ОЦЕНКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ КАРЬЕРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

8.1. Общие сведения

Энергетические показатели технологических процессов горного производства при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом могут быть определены аналитическим путем в результате расчетов, выполненных по методу коэффициента спроса.

Для определения расчетной нагрузки составляется спецификация основного электрооборудования карьера с разделением электроустановок по уровню напряжения (до и свыше 1000 В) и по группам:

− электроприемники вскрышных и добычных участков;

− электроприемники отвалов;

− участок гидромеханизации;

− технологический комплекс и электроустановки промплощадки;

− транспортный участок;

− карьерный водоотлив;

− внутрикарьерное и охранное освещение и т.д.

Коэффициент спроса для всех горных машин и механизмов, кроме одноковшовых экскаваторов, принимается постоянным, независимо от их числа в группе.

Для группы однородных электроприемников коэффициент спроса или по формуле:

,

где k_з − коэффициент загрузки; k_о − коэффициент одновременности;η_дв.ср− средний КПД двигателей приемника; η_с – КПД сети.

Таблица 8.1

Коэффициенты спроса для электроприемников карьеров напряжением до и свыше 1 кВ

Коэффициенты спроса для средних условий работы одноковшовых экскаваторов определяется в зависимости от участка работы, типа электропривода и количества установленных машин (табл. 8.2).

Расчетная нагрузка i-ой группы однородных электроприемников определится по формуле:

 ,

где − суммарная установленная нагрузка группы однородных электроприемников, кВт.

Расчетная нагрузка нескольких групп однородных приемников:

,

где k_макс = 0,85−0,95 – коэффициент совмещения максимума нагрузок электроприемников.

Таблица 8.2

Коэффициенты спроса для средних условий работы одноковшовых экскаваторов

Расчетная электрическая нагрузка, создаваемая группой однотипных одноковшовых экскаваторов, определится по формуле:

,

где − номинальная мощность сетевого двигателя главного преобразовательного агрегатаi-го экскаватора, кВт;

P_тсн= S_н.тcosφ_н.т− активная мощность приводов вспомогательных механизмов, кВт;

S_н.т − номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

k_с.ср − коэффициент спроса по средней потребляемой мощности для групп одноковшовых экскаваторов.

Общая нагрузка на шинах 6−10 кВ главной понизительной подстанции (ГПП), карьерного распределительного пункта (КРПН) или комплектной трансформаторной подстанции (КТПН), создаваемая всеми электроприемниками, присоединенными к данному узлу сети определяется суммированием нагрузок отдельных групп экскаваторов и других горных машин и механизмов:

.

Общая расчетная нагрузка на шинах 35−220 кВ главной стационарной подстанции (ГСП, СКТП) представляет собой сумму нагрузок всех групп горных машин и механизмов, освещения карьера, электрифицированного транспорта, технологического комплекса, промплощадки, а также сторонних потребителей, с учетом потерь в силовых трансформаторах подстанции.

Расход электроэнергии для группы однородных электроприемников (кВ∙А) определится по формуле:

,

где P_р,i − расчетная нагрузка i-ой группы электроприемников, кВт;

T_р.i− продолжительность работы i-ой группы электроприемников за расчетный период времени, ч.

В общем виде технологический расход электроэнергии (кВт·ч) определится по формуле:

,

где ω_i − удельный расход электроэнергии i-ой электроустановки, кВт·ч/т,кВт·ч/м³, кВт·ч/т·км и т.д.;

    Q_i − производительность машины (установки) за расчетный период;

    k_c − коэффициент спроса для вспомогательных электроустановок;

    P_вс − суммарная установленная нагрузка вспомогательных

электроустановок, кВт;

    t_р − продолжительность работы электроустановок за расчетный период, ч.

Удельный расход электроэнергии по участкам (кВт·ч/т) определится по формуле:

,

где W_р.i − технологический расход электроэнергии группой электроприемников, Q_рi– производительность технологического оборудования участка, м³, т, т∙км, тыс.м³ и т.д.

Результаты расчета затрат энергии по отдельным энергоемким установкам и технологическим комплексам карьера приводятся к общему показателю энергоемкости, определяемому по формуле:

,

где ω_эi – энергоемкость отдельных установок и технологических комплексов, отнесенная к производительности по конечному продукту Q_o.

8.2. Энергетические характеристики карьерных электроустановок

Наиболее энергоемкими звеньями технологического комплекса карьеров являются экскаваторные и буровые работы, электровозный и конвейерный транспорт. Вспомогательными звеньями технологического комплекса, обеспечивающими нормальные условия для ведения горных работ, являются карьерный водоотлив, ремонтная база карьера и т.д. Для всех звеньев должны быть определены технологические и удельные расходы электроэнергии.

Установление и использование энергетических характеристик сдерживается высокой трудоемкостью их экспериментального определения в условиях действующих карьеров для большого числа горных машин, отличающихся конструктивными и техническими параметрами. Общекарьерный удельный расход электроэнергии зависит от глубины залегания и соотношения объемов вскрыши и полезного ископаемого, крепости пород,водообильности месторождения, климатических условий и времени года, степени механизации и автоматизации технологического процесса. Он определяется путем суммирования удельных расходов электроэнергии по всем приведенным выше звеньям технологического комплекса.