Управление электропотреблением на горнообогатительных предприятиях путем изменения технологических факторов Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

СЕМИНАР 21

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Н.М. Кузнецов, В.И. Щуцкий, 2001

УДК 621.311.4.:658.004.18

Н.М. Кузнецов, В.И. Щуцкий

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ НА ГОРНООБОГАТИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

З

адачу эффективного использования электроэнергии на промышленных предприятиях следует решать с точки зрения наиболее рационального использования энергии в производстве с учетом технико-экономических показателей энергосистемы, чтобы обеспечить оптимальный режим электропотребления. Под оптимальным понимается такой режим электропотребления промышленных предприятий, при котором обеспечивается своевременное выполнение производственной программы предприятия с наименьшим расходом электроэнергии при соблюдении заданных графиков потребления активной и реактивной мощностей и минимальных затратах. Проблема оптимизации режимов электропотребления включает комплекс задач, каждая из которых имеет важное значение при решении вопросов энергосбережения это задачи организации учета за расходованием электрической энергии, нормирования и планирования электропотребления, регулирования режимов потребления электроэнергии. С внедрением информационно-

измерительных систем учета и контроля энергии и электронновычислительной техники качест-

венно меняются традиционные задачи оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий - учет, нормирование, планирование электропотребления и появляются новые задачи, направленные на более эффективное использование электрической энергии - формирование единой информационной базы, разработка технических средств учета энергии, управление процессом электропотребления.

Для прогнозирования перспективного электропотребления как основы планирования, в настоящее время применяются математические методы анализа потребления электрической энергии. При определении математических моделей электропотребления на горнообогатительных пред-приятиях АО «Апатит» искомой функцией является расход электроэнергии, который зависит от горногеологических и технологических параметров производства. Например, общефабричный удельный расход электроэнергии (кВт-ч/т) при производстве апатитового концентрата определяется по формуле:

W ок

(1)

кВт-ч; О - выработка концентрата за расчетный период, т.

Товарное извлечение, %, определяется по известной формуле

0к а-100

е =-------------, (2)

0р • Р

где б и в - содержание полезного компонента в концентрате и руде, %; 0Р - количество переработанной руды, т.

Используя формулу (2), получаем уравнение для определения удельного расхода электроэнер-

W-а-100

0р •р-е

(3)

где W - потребление электрической энергии за расчетный период,

Из уравнения (3) видно, что удельный расход электроэнергии на выработку апатитового концентрата является функцией как энергетических, так и технологических показателей.

Для повышения научной обоснованности перспективных удельных расходов необходимо дифференцировать их по видам продукции, энергетическим процессам в увязке с основными технологическими и производственными факторами. Учесть все факторы невозможно, так как в производственных условиях ведется учет только основных показателей, характеризующих процесс обогащения руды. Поэтому наиболее точные результаты при определении зависимостей электропотребления от основных факторов для действующих предприятий 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 рас-

т =

со =

Технологические факторы П лан Факт Отклонения удельного расхода, кВт ч/т

Выпуск концентрата, тыс. т./сут. 37 123 37,79 0,506

Содержание полезного компонента в руде, % ,06 16,18 0,314

Товарное извлечение, % 8 9,8 89,8 0

Рис. 1

чета расхода электроэнергии состоит из следующих этапов:

• составление временных рядов исходных данных;

• определение уравнений расхода электроэнергии методами корреляционного анализа с применением ЭВМ;

• определение расчетного расхода электроэнергии и нормы по прогнозной модели.

При определении норм по корреляционным моделям искомой функцией является удельный расход электроэнергии, кВт^ч/т, который зависит от технологических факторов и состава руды, поступающей в процессе обогащения:

о = а0 + а] X] + а2х2 + ... + ап хп ,

(4)

где ао-ап - коэффициенты уравнения регрессии; х] -хп - факторы-аргументы.

Сущность метода многофакторного корреляционного анализа состоит в построении отдельных уравнений регрессии за определенный период предыстории с последующим определением прогнозной модели. Важным процессом подготовки решения указанной задачи является отбор факторов-аргументов для обработки на ЭВМ. Поэтому при определении вида уравнения регрессии необходимо рассмотреть вопросы о форме и силе связи между зависимым параметром и факторами-аргументами. Для этого следует

выполнить одномерный анализ статистических данных, а также анализ коэффициентов парной корреляции. С целью проверки достоверности прогнозных моделей необходимо рассчитать по ним расход электроэнергии за 1 -2 года предпланового периода и сравнить его с фактическим за тот же период.

По предложенной методике при исследовании электропотребления обогатительной фабрики было получено следующее уравнение для определения нормы удельного расхода электроэнергии, кВт ч/ т:

о = 192,61 - 0,75^к - 2,614р - -0,542е, (5)

где qк - суточный выпуск концентрата, тыс. т; р - содержание полезного компонента в руде, %; е -товарное извлечение, %.

Предложенная математическая модель электропотребления позволяет рассчитывать как плановый, так и фактический удельные расходы электроэнергии при изменении технологических и производственных параметров, от которых зависит электропотребление и позволяет определять отклонения фактических удельных расходов от плановых, указывая при этом, какие факторы повлияли на изменение электропотребления. Анализ выполнения норм расхода электроэнергии оценивается путем сравнения фактических и расчетных показателей отчетного года с использованием уравнения (5).

Удельный расход электроэнергии обогатительной фабрики (1983 г.), рассчитанный по плановым показателям составил 74,12 кВт ч/т, а по факторам, которые сложились в отчетном году, 73,3 кВт ч/т. Отклонение удельного расхода электрической энергии за счет всех факторов 0,82 кВт ч/т, отклонения за счет изменения каждого фактора представлены в таблице.

Результаты анализа показали, что отклонение удельных расходов электроэнергии наблюдается не только при изменении выпуска концентрата, но и при изменении других производственных показателей. Подобный анализ удельных расходов можно проводить на любом уровне планирования, если имеются математические модели электропотребления. Результаты анализа целесообразно использовать для количественной оценки степени влияния изменения производственных и технологических факторов на изменение удельных расходов электроэнергии.

Достоверность математических моделей электропотребления оценивается коэффициентом соответствия:

Оф - фактический удельный расход электроэнергии в отчетном году, кВт - ч/т; Ор - норма удельного расхода электроэнергии, рассчитанная по значениям

факторов, которые сложились в отчетном году, кВт ч/т.

На рис. 1 приведена динамика изменения коэффициента соответствия для обогатительной фабрики, который был определен для периода оптимальной производительности ее работы. При прогнозировании электропотребления с достаточной точностью для практических расчетов можно применять математическую модель, если коэффициент соответствия изменяется от 0,95 до 1,05.

До 1986 г. для практических расчетов прогнозирования электропотребления на обогатительной фабрике использовалось уравнение (5). В 1986 г. коэффициент увеличился до 1,27 и поэтому была проведена корректировка коэффициентов уравнения регрессии электропотребления, кВт-ч/т:

о = 371,41 - 270к- 6,86р --], 71 е, (7)

где 0к - месячный выпуск концентрата, млн т; р - содержание полезного компонента в руде, %;

е - товарное извлечение, %.

До 1991 г. коэффициент соответствия уменьшился и составил 0,93, поэтому была снова произведена корректировка коэффициентов уравнения регрессии расхода электрической энергии. Модель представилась в ви-де,кВт-ч/т:

о = 229,09 - 290к - 4,05р --0,61• е, (8)

На рис. 2 приведены зависимости удельных расходов электроэнергии от основных производственных факторов при обогащении апатито-нефелиновой руды.

Из уравнения (8) видно, что создавая условия для изменения параметров технологического процесса, можно осуществлять регулирование режимом электропотребления обогатительной фабрики. Целью управления режимом потребления электрической энергии является поддержание расчетной нормы удельного расхода электроэнергии в расчетный период времени - Т при следующих ограничениях (рис. 3):

1,15 < 0 < 1,3 млн т/мес.,

15 < р < 16, %,

89 < е < 90,%.

Управление режимом электропотребления осуществляется в следующих пределах изменения удельного расхода электроэнергии:

Оmin — О (1) — Отах (9)

где о (У - текущее значение удельного расхода электроэнергии, кВт-ч/т; Ютт, Отах - минимальное и максимальное значения удельных расходов электроэнергии при условии соблюдения заданного графика потребления активной мощности, кВт-ч/т.

Согласно уравнению (8) при плановых технологических параметрах: 0к.пл. = 1,225 млн

т/мес.; р„л = 15,5 %; Епл = 89,5 %

определяем расчетную норму удельного расхода электроэнергии Орасч = 76,2 кВт - ч/т. При минимальных значениях технологических параметров согласно принятым ограничениям рассчитываем максимальное значение удельного расхода электроэнергии: оМах = 80,7 кВт - ч/т. Соответственно максимальным значениям технологических параметров согласно принятым огра-

ничениям получаем минимальное значение удельного расхода электроэнергии: Отт = 71,7

кВт ч/т.

Таким образом, предлагаемые математические модели электропотребления позволяют рассчитывать как плановый, так и фактический удельные расходы электроэнергии и позволяют определять отклонения фактических удельных расходов от пла-

новых и показывают, что регулирование режимов электропотребления горнообогатительных предприятий можно осуществлять не только созданием специальных режимов работы потребителей электрической энергии, но и изменением параметров технологического процесса и факторов, которые влияют на расход электрической энергии.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

£1

4-У

Кузнецов Николай Матвеевич — кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрофикация горных предприятий», Московский государственный горный университет.

Щуцкий Виталий Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры «Электрофикация горных предприятий», Московский государственный горный университет.