Расчёт параметров энергетических характеристик вскрышных экскаваторов

Выполним расчёт параметров энергетических характеристик вскрышного экскаватора ЭКГ-10.

Определяем зависимость между потребляемой мощностью и производительностью, для чего рассчитаем значение коэффициента парной корреляции:

где N-количество коррелируемых пар: A, B, C, D, E – промежуточные коэффициенты, определяемые по формулам:

В программе Excel проведены соответствующие расчёты промежуточных коэффициентов, полученные значения занесены в табл.8.9

Таблица 8.9

Условие выполняется, что говорит о существовании тесной зависимости технологического расхода электроэнергии от производительности, которая может быть представлена в виде линейного уравнения

Проведём регрессионный парный анализ, который заключается в определении эмпирической линейной зависимости типа:

,

где a₀, a₁ – коэффициенты уравнения регрессии определяются по формулам:

Полученное уравнение регрессии:

.

Данное уравнение регрессии позволяет рассчитать значение потребляемой электроэнергии в зависимости от изменения производительности.

Установим зависимость между удельной электрической нагрузкой и производительностью комплекса.

где N-количество коррелируемых пар: A, B, C, D, E – промежуточные коэффициенты, определяемые по формулам:

Рисунок 8.3 – График зависимости технологического расхода электроэнергии от производительности ЭКГ-10.

В программе Excel проведены соответствующие расчёты промежуточных коэффициентов, полученные значения занесены в табл. 8.10.

Таблица 8.10

А	B	C	D	E	N
202430	389600	15,696	5209040630	8,269	30

По формуле:

 - между характером изменения электрической нагрузки и производительностью ЭКГ-10 имеется слабо выраженная нелинейная зависимость, которая может быть представлена гиперболической регрессией типа:

;

В программе Excel проведены соответствующие расчёты промежуточных коэффициентов, полученные значения занесены в табл. 8.11

Таблица 8.11

По формулам рассчитаем коэффициенты уравнения:

Полученное уравнение регрессии:

позволяет рассчитать значение удельной нагрузки вскрышного экскаватора ЭКГ-10 в зависимости от изменения производительности.

Произведём расчёты и построим графики зависимостей для вскрышного экскаватора ЭКГ-8И.

Рисунок 8.4 – График зависимости удельного расхода электроэнергии от производительности ЭКГ-10

Зависимость между потребляемой мощностью и производительностью выражается уравнением регрессии вида:

.

Зависимость между удельной электрической нагрузкой и производительностью комплекса выражается уравнением регрессии:

Рисунок 8.5– График зависимости технологического расхода электроэнергии от производительности ЭКГ-8И

Рисунок 8.6 – График зависимости удельного расхода электроэнергии от производительности ЭКГ-8И

8.6. Энергоемкость буровых работ

На участке вскрыши установлен буровой станок СБШ-250МН. Техническая характеристика станка: установленная электрическая мощность Р_уст = 386 кВт; диаметр долота D_д = 0,2445 м; осевое усилие подачи Р_ос = 350 кН; частота вращения осевого стана n_вр= 1,5 с . Продолжительность смены t_см = 8 ч. Продолжительности соответственно подготовительно-заключительных операций Т_п, регламентированных перерывов Т_р и внеплановых простоев Т_в.п. для хороших условий работы принимаются равными 0,5 ч. Характеристика буримости породы: временное сопротивление сжатию σ_сж = 200 МПа; временное сопротивление сдвигу τ = 40 МПа; плотность породы τ = 2,5 т/м³.

Показатель трудности бурения породы:

.

Теоретическая скорость бурения:

 м/час.

Продолжительность основных операций:

 час.

Коэффициент использования сменного времени:

.

Сменная эксплуатационная производительность:

 м,

где Т_в = 0,05 – продолжительность вспомогательных операций, час.

Расчетная нагрузка бурового станка по методу коэффициента спроса:

 кВт,

где k_c – коэффициент спроса для бурового станка.

Расчетное значение технологического расхода электроэнергии за смену:

 кВт∙ч.

Расчетное значение удельного расхода электроэнергии:

 кВт∙ч/м.

Удельный расход электроэнергии на бурение по энергетической характеристике для бурового станка:

 = кВт∙ч/м,

где техническая скорость бурения  = 0,197 м/мин.

Технологический расход электроэнергии на бурение за смену:

 кВт∙ч.

8.6.1.Уравнения регрессии и для станкаСБШ-250МН

Уравнения регрессии сводим в табл. 8.12.

Таблица 8.12.

Показатель	Среднее	Уравнение	Коэффициент корреляции
W, кВт·ч	1711	W=1049,4+13,23·	0,85
, кВт·ч/м	35,76	=14.17+1003,5/	-0,87

Рисунок 8.7. График зависимости технологического расхода электроэнергии от производительности СБШ-250МН

Рисунок 8.8. График зависимости удельного расхода электроэнергии от производительности СБШ-250МН

8.7. Выводы по разделу:

В результате анализа энергоёмкости тех процессов связанных с добычей полезного ископаемогоэкскаваторами марки ЭКГ и ведении буровых работ при помощи станка СБШ, были определены параметры технологического и удельного расхода электроэнергии в зависимости от сменной производительности по объему экскаватора и глубине бурениястанка, при этом учитывались горно-геологические характеристик породы, показатели качества ведения БВР и эксплуатационной производительности.

В результате обработки статистических данных по энергопотреблению исследуемых машин была установлена корреляционная связь между энергетическими параметрами и сменной производительностью.

В результате расчетов были получены уравнения регрессии и построены энергетические характеристики.

Сравнительный анализ с обобщенными энергетическими характеристикамиэкскаваторов и буровых станков показал определенную степень их расхождения, что свидетельствует о возможности их применения только на стадии предварительного анализа и оценки энергоэффективности добычных и БВР.

 Для анализа энергоэффективности в условиях реального производства необходимо учитывать большее количество показателей для получения данных по энергопотреблению и энергоемкости с учетом специфики ведения горных работ.

Заключение

В общей части дипломного рассмотрены горно-геологические условия месторождения и обоснована схема механизации основного производственного процесса.

В разделе «Автоматизированный электропривод» выполнен расчет статических характеристик системы ПЧ-Д станка СБШ-250МНА, произведен расчет схемы управления.

В разделе «Электроснабжение» выполнен расчет схемы внешнего и внутреннего электроснабжения карьера, выбрано основное электрооборудование.

В разделе «Автоматизация» рассмотрены основные средства автоматизации буровых станков. Произведен выбор и описание аппаратуры автоматизации процесса водоотлива.

В разделе «Энергоэффективность» произведен расчет потребления и затрат на основные топливно-энергетические ресурсы, предложены энергосберегающие мероприятия.

В экономической части произведен расчет, фонда заработной платы, затрат на вспомогательные материалы и основных технико-экономических показателей.

В специальном вопросе дипломного проекта произведена оценка энергоэффективности карьерных электроустановок, а также построены графики зависимости удельного и технологического расхода электроэнергии от производительности экскаваторов и буровых станков.

Список литературы

1. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения горных предприятий. Учебник для вузов ― М.: Из­дательство МГГУ, 2005.

2. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения горных предприятий. Пособие по курсовому и дипломному проектированию. ― М.: Из­дательство МГГУ, 2005.

3. Петров В.Л. Фащиленко В. Н. Регулируемый электропривод переменного тока. Учебное пособие – М.: МГГУ, 2001.

4. Неклепаев Б.Н., Крюков И.П. Электрическая часть электростанций и под­станций. ― М.: Энергоатомиздат, 1989.

 5. Гришко А.П., Шелоганов В.И. Стационарные машины и установки. – М.: Издательство МГГУ, 2004.

6. Малиновский А. К. Автоматизированный электропривод машин и установокшахт и рудников: Учебник для вузов. – М: Недра, 1987.

7. Шевырев Ю.В. Автоматизация горных машин и установок: учебное пособие. - М.: МГГУ, 2012.

 8. Ляхомский А.В., Бабокин Г.И. Управление энергетическими ресурсами горных предприятий.

8. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные машины и комплексы. – М.: Недра, 1991.

10. Ушаков К.З. и др. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. ― М.: Изд-во Академии горных наук, 1999.

11. Правила устройства электроустановок ПУЭ. /Минэнерго России. – 7е издание. Энергоатомиздат, 2002.

12. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Энергосервис, 2003

13. В.В.Ржевский. Открытые горные работы. М.: Недра, 1985.

14. В.С.Хохряков. Проектирование карьеров. М.: Недра, 1978.

15. А.П.Килячков. Технология горного производства. М.: Недра, 1979.

16. Герасимов В.Г., Грудинский П.Г, Жукова Л.А. Электротехнический справочник. - М.: Энегроиздат, 1981.

18. Галкин В.И., Шешко Е.Е. Транспортные машины. Учебник для вузов. – М.: Издательство МГГУ, 2010.

19. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров. Учебник для вузов. - М.: Издательство МГГУ, 2007.

20. Пичуев А. В., Чеботаев Н.И. Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине «Электрификация горного производства». - М.: МГГУ, 1992.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1