Енергоефективність магістрального конвеєрного транспорту вугільних шахт з урахуванням динаміки вантажопотоків

Abstract

У дисертаційній роботі вирішено наукову задачу, що полягає у встановленні закономірностей впливу адаптованої до динаміки вантажопотоків швидкості руху стрічок всього комплексу розгалуженої конвеєрної системи з урахуванням технологічних умов (вузлів перевантаження, довжини конвеєрів і кутів їх встановлення) на витрату електроенергії магістрального конвеєрного транспорту, що створює умови додаткового підвищення енергоефективності. Встановлено закономірності надходження вантажопотоків з видобувного вибою в залежності від електроспоживання очисного комплексу, що дозволяє оцінювати енергоефективність магістральних стрічкових конвеєрів. Встановлено закономірності зміни витрати електроенергії магістрального конвеєрного транспорту при нелінійні залежності електроспоживання, що залежить від маси вугілля на конвеєрі, що дозволяє визначати енергоефективність системи транспорту на етапі проектування розрахунковими методами. Запропоновано математичну модель зміни вугільного потоку з урахуванням регулювання швидкості руху стрічки конвеєра, його довжини конвеєру, а також статистичних параметрів вантажопотоку, що надходить. Доведено економічну доцільність використання регульованого приводу на декількох встановлених поспіль конвеєрах при обмеженій кількості фінансових ресурсів для підвищення енергоефективності системи транспорту

В диссертационной работе решена научная задача, которая заключается в установлении закономерностей влияния адаптированной к динамике грузопотоков скорости движения лент всего комплекса разветвленной конвейерной системы с учетом технологических условий (узлов перегрузки, длины конвейеров и углов их установки) на расход электроэнергии магистрального конвейерного транспорта, что создает условия дополнительного повышения энергоэффективности. Проанализировано влияние динамики грузопотоков на энергоэффективность магистральных ленточных конвейеров. Определены зависимости удельного расхода электроэнергии от минимально достижимого холостого хода конвейера при разных значениях параметров установки конвейеров для определения возможного снижения электропотребления. Установлены закономерности поступления грузопотоков с очисного забоя за период его автокорреляции в зависимости от электропотребления очистного комплекса, позволяющего оценивать энергоэффективность магистральных ленточных конвейеров угольных шахт. Установлены закономерности изменения расхода электроэнергии магистрального конвейерного транспорта при нелинейной зависимости электропотребления от массы угля на конвейере, что позволяет определять энергоэффективность системы транспорта на этапе проектирования расчетными методами. Предложена математическая модель изменения угольного потока с учетом регулирования скорости движения ленты конвейера, длины конвейера, а также статистических параметров поступающего грузопотока. Проанализированы режимы работы магистрального конвейерного транспорта угольной шахты при регулируемой скорости движения ленты конвейеров и определены сочетания параметров энергоэффективных по критерию минимального удельного расхода электроэнергии. Определена последовательность выбора мест установки преобразователей частоты для повышения энергоэффективности при ограниченных ресурсах на модернизацию системы транспорта. Предложенные принципы размещения средств повышения энергоэффективности в системе магистрального конвейерного транспорта позволяют снизить расход электроэнергии сборного бремсбергового конвейера без регулируемого привода. Предложено использование регулирования скорости движения конвейерной ленты пропорционально грузопотоку на всех последовательно установленных конвейерах, что дает дополнительный эффект снижения расхода электроэнергии. Установлено, что рациональное размещение преобразователей частоты при ограниченных материальных ресурсах целесообразно определять с учетом динамики грузопотоков и изменения их характеристик регулированием скорости движения лент. Разработанная имитационная модель системы шахтного конвейерного транспорта позволяет определять расход электроэнергии конвейерами с учетом динамики грузопотоков и регулирования 20 скорости движения лент систем шахтного транспорта любой сложности, что будет способствовать повышению энергоэффективности системы конвейерного транспорта Доказана экономическая целесообразность использования регулируемого привода на нескольких установленных подряд конвейерах, которые получают груз из одного очистного забоя, при ограниченном количестве финансовых ресурсов для повышения энергоэффективности всей системы транспорта. Разработанные модели и алгоритмы по определению удельного расхода электроэнергии позволили обосновать дополнительное снижение расхода электроэнергии до 5 % на последовательно установленных конвейерах, что составляет 0,02 – 0,06 кВт·ч/т·км и до 9 % в системе шахтного конвейерного транспорта при наличии сборных бремсберговых конвейеров.

An important scientific problem of establishing the laws of influence of belts velocity adapted to the dynamics of the cargo flows in whole complex of extensive conveyor system taking into account technological conditions (overload nodes, conveyer length, angle of setting etc.) on the power consumption of the main conveyor transport is solved, which creates conditions of additional improvement of energy efficiency. The regularities of cargo flows receipt from production face depending on the complex power consumption are determined, which allows evaluating the efficiency of the main belt conveyors. The regularities of changes in power consumption at the main conveyor transport under nonlinear dependence of the power consumption on the amount of coal on the conveyor are established, which allows determining the energy efficiency of transport systems at the design stage by calculation methods. A mathematical model of coal flow changes that takes into account speed control of the conveyor belt, the length of the conveyor and statistical parameters of incoming freight flow is offered. The economic feasibility of using controlled drive for several conveyors installed in a row at a limited number of financial resources is proved to improve energy efficiency in transport.