Рогальський Б.С., Войтюк Ю.П. Контроль електроспоживання гірничих машин і технологічних властивостей гірських порід

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 7.2. Графік коефіцієнта потужності екскаватора ЕКГ-4,6 при екска-

вації гірничої маси (IV категорія): а – за відсутності індивідуальної БК

=0); б – при частковій компенсації реактивної потужності холостого хо-

ду екскаватора (Q

= 0,7Q

); в – при повній компенсації реактивної по-

тужності холостого ходу (Q

= Q

8. Керування енергозбереженням на гірничих підприємствах

Загальновідомі фактори зумовлюють надзвичайно високу

актуальність проблеми підвищення ефективності електроспоживання

промисловими підприємствами. Однією з багатьох причин незадовільного

вирішення цієї проблеми є відсутність ефективних систем керування

енергозбереженням.

Для реалізації політики енергозбереження в масштабі всієї країни

програми енергозберігаючих заходів і механізми їх впровадження повинні

бути розроблені на всіх рівнях керування (національному, галузевому,

регіональному, місцевому і на рівні підприємств). Всі програми повинні

бути взаємопов'язані.

Програми нижчого рівня повинні включати елементи програм

вищого рівня, якщо вони стосуються даного регіону, галузі, міста,

підприємства і доповнювати їх заходами, які відображають місцеву

специфіку. На вищому рівні централізовано формулюються цілі, які

реалізуються за допомогою механізмів економічного регулювання. На

нижчому рівні пропонується форма індикативного керування [32] яка

передбачає визначену цілісну систему заходів і методів цілеспрямованого

впливу на процеси енергозбереження. Лише реалізація всієї системи

заходів може дати позитивні результати в досягненні кінцевих (часто

різнопланових) цілей. Задача формування системи заходів, що впливають

на процеси енергозбереження на підприємстві, носить поетапний характер.

На перехідному етапі розвитку економіки система першочергових заходів і

методів, направлених на стимулювання і регулювання енергозбереження,

повинна мати комплекс адміністративних, економічних і суспільних

заходів, що включаються в загальну схему системи керування

енергозбереженням (рис 8.1).

До першочергових адміністративних заходів на початковому етапі

необхідно віднести: створення спеціальних органів керування

енергозбереженням. Загальна схема системи керування

енергозбереженням на гірничому підприємстві є організація виконання

програм; удосконалення системи контролю за споживанням

енергоресурсів і керування енергозбереженням, а також

внутрішньозаводської статзвітності з виконанням річних організаційно-

технічних заходів (ОТЗ) з економії енергії; організація правового

регулювання енергозбереження.

До економічних заходів відносяться: застосування системи

стимулювання працівників підприємства за впровадження заходів із

енергозбереження; застосування системи пільг за ефективне використання

енергоресурсів; застосування системи штрафів за невиконання

встановлених нормативів; системи дотацій; безповоротних кредитів;

відстрочення платежів; пільгове і безвідсоткове кредитування енергозбе-

рігаючих заходів; пільгові нормативи оплати за енергозберігаючі фонди;

прискорені строки амортизації енергозберігаючого обладнання; фонди

преміювання в держбюджетних організаціях в розмірі 100% суми економії

електроенергії і т. ін. Першочергові суспільні заходи: заходи із

популяризації економічних, екологічних, соціальних і інших переваг

енергозбереження; підвищення освіти працівників підприємства в області

енергозбереження; залучення енергопостачальних, громадських і

неформальних організацій до проведення політики енергозбереження на

підприємствах.

Робочий орган Ради

(відділ, група, бюро,

ене

гоменедже

Адміністративні

заходи впливу

Економічні

заходи впливу

Суспільні

заходи впливу

Автоматизовані

системи обліку

контролю і

регулювання витрат

і втрат енергії як

інструмент енерго-

збереження

Зовнішні адміні-

стративні і сус-

пільні заходи

впливу (інспек-

ції, комісії)

Програма

енергозбереження

Зовнішні еко-

номічні заходи

впливу, тарифи,

позабюджетні

фонди енерго-

системи

Цехи і дільниці з

видобутку кори-

сних копалин

Цехи і дільниці з

переробки, обробки

збагачення кори-

сних копалин

Допоміжні цехи і

дільниці

Рада підприємства з

нергозбереження

Рис. 8.1. Загальна схема системи керування енергозбереженням

На підприємстві пропонується: рада з енергозбереження в складі

головного інженера – голови ради, головних спеціалістів і начальників

цехів – членів ради; відділ або група з енергозбереження в складі

спеціалістів енергетиків, технологів і механіків. На невеликих

підприємствах це може бути замісник головного енергетика з

енергозбереження (енергоменеджер).

Завданням відділу (групи, енергоменеджера) є: програмування

енергозбереження; контроль виконання і оцінювання ефективності заходів;

розробка системи стимулювання енергозбереження; контроль за

відповідністю обладнання, технологій і установок, побутової техніки,

теплопровідності житлових споруд і приміщень спеціальним нормам і

енергетичним стандартам.

Дуже важливим елементом в загальній системі керування

енергозбереженням є системі контролю і обліку електроспоживання і

керування ним (рис 1 і 2). Сама по собі ця система енергії не зберігає.

Також справедливе і зворотне твердження – реалізація програм

енергозбереження підприємств на основі зниження нераціональних втрат

і витрат неможлива без такої системи.

Пропонується наступна структура системи обліку і контролю

електроспоживання і керування ним [33,34] умовах гірничих підприємств

(рис.2), яка вміщує:

- автоматизовану систему обліку і контролю електроспоживання з

комп'ютерною обробкою даним;

- спеціалізовані системи обліку і контролю електроспоживання

гірничих машин і технологічних властивостей порід з передачею даних на

пункт комп'ютерної обробки за радіоканалами (за допомогою даних систем

визначають: загальні і питомі витрати електроенергії, категорії порід за

екскавацією і бурінням, питомі і загальні витрати часу, час роботи в

режимі холостого ходу, продуктивність);

- системи автоматичного оптимального (за умовою DDP ®® min)

централізоване керування електричним навантаженням з метою

вирівнювання і зниження максимуму добових графіків електричних

навантажень;

- пристрої автономного (локального) керування електричним

навантаженням з фіксованої: програмою вимкнення і ввімкнення

споживачів-регуляторів (їх застосування дозволяє зменшити затрати на

лінії зв’язку централізованих систем керування);

- системи автоматичного централізованого оптимального (за

умовою P®®min) управлінні компенсувальними установками (батареями

конденсаторів і синхронними двигунами);

- пристрої автоматичного керування БК локальної дії (призначені

для установки у вузлах з підвищеними вимогами до рівнів напруги або

застосовуються як альтернативний варіант централізованих систем

керування);

- індивідуальні БК гірничих машин, поточно-транспортних

електротехнічних комплексів, які приєднуються до мережі через сумісні з

технологічними агрегатами комутаційні апарати або включаються в

систему автоматичного керування поточно-транспортних комплексів.

В залежності від конкретних умов ті чи інші засоби в загальній

структурі системи керування можуть бути відсутні. Наприклад, замість

роздільного керування споживачами-регулятора і КУ можуть

застосовуватись мікропроцесорні системи їх сумісного керування тощо.

На рис. 8.2 ЕТК – електротехнологічні комплекси; СЗД – станція

збирання даних; СЗДР – станція збирання даних радіоканалами; ВОЕ –

вузол обліку електроенергії; СЦАУ СР – система централізованого

автоматичного керування споживачами-регуляторами; СЦАУ КУ –

система централізованого автоматичного керування компенсувальними

установками; СКЕ БП – система контролю електроенергії і екскавації

порід; ППРС – прийомальнопередавальні радіостанції; ППРС(А) – те ж,

установлені на технологічних автомобілях.

Для побудови автоматизованої системи обліку і контролю

електроспоживання передбачено використання комплексу відомих

технічних засобів АО "ЕКОСИС" [35] станції збирання даних на базі

модема V 22 від 1200 – 2400 бод.; вузли обліку електроенергії на базі

модулів ІК, МСД ВК та ін. Системи контролю електроспоживання

гірничих машин і технологічних властивостей порід, системи

централізованого автоматичного оптимального (за критерієм мінімальних

втрат) керування електричним навантаженням і компенсувальними

установками, пристрої локального керування споживачами-регуляторами і

батареями конденсаторів.

Основні функції системи:

– виконання вимог (обмежень) енергосистеми щодо споживання

активної і реактивно: потужності і енергії з її мережі;

– облік і контроль загального і питомого електроспоживання;

– вирівнювання добових графіків електричних навантажень

підприємств з метою нормалізації рівнів напруги і підвищення

ефективності електроспоживання;

– керування компенсувальними установками;

– контроль технологічних властивостей гірничих порід і

регулювання якості гірничої маси;

– контроль і уточнення технологічних шкал буримості і екскавації

гірничих порід;

– контроль і облік втрат електроенергії;

– тарифікація електроспоживання в натуральному і грошовому

вираженнях;

– прогноз електроспоживання (питомого і загального) і електричних

навантажень на майбутні періоди;

– контроль і облік балансових характеристик споживання;

– уточнення бази даних електроспоживання і електричних

навантажень;

– ретроспективний аналіз електроспоживання.

Головна функція системи – оперативний контроль і облік витрат

енергоресурсів на енергооб'єктах (мережах, цехах, дільницях і

агрегатах). Реалізація цієї функції перетворює таку систему в

потужний інструмент реалізації програм енергозбереження промпід-

приємств. 3 впровадженням такої системи вирішується проблема

одержання вихідної інформації для нормування і планування,

періодичного коригування розрахункових норм і планів

електроспоживання. Така система є основним інструментом підтримки

механізмів стимулювання, що дозволяє оцінити ефективність

кожного енергозбережного заходу. З впровадженням комплексної

системи стають очевидними невидимі втрати, напрямки вкладання

капітальних затрат, які направляються на підвищення

енергоефективності підприємства.

За останні роки на більшості промислових підприємств одержав

нову якість відомий раніше фактор різниці інтересів на різних

ступенях керування підприємством: розрахунки за енергоносії здійснює

підприємство в цілому, тобто це турбота найвищої ланки керівництва –

тут концентрується інтерес до енергозбереження і матеріалізується

ймовірний прибуток від зниження непродуктивних затрат; основні

втрати енергоресурсів концентруються в цехах, дільницях, службах,

агрегатах і т.д. В середній ланці нема зацікавленості в зниженні втрат,

оцінюванні ситуації в цілому. Але саме тут концентрується найбільший

потенціал енергозбереження і найбільший опір впровадженню заходів

(через відсутність зацікавленості і необхідності виконувати практично

весь обсяг робіт із впровадження).

Виходячи з ситуації, що склалася, необхідно змінити

внутрішньо-господарські відносини, поставивши середню ланку

керування виробництвом і безпосередніх виконавців в ті ж самі

умови обмеження і стимулювання енергозбереження, в яких

знаходиться підприємство з цілому, тобто доводити їм нормативи і

ліміти на електроспоживання.

Енергозбереження в промисловості європейських країн розвивалось

двома основними способами: шляхом реконструкції основних фондів на

основі енергозбережної техніки і зниження непродуктивних затрат і витрат

електроенергії [2]. Реалізація першого способу пов'язана з капітальними

затратами. Тому в першу чергу реалізуються заходи, які не вимагають

капіталовкладень, далі заходи, здійснення яких потребує додаткових

капітальних вкладень з найменшими приведеними затратами. Умова

економічної доцільності впровадження заходів із енергозбереження

запишеться у вигляді:

< З

, (8.1)

де З

і З

– приведені затрати на здійснення технологічної

операції (процесу, виду роботи) в розрахунковому році (після

впровадження заходу) і в базовому (до впровадження), тис. грн.

Приведені затрати на виконання окремої технологічної операції

(процесу, виду роботи) з загальному випадку пропонується

визначати за формулою:

РМО СЛУЖБИ

ГОЛОВНОГО

ЕНЕРГЕТИКА

РМО ДИСПЕЧЕРА

ПІДПРИЄМСТВА

МОДЕМ

ППРС СЗДР МОДЕМ

Рис. 8.2 – Структурна схема системи обліку, контролю і керування

електроспоживанням

СКЕ

БП

ПП

РС

ПП

РС

СКЕ

ЕП

СКЕ

БП

СКЕ

ЕП

ПП

РС

ПП

РС

ППРС

(А)

ППРС

(А)

ВОЕ

АУ СР

СЦАУ КУ

СР

КУ

ВОЕ

БК

к+

БК

АРБК(Л)

АРЕН(Л)

АРБК(Л)

Пристрої автоматичного керування БК і СР

φmi

≤Q

emj

φΨj

eΨj

Індивідуальна компенсація гірничих машин, поточно-транспортних

комплексів та інших споживачів

φij

≤ Q

eij

φni

≤

ЕТК кар’єру:

Технічний облік: W

…W

, W

…W

1…

Контроль витрат ел. енергії і екскавації порід: ω

…ω

0к

Контроль витрат ел. енергії і буримості порід: ω

…ω

≤ Q

; W

P.φ

≤ W

; Q

Г.Ф

Р.Ф

; Q

сп.ф

сп

;

сп

р.ф

сп

м.

≤Р

м.з;

а.

≤W

а.з.

ЕТК з переро

ки гірничої маси:

технічний облік;

контроль питомих витрат.

ВОЕ

Енергосистема Комерційний облік

СЗД

(

)

(

)

[

]

()

∑

Δ±Δ−++

⋅

−

+Δ

о.тб.мб.мб.г

р.об.од.тр.об.о

ФСРРП

nnСWWКЕЗ

іі

(8.2)

де Е – сумарний коефіцієнт відрахувань від капітальних вкладень; ΔК –

додаткові капітальні затрати на реалізацію заходу по енергозбереженню;

o.б

, ΔW

o.р

– відповідно, питома витрата електроенергії на одиницю

продукції в базовому році і її заплановане або фактичне зниження в

розрахунковому році; С

т.д

, С

т.о

– відповідно, додаткова і основна тарифні

ставки за електроенергію; n

об

, Δn

– відповідно, питома вартість сировини і

матеріалів, необхідних для виробництва одиниці продукції в базовому році

заплановане або фактичне зниження або збільшення в розрахунковому році;

мбі

, ΔР

м.рі

– відповідно, максимум активного навантаження в і-му кварталі

в період максимуму енергосистеми в базовому році і його заплановане або

фактичне зниження в розрахунковому році: ΔФ – можливе збільшення або

зменшення фонду заробітної плати в результаті впровадження заходу Із

енергозбереження; П

г6

– випуск продукції в базовому році.

За формулою (8.2) визначають приведені затрати, як для базового,

так і для розрахункового років при впровадженні будь-якого заходу з

енергозбереження. За умови З

підприємство одержує економію

електроенергії при відсутності прибутку і можливості зробити

відрахування в фонд енергозбереження підприємства.

Разом з тим впровадження заходів з енергозбереження не повинно

погіршувати економічні показники підприємства. Можна поставити умову,

щоб ефективність цих заходів була не менша ефективності виробництва

продукції, яка планується на розрахунковий рік. Тоді граничну умову

економічної доцільності реалізації заходів з енергозбереження можна

записати так:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+≤

бр

1ЗЗ (8.3)

де П

– прибуток підприємства, що планується з розрахунковому році,

грн.;З

–собівартість продукції, яка планується в розрахунковому році, грн.

При виконанні умови (8.3) підприємства і безпосередньо виконавці

зацікавлені у здійсненні заходів із енергозбереження, є можливість

поповнювати фонд енергозбереження і стимулювати впровадження

наступних заходів. Умова (8.3) може також служити критерієм черговості

впровадження заходів з енергозбереження. При наявності конкуруючих

варіантів і незначній різниці між значеннями приведених затрат (в межах ±

5%) перевага віддається варіанту з більшою економією електроенергії. В

додатках Е і З наведені основні напрямки і типові заходи з

енергозбереження для гірничих підприємств.

Висновки

1. Гірничі роботи до теперішнього часу проводяться в умовах недос-

татньої інформації про технологічні властивості гірничих порід, що ство-

рює певні труднощі при плануванні і нормуванні електроспоживання, тру-

дових і матеріальних ресурсів, розрахунках обладнання і ремонтної бази.

Причиною є недосконалість існуючих способів і пристроїв оцінки

технологічних властивостей гірничих порід. Тому проблема розробки

таких способів і пристроїв залишається актуальною.

2. В результаті проведених досліджень запропоновані критерії і

побудовані відповідні шкали оцінки буримості і екскавації гірничих порід і

якості масових вибухів.

3. Розроблений комплекс способів і технічних засобів автоматичної

оперативної оцінки технологічних властивостей гірничих порід:

– спосіб і система вимірювання буримості гірничих порід по

питомій сумарній енергії руйнування породи в забої свердловини, що

споживається двигунами обертача і гідронасоса, які відрізняються від

відомих підвищеною точністю вимірювань (при бурінні м'яких порід – на

1,5-10,2% і міцних – 14,9-28,2%);

– удосконалений варіант вказаної вище системи і його експеримен-

тальні зразки на основі мікроконтролера М-2702;

– датчик для вимірювання глибини свердловини в процесі буріння,

який відрізняється від відомих підвищеною точністю вимірювань (за

рахунок виключення хибних спрацювань магнітокерованого контакту);

– система вимірювання буримості гірничих порід для станків з

регульованою подачею стиснутого повітря в свердловину;

– спосіб і система вимірювання буримості гірничих порід за

критерієм повної питомої енергоємності буріння, які відрізняються від

відомих і вище описаних більшою і розширеною областю застосування;

– спосіб і система вимірювання категорії породи за труднощами

екскавації (запропоновані вперше).

4.Запропонована методика використання шкал буримості і екскавації

гірничих порід для нормування і планування гірничих робіт.

5. Організація виробництва запропонованих систем і

комплектування ними всіх бурових станків і екскаваторів дозволяє досягти

інформаційного забезпечення гірничих робіт і підвищити ефективність

енергозберігаючих заходів.

6. Розроблені рекомендації щодо розрахунку компенсації реактивних

навантажень на гірничих підприємствах з врахуванням особливостей

режимів роботи їх електричних мереж.

7. На перехідному етапі розвитку економіки України для керування

енергозбереженням і отримання суттєвих позитивних результатів доцільно

використовувати сумісно індикативну, автоматизовану та автоматичну

форму керування. Присутність в загальній системі керування енерго-

збереженням автоматизованої системи обліку і контролю

електроспоживання та керування ним перетворює її в потужний

інструмент реалізації заходів з енергозбереження . Запропонована система

відрізняється від відомих виконанням ряду нових функцій: контроль

електроспоживання пересувних гірничих машин і категорії гірських порід,

регулювання якості гірничої маси, мінімізації втрат в електричних

мережах.

8. На промислових підприємствах необхідно змінювати внутрішньо-

господарські відносини, поставивши середню ланку керування

виробництвом і безпосередніх виконавців в ті ж самі умови обмежень і

стимулів щодо енергозбереження, в яких знаходяться підприємство в

цілому, тобто доводити їм нормативи і ліміти на електроспоживання.

9. Запропонований критерій оцінки доцільності впровадження

заходів з енергозбереження дозволяє визначити черговість впровадження

їх у виробництво.