Энергетика, автоматизация и энергоэффективность. Рубрика в журнале - Горные науки и технологии
Development of automatic system for Unmanned Aerial Vehicle (UAV) motion control for mine conditions
Статья научная
Underground mining operations are connected with significant risks of technogenic accidents, which can be catastrophic. Mitigating the consequences of such phenomena directly depends on the reliability and efficiency of information about the state of parameters of many technological processes, mine workings and facilities located in them. At failure of standard systems of industrial telemetry in conditions of underground mining the creation of new information channels and places of information measurement becomes practically impossible in case of emergency situation development. This predetermines necessity of use of essentially new systems of gathering and transfer of the information, based on robotized autonomous complexes. The task of acquiring reliable information about the situation in an emergency mine working with the help of drones (unmanned aerial vehicles or UAV) in order to make rational decisions in the course of the rescue operation is quite relevant. The aim of the paper was to develop a system of automatic control of an unmanned aerial vehicle (UAV) movement in confined space of a mine working, with significant perturbations of the mine air flow. The mathematical model of UAV movement in mine conditions, based on Euler angles or quaternions, was substantiated. The method of positioning through triangulation with the use of radio beacons was accepted as the basic method that allowed to determine the current position of an UAV. It was proposed to solve the problem of creation of the automatic system for an unmanned aerial vehicle movement control with the use of a hierarchical multiloop control system. The route planning algorithm was formed on the basis of the Dijkstra algorithm. For this purpose, discretization of the future motion space was performed, a labeled connected graph was constructed, on which the arc weights were the distances between the route points. A simulation experiment was implemented. The average deviation from the planned trajectory when flying at a speed of 10 m/s with payload mass up to 0.6 kg did not exceed 1 m, and the maximum deviation was unacceptably large. When flying at 6 m/s with payload mass up to 0.6 kg the average deviation did not exceed 0.3 m, and the maximum deviation, 1.2 m. The results of simulation of movement along the route towards the disturbing mine airflow showed that the control system allowed the UAV with payload of 0.6 kg to withstand the oncoming flow up to 8 m/s. It was obtained that with payload mass of 0.6 kg, the braking distance does not exceed 6 m if the UAV had a speed of 6 m/s, and the braking distance does not exceed 12 m at the speed of 10 m/s. The performed simulation studies confirmed the operating capability of the developed system for automatic motion control.
Бесплатно
Анализ условий электробезопасности системы TN
Статья научная
Рассмотрены различные случаи прикосновения человека к аварийному оборудованию в электрической сети напряжением до 1 кВ при разных типах заземления в системе TN. При анализе различных случаев получены аналитические зависимости напряжения прикосновения от различных параметров электрической сети. Для различных случаев прикосновения человека в электрической сети с глухозаземленной нейтралью (система TN) рассмотрены переходные процессы.
Бесплатно
Анализ энергетических показателей работы горнопроходческих комплексов угольной шахты
Статья научная
Рост интенсивности ведения проходческих работ, энерговооруженности труда и затрат топливно-энергетических ресурсов обусловливает необходимость не только повышать энергоэффективность производственных процессов производства, но и снижать неизбежно возникающие потери энергии. Условия ведения горнопроходческих работ определяются сочетанием комплекса взаимно воздействующих факторов (геологических, технологических и организационных), а оценка степени их влияния на энергоэффективность технологических процессов требует глубокого детального исследования. Для критериальной оценки эффективности ведения горнопроходческих работ предлагается использование показателей уровня энергопотребления, эффективности и качества прохождения горной выработки сменными бригадами, позволяющими объективно оценить их работу. Показатели технологического и удельного расхода электроэнергии при ведении проходческих работ изменяются в широком диапазоне, поэтому для обеспечения устойчивой работы сменным бригадам необходимо придерживаться рекомендуемых показателей, определяющих оптимальные темпы проходки и ограничения выхода за допустимые или предельные режимы. Исследованы статистические модели показателей, определяющих энергоэффективность работы горнопроходческих комплексов, на примере угольной шахты «Северная». Предложены показатели уровня энергопотребления, эффективности и качества прохождения горной выработки сменными бригадами. Определены законы распределения для основных показателей, характеризующих энергоэффективность ведения горнопроходческих работ. Разработаны рекомендации по обеспечению устойчивой работы горнопроходческих комплексов в течение всего периода проходки участков. С точки зрения организации ведения горнопроходческих работ необходимо осуществление постоянного контроля параметров и темпов проходки, качества подготовки забоя, своевременного технического обслуживания и ремонта машин и оборудования, управления технологическим процессом путем обеспечения оптимальных режимов работы горнопроходческого комплекса.
Бесплатно
Внутренний и перекрестный сопоставительный анализ потребления электроэнергии на угольных разрезах
Статья научная
На угольных разрезах потребляется большое количество электроэнергии. Электрические экскаваторы, насосы и установки для перегрузки угля потребляют 75 % от общего объема электроэнергии. В данной работе представлена схема моделирования для проведения сопоставительного анализа (как внутреннего, так и перекрестного) потребления электроэнергии на предприятии. Для разработки модели сопоставительного анализа потребления электроэнергии на конкретном предприятии был применен статистический подход (метод линейной регрессии). Удельное потребление электроэнергии (УПЭ) используется в качестве контрольного показателя оценки энергоэффективности конкретного предприятия и нескольких угольных предприятий в Индии на основе полевых исследований. Также проведен сезонный анализ потребления электроэнергии. Согласно полученным результатам контрольный показатель УПЭ составляет 0,50 кВт-ч/т, а потенциал энергосбережения для одного предприятия - 10,7 %. Для нескольких угольных предприятий контрольный показатель УПЭ составляет 0,52 кВт-ч/т. Сделан вывод о том, что УПЭ в значительной степени зависит от производственной мощности, а разработанные метод и модель горных работ позволяют выполнить сопоставительный анализ и достичь эффективного энергопотребления на разрезах.
Бесплатно
Вопросы динамики многодвигательного электропривода на примере механизма наклона конвертера
Статья научная
Многодвигательным электроприводом оснащены многие тяжелые машины и механизмы горно-металлургической отрасли, например кислородные конвертеры. Уменьшение влияния недостатков, характерных для разветвленной многосвязной системы, возможно за счет создания систем регулирования на основе математических моделей рассматриваемых электромеханических систем (ЭМС). В полной математической модели учитывается число электродвигателей ЭМС, зазоры в передачах, упругости валопроводов, влияние диссипативных сил и т.д. Недостатком такого подхода является сложность таких моделей, что приводит к большим вычислительным и временным затратам при их реализации. Для анализа динамических процессов, возникающих в режимах разгона и торможения электромеханической системы механизма наклона конвертера, предлагается использовать упрощенную эквивалентную расчетную модель, которая учитывала бы изменение собственной частоты колебаний ЭМС для любого режима работы на основе технологических и конструктивных особенностей. На основании анализа расчетной модели сделан вывод о необходимости оценки механических нагрузок в системе методом сравнения их текущих и базовых значений, а также учет демпфирующих свойств электропривода. Для снижения динамических нагрузок предлагается сформировать закон изменения управляющего напряжения с помощью задатчика интенсивности, снижающего риски возникновения упругих моментов, значительно превосходящих допустимые для данного класса механизмов. Результаты термо- и вибродиагностики для оценки неисправностей основных звеньев механизма наклона конвертера, а также оценка поведения системы на базе модели Matlab Simulink при варьировании упругости валопроводов и приведенных зазоров показали существенное влияние последних на динамические нагрузки.
Бесплатно
Статья научная
Применение высокопроизводительных буровых станков требует особого внимания к разработке энергосберегающего электропривода при добыче полезных ископаемых открытым способом. Повышение коэффициента полезного действия и энергоэффективности бурового станка достигается при управлении электроприводом, позволяющим регулировать удельную резонансную частоту и ограничивать амплитуды тока и скорости. Основная идея работы заключается в применении нечетких регуляторов в системах автоматического регулирования режимами работы электропривода вращателя бурового станка шарошечного бурения. Использование нечетких регуляторов направлено на улучшение характеристик ПИ- и ПИД-регуляторов. Расчеты и моделирование переходных процессов с применением имитационных моделей в программном комплексе MatLab 7.11 Simulink позволили проводить достоверный анализ режимов работы электропривода вращателя бурового станка. При моделировании переходных процессов изменения скорости вращателя бурового станка с применением нечеткого регулятора обоснованы нечеткие переменные: рассогласование скорости вращения, скорость изменения рассогласования, напряжение задания по скорости. Проведенный анализ позволил установить терм-множества нечетких переменных и функции принадлежности каждому терм-множеству нечеткой переменной. Результаты выполненного моделирования показывают, что время регулирования переходных процессов изменения момента и тока двигателя вращателя при применении регулирования скорости вращателя нечетким регулятором с увеличением нагрузки в зависимости от крепости породы уменьшается в 2 раза. Внедрение системы автоматического регулирования скорости вращателя бурового станка с применением нечеткого регулятора позволяет снизить вибрацию бурового станка, обеспечить эффективную защиту двигателя вращателя от перегрузки, повысить надежность работы оборудования и производительность при бурении
Бесплатно
Статья научная
Глиноземное производство является сложным, энергоемким технологическим процессом переработки минерального сырья, что определяет необходимость создания рациональных технологических решений, в том числе с точки зрения эффективности использования электрической энергии. В статье приведено описание системы электроснабжения глиноземного завода в провинции Лам Донг, Вьетнам. Проанализированы задачи, которые необходимо решить, чтобы улучшить качество электроэнергии системы электроснабжения. Показано, что наличие нелинейных нагрузок существенно ухудшает качество электрической энергии, что в свою очередь приводит к повреждению оборудования, ошибочным операциям и снижению производительности завода. Разработаны модели системы электроснабжения завода, с помощью которых была проведена оценка качества электроэнергии на общей шине напряжением 6 кВ системы электроснабжения, а также на шинах 6 и 0,4 кВ распределительных подстанций отдельных подразделений завода. Анализ результатов моделирования показывает, что наличие нелинейных нагрузок приводит к значительным искажениям синусоидальных форм напряжений и токов, снижению коэффициента мощности. На основании результатов моделирования сделан вывод, что гармоники напряжения и гармоники тока при нелинейной нагрузке на шинах напряжением 0,4 и 6 кВ превышают допустимый международным стандартом IEEE ST519-1992 предел гармоник. Разработаны предложения по решению проблемы повышения качества электроэнергии в системе электроснабжения завода. Для компенсации высших гармоник тока и напряжения рекомендовано применение в электрической системе глиноземного завода специальных регуляторов качества электроэнергии. Предложено в качестве регуляторов качества электроэнергии использовать активные фильтры гармоник. Предложенные решения позволяют получить практически синусоидальные формы напряжений и токов в системе электроснабжения глиноземного завода.
Бесплатно
Исходные данные для анализа электромеханической системы взаимосвязанных клетей
Статья научная
Для непрерывных прокатных станов одним из важнейших технологических вопросов является настройка скоростных режимов взаимосвязанных клетей линии. Основным законом при установке скоростей прокатки группы последовательно связанных клетей выступает постоянство прокатываемого объёма металла S1V1=S2V2=S3V3=…=SiVi. Установка требуемых согласованных частот вращения валков осуществляется оператором стана с пульта управления приводом конкретной клети. Система электропривода - управляемый преобразователь (ТП) - двигатель постоянного тока (Д) с независимым возбуждением обеспечивает работу в двух зонах (nн>n>n0), что даёт возможность оперативной подстройки скоростей прокатки при нарушении закона постоянства прокатываемого объёма. Конструктивные особенности клетей различных групп (черновой, промежуточной, чистовой) могут существенно сказываться на динамическом взаимовлиянии и, как следствие, на нагрузках взаимосвязанных электромеханических систем клетей. Для оценки взаимовлияния электромеханических систем взаимосвязанных клетей рекомендуется вначале проведения исследование на математических моделях с целью выявления наиболее нагруженных звеньев с последующим их исследованием на реальном стане с использованием методов тепловых и вибрационных полей.
Бесплатно
Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях горных предприятий
Статья научная
Крупные потребители электрической энергии - горные предприятия - наряду с активной мощностью потребляют реактивную мощность, создавая сетевые перетоки. Вопросы компенсации реактивной мощности и рациональное размещение компенсирующих устройств приобретают весьма актуальное значение в свете энергосберегающей политики. Особенно важна компенсация при оптимизации режимов напряжения и электропотребления в целях снижения активных потерь и повышения качества электроэнергии. Эффективным мероприятием по снижению потерь в электрических сетях является установка в них устройств компенсации реактивной мощности (КРМ). При анализе методов расчета оптимальной мощности и определении местоположения компенсирующих устройств учитывалась специфика горных предприятий, а именно необходимость разделения электрических сетей на подземные и поверхностные. Сформулирована целевая функция на основе годовых приведенных затрат и выявлена система ограничений, при которых рассматривается целевая функция. Анализ целевой функции показал, что она сепарабельна и задача может быть решена методами дискретного программирования.
Бесплатно
Статья научная
В нефтегазовой промышленности большую роль играют непрерывные технологические процессы, например, нефте- и газопереработка, которые чувствительны к многим внешним факторам. Такие процессы требуют реализации специальных процедур для остановки и повторного пуска. Для наладки технологического процесса необходимы очистка всей системы от непрореагировавших компонентов и их удаление. Забракованное сырьё зачастую сбрасывается на факел, что влечет за собой ощутимые экологические проблемы и значительный экономический ущерб. Важную роль в обеспечении непрерывных технологических процессов в нефтегазовой промышленности играют электротехнические системы (ЭТС), одним из ключевых элементов которых являются электродвигатели. Большую часть, не менее 80 %, используемых сегодня в промышленности электрических машин, составляют асинхронные двигатели (АД). Безаварийная их работа является одной из ключевых задач, что обеспечивает актуальность проектирования, моделирования и анализа действия систем релейных защит асинхронного двигателя, включая несимметричные режимы их работы. Эти режимы могут возникнуть при несимметричных схемах включения АД, несимметрии питающего напряжения, а также в результате каких-либо неисправностей в самой машине. Работа двигателя в таких условиях приведет к сокращению срока его службы, снижению мощности, износу и старению изоляции. В качестве исследуемого объекта выбран асинхронный электропривод циркуляционного компрессора блока гидроочистки бензина в комбинированной установке гидроочистки топлив, расположенного на Астраханском газоперерабатывающем заводе (АГПЗ). Для исследования работы и его защит авторы использовали моделирование в программе Matlab. В качестве основного теоретического метода выбран метод симметричных составляющих. Авторы разработали модель асинхронного электропривода циркуляционного компрессора; сформировали комплекс релейных защит (РЗ) и разработали модели следующих защит: «фильтр симметричных составляющих» (ФСС), максимальная токовая защита обратной последовательности «MTЗ Imax обр», защита от перегрузки. Продемонстрировано, что указанный комплекс релейной защиты полностью защищает двигатель от несимметричных режимов работы. Авторами было проведено исследование работы комплекса защит при различных несимметриях питающего напряжения, при различной загрузке двигателя, сделан вывод о работоспособности разработанной защиты, а также даны рекомендации по его технической реализации на производстве. Выполненная работа может быть положена в основу разработки и тестирования релейной защиты элементов всей электротехнической системы установки гидроочистки топлив на Астраханском ГПЗ.
Бесплатно
Моделирование потребляемой мощности шаровой мельницы
Статья научная
Рассмотрена возможность прогнозирования электропотребления для шаровой мельницы обогатительной фабрики при внедрении интеллектуальной системы прогнозирования. Составлена модель для определения потребляемой мощности электроприводом шаровой мельницы. Выполнено моделирование работы мельницы без нагрузки и при измельчении руды. Результаты моделирования подтверждены инструментальными замерами мощности электродвигателя при различных режимах работы мельницы. Предложенная модель определения потребляемой мощности шаровой мельницы позволяет произвести оценку эффективности потребления электрической энергии электроприводом мельницы и определить качественные показатели систем регулирования при внедрении интеллектуальной системы прогнозирования электропотребления на обогатительной фабрике, контролировать график нагрузки; прогнозировать производственные циклы и пиковые значения энергопотребления; перераспределять нагрузки и анализировать изменения режима работы мельницы.
Бесплатно
Модель системы автоматического управления процессом перемешивания пульпы перед флотацией
Статья научная
В статье приведен краткий обзор исследований по вопросам автоматизации флотационного обогащения. Выявлены основные недостатки существующих систем и способов регулирования параметров данного процесса, которые заключаются в низком быстродействии, ошибках выработки управляющего воздействия и отсутствии стабилизации плотности пульпы в перемешивателе. В связи с этим приводится вывод об актуальности разработки САУ процессом перемешивания пульпы перед флотацией, которая позволит поддерживать на заданном уровне указанную переменную. В качестве метода исследования выбрано моделирование с применением пакета прикладных программ Matlab Simulink. При этом дается математическое описание таких элементов модели САУ, как клапан, перемешиватель, насос, ПИД-регулятор. В результате моделирования получены временные диаграммы, отражающие принцип стабилизации плотности пульпы манипуляцией расхода воды в перемешиватель при скачкообразном изменении плотности твердой фазы в пульпе и ее расхода. Приводятся выводы о возможности использования САУ в составе АСУ ТП на горнорудных предприятиях, так как работа модели системы показала удовлетворительные результаты по управлению плотностью с малым перерегулированием и временем регулирования.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты анализа простоев шахтных ленточных конвейеров, и рассматривается актуальность проведения мониторинга их технического состояния. Показаны результаты мониторинга состояния редукторов частотно-регулируемого привода конвейера по параметрам смазочного масла и параметрам вибрации.
Бесплатно
Статья научная
Характеристики безопасности и надежности шахтных электротехнических комплексов и систем во многом обеспечивают успешность горных предприятий. Сложные технологические условия, особенно при ведении подземных горных работ, многообразие индивидуальных факторов определяют совокупность требований, которые предъявляются к подземным электрическим сетям горных предприятий. Все это определяет необходимость совершенствования систем защиты персонала на основе исследования характеристик сетей, моделирования режимов работы, в том числе аварийных. Основная цель исследований - обоснование схемы замещения шахтной подземной электрической сети путем синтеза ее структуры для последующего анализа режимов утечки тока через изоляцию. На основе методов математического моделирования дано обоснование параметров схемы замещения шахтной подземной электрической сети с учетом условий возникновения и развития аварийных и травмоопасных ситуаций. Определены количественные показатели и диапазоны изменения параметров элементов схемы замещения электрической сети. Для математического моделирования переходных процессов рекомендовано использование электромагнитных постоянных времени затухания колебаний в контурах, образованных параметрами фазных сопротивлений изоляции, а также абсорбционных составляющих токов утечки, и приведены соответствующие расчетные соотношения. В качестве примера приведена схема замещения шахтной подземной электрической сети с активно-индуктивным фильтром присоединения устройства защитного отключения, позволяющая выполнить анализ утечки тока при однополюсном прикосновении человека к токоведущей фазе, с учетом процесса низкочастотной поляризации в фазной изоляции. Предложенный методический подход к моделированию и анализу режимов утечки тока через изоляцию позволяет осуществить синтез схемы замещения подземной электрической сети для анализа несимметрии фазных напряжений, токов срабатывания устройств защитного отключения, процессов низкочастотной поляризации в изоляции, воздействия тока утечки на человека.
Бесплатно
Статья научная
Приоритетными направлениями развития добычи вольфрамо-молибденового сырья являются освоение новых месторождений и модернизация существующих горнодобывающих предприятий с целью повышения их эффективности. При модернизации горных производств внимание уделяется всем технологическим процессам и инженерным системам, трансформация которых должна быть направлена на повышение экономических показателей, в том числе и надежности. Исследования систем электроснабжения горных предприятий и режимов их работы являются актуальной задачей, так как этот класс инженерного обеспечения горных работ, вспомогательных процессов и объектов определяет конкурентоспособность предприятия в целом. В ходе исследований проведена оценка эксплуатационной надежности электроснабжения развивающихся участков добычи руд на высокогорном руднике Тырныаузского месторождения (Кабардино-Балкарcкая Республика). Установлено, что при существующей схеме раздельного питания сетей напряжением 6 кВ от подстанций полные токи замыкания на землю для этих сетей соответственно равны: I030 = 17,5 А и I011б = 12,2 А и достигают предельных значений, при которых возможно их отключение разъединителями (предельный ток составляет 20 А). Рекомендована формула полного тока замыкания на землю в подземных сетях напряжением 6 кВ. Показано, что надежность электроснабжения на указанном руднике, а также уровень опасности поражения электрическим током в электроустановках в значительной степени зависят от количества однофазных замыканий на землю. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны решения по улучшению эксплуатации электрических сетей, учитывающих структуру и режимы работы высокогорного рудника.
Бесплатно
Статья научная
Интенсивное внедрение частотно-регулируемых электроприводов машин и установок в технологических процессах при подземной добыче полезных ископаемых предусматривает необходимость решения ряда проблем, одной из которых является обеспечение качества электроэнергии. Именно поэтому повышение энергоресурса горных машин и энергоэффективности ведения горных работ требует обеспечения нормативных показателей качества электроэнергии в подземных комбинированных электрических сетях (ПКЭС). Это возможно на основе оценки уровня и состава высших гармонических составляющих напряжения и тока в силовых цепях с частотно-регулируемым электроприводом (ЧРЭП). Основными задачами являются: разработка на основе эквивалентной схемы замещения электрической сети с ЧРЭП скребкового конвейера имитационной модели для исследования спектрального состава высших гармонических составляющих напряжения и тока в силовых цепях ПКЭС; исследование и анализ влияния фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ), реакторов и синус-фильтров на качество электроэнергии в системе с ЧРЭП скребкового конвейера; анализ спектрального состава высших гармонических составляющих напряжения и тока в цепях утечки через изоляцию и цепи измерителя устройства защитного отключения; разработка практических рекомендаций в области повышения качества электроэнергии в системе с ЧРЭП скребкового конвейера. Разработанная модель системы частотно-регулируемого электропривода скребковых конвейеров позволила провести исследования эффективности средств повышения качества электроэнергии. Определен гармонический состав напряжения и тока в подземной комбинированной электрической сети в режиме максимального искажения и при наличии ФКУ, реакторов и синус-фильтров. Выбранные методы исследований позволили выявить спектральный состав напряжения и тока в симметричном и однофазном режимах утечки через изоляцию, а также в измерительных цепях устройств защитного отключения (УЗО). Установлено, что гармонический состав напряжения и тока утечки в основном определяется параметрами выходного напряжения, модулируемого автономным инвертором преобразователя частоты. Высокий уровень гармонических составляющих напряжения и тока необходимо учитывать при определении уставок УЗО, настройке компенсатора емкостного тока и блока защитного шунтирования. Для обеспечения электробезопасности необходимо научное обоснование нормативных показателей высших гармонических составляющих напряжения для цепей утечки и дальнейшее исследование физиологического воздействия высших гармоник тока на организм человека. Целесообразность установки ФКУ непосредственно на низковольтном участке питания скребкового конвейера должна быть технически обоснована. Наличие ФКУ, реакторов и синус-фильтров практически не оказывает влияния как на гармонический состав, так и на величину коэффициентов гармонических составляющих фазного напряжения сети относительно земли и токов утечки через изоляцию. Наличие наводимых в цепях утечки тока высших гармонических составляющих в симметричном режиме и режиме однофазной утечки тока может привести к нарушению магнитной совместимости при работе электронной измерительной схемы, блока питания и компенсатора емкостного тока утечки УЗО и представлять потенциальную опасность в случае прикосновения к токоведущим частям электрооборудования.
Бесплатно
Статья научная
Одним из основных факторов эффективного функционирования системы электроснабжения высокопроизводительных угольных шахт является бесперебойное питание электроэнергией подземных потребителей всего технологического цикла при достаточном количестве электроэнергии с обязательным соблюдением показателей ее качества. Анализ электропотребления высокопроизводительной угольной шахты показал, что порядка 57 % потребителей электрической энергии расположены в подземных выработках. Потребители можно разделить на участки основного технологического процесса добычи угля: добычные участки (13 %); участки конвейерного транспорта (13 %); подготовительные участки (8 %), и участки вспомогательных процессов добычи угля: водоотлив (23 %). Увеличение доли регулируемых электроприводов в общем балансе мощностей выемочных участков приводит к появлению факторов, не характерных ранее для подземных электрических сетей. К таким факторам относятся изменение гармонического состава сети, появление высших гармоник тока и напряжения, оказывающих влияние на питающую сеть, нагрев электрооборудования, потери мощности и электроэнергии. Поэтому вопросы повышения качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт являются актуальными. В результате проведенных исследований разработана методика проведения экспериментальных исследований показателей качества электрической энергии (представленная в виде алгоритма) применительно к специфическим условиям высокопроизводительных угольных шахт, в том числе опасных по внезапным выбросам газа и пыли. Данная методика была апробирована на ряде угольных шахт компании АО «СУЭК-Кузбасс». Также представлены результаты проведенных экспериментальных исследований по определению фактического уровня суммарного коэффициента гармонических составляющих в подземных электрических сетях выемочных участков угольных шахт. Важное значение имеет обоснование параметров фильтра высших гармоник, представленный алгоритм расчета которого основывается на разработанной методике. Исследования показали, что применение прямого и обратного преобразований Clarke для расчета параметров фильтра высших гармоник применимы для всех уровней напряжений. Имитационная модель системы электроснабжения выемочного участка угольной шахты позволяет исследовать условия демпфирования высших гармоник с помощью устройства повышения качества электрической энергии. Использование предложенных технических решений по повышению качества электрической энергии на основе имитационного моделирования позволило сделать заключение об успешном демпфировании высших гармоник, в частности, снижении суммарного значения напряжения гармонических составляющих (THD (U)) с 9,07 до 1,77 %.
Бесплатно
Система автоматического управления процессом черпания шагающего экскаватора-драглайна
Статья научная
Актуальность исследований, результаты которых составляют основу систем автоматического управления рабочей операцией черпания шагающего экскаватора-драглайна, обусловлена необходимостью повышения производительности машины и снижением предельных нагрузок на механизмы и канатные системы. Анализу подвергается система автоматического управления рабочей операцией черпания шагающего экскаватора-драглайна, позволяющая обеспечить повышение его эксплуатационной производительности за счет приближения процесса черпания к рациональному. На основе методов математического моделирования систем электропривода основных механизмов экскаватора-драглайна составлены имитационные математические модели, которые описывают движение ковша и канатных систем. Результаты компьютерного модельного исследования, выполненные программными средствами SimInTech, подтвердили работоспособность предложенного алгоритма автоматического черпания. Разработанная система автоматического управления операцией черпания позволяет приблизить траекторию черпания к оптимальной, обеспечивая предельно быстрое заглубление с допустимым перерегулированием и последующим равномерным черпанием с постоянной толщиной срезаемой стружки. Показатели качества управляемого процесса черпания в породах с удельным сопротивлением kp = 1,45 ± 0,45 кг/см2 и kp = 3,35 ± 0,75 кг/см2 практически совпадают: перерегулирование в первом случае 7,2 %, во втором - 10,4 %, время регулирования в первом случае 4 с, во втором - 3,5 с. Разработанная система автоматического управления операцией черпания вместе с автоматическими системами транспортирования груженого ковша в отвал и порожнего ковша в забой, системами автоматической защиты от перегрузки главных механизмов, системой контроля безопасного движения ковша в рабочем пространстве драглайна позволяют повысить уровень автоматизации экскаватора-драглайна и его производительность
Бесплатно
Система прогнозирования энергопотребления с применением искусственной нейронной сети
Статья научная
Рассмотрена возможность повышения энергоэффективности горного предприятия за счёт правильного выбора ценовой категории (ЦК) и тарифа на электроэнергию. Показана эффективность прогнозирующей модели энергопотребления рационального выбора ЦК, разработана система прогнозирования энергопотребления с применением искусственной нейронной сети. Ошибка прогнозирования составила 0,908 % с использованием архитектуры сети типа многослойный персептрон (MLP 24-18-1).
Бесплатно
Состояние вопроса безотказности систем электроснабжения
Статья обзорная
Электроэнергетическая система Российской Федерации наибольшее развитие получила в 80-90-х годах прошлого столетия, после чего произошел практически двукратный спад выработки и передачи электрической энергии в системе с последующим ростом. Основной проблемой топливно-энергетических комплексов является прогрессирующее старение основных производственных фондов в условиях увеличения потребностей энергопотребления, что является источником повышенного риска возникновения крупных аварий. При этом негативные возмущения могут возникать как в самой системе, так и быть внешними по отношению к ней, и могут приводить не только к низкому качеству электрической энергии, но и к перерывам электроснабжения. Выполненные до настоящего времени исследования посвящены количественной оценке безотказности систем электроснабжения и их оборудования и не учитывают воздействия отказов электрооборудования на характеристики производственных процессов и работу технологических машин. Рассматривать безотказность систем электроснабжения изолированно от работы других систем (технологической, релейной защиты, автоматики, вентиляции, водоотлива и т.д.) значит не использовать весь комплекс мероприятий, направленных на повышение надежности электроснабжения, в результате невозможно обеспечение оптимального уровня безотказности электроснабжения. Безотказность системы электроснабжения необходимо оценивать с учетом взаимодействия электрооборудования с оборудованием всех производственных систем. Проблема повышения эффективности функционирования производственных предприятий посредством оптимизации параметров безотказности систем электроснабжения является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.
Бесплатно
