Архив статей

01.03.1999

Перспективы применения энергосберегающих технологий в горнодобывающей промышленности

УДК 62-83:621.313.333-213.34

Б.Л. Коринев, А.А. Дубинский, А.Б. Кац, М.К. Бочаров  

 

ПЕРСПЕКТИВЫ  ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Для Украины в настоящее время актуальны вопросы снижения энергопотребления в различных отраслях промышленности. Одно из условий снижения энергопотребления и повышения технико-экономических показателей предприятий горнодобывающей промышленности - широкое внедрение регулируемого электропривода и энергосберегающих технологий. Работы в этом направлении, начиная с 1995 г., проводятся УкрНИИВЭ совместно с акционерным обществом "Донецкая инжиниринговая группа", которое является официальным дистрибьютором фирмы АВВ Industry.

 Непрерывное повышение стоимости электроэнергии обеспечивает достаточно малый срок окупаемости при замене нерегулируемого электропривода регулируемым. В большинстве случаев эффект достигается не только за счет экономии электроэнергии, но и за счет повышения качества или сокращения потерь продукта. В условиях взрывоопасных производств стоимость электрооборудования, в том числе преобразователей, можно снизить за счет внедрения специальных средств взрывозащиты и взрывозащиты вида "е". Эти средства предусматривают замену взрывонепроницаемых оболочек облегченными корпусами с "ограниченным дыханием" при обеспечении высокой функциональной надежности в сочетании со снижением концентрации взрывоопасной смеси, проникающей в оболочку, с помощью термокаталитического окислителя. Контроль газовой среды внутри оболочки и управление концентрацией взрывоопасной смеси производится согласно способу взрывозащиты электрооборудования, изложенному в [1]. Построение взрывозащиты на основе разработанных средств позволяет за счет улучшения компоновки и размещения преобразователей в прямоугольных корпусах облегченного типа со степенью защиты от воздействия окружающей среды IP54 снизить массогабаритные показатели на 25...30 %. Такие виды взрывозащиты были использованы при разработке частотно-управляемых электроприводов подачи очистных комбайнов и забойных скребковых конвейеров.

 Электропривод подачи комбайнов разработан взамен гидравлического привода с целью обеспечения оптимального отношения между скоростями резания и подачи, повышения тягового усилия комбайна и увеличение его энерговооруженности. В состав электропривода входят один или два асинхронных двигателя (АД) типа ЭКВ мощностью 30 кВт. Преобразователь построен на принципе широтно-импульсной модуляции и включает в себя силовой трансформатор, коммутационную аппаратуру, блоки выпрямителя и инвертора на базе преобразователя типа SAMI100F415 производства фирмы АВВ Industry. Электропривод обеспечивает следующие виды защит: 1) от сверхтоков в цепях преобразователя частоты и перегрузки на стороне высшего напряжения трансформатора; 2) от токов утечки; 3) от превышения допустимой концентрации горючего углеводородного компонента в отсеках трансформатора и преобразователя; 4) от перегрева силовых полупроводниковых приборов; 5) от превышения тока нагрузки преобразователя, в том числе и при коротком замыкании в кабеле; 6) от превышения и снижения напряжения в контуре постоянного тока; 7) от неисправности микропроцессорной системы управления и элементов управления преобразователем.

 Технические данные электропривода подачи комбайна:

- номинальная мощность, кВА 63

- номинальное напряжение силового ввода, В 1140/660

- выходное напряжение, В 0...380

- выходная частота, Гц 0...120

- охлаждение двухконтурное: воздушное принудительное;

водяное принудительное

- режим работы повторно-кратковременный с ПВ 80 %

- степень защиты от внешних воздействий IP54

- вид и уровень взрывозащиты РВ-3В,П,С,Иа

 Электропривод забойных скребковых конвейеров создан с целью замены недостаточно надежной и безопасной гидромуфты преобразователем частоты с непосредственной связью с возможностью перехода в режим регулятора напряжения. Электропривод предусматривает использование серийных АД типа 2ЭДКОФ250 и обеспечивает также пониженную скорость при транспортировании материалов и оборудования. Электропривод может управлять двумя или четырьмя АД и выполняет при этом: 1) плавный разгон конвейера в течение 20...60 с; 2) диапазон регулирования скорости 1:10; 3) точность поддержания скорости 10 % от номинальной; 4) регулируемое ограничение момента до 1,8 от номинального; 5) возможность поочередного пуска приводов с заданным интервалом времени; 6) режим "раскачки" конвейера с повышенным моментом и ограниченным временем; 7) выравнивание нагрузок параллельно работающих электроприводов при наличии двух преобразователей; 8) рекуперативное торможение. Электропривод оснащен защитами от сверхтоков, от коротких замыканий и от утечек на землю.

 Технические данные электропривода скребкового конвейера:

- номинальная мощность, кВА 160

- номинальное напряжение, В 660

- номинальный ток, А 132

- кратность перегрузки по току 1,6

- диапазон регулирования напряжения

на выходе преобразователя, В 0...660

- диапазон регулирования частоты

на выходе преобразователя, Гц 0...25, 50

- средневзвешенный за цикл коэффициент

мощности, не менее 0,7

- коэффициент полезного действия 0,95

- вид и уровень взрывозащиты РВ-С,П,3В,Иа

- степень защиты от внешних воздействий IP54

 Для подземных шахтных подъемных машин и магистральных ленточных конвейеров, использующих АД с фазным ротором, разработан комплект взрывозащищенного электрооборудования по схеме асинхронно-вентильного каскада, включающий устройство типа КУУВДП-350 в статорной цепи двигателя, устройство типа КУУВК-350 в роторной цепи и блок динамического торможения типа ВПДТ-400 [2].

 Технические данные электропривода подъемных машин:

- номинальная мощность АД, кВт, не более

для однодвигательного электропривода 315

для двухдвигательного электропривода 630

- номинальное напряжение, В 660

- диапазон регулирования скорости 1:100;

- регулируемое ограничение момента

(в долях от номинального), не более 1,8

- режим работы - реверсивный

- торможение - рекуперативное

- вид и уровень взрывозащиты РВ-3В,Иа

- степень защиты от внешних воздействий IP54

 Для некоторых электроприводов регулирование скорости целесообразно лишь в пусковых режимах. В этом случае применение достаточно дорогих электроприводов на основе силовых полупроводников может быть нецелесообразным. Так, для привода магистральных ленточных конвейеров с АД с фазным ротором разработано пусковое устройство типа УПКВ-315 [3] на базе индуктора, обеспечивающего неизменный пусковой ток электропривода на уровне 1,5 от номинального. Помимо индукторов пусковое устройство включает короткозамыкатель и систему управления пуском.

Технические данные устройства УПКВ-315:

- номинальная мощность АД, кВт, не более 315

- напряжение ротора АД

при частоте 50 Гц, В, не более 1000

- уставка тока ротора АД при пуске

(в долях от номинального) 1,4...1,8

- продолжительность пуска, с, не более 50

- напряжение питания цепей управления, В 380/660

- режим работы - кратковременный

- число пусков в час, не более 10

- вид и уровень взрывозащиты РВ - 3В Иа

- степень защиты от внешних воздействий IP54

 Промышленные испытания устройства, проводимые в калийных рудниках ПО "Беларуськалий" подтвердили высокую эксплуатационную надежность и функциональные свойства электропривода. Другим направлением деятельности в области экономии энергоресурсов является внедрение на угольных предприятиях Украины многотарифных трехфазных электронных счетчиков электроэнергии "Альфа" производства фирмы АВВ ВЭИ Метроника. Введение с мая 1995 г. Минэнерго Украины системы трехтарифного одноставочного расчета с потребителями взамен двуставочного призвано обеспечить снижение потребления электроэнергии в периоды суток с 8 до 11 часов и с 20 до 22 часов (пиковая нагрузка) и стимулировать низким ночным тарифом (в 10 раз меньшим пикового) включение потребителей электроэнергии в ночное время. Предлагаемый счетчик для измерения активной и реактивной (активной и полной) энергии и мощности в цепях переменного тока в одном или двух направлениях в режиме многотарифности (до четырех тарифов) выполняет следующие функции: 1) фиксация даты и времени максимальной и реактивной мощности; 2) запись и хранение в памяти счетчика профиля нагрузки в течение четырех месяцев; 3) управление нагрузкой потребителя с возможностью отключения при помощи реле.

Технические данные счетчиков "Альфа":

- класс точности измерения активной

и реактивной (полной) энергии, % 0,2; 0,5

- диапазон токов

при трансформаторном включении, А 0,0005...24

при прямом включении, А 0,002...120

- рабочее линейное напряжение, В 80...520

- гарантия на счетчик, лет 3

- срок службы, лет до 30

 Счетчик разработан концерном АВВ на основе современной технологии с использованием специализированного процессора, позволяющего все этапы преобразований и вычислений проводить в цифровой форме. Он обладает универсальными возможностями связи с автоматизированными системами контроля и учета электроэнергии. Счетчик испытан комиссией по метрологии Госстандарта Украины и внесен в Государственный реестр Украины (N У452-95). Межповерочный интервал для счетчика - 6 лет. Потребитель получает счетчик, опечатанный пломбами завода-изготовителя, и при установке счетчика дополнительная поверка не требуется.

 Решить проблемы экономии электроэнергии и уменьшения расхода кабельной продукции можно также путем уменьшения передаваемой по электрическим сетям реактивной мощности за счет приближения ее источников к местам потребления. В данный момент компенсация реактивной мощности на угольных и рудных шахтах осуществляется только на главной поверхностной подстанции (ГПП), т.е. на границе раздела энергосистемы и системы электроснабжения шахты. При этом вся реактивная мощность, необходимая подземным потребителям, передается от шин 6 кВ ГПП через стволовые кабели и далее по распределительной и участковой сети. Улучшить технико-экономические показатели работы системы подземного электроснабжения шахт и рудников можно за счет применения для них компенсирующих установок. Разработаны взрывобезопасные конденсаторные установки на напряжение 6,3 кВ мощностью 225, 450 и 600 квар, в том числе с микропроцессорной системой автоматического дискретного управления, которые обеспечивают автоматическую ступенчатую компенсацию реактивной мощности в шахтных распределительных сетях напряжением 6 кВ в зависимости от реактивной мощности токоприемников, включенных за установкой. Применение одной установки мощностью 450 квар за счет снижения потерь мощности в сети обеспечит экономию 150...200 тыс. кВт·ч электроэнергии в год и позволит уменьшить заявленную активную мощность на 15...30 кВт. При оптимальной степени компенсации в системе подземного электроснабжения шахты возможно сокращение числа стволовых кабелей на 1 - 2 шт.(600-3000 м) или уменьшение на одну ступень их сечения. Использование конденсаторных установок улучшит также уровень и стабильность напряжения на зажимах токоприемников добычных и транспортных машин, что приведет к увеличению их производительности не менее чем на 0,5 % и суточной производительности шахты в целом, как минимум, на 10...20 тонн.

 Вывод. Применение перечисленных в данной статье энергосберегающих мероприятий позволит значительно уменьшить удельную энергоемкость выпускаемой в Украине продукции и повысить ее конкурентоспособность как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

 Список литературы.

1. Кац А.Б. Обеспечение взрывозащиты рудничного электрооборудования на основе контроля газовой среды внутри его оболочки // Электроснабжение шахт и разрезов: Науч. сообщ./ Институт горного дела им.А.А.Скочинского. - М.,1989.- С.31 -36.

2. Тиристорный электропривод рудничных и взрывозащищенных электроустановок: Справочное пособ./ Б.Л.Коринев, А.А.Дубинский, В.А.Скрыпник и др. – М.: Недра, 1991. - 173 с.

3. Рутберг Л.Н., Бочаров М.К., Семенов В.В. Комплектный индукци-онный реостат для пуска электродвигателей с фазным ротором // Уголь Ук-раины. - 1998.- N 7.- С. 35-36.

 

Вернуться к списку новостей