Математическое моделирование функционирования очистного комбайна с адаптивным гидромеханическим приводом Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Ю.А. Красников, В.В. Разуваева, 2003

УЛК 622.68.002.5(075.8)

Ю.А. Красников, В.В. Разуваева ОСОБЕННОСТИ ЛИНАМИКИ РАБОТЫ ВСКРЫШНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ

Карьеры и угольные разрезы являются динамическими системами, режимы функционирования которых характеризуются непрерывным изменением, носящим по преимуществу случайный и отчасти регулярный характер. Высокая динамика, неравномерность их работы сказывается, с одной стороны, на частоте отказов и простоях машин, потере производительности, а, с другой стороны, приводит к повышенной нервной напряженности и утомляемости людей, а отсюда к росту вероятности аварий и травматизма, ухудшению экологической обстановки.

Неравномерность работы предприятий есть результат функционирования системы «технология-люди (бригада)-машины (комплекс машин)-среда» и наряду с планограммой работы (технология) в значительной степени определяется недостаточной надежностью людей, машин и среды, из которых наиболее существенной является недостаточная надежность людей.

При этом под надежностью людей (бригады) понимается их свойство сохранять во времени способность выполнять свои профессиональные обязанности в конкретных условиях и в заданном режиме, а также принимать правильные решения в нештатных ситуациях, не нарушая требований экологии.

Надежность людей зависит от их психо-физиологических характеристик, возраста, уровня образованности, опыта работы,

гражданской ответственности и другого.

Для вскрышного комплекса машин в наиболее простом случае:

Р= . Р2. Р3 (1)

где Р% - вероятность безотказной работы (надежность) комплекса; Р< 1; Р2< 1; Рз<1 - надежность людей, машин, среды.

На практике наблюдается взаимное влияние машин и среды как на человека, так и друг на друга. Например, частые аварии машин, плохая экологическая

становка на участке комплекса (пыль, вибрации) увеличивает нервную нагрузку людей, понижая их надежность. Очень высокая или низкая температура воздуха также отрицательно влияет и на людей, и на машин.

Под надежностью среды понимается ее свойство сохранять во времени в определенных для данного участка пределах значение ее параметров (температура и состав воздуха, влажность, освещенность, другие параметры рабочего места и т.п.)

Ненадежной работе вскрышного комплекса соответствует повышенная динамика его режима, которая будет отличаться в худшую сторону от динамики, заложенной планограммой технологического процесса. Можно наверняка утверждать, что чем выше динамика предприятия, тем больше это наносит вред предприятию, людям, машинам и угрожает экологии.

Рис. 1. Динамика производительности вскрышного комплекса

Рис. 2. Динамика производительности экскаваторов на вскрышных работах: А - ЭШ 15/90, Б - ЭКГ-12,5 с погрузкой в думпкары

Рис. 4. Диаграмма тока привода экскаватора ЭКГ-4,6 при погрузке в автосамосвал: А - с хорошоразрыхленной породной массой, Б - с плохоразрыхленной массой

На рис. 1 приведена в качестве примера месячная диаграмма, характеризующая динамику

вскрышных работ комплекса машин на разрезе. При этом динамика производительности входящих в комплекс экскаваторов-драгляйнов ЭШ 15/90 и экскаватора ЭКГ-12,5 ведущего погрузку в думпкары, приведены на рис. 2. Как видно из рисунков неравномерность работы отдельно взятой машины существенно выше, чем всего комплекса машин.

Анализ показал, что наиболее объективно динамику работы временного высокомеханизи-ванного предприятия харак-зует динамика его электропотребления, определяемая на основе обработки диаграмм ности или тока. Вполне оче-но, что если мощность минина - комплекс простаивает, если максимальна - комплекс ра-

ет «на всю мощность». При этом величина мощности отражает в масштабе «производительность» комплекса, а в площадь под диаграммой за некоторое время - объем вскрыши за это же время.

На рис. 3 приведены граммы электропотребления комплекса машин разреза за сутки, полученные в летний и зимний периоды. На графиках видны участки, вызванные простоем оборудования

ду сменами.

На рис. 4 да ны диаграммы тока экскаваторов тип ЭКГ-4,6 при погрузке 40-тонный самосвал А - при хорошо разрыхленной с помощью БВР горной массы, а Б - с плохим качество разрыхления. Как видно из графиков работа по плохораз-рыхленной взрывом горной массе производительность экскаватора в 1,25 - 1,4 раза ниже, а энергоемкость процесса в 2 раза выше, чем при хорошоразрыхленной горной массе. Учитывая, что стоимость электроэнергии постоянно растет, этот фактор следует учитывать при разработке технологии ведения горных работ, в частности, при установлении параметров буровзрывных работ на карьерах.

Из сравнения планируемого и фактического графиков работы комплекса можно получить динамическую характеристику вскрышного комплекса.

Корреляционный анализ диаграмм мощности на основе зависимости:

Рис. 3. Динамика мощности электропотреблений комплекса машин: А - в летний период, Б - в зимний период

1

КТ) = ^ [ х(0- х( + ГУГ (2)

Т о

где Т - время процесса (длина диаграммы); х(), х(Ь+т) - значения процесса (точки диаграммы); т - интервал между двумя точками диаграммы, позволяет обнаруживать скрытые закономерности режима работы комплекса.

В общем случае уравнение корреляционных функций будет иметь несколько составляющих, как периодических, так и случайных:

К(т)=^^А( ■ е■ е(3)

(=1 у=1

где - дисперсия процесса; А, -амплитуда регулярных составляющих; X, X] - коэффициенты, характеризующие степень корреляционной связи; a)¡ - частоты регулярных составляющих.

Как следует из диаграмм на рис. 3 перерыв между сменами (пересмена) составляет 8-10% продолжительности смены в летний период и 15-20% - в зимний. Таким образом, передача смен в зимний период почти вдвое по времени превышает перерыв между сменами в летний, а мощность постоянно включенных потребителей (освещение, приборы, отопление и т.п.) в зимний период в 1,5-2,0 раза больше, чем в летний период и достигают по карьеру (разрезу) 3500 киловатт из 8000 максимально зарегистрированной мощности потребителей.

Корреляционный анализ диаграмм производительности машин позволил установить, что регулярными причинами потерь производительности на открытых разработках являются простои между сменами (8-20%), неделями (15%), месяцами (15%). Устранить указанные причины можно путем совершенствования организации работ.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Красников Ю.Д., Разуваева В.В. - Московский государственный открытый университет.