CC BY
28
-------------------------------- © Ю.Д. Красников, В.В. Разуваева,
2009
УДК 622.242. (043.3)
Ю.Д. Красников, В.В. Разуваева
О ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Предложен метод определения динамических характеристик горных работ с применением методов оборудования.
Ключевые слова: горные предприятия, фактограмма, динамические характеристики, математическая модель, технология, фронт горных работ.
Г
орные предприятия - шахты, рудники, карьеры, угольные разрезы, предприятия, занимающиеся строи-тельством железных и шоссейных дорог, тоннелей, траншей для нефтегазопроводов, являются динамическими системами, знание параметров которых необходимо для оценки эффективности и совершенствования технологий, комплексов оборудования, расстановки людей по рабочим местам, системы управления этими предприятиями, имея конечной функцией цели - получение предприятием максимальной прибыли.
Если допустить, что горные предприятия являются линейными системами, то в символической форме динамическая характеристика предприятия может быть получена из выражения: у(^=Ахх(^ (1)
где х(^) - математическое выражение плана - задание на работу предприятия во времени - «вход» динамической системы; у(^) -математическое выражение реакции динамической системы на задание - реальный «выход», А - динамическая характеристика предприятия, которая особенно проявляется в периоды, когда происходят резкие изменения «входа» - увеличение или уменьшение задания, что ведет к изменению «выхода».
А=ТГ (2)
Таким образом, динамическую характеристику предприятия можно получить сравнивая «вход» и «выход» системы. При этом,
чем больше расхождение между показателями «входа» и «выхода», тем хуже динамическая характеристика.
Как известно, горные предприятия являются сложными многосвязными системами «технология - люди - машины - среда», для которых характерны, в частности, нестационарность. Кроме того, на основные элементы системы - людей, машины, среду, систему управления воздействуют различные «помехи». Это заставляет задачу определения динамической характеристики рассматривать как нелинейную, что существенно усложняет как методы ее получения, так и решение задач анализа и синтеза.
Под влиянием различных факторов надежность - вероятность безотказной работы машин, людей, систем их управления, контроля и диагностики, поведения среды будут ниже планируемых, что будет сказываться на динамической характеристике предприятия. Это также приведет к тому, что фактограмма у(^) работы предприятия будет существенно отличаться в худшую сторону от планируемых х(^), а для каждого предприятия динамическая характеристика будет индивидуальна и с течением времени она, естественно, будет изменяться. Поэтому, поведение предприятий в условиях меняющихся конъюнктуры спроса и цены на продукцию, меняющихся тарифов, стоимости материалов, услуг и т.п. будет также происходить неодинаково для различных предприятий.
В динамической системе предприятия, где задействованы элементы «люди» и «машины», эти элементы являются «сильными», т.к. прекращение работы людей, машин или сбои в системе управления приведет к немедленной остановке предприятия, а их плохая работа приведет к неудовлетворительным результатам.
Для исследования динамических характеристик предприятий аппаратурными методами могут быть применены самописцы суммарной мощности электродвигателей горных машин и оборудования, т.к. диаграмма мощности в масштабе «п» будет отражать производительность производственных участков и в целом всего предприятия, а площадь под диаграммами - объем выполненной работы, например, добычи. Проведенные аппаратурными методами исследования нагрузок машинных ком-плексов карьеров показали, что даже в условиях установившейся конъюнктуры спроса на продукцию происходят существенные
Рис. 1. Диаграмма мощности электродвигателей машин карьера Лебединского ГОКа в переходный период между сменами 01.12.2003
отклонения фактической реакции динамической системы от исходного планового задания. На рис. 1 приведены 1 - «вход» (планограмма работ и соответствующая ей расчетная диаграмма суммарной мощности электродвигателей карьера), 2 - «выход» (факто-грамма суммарной мощности электродвигателей, как в конце предыдущей смены, так и в начале следующей смены). Из графика видно, что режим работы горных машин карьера заметно отличается от планового задания, как во времени, так и по объему. Видно также, что фактограмма имеет вид случайной функции и для её оценки должна быть применена теория случайных функций, в частности, автокорреляционный и спектральный анализ.
Работу предприятия в течение суток и в целом в течение всего месяца характеризуют отклонения, как по объему, так и по времени, которые могут быть также весьма значительными. На рис. 2 приведена диаграмма нагрузок машин вскрышного комплекса: «экскаватор прямая лопата + думпкар» с промежуточным складированием породы, а на рис. 3 - диаграмма мощности электродвигателей комплекса «роторный экскаватор + ленточный конвейер». Как видно из диаграмм реакция этих комплексов на плановые задания будут разными, что говорит об их разных динамических характеристиках.
Рис. 2. Усредненная диаграмма нагрузок машин вскрышного комплекса «экскаватор (прямая лопата)+думпкар» Стойленского ГОКа, июль 2002 г.
Рис. 3. Усредненная диаграмма нагрузок машин комплекса «роторный экскаватор + ленточный конвейер» Стойленского ГОКа, ноябрь 2002 г.
Динамические характеристики горных предприятий в условиях изменяющейся конъюнктуры спроса на продукцию будут существенно изменяться из-за изменения объемов плановых заданий, следовательно, изменения фронта работ, количества и состава горной техники, численности работников, изменения объемов поставки материалов и сырья, роста тарифов и услуг и т.п.
месяца
Рис. 4 Диаграмма производительности добычных комплексов угольного среза в период неустойчивой конъюнктуры спроса
Предприятия с более высокими параметрами динамических характеристик за более короткий срок и с меньшими потерями произведут перестройку структуры предприятия, фронта работ и т.п. как при падении спроса, так и при его росте.
На рис. 4 приведена диаграмма производительности добычных комплексов угольного разреза в период неустойчивой конъюнктуры спроса на уголь, из которой видно, что временами работа разреза полностью прекращается.
Из приведенных примеров диаграмм нагрузок оборудования следует, что работу горных предприятий характеризует высокий уровень нестабильности их режимов работы в период как устойчивой, так и, особенно, неустойчивой конъюнктуры спроса.
Это наряду с высоким уровнем динамики нагрузок горных машин производственных участков приводит к росту динамики работы транспортных машин, их систем электроснабжения, к росту числа отказов и снижению их сроков службы, к увеличению уровня шума, вибрации и пылеобразования на рабочих местах, к повышенному уровню сейсмического и усталостного воздействия горных машин на породный массив, стохастическому характеру газовыделения из массива, к повышенному нервному напряжению и утомляемости работников, росту в связи с этим аварий и травматизма.
Проблема исследования динамических характеристик горных предприятий традиционно включает два этапа - задачу анализа и задачу синтеза.
Задача анализа будет состоять в разработке математической модели динамической характеристики предприятия с позиции теории случайных функций, позволяющей в функции времени, подставляя в модель параметры технологии горных работ, параметры горных машин, среды, количества и квалификации людей, системы управления режимами работы, надежности всех этих элементов, а также плановые задания, определять основные характеристики работы горного предприятия - прибыль, объем добычи, производительность труда, себестоимость, рентабельность продукции и производства и др.
Задача синтеза будет состоять в том, чтобы определять такие параметры динамической характеристики предприятия как технология, фронт горных работ, тип, характеристики и количество горных машин, количество, квалификация и расстановка людей, система управления людьми и машинами реальные показатели надежности этих элементов, при которых основные показатели работы предприятия - прибыль, себестоимость, производительность труда, рентабельность и другие показатели будут наивысшими как для стабильной, так и нестабильной конъюнктуры спроса.
Задачи анализа и синтеза заметно усложняются в связи с непредсказуемыми в ряде случаев параметрами внешней экономической среды.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
І. Красников Ю.Д., Разуваева В.В. Динамика режимов работы вскрышных комплексов железорудных карьеров. Горные машины и электромеханика. 2005г. ЕИЭ
Krasnikov J.D., Razuvaev V. V.
ON DYNAMIC CHARACTERISTICS OF MINING ENTERPRISES
The technique of definition of dynamic characteristics of the mining works with use of hardware methods is offered.
Key words: mining enterprise, dynamic characteristics.
___ Коротко об авторах _________________________________________________
Красников Ю.Д., Разуваева В.В. - МГОУ
