Энергетика, автоматизация и энергоэффективность. Рубрика в журнале - Горные науки и технологии
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
Пути снижения потерь электроэнергии в питающих горные предприятия линиях
Статья научная
Электрическая энергия является наиболее удобным и универсальным видом энергии. Ее можно производить в больших количествах вблизи источников энергии, передавать на большие расстояния, легко распределять между потребителями и преобразовывать в механическую, тепловую и световую энергии. Обеспечение надежного и экономичного энергоснабжения электроэнергией заданного качества предприятий горной промышленности при наиболее эффективном использовании энергетических ресурсов является одной из важнейших задач, стоящих перед энергетиками страны. В Российской Федерации достигнута высокая степень концентрации мощностей на электрических станциях. Основные мощности сосредоточены на электростанциях с установленной мощностью более 1 млн кВт. Высокий уровень значимости электроэнергетики определяется инфраструктурным характером отрасли и прямой зависимостью между экономическим ростом страны и уровнем эффективности ее развития. Одной из наиболее актуальных проблем современного электроснабжения является проблема обеспечения качества электроэнергии...
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
Статья научная
Применение частотно-регулируемого привода штанговых насосных установок (ШНУ), широко используемых для добычи нефти, повышает энергетическую и технологическую эффективность добычи нефти, способствует снижению износа оборудования, но его применение сдерживается неустойчивой работой при недостаточной уравновешенности ШНУ и чувствительностью к кратковременным провалам напряжения, часто возникающим в протяженных электрических сетях нефтепромыслов. Недостаточная уравновешенность ШНУ приводит к появлению в цикле качания периода работы двигателя в генераторном режиме, обусловленном неравномерностью и изменением направления момента сопротивления рабочего механизма. Переход двигателя в генераторный режим так же, как и провалы питающего напряжения, приводит к выходу напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты за установленные пределы и к отключению преобразователя. Для исследования процессов при работе штанговых насосных установок и проверки способов устранения негативного влияния на преобразователь частоты генераторного режима, а также провалов напряжения питающей электросети с целью повышения устойчивости системы в среде Matlab, Simulink создана модель «электрическая сеть - частотно-регулируемый привод ШНУ» с характерной для данного применения нагрузкой, проведен ряд опытов и выполнен анализ результатов. Рассмотрена программная функция подавления генераторного режима и дана оценка возможности ее применения для реальных установок. Проанализировано применение системы бесперебойного питания на основе аккумуляторных накопителей энергии для предотвращения прерывания работы при разных уровнях провалов питающего напряжения. Модель, полученная в результате работы, может быть применена для общего анализа работоспособности и устойчивости, а также проверки правильности подбора ключевых элементов проектируемых систем штанговых насосных установок с частотно-регулируемым приводом.
Бесплатно
Электроснабжение подземных потребителей глубоких и энергоемких шахт
Статья обзорная
Рост мощностей очистных проходческих и транспортных средств высокопроизводительных и энергоемких шахт вызывает необходимость увеличения напряжения питания очистных и проходческих комбайнов, а также транспортных систем: с напряжения 660 В перешли на 1140 В, а в настоящее время до 3300 В. Это позволило улучшить технико-экономические показатели по очистным и проходческим участкам, а также повысить безотказность участковых систем электроснабжения (СЭС). Однако этой тенденции препятствуют питающие подземные электрические сети напряжением 6 кВ, в связи с чем возникает задача увеличения напряжения питающих сетей. Проведенный технико-экономический сравнительный анализ возможных вариантов позволил на сегодняшний день принять к эксплуатации напряжение 10 кВ, которое для использования электрооборудования электрических сетей, устройств защиты наиболее приемлемо. Исследованиями данной проблемы занимались ведущие учебные, научно-исследовательские и проектные организации (ДГИ, МГИ, ДПИ, ВНИИВЭ, Днепрогипрошахт, Центрогипрошахт и др.). Анализ результатов исследований показал, что переход на напряжение 10 кВ является обоснованным и своевременным. Вместе с тем с повестки дня не снимается и напряжение 35 кВ, которое технически целесообразно и экономически обосновано, однако возникают проблемы с безопасностью его эксплуатации в подземных выработках, что требует соответствующей доработки. Такой уровень напряжения позволит улучшить показатели качества электроэнергии. Выводы: 1. Применение напряжения 35 кВ в системе подземного электроснабжения угольных и рудных шахт целесообразно при глубине более 1000 м при максимальной нагрузке не менее 1000 кВА на уровне стволовых кабелей. 2. Применение напряжения 35 кВ в подземных электрических сетях позволит существенно улучшить показатели качества напряжения, надежности и экономичности системы за счет токовой разгрузки наиболее ответственного элемента СЭС, какими являются стволовые кабели. 3. Анализ основных параметров и характеристик электротехнического рудничного электрооборудования дает основание считать, что оно позволяет реализовать тренд глубокого ввода напряжением 35 кВ на глубокие горизонты шахт (рудников) и размещение подстанций 35/6 кВ на рабочих горизонтах.
Бесплатно
