сетей напряжением до 1000 В и их влияние на условия электробезопасности. Дисс. канд. техн. наук. - М.: МГИ, 1971.
утечки и фазными напряжениями для различных режимов несимметрии.
Модель электрической сети в сочетании с аналогичными моделями электрических машин позволяет выполнить анализ и оценку влияния режимов их работы на надежность и безопасность работы электроустановок.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия. 1980.
4. Бацежев Ю.Г., Пичуев А.В., Суворов И.Ф. Моделирование электрической сети с асинхронной нагрузкой. Сб. науч. трудов «Электрификация и автоматизация горного производства». - М., МГИ, 1993.
5. Терри Шуп. Решение математических задач на ЭВМ. - М.: Мир, 1982.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Пичуев А.В., Брюханцев А.В. - Московский государственный горный университет.
--------------------------------------- © Н.М. Кузнецов, М.Г. Петров,
Ф.В. Власов, 2005
УДК 621.31
Н.М. Кузнецов, М.Г. Петров, Ф.В. Власов
АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ НА СТОЙЛЕНСКОМ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОМ КОМБИНАТЕ
Семинар № 17
Гехнологический процесс обогащения железистых кварцитов на Стойленском горно-обогатительном комбинате (ГОК) ведётся с большим потреблением воды, электроэнергии, тепловой энергии и топлива. Добытая взрывным способом руда перевозится автотранспортом в промежуточный склад, откуда думпкарами она поступает на обогатительную фабрику, где происходит основной технологи-
ческий процесс. Исходная руда попадает в корпус дробления и проходит стадию крупного, среднего и мелкого дробления. После трех стадийного дробления руда поступает в шаровые мельницы. Измельчение является самой дорогой и энергоёмкой операцией в процессе подготовки руд к обогащению. Сухой концентрат после обезвоживания поступает на склад.
Год
1990 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Эл. энергия по комбинату, млн кВтч 788,9 732,5 782,3 764,9 755,4 751,8 686,9 814,3 876,3 949,5
ОФ, млн кВтч 461,9 427,3 459 441,3 450,2 436 402,6 500,4 539,1 590,31
ЖДЦ, млн кВтч 37,2 34,2 39,1 39,3 38,9 37,5 34,3 44 51,1 78,5
ДФ, млн кВтч 28,3 23,1 25,8 23,4 22,2 23,4 21 25,6 27,2 10,9
ЦХХ, млн кВтч 111,7 106,2 114 106,8 107,7 113,1 105,9 116,1 120,6 130
Шахта, млн кВтч 45 41 42,9 43,9 43,2 41,1 41,5 43 44,7 44,1
Энергоцех, млн кВтч 15,7 13,9 16,1 21 18,2 18,3 17,5 18,3 19,4 18,2
РУ(без шахты), млн кВтч 73,1 54,9 62,2 56,5 51,5 52,1 48,2 49,5 51,6 56,7
Концентрат, млн т 5,1 4,9 5,18 5,23 5,67 5,94 5,47 8,28 9,2 11
Аглоруда, млн т 3,56 2,07 2 2,03 2,1 2,02 1,23 0,99 0,96 1,13
Вскрыша сумм., млн куб. м 23,7 18,5 18,7 15,8 15,4 15,2 14,5 10,9 12,8 11,934
Вскрыша ГВК, млн куб. м 10 7,9 7,6 5 5 5,1 4,9 2 2,6 2,9
Кварциты КСМД, млн т 12,1 11,7 12,2 12,1 13,1 13,5 12,6 18,2 20 23,4
ККД, млн т 15,6 14,8 16,1 14,1 13,6 13,9 13,1 21,4 20,5 23,3
Эл. тяга, млн куб. м 15 12,4 12,9 12,6 13,4 13,1 12,8 13,8 15,4 16,1
Вода ЦХХ, мпн куб. м 225,1 214,1 229,8 215,1 220,7 239,7 225,6 260,2 278,7 302,4
Технологическая схема обогащения железистых кварцитов на Стойленском горнообогатительном комбинате представлена на рис. 1.
В изменяющихся условиях деятельности Стойленского ГОКа важным является анализ электропотребления для оценки затрат электроэнергии. Для исследования и планирования электропотребления, правильной разработки методики нормирования расхода электроэнергии в условиях ОАО “Стойленский ГОК” необходимо установление энергоёмкости каждой технологической операции. В табл. 1 приведены данные расхода электроэнергии и основные технологические показатели ОАО “ Стойленский ГОК”. На рис. 2 показана динамика изменения энерготехнологических показателей. Самым энергоемким технологическим процессом является обогатительное производство.
Установление закономерностей электропотребления для технологических переделов и энергоемких потребителей Стойленского ГОКа от производственных факторов является важной задачей при анализе, нормировании и планировании расхода электроэнергии, а также для оптимизации режимов потребления энергии. При этом достоверность и точность результатов, полученных на этом этапе, в значительной степени определяет обоснованность плановых расчетов и экономических показателей производства в целом. Для повышения научной обоснованности перспективных удельных расходов на Стойленском ГОКе необходимо дифференцировать их по видам продукции, энергетическим процессам в увязке с основными технологическими и производственными факторами. Наиболее точные результаты при определении зависимостей электропотребления от основных факторов в производственных условиях дают математические методы анализа удельных расходов электроэнергии.
Многофакторный корреляционный анализ позволяет установить как изменяется электропотребление в зависимости от основных факторов и какова теснота связи между определяемым параметром и факторами, влияющими на его изменение. Программа расчета расхода электроэнергии состоит из следующих этапов:
- составление временных рядов исходных данных;
- определение уравнений расхода электроэнергии;
- определение расчетного расхода электроэнергии и нормы по прогнозной модели.
В результате проведения корреляционного анализа по обогатительной фабрике Стойленского ГОКа получены энергетические характеристики электропотребления, которые приведены на рис. 3.
В новых условиях хозяйствования для научного обоснования управленческих решений и автоматизации их подготовки на Стойленском ГОКе необходимо внедрение информаци-онно-моделирующей системы электропотребления. Построение системы должно осуществляться на основе концепции единства методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения (рис. 4).
Методическое обеспечение системы представляет собой комплекс математических моделей, описывающих исследуемые технологические переделы и электроустановки с различной степенью детализации и на разных иерархических уровнях.
Программное обеспечение включает общесистемные и прикладные программы, предназначенные для реализации математических моделей, организации вычислительных процедур, обеспечение диалога пользователя с системой, выдачи информации в удобном для пользователя виде. Программы должны разрабатываться на основе модульного принципа, обеспечивающего наращиваемость и нерасстраивае-мость структуры информационно-
моделирующей системы электропотребления.
Информационное обеспечение включает в себя базу данных и средства управления базой данных. В этой базе должны содержаться все необходимые справочные и расчетные данные, требующиеся и получаемые в ходе решения задач, которые могут быть сгруппированы по следующим признакам: показатели энергетических ресурсов и электропотребления, энерготехнологические показатели оборудования, физико-химичес-кие показатели руды, экономические показатели предприятия, структурные и социально-экономические изменения, экологические факторы и т. д.
Техническое обеспечение базируется на использовании современных средств вычислительной техники, обладающих необходимым быстродействием, объемом памяти и
широким набором сервисных возможностей, предоставляемых пользователю.
стойг.енский
Технологическая схема обогащения железистых кварцитов IV очереди Стойленского горно-обогатительного комбината
Рис. 1. Технологическая схема обогащения железистых кварцитов на Стойленском горно-обогатительном комбинате
Организационное обеспечение подразумевает налаживание четкого взаимодействия между разработчиками отдельных блоков информационно-моделирующей системы электропотребления, программистами и специалистами в области энергопотребления.
Информационно-моделирующая система
электропотребления должна включать в себя обширный банк данных энерготехнологических и производственных показателей предприятия, в ней должны быть предусмотрены возможности агрегирования и разверстки информации, а также аппарат заполнения отсутствующей информации ее экспертно-оценочными значениями, должна быть адаптируема к технологической системе
любой структуры (энергоустановка, технологический передел, предприятие).
Важную роль для анализа и планирования электропотребления, ведения технически обоснованного нормирования играет правильная организация учета расхода электроэнергии. Правильно поставленный учет расхода электроэнергии позволяет выявить потери энергии и нерациональные расходы. Правильная организация учета электрической энергии необходима еще и потому, что допущенная ошибка в учете электроэнергии при потреблении не поддается исправлению методом повторного измерения.
Приборный учет электроэнергии должен обеспечивать требуемую точность измерения электрических параметров при минимальных затратах. Поэтому система учета и измерений должна включать необходимый минимум приборов и не допускать необоснованного дублирования их на различных ступенях электроснабже-
Рис. 3. Зависимость расхода электроэнергии от выпуска концентрата
Информационно-моделирующая система электропотребления
1
Методическое обеспечение Программное обеспечение Информационное обеспечение
1 г
Организационное
обеспечение
Техническое
обеспечение
ния. Технические средства учета и контроля электроэнергии должны:
- обеспечивать с необходимой точностью коммерческий учет потребляемой электроэнергии в соответствии с действующими тарифами;
- контролировать расход электроэнергии на отдельных производствах, в цехах, на технологических установках, т.е. осуществлять технический контроль;
- выдавать необходимую информацию для диспетчера по управлению электропотреблением или осуществлять автоматическое регулирование потребления электроэнергии в рамках договорных или заданных режимов электропотребления;
- обеспечивать контроль и фиксацию превышения уровней разрешенного лимита электропотребления и максимальной совмещенной получасовой мощности;
- осуществлять контроль качества электроэнергии;
- документировать необходимую информацию.
Качество управления электропотреблением определяется количеством и качеством информации о процессах изменения мощности и потребления электроэнергии.
В основу технических средств контроля электропотребления, повышающих информационную обеспеченность предприятия, должны быть положены следующие базисные функции:
- связь системы с объектом контроля;
Рис. 4. Структурная блок-схема построения информационно-моде-
лирующей системы электропотребления
- сбор и хранение результатов измерения; преобразование формы представления измеряемых параметров;
- визуализация выходных значений в виде, удобном для восприятия контролирующим лицом и принятия им управленческого решения;
- контроль и сравнение фактического электропотребления с предельно допустимым.
Дальнейшее повышение точности выдерживания заданного лимита электропотребления с учетом графика изменения суммарной мощности предприятия и снижение отрицательного влияния регулировочных мероприятий на технологический процесс возможно при автоматизации управления режимами электропотребления установок, используемых в качестве потребителей-регуляторов мощности в часы максимальных нагрузок энергосистемы. Система управления, сравнивая фактическую мощность предприятия с лимитируемой в часы действия ограничений, включает потребители-регуляторы только тогда, когда фактический расход электроэнергии не превышает предельного допустимого. В остальных случаях число одновременно работающих потребителей-регуляторов автоматически
уменьшается до их полного отключения.
Анализ электропотребления, проводимый информационно-моделирующей системой электропотребления, позволит прогнозировать расход электроэнергии, разрабатывать рекомендации по формированию политики технического перевооружения, рассчитывать плановые и фактические удельные расходы электроэнергии при отклонении технологических параметров от плановых, указывая при этом, какие факторы повлияли на изменение удельных расходов.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------------1
Кузнецов Н.М.,
Петров М.Г. - аспирант,
Власов Ф.В. - студент,
Московский государственный горный университет
---------------------------------------------------------- © В.И. Дремов, В.Г. Ивахник,
А.В. Ляхомский, 2005
