CC BY
32
СЕМИНАР 21
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2001” МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© Г.А. Багаутинов, Х.Б. Юнусов, 2001
УДК 621.3
Г.А. Багаутинов, Х.Б. Юнусов
СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭФФЕКТИВНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ПРИИСКОВ
Электропотребление технологического процесса драгирования
Современная драга представляет собой мощную установку, осуществляющую в едином технологическом потоке добычу полезного ископаемого, концентрацию и отделение ценных компонентов из эфелей, удаление пустой породы и хвостов в отвалы. Таким образом, драга объединяет целый комплекс различных по своему назначению и характеру выполняемой работы механизмов: по добыче горной массы (добычные механизмы); механизмы по дезинтеграции, грохочению и концентрации ценного компонента (технологические механизмы); механизмы для удаления пустой породы и хвостов в отвалы (отвалообразующие механизмы); вспомогательные.
Эффективность работы механизмов комплексов оценивается различными показателями. Для добычных механизмов таким показателем является объем добытой горной массы за определенное время (эффективность работы бутарного механизма оценивается производительностью по горной массе и качеством дизентеграции и грохочения; для обогатительных механизмов показателем технической эффективности является количество снятого ценного минерала и степень извлечения его из эфелей и т.д.
На эффективность работы механизмов оказывают влияние горно-технические условия, система приводов, мощности приводов и др. Важным показателем технической эффективности является использование энергии, характеризующееся количеством расходуемой электроэнергии на единицу объема продукции. Существенное значение при этом приобретает соответствие системы привода, его мощности и пределов регулирования рабочих скоростей горнотехническим, конструктивным и режимным условиям работы механизмов.
Энергопотребление является существенной статьей эксплуатационных расходов по добыче полезных ископаемых дражным способом. Расход электроэнергии при добыче, например, платины, составляет 15000-20000 кВт-ч на 1 кг добытого металла.
Энергетические показатели характеризуют эффективность работы механизмов, позволяют вскрыть резервы повышения производительности и лучшего использования агрегатов. В связи с этим представляются существенно важными разработка методов исследования энергопотребления дражных механизмов и определение удельных расходов электроэнергии как по отдельным механизмам, так и по драге в целом.
Для этой цели предлагается использовать расчетно-экспериментальный метод, разработанный для исследования энергопотребления машин на открытых горных работах.
Расчетно-экспериментальный метод предполагает в своей основе определение технологических удельных расходов электроэнергии по отдельным механизмам. Методы определения технологических удельных расходов электроэнергии должны учитывать все основные факторы, влияющие на величину удельных расходов электроэнергии. Зависимость технологического удельного расхода электроэнергии от этих факторов может быть выражена формулами, графиками и таблицами, но и в таком виде, чтобы ими было удобно пользоваться.
Как известно, средняя потребляемая мощность и расход электроэнергии для технологических механизмов в большинстве случаев является величиной переменной. Расход электроэнергии в общем случае слагается из полезно затраченной энергии и энергии, идущей на покрытие потерь в механизме, передачах, двигателях. Величина расхода электроэнергии зависит как от режима работы механизмов, продолжительности включения и работы вхолостую, так и от геологических и горнотехнических условий работы.
Основным фактором, оказывающим влияние на потребную мощность и технологический расход электроэнергии, является производительность механизма. С увеличением производительности, как известно, увеличивается загрузка привода, возрастает его КПД и снижается удельный расход электроэнергии.
Расход электроэнергии, отнесенный к единице продукции применительно к технологическому механизму называется технологическим удельным расходом электроэнергии
А
а =—, кВт - ч / ед.прод.,
*ЛтвХН 2 ГУ
где А - расход электроэнергии за определенный период времени, кВт-ч; Q - объем продукции за этот период.
Величина технологического удельного расхода электроэнергии определяется аналитическим путем или экспериментально.
За время работы механизма определяется средняя потребляемая мощность
Шср = А, кВт .
ср
/■
Тогда технологический удельный расход электроэнергии:
ап
ср
Qч
, кВт - ч / ед.прод.
Имея достаточно большое количество замеров расхода электроэнергии при различной производительности механизма, строятся энергетические характеристики механизма, т.е.
^ср = Л 2ср ); атехн = f2 ((Зчас ) .
Энергетическая характеристика дает возможность произвести оценку работы механизма, позволяет технически правильно установить норму расхода электроэнергии на единицу продукции в зависимости от производительности механизма. Энергетическая характеристика позволяет также определить среднюю потребляемую мощность, загрузку механизма и, следовательно, возможность увеличения производительности.
Построение энергетических характеристик для анализа электропотребления особенно целесообразно производить для тех механизмов, производительность которых за исследуемый период может изменяться в широких пределах. К таким механизмам на драгах относятся черпаковый, бутарный, стакерный механизмы.
Для тех механизмов, производительность которых отличается от производительности драги (стакер, отсадочные машины и др.), удельный расход электроэнергии, отнесенный к производительности драги, определяется по формуле
атехн.др Кз атехн ,
где атехн - технологический удельный расход электроэнергии; Кз - коэффициент загрузки, который определяет переход от производительности механизма к производительности драги.
2мех
Кз =
2др
где 2мех - производительность механизма; 2др -
производительность драги.
На основе полученного технологического удельного расхода электроэнергии определяется суточный расход электроэнергии по отдельной технологической операции (механизму)
сут
где аг- техн - технологический удельный расход электроэнергии по технологическому механизму; 2сут -
суточная производительность драги.
Раздельное определение суточных расходов электроэнергии для технологических механизмов дает возможность судить об энергоемкости механизмов в общем балансе электропотребления драги.
Для механизмов, производительность которых не зависит от производительности драги, суточный расход электроэнергии определяется по времени их работы.
Для таких механизмов, как рамоподъемная, свайная лебедки, определение удельного расхода электроэнергии производится относительно производительности драги в целом.
Общедражный суточный расход электроэнергии определяется как сумма технологических расходов электроэнергии по формуле
А,
-сут.др
= 1А
сут •
Удельный расход электроэнергии по драге определяется на основе технологических удельных расходов
А А
_ ^-сут.др / .1 сут
асут.др
2,
сут
2,
сут
Уравнение позволяет построить энергетическую характеристику драги, т.е. зависимость адр = Л 2др).
В настоящее время уделяется большое внимание электропотреблению промышленных предприятий, общему и удельному расходу электроэнергии в себестоимости выпускаемой продукции. В этом отношении построение энергетических характеристик позволяет более глубоко проанализировать влияние технологического процесса на энергетические показатели и возможности изменений режимов работы комплексов и модернизации оборудования и производства в целом.
2. Мероприятия по снижению расхода электроэнергии на драгах
При рассмотрении вопросов электропотребления драг и их механизмов было показано, что величина расхода электроэнергии по отдельному механизму и драге в целом в значительной степени зависит от производительности механизма. Кроме того, удельный
расход электроэнергии для технологического механизма зависит от коэффициента полезного действия. КПД двигателя не остается постоянным и зависит от величины коэффициента загрузки. Коэффициент загрузки представляет отношение фактической мощности к номинальной мощности двигателя на валу. С уменьшением загрузки привода величина КПД двигателя снижается, а удельный расход электроэнергии растет. На основе вышеизложенного предлагаются следующие мероприятия по экономии расхода электроэнергии на драгах.
1. Увеличение производительности механизмов и драги в целом. С увеличением производительности механизма возрастает полезная мощность, отдаваемая двигателем, увеличивается КПД двигателя и снижается удельный расход электроэнергии. Снижение общего удельного расхода электроэнергии по драге происходит еще и за счет относительного снижения удельного расхода электроэнергии на вспомогательные операции.
Как известно, производственный процесс драги состоит из последовательно повторяющих технологических циклов. Характерной особенностью для дражных механизмов в течение цикла является наличие жесткой технологической связи. Поэтому загрузка головных механизмов технологической цепи определяет и загрузку остальных механизмов драги.
На многих драгах черпание производится с постоянной скоростью движения черпаковой цепи. При этом коэффициент загрузки главного привода изменяется в широких приделах: от 0,5-0,6 для легких грунтов, до 1-1,2 для тяжелых грунтов. Соответственно изменяется коэффициент загрузки привода маневровой лебедки и других механизмов.
2. Установка двигателей соответствующей мощности. Применение двигателей завышенной, против требуемой, мощности приводит к снижению коэффициента загрузки привода, снижению КПД и уменьшению коэффициента мощности. На исследуемых драгах значительно завышены мощности двигателей отвальных транспортеров.
На реконструированной драге № 47 для привода носовых лебедок установлены двигатели мощностью 55 кВт. При проведении опытных исследований на этой драге коэффициент загрузки привода носовой лебедки составил 0,3-0,55. При установленной мощности главного двигателя 300-320 кВт требуемая мощность привода носовой лебедки не превышает 30-35 кВт.
При переводе драг на повышенные скорости черпания иногда не производится проверочных расчетов потребной мощности других механизмов. Так например, на драге № 131 скорость черпания увеличили с 22 до 36 черпаков в минуту и заменили черпаки q = 0,15 м3 на q = 0,175 м3. При этом часовая произво-
дительность черпакового механизма увеличивается на 85-90 %. Мощность привода бутарного механизма и бутара остались прежними. При проведении опытных исследований наблюдались значительная перегрузка бутарного привода, что сопровождалось периодической вынужденной черпакового механизма или работой с пониженным коэффициентом наполнения черпаков. При этом, естественно, значительно уменьшается эффект перевода драги на повышенную скорость черпания.
3. Контроль за работой насосных установок. Удельный расход электроэнергии по насосным составляет до 50 % и более от общего расхода электроэнергии. Поэтому уменьшение времени непроизводительной работы насосных установок даст значительную экономию в расходе электроэнергии. Например, сокращение времени непроизводительной работы в сутки на 15-20 мин для драги с черпаками емкостью q = 0,38 м3 дает 38000-40000 кВт-ч экономии электроэнергии за сезон.
На драгах применяются нерегулируемые приводы насосных установок. При отработке забоя производительность добычного комплекса может изменится в широких пределах. Количество подаваемой воды при этом не зависит от объема горной массы поступающей на обогатительные установки, что приводит к значительному перерасходу потребляемой энергии насосными установками. Целесообразно рекомендовать для насосных установок экономичные регулируемые приводы, например, электромагнитные муфты скольжения. Их установка не требует проведение крупных затрат на установку и монтаж оборудования.
4. Контроль за состоянием механизмов. Уменьшение потерь на преодоление сопротивлений холостого хода приводит к снижению удельного расхода электроэнергии для технологического механизма.
Так например, при одинаковой конструкции бутар-ных механизмов драг № 25 и № 28 мощности холостого хода соответственно равны 20 кВт и 27,4 кВт. Перерасход электроэнергии на преодоление сопротивлений холостого хода бутарного механизма по драге № 28 составляет 42000-43000 кВт-час за сезон. При одинаковых параметрах отвальных транспортеров мощность холостого хода составляет: для драги № 257,3 кВт, для драги № 28-13 кВт. Перерасход электроэнергии для драги № 28 составляет 28000-30000 кВт-ч за сезон.
5. Разделение черпакового механизма и рамоподъ-емной лебедки. На исследуемых драгах с общим приводом черпакового механизма и рамоподъемной лебедки средняя мощность двигателя при подъеме составляет от 300 до 360 кВт. На драге № 47 с индивидуальным приводом рамоподъемной лебедки мощность двигателя при подъеме рамы, в пересчете на скорость подъема рамы драги № 25, составляет
220-230 кВт.
Перерасход электроэнергии в первом случае составит 8000-10000 кВт-ч электроэнергии в год.
Осуществление перечисленных мероприятий позволит значительно уменьшить удельный расход электроэнергии и снизить себестоимость добытого металла.
6. Внедрение на драгах регулируемых приводов черпаковой цепи. Установлено, что оптимальный в энергетическом отношений процесс черпания обеспе-
чивается при определенном соотношении ширины и толщины стружки (В^ = 2,1-2,5). Такой режим можно осуществить при оптимальном поддержание скоростей черпания и бокового перемещения в процесс отработке слоя и опускания черпаковой цепи в углу забоя на заданную толщину стружки. Поддержание режимов работы механизмов добычного комплекса позволит до 15 % снизить удельный расход электроэнергии на черпание.
Коротко об авторах
Багаутинов Г.А. - профессор, доктор технических наук, Уральская государственная горно-геологическая академия.
Юнусов Х.Б. — доцент, Уральская государственная горно-геологическая академия.
