Научная статья на тему 'ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАБОЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ В ПРОГРАММЕ MATLAB'

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАБОЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ В ПРОГРАММЕ MATLAB Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
119
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / УГОЛЬНАЯ ШАХТА / ВЫЕМОЧНЫЙ УЧАСТОК / КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ЗАБОЙ / ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ / РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Кубрин Сергей Сергеевич, Решетняк Сергей Николаевич

Актуальность В настоящее время проводится достаточно большое количество научных технических, технологических и организационных исследований с целью снижению себестоимости добычи угля подземным способом. Это обусловлено определенным снижением стоимости угля как на мировом, так и на внутреннем рынках. Кроме этого, рост цифровизации в других отраслях промышленности подталкивает горнодобывающие предприятия к внедрению современных цифровых решении в своих организациях. Цель исследования Целью научного исследования, представленного в публикации, является построение имитационных моделей основного технологического оборудования комплексно-механизированного забоя высокопроизводительной угольной шахты с достаточной степенью адекватности работы реального технологического оборудования. Метод исследования Следует отметить, что комплексно-механизированный забой угольной шахты - это начало технологической цепи добычи угля подземным способом, от работы которого зависит работа всего угледобывающего предприятия. Поэтому моделированию режимов работы технологического оборудования комплексно-механизированного забоя необходимо уделить особое внимание. В публикации представлено имитационное моделирование оборудования комплексно-механизированного забоя угольной шахты, выполненное в имитационной среде Simulink программного продукта Matlab. В частности, представлены модели: выемочного комбайна; лавного конвейера; дробилки; перегружателя. В качестве прототипа имитационной модели выемочного комбайна выступает Eickhoff SL-300. В качестве прототипа модели лавного конвейера выступает конвейер FFC-9 Glinik. В качестве прототипа модели дробилки выступает дробилка FLB-10G Glinik. В качестве прототипа модели перегружателя выступает перегружатель FSL-9 Glinik. Следует отметить, что именно это оборудование установлено на выемочном участке высокопроизводительной угольной шахты «Полысаевская» шахтоуправления «Комсомолец» АО «СУЭК-Кузбасс». Результаты Представленные имитационные модели технологического оборудования комплексно-механизированного забоя угольной шахты позволяют задавать различные значения как по электрическим, так и по технологическим параметрам. Анализ результатов моделирования позволит оптимизировать режимы работы оборудования, в том числе режимы удельного электропотребления основного технологического оборудования, что скажется на себестоимости добычи угля подземным способом и позволит повысить его конкурентоспособность на рынке.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Кубрин Сергей Сергеевич, Решетняк Сергей Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SIMULATION OF COMPLEX-MECHANIZED DOWNHOLE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF A HIGH-PERFORMANCE COAL MINE IN THE MATLAB PROGRAM

Relevance Currently, a large number of scientific, technical, technological and organizational studies are being conducted in order to reduce the cost of underground coal mining. This is due to a certain reduction in the cost of coal, both on the global and domestic markets. In addition, the growth of digitalization in other industries is pushing mining companies to implement modern digital solutions in their organizations. Aim of research The aim of the scientific research presented in the publication is to build simulation models of the main technological equipment of the complex-mechanized face of a high-performance coal mine with a sufficient degree of adequacy to the real equipment. Methods It should be noted that the complex-mechanized face of a coal mine is the beginning of the technological chain of coal mining by underground method, on the work of which the work of the entire coal mining enterprise depends. Therefore, special attention should be paid to modeling the operating modes of the complex-mechanized face equipment. The publication presents a simulation of the equipment of complex-mechanized coal mine face, presented in the software product Matlab. In particular, the following models are presented: a dredging combine; an avalanche conveyor; a crusher; a reloader. The Eickhoff SL-300 (variant 4) serves as a prototype of the simulation model of the dredging combine. The prototype of the avalanche conveyor model is the FFC-9 Glinik conveyor. The prototype model of the crusher is the FLB-10G Glinik crusher. The FSL-9 Glinik reloader serves as a prototype of the reloader model. It should be noted that this equipment is installed at the excavation site of the high-performance coal mine «Polysaevskaya» of the Komsomolets mining department of JSC «SUEK-Kuzbass». Results The presented simulation models of complex-mechanized coal mine face equipment will allow you to set different values, both in terms of electrical and technological parameters. The study of the simulation results will allow optimizing the operating modes of the equipment, including the modes of specific power consumption of the main technological equipment, which will affect the cost of underground coal mining and will increase its competitiveness in the market.

Текст научной работы на тему «ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАБОЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ В ПРОГРАММЕ MATLAB»

. ^» А1

Кубрин С. С. КиЬпп 8. 8.

доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией 2.3 «Геотехнологические риски при освоении газоносных угольных и рудных месторождений», ФГБУН Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация

УДК 622:621.31

Решетняк С. Н.

Reshetnyak 8. N.

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности», ФГАОУВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»; старший научный сотрудник лаборатории 2.3 «Геотехнологических рисков при освоении газоносных угольных и рудных месторождений», ФГБУН Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация

DOI: 10.17122/1999-5458-2021-17-1-120-128

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОГО ЗАБОЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ

В ПРОГРАММЕ MATLAB

Актуальность

В настоящее время проводится достаточно большое количество научных технических, технологических и организационных исследований с целью снижению себестоимости добычи угля подземным способом. Это обусловлено определенным снижением стоимости угля как на мировом, так и на внутреннем рынках. Кроме этого, рост цифровизации в других отраслях промышленности подталкивает горнодобывающие предприятия к внедрению современных цифровых решении в своих организациях.

Цель исследования

Целью научного исследования, представленного в публикации, является построение имитационных моделей основного технологического оборудования комплексно-механизированного забоя высокопроизводительной угольной шахты с достаточной степенью адекватности работы реального технологического оборудования.

Метод исследования

Следует отметить, что комплексно-механизированный забой угольной шахты — это начало технологической цепи добычи угля подземным способом, от работы которого зависит работа всего угледобывающего предприятия. Поэтому моделированию режимов работы технологического оборудования комплексно-механизированного забоя необходимо уделить особое внимание. В публикации представлено имитационное моделирование оборудования комплексно-механизированного забоя угольной шахты, выполненное в имитационной среде Simulink программного продукта Matlab. В частности, представлены модели: выемочного комбайна; лавного конвейера; дробилки; перегружателя. В качестве прототипа

имитационной модели выемочного комбайна выступает Eickhoff SL-300. В качестве прототипа модели лавного конвейера выступает конвейер FFC-9 Glinik. В качестве прототипа модели дробилки выступает дробилка FLB-10G Glinik. В качестве прототипа модели перегружателя выступает перегружатель FSL-9 Glinik. Следует отметить, что именно это оборудование установлено на выемочном участке высокопроизводительной угольной шахты «Полысаевская» шахтоуправления «Комсомолец» АО «СУЭК-Кузбасс».

Результаты

Представленные имитационные модели технологического оборудования комплексно-механизированного забоя угольной шахты позволяют задавать различные значения как по электрическим, так и по технологическим параметрам. Анализ результатов моделирования позволит оптимизировать режимы работы оборудования, в том числе режимы удельного электропотребления основного технологического оборудования, что скажется на себестоимости добычи угля подземным способом и позволит повысить его конкурентоспособность на рынке.

Ключевые слова: имитационное моделирование, угольная шахта, выемочный участок, комплексно-механизированный забой, электромеханическая система, режимы электропотребления, режимы работы технологического оборудования.

SIMULATION OF COMPLEX-MECHANIZED DOWNHOLE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF A HIGH-PERFORMANCE COAL MINE IN THE MATLAB PROGRAM

Relevance

Currently, a large number of scientific, technical, technological and organizational studies are being conducted in order to reduce the cost of underground coal mining. This is due to a certain reduction in the cost of coal, both on the global and domestic markets. In addition, the growth of digitalization in other industries is pushing mining companies to implement modern digital solutions in their organizations.

Aim of research

The aim of the scientific research presented in the publication is to build simulation models of the main technological equipment of the complex-mechanized face of a high-performance coal mine with a sufficient degree of adequacy to the real equipment.

Methods

It should be noted that the complex-mechanized face of a coal mine is the beginning of the technological chain of coal mining by underground method, on the work of which the work of the entire coal mining enterprise depends. Therefore, special attention should be paid to modeling the operating modes of the complex-mechanized face equipment. The publication presents a simulation of the equipment of complex-mechanized coal mine face, presented in the software product Matlab. In particular, the following models are presented: a dredging combine; an avalanche conveyor; a crusher; a reloader. The Eickhoff SL-300 (variant 4) serves as a prototype of the simulation model of the dredging combine. The prototype of the avalanche conveyor model is the FFC-9 Glinik conveyor. The prototype model of the crusher is the FLB-10G Glinik crusher. The FSL-9 Glinik reloader serves as a prototype of the reloader model. It should be noted that this equipment is installed at the excavation site of the high-performance coal mine «Polysaevskaya» of the Komsomolets mining department of JSC «SUEK-Kuzbass».

Results

The presented simulation models of complex-mechanized coal mine face equipment will allow you to set different values, both in terms of electrical and technological parameters. The study of the simulation results will allow optimizing the operating modes of the equipment, including the modes of specific power consumption of the main technological equipment, which will affect the cost of underground coal mining and will increase its competitiveness in the market.

Keywords: simulation modeling, coal mine, excavation site, complex-mechanized face, Electromechanical system, power consumption modes, operating modes of technological equipment.

Введение

В настоящее время проводится достаточно большое количество научных технических, технологических и организационных исследований с целью снижения себестоимости добычи угля подземным способом, а также обеспечения высокой производительности выемочных участков угольных шахт [1—7]. Помимо этого, проводится достаточно большой объем исследований по повышению безопасности проведения подземных горных работ [8, 9]. Однако следует отметить, что весомый вклад в себестоимость добытого угля вносит удельный расход электропотребления как по угледобывающему предприятию в целом, так и по конкретному участку работ [10-13]. Наблюдаемое в настоящее время бурное развитие цифровых технологических решений позволило рассмотреть вопросы оптимизации режимов электропотребления основного технологического оборудования угольных шахт [14, 15] в новом ракурсе. Следует отметить, что комплексно-механизированный забой угольной шахты — это начало технологической цепи добычи угля подземным способом, от работы которого зависит работы всего угледобывающего предприятия. Поэтому моделированию режимов работы технологического оборудования комплексно-механизированного забоя необходимо уделить особое внимание. Имитационное моделирование будет проводиться в имитационной среде Simulink программного про-

дукта Matlab, который достаточно хорошо зарекомендовал себя в применении к объектам как горной промышленности, так и в других областях [16-21]. В качестве прототипа объекта исследования принято оборудование комплексно-механизированного забоя высокопроизводительной угольной шахты «Полы-саевская» шахтоуправления «Комсомолец» АО «СУЭК-Кузбасс». Все это позволяет сделать заключение об актуальности научного исследования по имитационному моделированию режимов работы технологического оборудования комплексно-механизированного забоя высокопроизводительной угольной шахты.

Основная часть

Для моделирования выемочного комбайна угольной шахты принят высокопроизводительный выемочный комбайн Eickhoff SL-300. Данный комбайн существует в четырех модификациях, принимаем в качестве базовой четвертую (последнюю) модификацию данного выемочного комбайна. Принципиальная схема систем электроприводов очистного комплекса Eickhoff SL-300 (вариант 4) представлена на рисунке 1. В состав выемочного комбайна входит понижающий трансформатор на напряжение первичной обмотки 3300 В и напряжением вторичных обмоток 460 В (для питания преобразователя частоты системы управления подачей комбайна) и 600 В (для питания электроприводов гидравлической системы).

Б систему контроля

Дэи га-ель резан г* U=3 3 kV Р=2хЛ80 1=50 Hz

Ь„„ 93,3 А l„,,.v=Ol.l А

Двига-ель подачи

U=0 4 kV Р=2кВ0 kVl с»5ф=0.87 1: ..... 130,72 Л

I, „,1=43.57 А

Двигатель гидра зли <л

f*S0 Hz U=0 66 kV P=2ï9 kVt cos<p=0,K5

Очкстюи комбайн EICKHOFF SL-300 [Вариант 4}

Рисунок 1. Структурная схема выемочного комбайна Eickhoff SL-300 Figure 1. Block diagram of the Eickhoff SL-300 dredging combine

На рисунке 2 представлена имитационная модель выемочного комбайна Eickhoff SL-300 (вариант 4) в программном продукте Matlab. В качестве источника напряжения в модели используется трехфазный программируемый источник (V) напряжением 3,3 кВ, частота питающей сети 50 Гц. К источнику напряжения подключен трехфазный универсальный измеритель тока и напряжения, от которого происходит питание всех систем электроприводов выемочного комбайна. Кроме того, сигналы по уровню тока и напряжения, выходящие из этого измерительного устройства, выводятся на экраны осциллографов, а также на блок определения активной и индуктивной мощности (PQ), с последующим выводом на осциллограф. Питающее напряжение 3,3 кВ поступает на 2 асинхронных двигателя, которые имитируют работу органов резания выемочного комбайна (левого и правого). С выхода имитационных блоков двигателей органов резания снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

В состав имитационной модели выемочного комбайна также входит понижающий трансформатор (Т1) на напряжение первичной обмотки 3300 В и напряжением вторичных обмоток 460 В (для питания преобразо-

вателя частоты системы управления подачей очистного комплекса) и 600 В (для питания электроприводов гидравлической системы). Имитационные блоки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемые в гидравлической системе комбайна, присоединяются к вторичной обмотке трансформатора (Т1) без каких-либо преобразовательных устройств. С выхода имитационных блоков двигателей гидравлической системы снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

Система подачи выемочного комбайна предусматривает возможность регулирования скорости движения. Ввиду этого в состав данной системы введен статической преобразователь частоты.

Имитационная модель органов подачи выемочного комбайна состоит из неуправляемого выпрямителя, трехфазного автономного инвертора напряжения, 6-пульсного генератора импульсов для управления автономным инвертором напряжения и двумя асинхронными двигателями с короткозам-кнутым ротором. С выхода имитационных блоков двигателей системы подачи снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

Рисунок 2. Имитационная модель выемочного комбайна Eickhoff SL-300 Figure 2. Simulation model of the Eickhoff SL-300 dredging combine

Следует отметить, в имитационной модели выемочного комбайна возможна настройка каждого электродвигателя под конкретный технологический режим работы, что обеспечивает возможность провести имитационное моделирование практически любого режима работы выемочного комбайна. Это реализовано в блоках подсистем модели Subsystem1 и Subsystem2, в которых закладываются нагрузочные диаграммы статических механических нагрузок для определенных режимов.

Одним из самых энергоемких потребителей в условиях выемочного участка угольной шахты является забойный (лавный, скребковый) конвейер. Данное оборудование предназначено для транспортировки отбитого угля из забоя в конвейерный штрек.

В качестве прототипа модели используется забойный конвейер FFC-9 Glinik, выполненный по трехдвигательной схеме. На рисунке 3 представлена структурная схема забойного конвейера FFC-9 Glinik. Данная структурная схема является наиболее распространенной и состоит из трех двигателей. Два головных двигателя располагаются в начале забойного конвейера и работают на один приводной барабан, обеспечивая двойной момент. Эти двигатели подключены к питающей сети с напряжением 1140 В без каких-либо преобразовательных устройств.

Вспомогательный двигатель, расположенный в хвосте забойного конвейера, подклю-

чен к питающей сети напряжением 1140 В через устройство плавного пуска. Данное устройство выполнено с использованием элементов преобразовательной техники, в значительной степени повышает уровень надежности этого оборудования, обеспечивая плавный запуск забойного конвейера путем оптимального регулирования натяжения на статоре в процессе пусков с ограничением токов и соответственно устранением рывков в механической части.

Дзагатель лавногэ

1'4°в_____ конвейера М1

-™

-конвейера М2

X)™

--и Двигатель лавного

---__ кйнй&йера Мнем

Рисунок 3. Структурная схема забойного конвейера FFC-9 Glinik Figure 3. Block diagram of the conveyor FFC-9 Glinik

Структурная схема имитационной модели забойного конвейера FFC-9 Glinik в программном продукте Matlab представлена на рисунке 4. В качестве источника напряжения в модели используется трехфазный программируемый источник (V) напряжением 1,14 кВ,

ш

It®-«

И

iii.s^ VfllUg« .-1 30 |

а

VaE l |_

СЕН

4 т

"J&

Tbyritter СотММЗ Thyistcr СотгвПогЭ

Ô'

. Г <SHW Cvnvil SJ {Al» I

"I гШ

Ь

Aijnefweiwsu* Mithin» -Яоют ipf+т fam<]»

iUJ"

A§>nCftfOnClrf MHhiW

Рисунок 4. Имитационная модель забойного конвейера FFC-9 Glinik Figure 4. Simulation model of the conveyor FFC-9 Glinik

частота питающей сети 50 Гц. К источнику напряжения подключен трехфазный универсальный измеритель тока и напряжения, от которого происходит питание всех систем электроприводов забойного конвейера. Кроме того, сигналы по уровню тока и напряжения, выходящие из этого измерительного устройства, выводятся на экраны осциллографов, а также на блок определения активной и индуктивной мощности (PQ), с последующим выводом на осциллограф. Питающее напряжение 1,14 кВ поступает на 2 асинхронных двигателя, которые имитируют работу головных асинхронных двигателей, расположенных в начале конвейера. С выхода имитационных блоков головных двигателей снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

Система управления вспомогательного привода выполнена с использованием преобразователя частоты. Имитационная модель этой системы управления электроприводом состоит из неуправляемого выпрямителя, трехфазного автономного инвертора напряжения, 6-пульсного генератора импульсов для управления автономным инвертором напряжения и асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

С выхода имитационных блоков двигателя снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

Следует отметить, в имитационной модели забойного конвейера возможна настройка под конкретный режим работы с помощью встроенной подсистемы (блок Subsystem) с закладываемой в ней технологической нагрузочной диаграммой, что обеспечивает возможность провести имитационное моделирование в широком диапазоне режимов.

В состав оборудования выемочного участка угольной шахты также входит дробилка, которая предназначена для разрушения негабаритных кусков угля и породных включений, транспортируемых из выемочного забоя, посредством ударного механического воздействия. Данное оборудование устанавливается перед перегружателем.

Система электропривода выполнена с использованием асинхронного электродвига-

теля с короткозамкнутым ротором, получающего питание без преобразовательных устройств. Также в состав оборудования выемочного участка угольной шахты входит перегружатель, который предназначен для транспортирования добытого угля от лавного (забойного, скребкового) конвейера до ленточного магистрального конвейера. Этот элемент представляет собой особый вид скребкового конвейера с переменным уровнем става. Система электропривода данного устройства выполнена с использованием асинхронного электродвигателя с коротко-замкнутым ротором, получающего питание от преобразователя частоты. Структурная схема дробилки FLB-10G Glinik и перегружателя Б8Ь-9 ОНшк представлена на рисунке 5.

Цыи[ a I tfjib дробилки 1140 В Р=200 кВт

— f1 (2

*—--

О

Двигатель перегружателя 1140 В Р=500 кВт

Рисунок 5. Структурная схема дробилки FLB-10G Glinik и перегружателя FSL-9 Glinik Figure 5. Block diagram of the FKB-10G Glinnik crusher and the FSL9 Glinnik reloader

На рисунках 6 и 7 представлены имитационная модель дробилки FLB-10G Glinik и имитационная модель перегружателя FSL-9 Glinik соответственно. В качестве источника напряжения в модели дробилки используется трехфазный программируемый источник (V) напряжением 1,14 кВ, частота питающей сети 50 Гц. К источнику напряжения подключен трехфазный универсальный измеритель тока и напряжения, от которого происходит питание электропривода дробилки. Кроме того, сигналы по уровню тока и напряжения, выходящие из этого измерительного устройства, выводятся на экраны осциллографов, а также на блок определения активной и индуктивной мощности (PQ), с последующим выводом на осциллограф. Питающее напряжение 1,14 кВ поступает на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

С выхода имитационного блока двигателя снимаются параметры по скорости вращения ротора и ток в статорных обмотках.

В качестве источника напряжения в модели перегружателя используется трехфазный программируемый источник (V) напряжением 1,14 кВ, частота питающей сети 50 Гц. К источнику напряжения подключен трехфазный универсальный измеритель тока и напряжения, от которого происходит питание электропривода дробилки. Кроме того, сигналы по уровню тока и напряжения, выходящие из этого измерительного устройства, выводятся на экраны осциллографов, а также на блок определения активной и индуктивной мощности (PQ), с последующим выводом на осциллограф. Система управления электропривода перегружателя выполнена с использованием преобразователя частоты.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Имитационная модель этой системы управления электроприводом состоит из неу-

правляемого выпрямителя, трехфазного автономного инвертора напряжения, 6-пульсного генератора импульсов для управления автономным инвертором напряжения и асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. С выхода имитационных блоков двигателя снимаются параметры по скорости вращения роторов и току в статорных обмотках.

Следует также отметить существующую возможность в этих моделях корректировки режимов работы в широком диапазоне путем задания технологических нагрузочных диаграмм на приводные двигателию.

Получены результаты имитационного моделирования основного технологического оборудования высокопроизводительного выемочного участка, в частности на рисунке 8 представлены результаты имитационного моделирования выемочного комбайна по модели рисунка 2.

Va be

Übe

Three-Phase V-] Measurement

A

«StBMf (A)»

1-

14

Рисунок 6. Имитационная модель дробилки FLB-10G Glinik Figure 6. Simulation model of the FLB-10G Glinik crusher

Рисунок 7. Имитационная модель перегружателя FSL-9 Glinik Figure 7. Simulation model of the FSL-9 Glinik reloader

Проведена проверка адекватности имитационных моделей основного технологического оборудования выемочного участка угольной шахты «Полысаевская» АО «СУЭК-Кузбасс».

Следует учесть, что при проверке адекватности моделей были приняты стандартные допущения по определению действующих значений токов и напряжений, а также сред-

них значений токов и напряжений по отношению к амплитудным значениям токов и напряжений, полученных в результате имитационного моделирования технологического оборудования высокопроизводительных выемочных участков.

Результаты проверки адекватности моделей представлены в таблице 1.

Рисунок 8. Результаты имитационного моделирования выемочного комбайна, двигатель органа резания (правый) (напряжение, ток, относительная скорость вращения, (активная и реактивная мгновенные мощности)) Figure 8. The results of the simulation of the dredging combine, the motor of the cutting body (right) (voltage, current, relative speed of rotation, (active and reactive instantaneous power))

Таблица 1. Результаты проверки адекватности моделей Table 1. Results of checking the adequacy of models

№ Название оборудования иэко В Т А имод, В Т А Разница ± % адекватности

1 Выемочный комбайн 3271 83,89 3300 88,38 18,8 В 4,49 А 0,60 % 5,40 %

2 Забойный конвейер 1134 406,70 1140 390,3 6,0 В 16,4 А 0,53 % 4,01 %

3 Дробилка 1134 124,90 1140 115,3 6,0 В 9,6 А 0,53 % 7,69 %

4 Перегружатель 1147 40,00 1140 37,5 7,0 В 2,5 А 0,61 % 6,25 %

Вывод

Следует отметить, что представленные имитационные модели технологического оборудования комплексно-механизированного забоя угольной шахты дают результаты с высокой степенью адекватности, позволяют задавать различные режимы работы как по электрическим, так и по технологическим

параметрам. Анализ результатов моделирования позволит оптимизировать режимы работы оборудования, в том числе режимы удельного электропотребления основного технологического оборудования, что скажется на себестоимости добычи угля подземным способом и позволит повысить его конкурентоспособность на рынке.

-127

Data processíng facílítíes and systems

Список литературы

1. Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забур-дяев ВС., Забурдяев Г.С., Руденко Ю.Ф. Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообиль-ных шахтах. М.: Изд-во ООО «Московский издательский дом», 2009. 396 с.

2. Мешков А.А., Казанин О.И., Сидоренко А.А. Реализация производственного потенциала высокопроизводительного оборудования — ключевое направление совершенствования подземной добычи энергетических углей // Горный информационно-аналитический бюллетень 2020. № 12. С. 156-165. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-156-165.

3. Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Mesh-kov A.A., Sidorenko S.A. Reproduction of the Longwall Panels: Modern Requirements for the Technology and Organization of the Development Operations at Coal Mines // Eurasian Mining. 2020 (2). P. 19-23. DOI: 10.17580/ em.2020.02.05.

4. Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Siren-ko Y.G. Analysis of the Methods of Calculating the Main Roofcaving Increment in Mining Shallow Coal Seams with Long Breaking Faces // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. Vol. 14. No. 3. P. 732-736.

5. Sidorenko A.A., Ivanov V.V., Sidorenko S.A. Numerical Simulation of Rock Massif Stress State at Normal Fault at Underground Longwall Coal Mining // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. Vol. 10. No. 1. P. 844-851.

6. Захаров В.Н., Линник В.Ю., Лин-ник Ю.Н., Жабин А.Б. Классификация угольных пластов по особенностям геологического строения и разрушаемости // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 5. С. 5-21. DOI: 10.25018/0236-14932019-05-0-5-12.

7. Бабокин Г.И. Исследование влияния технологической схемы работы и длины лавы на удельный расход электрической энергии очистного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 2. С. 139-149. DOI: 10.25018/ 02361493-2021-2-0-139-149.

8. Balovtsev S.V., Skopintseva O.V., Kolikov K.S. Aerological Risk Management in Designing, Operation, Closure and Temporary Shutdown of Coal Mines // MIAB. Mining Inf.

Anal. Bull. 2020. No. 6. P. 85-94. DOT: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

9. Скопинцева О.В., Баловцев С.В. Контроль качества атмосферного воздуха на угольных шахтах на основе статистики газового мониторинга // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 1. C. 78-89. DOT: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-78-89.

10. Ning Wang, Zongguo Wena, Mingqi Liu, Jie Guo. Constructing an Energy Efficiency Benchmarking System for Coal Production // Applied Energy. 2016. No. 169. P. 301-308.

11. Кубрин С.С., Решетняк С.Н., Бонда-ренко А.М. Анализ технологических показателей работы выемочного участка шахты «Полысаевская» АО «СУЭК-Кузбасс» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 3. С. 14-21. DOT: 10.25018/ 0236-1493-2019-03-0-14-21.

12. Копылов К.Н., Кубрин С.С., Решетняк С.Н. Актуальность повышения уровня энергоэффективности и безопасности выемочного участка угольной шахты // Уголь. 2018. № 10. C. 66-70. DOT: 10.18796/00415790-2018-10-66-70.

13. Reshetnyak S., Bondarenko A. Analysis of Technological Performance of the Extraction Area of the Coal Mine // TTT-rd International Innovative Mining Symposium, TTMS 2018. Kemerovo, 2018. DOT: 10.1051/e3sconf/ 20184101014.

14. Захарова А.Г. Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса. Кемерово: Изд-во Кемеровского гос. техн. ун-та, 2002. 198 с.

15. Захарова А.Г., Разгильдеев Г.И. Структура энергопотребления и ресурсы энергосбережения на шахтах Кузбасса // Уголь. 2000. № 7 (892). С. 48-50.

16. Semenov A.S., Semenova M.N., Bebi-khov Y. V. Development of Universal Mathematical Model of Electrical Power Supply System of Area of Tndustrial Enterprise // Pro-ceedings-2019 Tnternational Russian Automation Conference. RusAutoCon 2019. DOT: 10.1109/RUSAUTOTON.2019.8867704.

17. Semenov A.S., Yakushev T.A., Ego-rov A.N. Mathematical Modeling of Technical Systems in the Matlab // Modern High Technologies. 2017. No. 8. P. 56-64.

18. Semenov A.S., Egorov A.N., Fedo-rov O.V. The Analysis of the Practice of Using

of High-Voltage Frequency Converters ACS5000 // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018, art. No. 8602676. DOI: 10.1109/FarEastCon.2018.8602676.

19. Shevyreva N., Kozhakov O. Ensuring the Power Quality in the Operation of Variable Frequency Drives of Drilling Rigs // 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. Proceedings, 2020, 9249360. DOI: 10.1109/ICEPDS47235. 2020.9249360.

20. Shevyrev Yu.V., Morgachev D.A. Analysis of Electromagnetic Compatibility between Diesel Engine Power Plant and Main Electric Motor of Drilling Unit // Gornyi Zhurnal. 2015. No. 1. P. 62-66. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.11.

21. Nepsha F., Belyaevsky R. Development of Interrelated Voltage Regulation System for Coal Mines Energy Efficiency Improving // III International Innovative Mining Symposium. E3S Web of Conferences. 2018. 41, 03013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184103013.

References

1. Ruban A.D., Artem'ev V.B., Zabur-dyaev V.S., Zaburdyaev G.S., Rudenko Yu.F. Problemy obespecheniya vysokoi proizvo-ditel'nosti ochistnykh zaboev v metanoobil'nykh shakhtakh [Problems Performance Mines in Metanopoli Mines]. Moscow, Izd-vo OOO «Moskovskii izdatel'skii dom», 2009. 396 p. [in Russian].

2. Meshkov A.A., Kazanin O.I., Sidoren-ko A.A. Realizatsiya proizvodstvennogo potentsiala vysokoproizvoditel'nogo oboru-dovaniya — klyuchevoe napravlenie sovershen-stvovaniya podzemnoi dobychi energeticheskikh uglei [Realization of the Production Potential of high-performance Equipment is a Key Area of Improvement of Underground Mining, Energy Coal]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten' — Mining Information-Analytical Bulletin, 2020, No. 12, pp. 156-165. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-156-165. [in Russian].

3. Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Meshkov A.A., Sidorenko S.A. Reproduction of the Longwall Panels: Modern Requirements for the Technology and Organization of the Development Operations at Coal Mines. Eurasian

Mining, 2020 (2), pp. 19-23. DOI: 10.17580/ em.2020.02.05.

4. Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Siren-ko Y.G. Analysis of the Methods of Calculating the Main Roofcaving Increment in Mining Shallow Coal Seams with Long Breaking Faces. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2019, Vol. 14, No. 3, pp. 732-736.

5. Sidorenko A.A., Ivanov V.V., Sidorenko S.A. Numerical Simulation of Rock Massif Stress State at Normal Fault at Underground Longwall Coal Mining. International Journal of Civil Engineering and Technology, 2019, Vol. 10, No. 1, pp. 844-851.

6. Zakharov V.N., Linnik V.Yu., Lin-nik Yu.N., Zhabin A.B. Klassifikatsiya ugol'-nykh plastov po osobennostyam geologicheskogo stroeniya i razrushaemosti [Classi-fication of Coal Seams by Features of Geological Structure and Destructibility]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'—Mining Information and Analytical Bulletin, 2019, No. 5, pp. 5-21. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-5-12. [in Russian].

7. Babokin G.I. Issledovanie vliyaniya tekhnologicheskoi skhemy raboty i dliny lavy na udel'nyi raskhod elektricheskoi energii ochistnogo kombaina [Investigation of the Influence of the Technological Scheme of Operation and the Length of the Lava on the Specific Consumption of Electric Energy of The Cleaning Combine]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'—Mining Information and Analytical Bulletin, 2021, No. 2, pp. 139149. DOI: 10.25018/02361493-2021-2-0-139149. [in Russian].

8. Balovtsev S.V., Skopintseva O.V., Koli-kov K.S. Aerological Risk Management in Designing, Operation, Closure and Temporary Shutdown of Coal Mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull., 2020, No. 6, pp. 85-94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

9. Skopintseva O.V., Balovtsev S.V. Kont-rol' kachestva atmosfernogo vozdukha na ugol'nykh shakhtakh na osnove statistiki gazovogo monitoringa [Control of Atmospheric Air Quality at Coal Mines on the Basis of Gas Monitoring Statistics]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'—Mining Information and Analytical Bulletin, 2021. № 1. C. 78-89. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-78-89. [in Russian].

10. Ning Wang, Zongguo Wena, Mingqi Liu, Jie Guo. Constructing an Energy Efficiency Benchmarking System for Coal Production. Applied Energy, 2016, No. 169, pp. 301-308.

11. Kubrin S.S., Reshetnyak S.N., Bonda-renko A.M. Analiz tekhnologicheskikh poka-zatelei raboty vyemochnogo uchastka shakhty «Polysaevskaya» AO «SUEK-Kuzbass» [Analysis of Technological Indicators of the Work of the Excavation Site of the Polysaevskaya Mine of JSC SUEK-Kuzbass]. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'—Mining Information and Analytical Bulletin, 2019, No. 3, pp. 14-21. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-03-0-14-21. [in Russian].

12. Kopylov K.N., Kubrin S.S., Reshetnyak S.N. Aktual'nost' povysheniya urovnya energoeffektivnosti i bezopasnosti vyemochnogo uchastka ugol'noi shakhty [Relevance of Improving the Level of Energy Efficiency and Safety of the Coal Mine Excavation Site]. Ugol'

- Coal, 2018, No. 10, pp. 66-70. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-10-66-70. [in Russian].

13. Reshetnyak S., Bondarenko A. Analysis of Technological Performance of the Extraction Area of the Coal Mine. III International Innovative Mining Symposium, IIMS 2018, Kemerovo, 2018. DOI: 10.1051/e3sconf/20184101014.

14. Zakharova A.G. Zakonomernosti elektropotrebleniya na ugol'nykh shakhtakh Kuzbassa [Relevance of Improving the Level of Energy Efficiency and Safety of the Coal Mine Excavation Site]. Kemerovo, Izd-vo Keme-rovskogo gos. tekhn. un-ta, 2002. 198 p. [in Russian].

15. Zakharova A.G., Razgil'deev G.I. Struk-tura energopotrebleniya i resursy energo-sberezheniya na shakhtakh Kuzbassa [The Structure of Energy Consumption and Energy Saving Resources in the Mines of Kuzbass]. Ugol' — Coal, 2000, No. 7 (892), pp. 48-50. [in Russian].

16. Semenov A.S., Semenova M.N., Bebi-khov Y. V. Development of Universal Mathematical Model of Electrical Power Supply System of Area of Industrial Enterprise. Proceedings-2019 International Russian Automation Conference. RusAutoCon 2019. DOI: 10.1109/RUSAUTOCON.2019.8867704.

17. Semenov A.S., Yakushev I.A., Ego-rov A.N. Mathematical Modeling of Technical Systems in the Matlab. Modern High Technologies, 2017, No. 8, pp. 56-64.

18. Semenov A.S., Egorov A.N., Fedo-rov O.V. The Analysis of the Practice of Using of High-Voltage Frequency Converters ACS5000. International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018, art. No. 8602676. DOI: 10.1109/FarEastCon.2018.8602676.

19. Shevyreva N., Kozhakov O. Ensuring the Power Quality in the Operation of Variable Frequency Drives of Drilling Rigs. 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. Proceedings, 2020, 9249360. DOI: 10.1109/ICEPDS47235. 2020.9249360.

20. Shevyrev Yu.V., Morgachev D.A. Analysis of Electromagnetic Compatibility between Diesel Engine Power Plant and Main Electric Motor of Drilling Unit [Analysis of Electromagnetic Compatibility between Diesel Engine Power Plant and Main Electric Motor of Drilling Unit]. Gornyi Zhurnal — Gornyi Journal, 2015, No. 1, pp. 62-66. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.11. [in Russian].

21. Nepsha F., Belyaevsky R. Development of Interrelated Voltage Regulation System for Coal Mines Energy Efficiency Improving. III International Innovative Mining Symposium. E3S Web of Conferences. 2018. 41, 03013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184103013.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.