XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДОБЫЧНОГО КОМПЛЕКСА ДРАГИ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В настоящее время промышленное производство растет и совершенствуется. В связи c этим требуется правильный выбор системы электроснабжения, обеспечивающая безопасность эксплуатации, надёжность, качество электроэнергии и экономичность.
Система электроснабжения предприятия включает источник питания, линии электропередачи, понизительные, распределительные и трансформаторные подстанции, кабели, токоведущие проводы. Система электроснабжения должна соответствовать специфике технологического процесса.
Драга предназначена для разработки обводнённых россыпных месторождений полезных ископаемых на полигонах со средними горно-геологическими и климатическими условиями. Драга является промышленным сооружением, сочетающим в себе многоковшовое черпающее устройство с обогатительно-сортировочным и отвалообразующим оборудованием, смонтированным на плавающем корпусе-понтоне, металлоконструкций надстройки, механизмов передвижения и маневрирования, систем жизнеобеспечения тепла и водоснабжения, систем управления и автоматического контроля.
Создание схем и их характеристики зависят от многих факторов: мощности предприятия и его место расположения; размещения электрических нагрузок на территории предприятия, числа и мощности трансформаторных подстанций и расположения их на поверхности и в подземных выработках; мощности электроприводов основных силовых установок; значения напряжения на шинах ближайшей районной подстанции энергосистемы или местной электростанции.
Питание драги электроэнергией с берега осуществляется по одной линии от одного источника. Поэтому на драге развито внутриобъективное резервирование, предусмотрена возможность взаимного резервирования между распределительными щитами всех силовых трансформаторов напряжением 6/0,4 кВ и возможность передачи резервного питания из сетей ~380 В в сеть ~220 В.
Основным и единственным для нормальной работы драги источником питания является береговая трехфазная воздушная линия 6 кВ, транспортирующая электроэнергию напряжением 6 кВ от ближайшей подстанции на полигон драги.
Применяемое на драге оборудование относится к электроприемникам высокой и средней мощности. Поэтому для питания компрессора мощностью 300 кВт применяем напряжение 1140 кВ, а для оборудования средней мощности выбираем напряжение 0,4 кВ.
Рис. 1. Упрощенная схема внутреннего электроснабжения драги
Посредством моделирования системы электроснабжения можно узнать как будет работать данная система при различных нагрузках. Программа MatLab позволяет пользователю отображать информации в любом удобном виде: графики, диаграммы, таблицы и т.п. Кроме того, интерфейс MatLab позволяет получать и передавать информацию при взаимодействии с редактором электронных таблиц Microsoft Excel.
Целью моделирования является построение характеристики зависимости напряжения тока и мощности, потребляемой объектами от суточного времени работы оборудования. Исходными данными исследования являются технические характеристики, установленные на объекте оборудования. Для моделирования рассчитываем недостающие параметры для трансформатора. Находим значения активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора:
Таблица 1.1. Характеристика электроснабжения добычного комплекса драги
|
№ |
Оборудование |
Кол-во шт. |
Pном |
PΣ |
U, В |
cosφ |
η,% |
Kи |
Кс |
Мощности |
, A |
||
|
кВар |
, кВт |
||||||||||||
|
1 |
Компрессор |
1 |
300 |
300 |
1140 |
0,91 |
91,5 |
0,75 |
0,85 |
255 |
84,15 |
268,5 |
136 |
|
2 |
Черпаковая цепь |
2 |
132 |
264 |
380 |
0,82 |
93,7 |
0,75 |
0,8 |
211,2 |
158,4 |
264 |
401 |
|
3 |
Барабанный грохот |
2 |
110 |
220 |
380 |
0,92 |
92,5 |
0,7 |
0,7 |
154 |
50,8 |
162 |
246 |
|
4 |
Рамоподъемная лебедка |
2 |
60 |
120 |
380 |
0,8 |
92 |
0,6 |
0,65 |
78 |
58,5 |
97,5 |
148 |
|
5 |
Носовая лебедка |
2 |
45 |
90 |
380 |
0,84 |
88,5 |
0,6 |
0,6 |
54 |
40,5 |
67,5 |
103 |
|
6 |
Свайная лебедка |
2 |
22 |
44 |
380 |
0,81 |
90 |
0,6 |
0,6 |
26,4 |
19,8 |
33 |
51 |
|
7 |
Галечный транспортер |
1 |
55 |
55 |
380 |
0,9 |
90,5 |
0,7 |
0,65 |
35,75 |
11,55 |
37,5 |
57 |
|
8 |
Насос Д315-50 |
1 |
75 |
75 |
380 |
0,9 |
92 |
0,75 |
0,7 |
52,5 |
17,3 |
55 |
84 |
|
9 |
Насос 1Д1600-90 |
3 |
160 |
480 |
380 |
0,89 |
93 |
0,75 |
0,7 |
336 |
252 |
420 |
638 |
|
10 |
Классификатор КСН – 15 |
2 |
7,5 |
15 |
380 |
0,88 |
90 |
0,7 |
0,6 |
9 |
5,4 |
10,4 |
16 |
|
11 |
Классификатор КСН-5 |
5 |
1,5 |
7,5 |
380 |
0,87 |
88,5 |
0,7 |
0,6 |
4,5 |
7,65 |
8,8 |
13 |
|
12 |
Насос понтонный |
12 |
11 |
132 |
380 |
0,9 |
92 |
0,2 |
0,7 |
92,4 |
30,49 |
97 |
147 |
|
13 |
Элеватор ЭЛМ-450 |
2 |
18,5 |
37 |
380 |
0,88 |
90 |
0,7 |
0,65 |
24 |
18 |
30 |
46 |
|
14 |
Элеватор ЭЛМ-160 |
5 |
5,5 |
27,5 |
380 |
0,86 |
85,5 |
0,7 |
0,65 |
17,8 |
13,35 |
22 |
33 |
|
15 |
Лип-ной сепаратор АЖ-2Б |
12 |
2,2 |
26,4 |
380 |
0,83 |
82,5 |
0,65 |
0,65 |
17,6 |
13,35 |
22 |
33 |
|
16 |
Грохот ГИЛ-42 |
4 |
7,5 |
30 |
380 |
0,81 |
85 |
0,7 |
0,7 |
21 |
14,7 |
25,6 |
39 |
|
17 |
Машина отс-ная МОД-2М |
16 |
2,2 |
35,2 |
380 |
0,69 |
79,5 |
0,65 |
0,6 |
21 |
16,8 |
26,8 |
41 |
|
18 |
Сепаратор ЛС-20-04 |
6 |
6 |
36 |
380 |
0,79 |
92 |
0,6 |
0,65 |
23,4 |
18,72 |
30 |
46 |
|
19 |
Кран мостовой г/п 10т. |
1 |
14 |
14 |
380 |
0,77 |
90 |
0,1 |
0,7 |
9,8 |
6,8 |
12 |
18 |
|
20 |
Освещение |
18 |
0,8 |
14,4 |
220 |
0,9 |
90 |
0,95 |
0,95 |
13,68 |
4,5 |
14 |
21 |
|
21 |
Итого |
2023 |
1457 |
843 |
2625 |
2317 |
|||||||
Для моделирования рассчитываем недостающие параметры для трансформатора. Находим значения активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора:
Мощность первичной и вторичной обмоток трансформатора
Напряжение первичной и вторичной обмоток
Ток первичной и вторичной обмоток трансформатора
Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора
Результаты моделирования предоставлено в виде графиков зависимостей требуемого параметра от времени моделирования. На этих графиках моделируются значения тока, напряжения и мощности оборудования.
Рис. 2. Характеристика напряжения и тока
На рисунке 2 показана зависимость напряжения и тока от времени моделирования. Показаны моменты включения отключения электрооборудования. На 2 секунде имитации происходит КЗ короткое и немедленно срабатывает защита.
.
Рис. 3. Суточный график нагрузки электрооборудования
На рисунке 3 показана зависимость мощности от времени моделирования. С интервалом 1,2 секунды происходит внезапное отключение электроэнергии, затем через 0,1 секунды происходит повторное включение, что соответствует условиям работы системы защиты.
Результаты моделирования можно считать успешными. Построенная модель системы электроснабжения горнорудного комплекса работоспособна. Результаты показывают номинальный режим работы, режим КЗ, режим выключения и включения.
Список литературы:
1. Волотковская Н.С., Семёнов А.С., Мартынова А.Б. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Электроснабжение горного производства». МПТИ (ф) СВФУ Мирный, 2015. 20 с.
2. Киреева Э.А. Электроснабжение и электрооборудование цехов промышленных предприятий: Учебное пособие / Э.А. Киреева. - М.: КноРус, 2013. - 368 c.
3. Семенов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М. Моделирование режимов работы электроприводов горного оборудования / монография, 2013.
4. Чеботаев Н.И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ / Н.И. Чеботаев. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2009. - 474 c.
5. Semenov A.S., Khubieva V.M., Kharitonov Y.S. Mathematical modeling of static and dynamic modes dc motors in software package MATLAB // Всборнике: 2018 International Russian Automation Conference (RusAutoCon) electronic edition. 2018.
6. Семенов А.С. Особенности математического моделирования систем электроприводов промышленных установок // В сборнике: Геонауки: проблемы, достижения и перспективы развития: Материалы Всероссийской молодёжной научно-практической конференции. 2018. С. 354-358.
7. Семенов А.С., Егоров А.Н. Особенности математического моделирования систем электроприводов технологических установок горных предприятий // Каротажник. 2018. № 11 (293). С. 85-99.
8. Данилов С.А., Семенов А.С. Выбор режимов работы электродвигателя барабанного грохота применительно к драге // В сборнике: Студенческий научный форум - 2017 IX Международная студенческая электронная научная конференция. 2017.
9. Петрова М.Н., Семенов А.С. Переходные процессы в электромеханических системах и их имитационное моделирование // В сборнике: Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире: Сборник докладов VII-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Под общей редакцией: А.А. Гольдман. 2016. С. 195-198.
10. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Кугушева Н.Н. Моделирование режимов работы систем электроснабжения горных предприятий: монография. – Москва, 2015.