авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Повышение эффективности рудничных стационарных установок

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЗАРИПОВ Айдар Хамзович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РУДНИЧНЫХ

СТАЦИОНАРНЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург - 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Научный руководитель-

доктор технических наук, профессор Миняев Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Закиров Данир Галимзянович

доктор технических наук, доцент Дмитриев Владимир Трофимович

Ведущая организация – ОАО «Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых «Уралмеханобр».

Защита диссертации состоится 02 марта 2011 г. в 14 часов 00 минут
на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний ученого совета по адресу: 620144, ГСП, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан 25 января 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Хазин М. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горные предприятия России имеют относительно низкую эффективность по сравнению с аналогичными предприятиями в других странах, так как тратят в несколько раз больше энергетических ресурсов для производства своей продукции. Такая ситуация с учетом роста тарифов на энергоресурсы обуславливает значительный рост интереса к проблеме повышения эффективности производства в горной промышленности за счет снижения энергопотребления основными технологическими объектами – рудничными стационарными установками (РСУ). Однако предприятия серьезно недооценивают все возможности и выгоды повышения энергоэффективности.

В настоящее время из всех объектов горного производства РСУ, как с технической, так и с технологической точек зрения, в наибольшей степени подготовлены для организации на них эффективно действующего мониторинга. Обусловлено это, в первую очередь, многолетними предыдущими наработками в области контроля параметров и управления данными объектами (дистанционного, автоматического и т.п.), создавшими к настоящему времени для мониторинга необходимую техническую базу.

Таким образом, решение проблемы обоснования и обеспечения эффективной эксплуатации РСУ на основе мониторинга их технического состояния и эффективности представляет собой актуальную научно-практическую задачу, решение которой может обеспечить существенное повышение конкурентоспособности горных предприятий России.

Объект исследования. Рудничные стационарные установки- вентиляторные, водоотливные и компрессорные агрегаты и их внешние сети (проводники пневматической и гидравлической энергий).





Предмет исследований. Рабочий процесс стационарных вентиляторных, водоотливных и компрессорных систем шахт.

Цель работы. Повышение эффективности работы РСУ за счет снижения их энергопотребления.

Идея работы. Эффективность работы РСУ достигается снижением их энергопотребления на основе мониторинга режимов работы и технического состояния.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Математическая модель функционирования РСУ, реализующая оптимальные технологические и эксплуатационные режимы их работы.
  2. Метод динамической оптимизации структуры РКУ, уменьшающий удельные затраты энергетических ресурсов на производство сжатого воздуха.
  3. Минимизация энергопотребления при эксплуатации РСУ достигается предложенной методикой мониторинга эффективности их работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Разработаны математические модели, рассматривающие функционирование главных вентиляторных и водоотливных установок и соответствующие сети как единую систему.
  2. Исследован процесс диагностирования и выведены целевые функции энергосберегающего управления комплексами РСУ.
  3. Разработан метод оптимизации структуры РКУ, гарантирующий их работу в рациональной области.
  4. Установлены обобщенные критерии эффективности работы комплексов РСУ, в соответствии с которыми предложены новые подходы к снижению затрат на их эксплуатацию.

Личный вклад автора состоит в проведении экспериментальных исследований, анализе их результатов, разработке обобщенных критериев эффективности функционирования комплексов РСУ на основе мониторинга их технического состояния.

Практическое значение диссертации состоит в следующем:

  1. разработаны и внедрены на объектах ОАО «Севуралбокситруда» системы:
    • контроля качества работы поверхностных дренажных водоотливных узлов;
    • учета параметров работы подземных водоотливных станций;
    • учета параметров выработки и потребления сжатого воздуха.
  2. предложен способ распределения сжатого воздуха, позволяющий учитывать пространственное расположение компрессора и пневмоприемника.

Достоверность и обоснованность основных научных положений и выводов работы обоснована корректностью использования методов математического и физического моделирования, термодинамики и гидравлики, математической статистики, достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, использованием самых современных методов и средств контроля параметров и режимов эксплуатации РСУ. Относительное расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает
10-15 %.

Реализация результатов. Результаты работы использованы при:

  • создании и внедрении систем контроля качества работы (АСККР) Сосьвинского, Северо-Восточного и Южного дренажных узлов ОАО «СУБР»;
  • создании и внедрении системы учета параметров выработки и потребления сжатого воздуха (АСУРВ) шахт ОАО «СУБР». Данная система позволяет вычислять, архивировать и отображать расходы, давления, температуры сжатого воздуха по пяти основным действующим компрессорным станциям: Кальинская 13 (узлы 1, 2); Красная шапочка 14, 15;
    Черемуховская 9, 10;
  • создании и внедрении системы учета параметров сбрасываемых вод шахтных водоотливов и очистных сооружений ОАО «СУБР». Данные системы внедрены и эксплуатируются на шахтах 16-16 бис, Кальинская, Ново-Кальинская;
  • реализации на ОАО «СУБР» двухэтапной программы децентрализации снабжения сжатым воздухом шахтных пневмоприемников с использованием винтовых компрессоров 6ВВ-25/9, 6ВВ-32/7 и УКВШ- 15/7.

Результаты работы используются в процессе обучения студентов направления 150400 - «Технологические машины и оборудование», специальности 150402 - «Горные машины и оборудование» и специальности 140604 - «Электрификация и автоматизация промышленных установок и технических комплексов» Уральского государственного горного университета.

Апробация работы. Результаты работы, ее основные положения докладывались на ежегодных международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2005, 2006, 2010), всероссийских совещаниях по энергосбережению (Екатеринбург, 2005, 2006, 2007), 7-й Международной Карпатской конференции по автоматизации (Чехия, Острава, 2006), ежегодных научно-технических конференциях СГИ-УГГГА-УГГУ (Екатеринбург, 2005, 2006, 2007, 2008), Международных научно-технических конференциях «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2007, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ в журналах, сборниках научных трудов, материалах международных конференций, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 114 наименований и трех приложений. Содержит 112 страниц машинописного текста, 20 рисунков и 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, выбран объект исследования, сформулированы ее цели, идеи и научные положения, кратко охарактеризовано значение работы.

В первой главе приведены и проанализированы результаты обследований главных вентиляторных установок и главных водоотливных установок (на примере шахт ОАО «СУБР») с целью установления причин их низкой эффективности, а также анализ состояния научных исследований в области рудничных компрессорных установок. Произведен подробный анализ существующих критериев эффективности работы комплексов РСУ.

Значительный вклад в решение проблемы обоснования и обеспечения рациональных режимов и параметров функционирования РСУ с целью снижения затрат внесли многие российские и зарубежные ученые:
Г. М. Еланчик, А. П. Батаногов, А. И. Борохович, А. Н. Бредихин,
А. И. Веселов, В. Г. Гейер, А. В. Докукин, Н. Г. Картавый, В. Т. Дмитриев,
В. В. Мазуренко, В. В. Алексеев, Ю. Н. Миняев, В. А. Мурзин, Г. М. Нечушкин, Б. А. Носырев, А. П. Гришко, В. С. Пак, В. М. Попов, М. Г. Рипп,
В. И. Шелоганов, С. А. Тимухин, Ю. А. Цейтлин и др. Выполненные ими исследования и разработки являются научной основой настоящей работы.



В соответствии с поставленной в работе целью были сформулированы следующие основные задачи исследований:

  1. Разработать системные критерии эффективности работы РСУ.
  2. Проанализировать потери энергии в комплексах РСУ и установить их зависимости от технического состояния установок.
  3. Разработать основные принципы и подходы к организации и построению систем мониторинга технического состояния и эффективности работы РСУ во взаимосвязи с горнотехническими условиями.
  4. Реализовать результаты выполненных исследований РСУ на шахтах ОАО «Севуралбокситруда».

Вторая глава посвящена обоснованию критериев (индикаторов) эффективности работы комплексов стационарных установок как сложных систем.

Согласно теории сложных систем при выборе критерия их эффективности следует исходить из следующих требований и условий:

  • критерий эффективности должен характеризовать не какую-то часть системы (или ее свойство), а именно систему как единое целое;
  • критерий эффективности и его зависимость от установленных факторов должны обеспечить возможность получения количественной оценки с требуемой достоверностью;
  • область изменения критерия эффективности должна иметь четко очерченные границы.

В соответствии с этими требованиями и условиями, а также системным анализом баланса энергии РСУ выполнено обоснование критериальных зависимостей по каждому виду стационарных установок с учетом специфики и особенностей их работы.

Баланс энергии в поверхностном комплексе главной вентиляторной установки (ГВУ) и шахтной вентиляционной сети (ШВС) следует рассматривать в рамках одной целостной системы с позиции соответствующих общесистемных критериев эффективности. Последнее в полной мере согласуется с определением турбоустановки как совокупности турбомашины и внешней сети.

Общий КПД ГВУ с учетом потерь в двигателе и объемных потерь определяется как

у = двввсо, (1)

где дв, в, вс, о - КПД соответственно двигателя с трансмиссией, вентилятора и вентиляторной сети (вентиляционные каналы в поверхностном комплексе включены в состав ШВС), объемный.

Скорость движения воздуха, а также сопротивление шахтной сети определяют режим работы данного вентилятора на данную сеть. В связи с этим нецелесообразно отдельно считать КПД вентилятора и КПД вентиляторной сети. Обозначим: ву= ввс - КПД системы вентилятор – сеть (вентиляторной установки).

При расчете значения ву полезная мощность равна

Nп = QшР, (2)

где Qш – количество воздуха, полезно расходуемого на проветривание, м3/с; Р – полная депрессия на стороне всасывания, Па.

Объемный КПД вентиляционной системы

о = Qш /Qп, (3)

где Qп – подача вентилятора, м3/с.

Таким образом, с учетом объемных потерь в сети, КПД вентиляторной установки можно определить из уравнения

ву = QшРдв /Nv, (4)

где Nv - фактическая мощность вентилятора, Вт.

По формуле (4) выполнены расчеты фактических значений КПД вентиляторных установок шахт ОАО «СУБР» (табл. 1). Расчеты показывают целесообразность и эффективность мероприятий по снижению сопротивления и герметизации вентиляционных сетей для уменьшения энергозатрат на общешахтное проветривание.

Таблица 1

Характеристика шахтных вентиляционных систем

Предприятие, вентиляционный ствол, тип ВГП Qп, м3/с Qш, м3/с Р, Па Nv, кВт ву
1 ОАО «Севуралбокситруда», шахта «Черемуховская», СВС, ВЦД -31,5 158 130 2203 753 0,51
2 ЦВУ, ВЦ-32 168 142 3205 810 0,59
3 ЮВС, ВЦ - 32 147 110 3557 793 0,49
4 ОАО «Севуралбокситруда», шахта «Ново-Кальинская», ЮВС, ВЦ -31,5 154 138 3523 804 0,60
5 ОАО «Севуралбокситруда», шахта «Кальинская», СВС, ВЦД -47 “Север” 224,3 183 1961 1102,3 0,33
6 ЮВС, ВЦД -32 205 160 4053 1285,3 0,50
7 ОАО «Севуралбокситруда», шахта «Красная шапочка», СВС, ВЦД -31,5 193 175,4 4148 1130 0,64
8 ЦВС, ВЦ-25 (два вентилятора) 133,1 125,6 1999 492 0,51
9 ЮВС, ВЦ - 32 145 132,5 2125 579 0,49


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.