XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Режимы электропотребления горных предприятий зависят от множества горно-технологических факторов, значительное число которых недостаточно учитывается при анализе и планировании расхода электроэнергии. В изменяющихся условиях деятельности горных предприятий важным является анализ электропотребления для оценки затрат электроэнергии. Для исследования и планирования электропотребления, разработки методики нормирования расхода электроэнергии необходимо установление энергоемкости каждого технологического передела и места, занимаемого этим переделом в балансе электропотребления.

Для повышения уровня анализа и планирования электропотребления необходимо установление взаимосвязей между технологическими и энергетическими режимами производственных процессов [1]. Во многих случаях оптимальным режимам электропотребления соответствует максимальная производительность технологического оборудования с минимальными удельными расходами электроэнергии. В этом смысле удельный расход электроэнергии представляет собой обобщающий показатель технико-экономического уровня производства в целом.

В изменяющихся условиях работы горных предприятий анализ электропотребления с целью оценки затрат электроэнергии является важным звеном в вопросах повышения энергоэффективности. Для исследования и планирования электропотребления, разработки методики нормирования расхода электроэнергии необходимо установление энергоемкости технологических процессов основного энергопотребляющего оборудования.

Основными потребителями электрической энергии при открытой добыче руды являются экскаваторы и буровые станки. Установление и использование энергетических характеристик является трудоемкой задачей из-за большего количества машин и механизмов, имеющих различные конструктивные особенности и режимы работы. Поэтому для анализа и планирования электропотребления при добыче руды целесообразно определить закономерности электропотребления [2] в целом по карьерам и рудникам (рисунок 1).

Рис. 1. Энергетические характеристики рудников

Расход электроэнергии при открытых горных работах состоит из двух составляющих: постоянной, не зависящей от величины выпуска продукции, и переменной, в первом приближении прямо пропорциональной величине выпуска продукции. Поэтому при анализе и нормировании электропотребления важную роль играют энергетические характеристики, которые выражают зависимость электропотребления от количества выпускаемой продукции.

Анализ полученных удельных расходов электроэнергии проводился с использованием методов корреляционного анализа. Результаты анализа целесообразно использовать для количественной оценки влияния производственных и технологических факторов на изменение удельных расходов электроэнергии. Достоверность математических моделей электропотребления может оцениваться коэффициентом соответствия [3] (рисунок 2), который представляет отношение фактического удельного расхода электроэнергии в отчетном году к удельному расходу электроэнергии, рассчитанному по полученной модели электропотребления.

Рис. 2. Коэффициент соответствия

С целью повышения уровня планирования выполнено исследование электропотребления в условиях открытых горных работ Лоухского горнопромышленного района. Для практики использования энергетических характеристик необходимо совместно с показателями электропотребления рассматривать показатель, характеризующие процесс производства, такой как объем горной массы.

В результате обработки данных об электропотреблении и объемах производства получена модель удельного электропотребления для карьера сопка Бунтина:

ω = 0,87 − 3,73 × 10⁻⁶ Q,

где: ω – удельное электропотребление, кВт × ч / м³; Q – объем горной массы, тыс. м³.

В настоящие время планирование электропотребления ведется по утвержденной норме удельного расхода элегического и, таким образом, фактически происходит перерасход электроэнергии и, не учитывающей изменение удельного электропотребления при отклонении объемов производства в отчет ном периоде по сравнению с плановым. Утвержденная плановая норма на разработку горной массы карьера сопка Бунтина показана на рисунке 3 прямой 1:

ω = 0,78 кВт × ч / м³ – «точечное» планирование.

Более целесообразно планировать норму расхода электроэнергии в зависимости от объема производства в соответствии с полученной энергетической характеристикой, показанной на рисунке 3 прямой 2:

ω = 0,87 − 3,73 × 10^{− 6} Q – «областное» планирование.

В результате выполнения производственной программы за отчетный период производственные объемы имеют определенную вариативность и не всегда могут совпадать с плановыми, в связи с чем должен быть скорректирован нормативный удельный расход электроэнергии.

Так, в рассматриваемом примере при запланированном объеме добычи горной массы существующая плановая норма удельного электропотребления соответствует точке В (0,78 кВт-ч/т). В результате осуществления производственной программы, добыча горной массы составило 27000 тыс. м³ (точка E). Тогда нормативное плановое удельное электропотребление следует скорректировать к точке D (ω = 0,775 кВт × ч / м³). Фактическое удельное электропотребление может составить значения, соответствующие точкам F₁, F₂, F₃. При фактическом удельном электропотреблении F₁ план по электропотреблению не выполнен. При фактическом удельном электропотреблении F₂ имеется экономия электроэнергии против запланированной по «точечным» оценкам (точка F).

Однако, с учетом имеющейся закономерности снижения удельного электропотребления при увеличении объемов производства нормируемое удельное электропотребление должно быть скорректировано (точка D) и, таким образом, фактически происходит перерасход электроэнергии.

Математические модели электропотребления оценивалась коэффициентом соответствия, который представляет отношение фактического удельного расхода электроэнергии в отчетном году к удельному расходу электроэнергии, рассчитанному по полученной модели электропотребления. При прогнозировании электропотребления с достаточной точностью для практических расчетов можно применять математическую модель, если коэффициент соответствия изменяется от 0,95 до 1,05. Аналогичное рассуждение и соответствующие оценки могут быть проведены, если фактические объемы производства за отчетный период меньше плановых. В этом случае для достоверного анализа плановые нормы электропотребления следует скорректировать в сторону увеличения по сравнению с запланированной по «точечному» планированию.

Рис. 3. Схема нормирования удельного расхода электроэнергии

по «точечным» (прямая 1) и «областным» (прямая 2) оценкам

Таким образом, планирование электропотребления с учетом влияния объема добычи горной массы позволяет выполнять анализ электропотребления, приводит к повышению точности нормирования расхода электрической энергии и повышению энергоэффективности.

Литература

Кузнецов Н.М., Шуцкий В.И. Рациональное электропотребление на горнодобывающих и горно-обогатительных предприятиях. – Апатиты: КНЦ РАН, 1997 - 211 с.

Кузнецов Н.М. Рациональное электропотребление на горных предприятиях // Труды Кольского научного центра РАН. – 2011. – № 4. – С. 128-135.

Кузнецов Н.М., Щуцкий В.И. Анализ электропотребления на предприятиях ОАО «АПАТИТ». Горный информационно-аналитический бюллетень (науч.-техн. журнал). 2006. № 7. С. 310-317.

Максимочкин А.Н. Энергетическая оценка технологических переделов на Костомукшском ГОКе // РАЕ «Студенческий научный форум – 2018» (Электронный ресурс), 2018. №1: 1-9. - Режим доступа: 
https://scienceforum.ru/2018/article/2018007143