XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В горнорудной промышленности неотъемлемой частью обогатительного производства является гидротранспортирование концентратов, пульп и хвостов обогащения.

Обогатительная фабрика – это горное предприятие для первичной переработки твёрдых полезных ископаемых с целью получения технически ценных продуктов, пригодных для промышленного применения. Здесь воду используют неоднократно. Основная часть обогатительной фабрики №3 Мирнинского ГОКа - это оборотное водоснабжение, поскольку воду применяют для измельчения, флотации, и для промывки полезных ископаемых. А так же большего количества воды требует и гидротранспорт измельченного материала. Фабрика №3 работает в круглогодовом режиме 365 дней с остановками еженедельно на планово-профилактические работы продолжительностью по 12 часов и остановкой на летний ремонт продолжительностью 20 дней. Плановое время чистой работы фабрики составляет 8170 ч. в год.

Когда регулирование давления воды осуществляется дросселированием при помощи задвижек, это приводит к снижению полезной мощности насоса и изменяет подкачивание воды, так как оно изменяет давление воды. Поэтому этот способ считается не эффективным, так как при его использовании потребляется достаточно много электроэнергии, малая точность регулирования, а также высокая вероятность износа электрического, гидравлического и механического оборудования, и пуски двигателя напрямую высокой мощностью приводит к ударным нагрузкам на передаточные механизмы.

Насос это основное устройство в системе оборотного водоснабжения, поэтому выбирают подходящий насос очень тщательно. Основными параметрами в выборе насосов являются показатели расхода, напора, мощности и КПД. Также для грунтовых насосов важен режим подачи, оптимальная величина которого является важным критерием, влияющим на долговечность и энергоэффективность.

Пульпонасосы являются ответственными механизмами с тяжелыми режимами эксплуатации. Внедрение частотно-регулируемого преобразователя на пульпонасосные станции, существенно снижает потребление электроэнергии и добивается технико-экономических показателей регулируемого преобразователя. Частотно-регулируемый преобразователь обеспечивает плавный частотный пуск насосов, высокую надежность работы насосных агрегатов, автоматизацию и диспетчерское управление, полную электрическую защиту электродвигателя.

Рассмотрим пульпонасосную станцию обогатительной фабрики №3 Мирнинского ГОКа с использованием двигателей, которые работают с преобразователем частоты.

Грунтовый насос 16/12HG-II-(7)-850R-230-GP производства насосной компании ООО «Гольф-ПЕТ» применяют в тяжелых и очень тяжелых условиях работы с различной фракцией и не стабильными условиями работы, оснащен асинхронным электродвигателем типа АОД-1000-8У1.

Таблица 1. Технические параметры электродвигателя

Выбор преобразователя частоты производится по номинальной мощности приведенного электродвигателя. В этой работе анализируется высоковольтный двигатель АОД-1000-8У1 с мощностью 1000 кВт.

Рис. 1. Графические зависимости подачи, напора, КПД и мощности от угловой скорости насоса

Расчет потребления электроэнергии насосным агрегатом:

Таблица 2. Почасовой график водопотребления в течение месяца

По рисунку 1 определяют относительную мощность, соответствующей относительной величине подачи. При определении потребленной мощности насосным агрегатом необходимо учесть КПД электродвигателя и КПД преобразовательного устройства, обеспечивающего регулирование скорости. КПД большинства преобразователей равен .

Расчетная формула для определения потребляемой мощности при регулировании угловой скорости насоса для каждой из дат: из этого получаем суммарную мощность .

1. Рассчитываем среднюю потребляемую мощность:

где - число дат измерения водопотребления.

2. Годовое потребление электроэнергии при регулировании угловой скорости насоса

где – количество часов работы насоса в год.

3. Определяем потребление электроэнергии при нерегулируемом варианте электропривода насосного агрегата

4. Годовая экономия электроэнергии при применении регулируемого электропривода

5. Рассчитываем годовую подачу насоса при нерегулируемом варианте

6. Годовое водопотребление при регулируемом варианте

где – количество месяцев в году.

7. Удельное потребление электроэнергии при нерегулируемом варианте электропривода

8. Удельное потребление электроэнергии при регулируемом варианте электропривода

Рис. 2. Механическая характеристика частотно-регулируемого электропривода насоса 16/12HG-II-(7)-850R-230-GP с асинхронным двигателем типа АОД-1000-8У1

Учитывая экономический эффект от внедрения данной системы частотного регулирования электроприводом насосной установки, можно сделать вывод о целесообразности его внедрения, так как годовая экономия электроэнергии при стабилизации на­пора в гидросистеме составляет , что составляет 12 % экономии электроэнергии в год.

Список литературы:

1. Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок горных предприятий. – М.: Горная книга, 2011.

2. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. – М.: Стройиздат, 1986.

3. Лезнов Б.С. Методика оценки эффективности применения регулируемого электропривода в водопроводных и канализационных насосных установках. – М.: Машиностроение, 2011.

4. Кацман М.М. Электрический привод: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования – 6-е изд., стер. – М.: Академия, 2013. – 384 с.

5. Лобачев П.В. Насосы и насосные станции: учебник для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1983. – 191 с.

6. Матвеев М.А. Водо-воздушное хозяйство обогатительных фабрик: учебное пособие для вузов. – М.: Горная книга, 1961. – 282 с.

7. Москаленко В.В. Электрический привод: учебник для студ. сред. проф. образования. –5-е изд., стер. – М.: Академия, 2009. – 368с.

8. Семёнов А.С. Моделирование режима пуска синхронного двигателя электропривода насоса ГрАТ-4000 // Наука в центральной России. 2012. № 2. С. 23-27.

9. Рушкин Е.И., Семёнов А.С. Анализ энергоэффективности системы электропривода центробежного насоса при помощи моделирования в программе MATLAB // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8 (часть 2). С. 341-342.

10. Саввинов П.В., Семёнов А.С. Модификация электроприводов насосов малой мощности на горных предприятиях // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5 (часть 1). С. 232.

11. Семёнов А.С. Моделирование режимов работы системы электроснабжения насосной станции // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3 (часть 2). С. 314-319.

12. Егоров А.Н., Парфенов В.О., Семёнов А.С. Оценка энергосбережения при применении частотно-регулируемого электропривода на пульпонасосных установках в условиях обогатительных фабрик // Актуальные проблемы электроэнергетики: сборник научно-технических статей, посвященный 80-летию со дня рождения проф. С.В. Хватова. – Н. Новгород: Издательство НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2018 – С. 174-180.