VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Повышение энергоэффективности горных машин

Современные горные предприятия потребляет для своей деятельности различные виды энергии – электроэнергию, пневматическую энергию, гидравлическую, дизельное топливо, пар, природный газ.

Горные предприятия относятся к числу энергоемких производств.

Энергетические затраты по оценке экономистов составляет от 3% до 10% и более. Наибольший удельный вес в энергетических экспортах имеет электрическая энергия, как самая дешевая и удобная в использовании. Общий расход электроэнергии на горном предприятии можно разделить на две части:

- первая часть: потребляется технологическим оборудованием – шахтными бурильными установками (ШБУ), бурильными станками, погрузочными и погрузочно-транспортными машинами, рудничным транспортом и др.

Первая часть электрических затрат (энергозатрат)зависит от объемов производства (добычи руды).

- вторая часть: идет на производство сжатого воздуха, вентиляцию горных выработок, водоотлив, освещение горных выработок.

Эта часть электрических затрат (энергозатрат) не зависит от объемов производства (добыча руды).

Энергоэффективность технологического оборудования добычи руды может быть повышена за счет повышения производительности горных машин, благодаря чему удельные затраты энергии будут снижаться, а энергоэффективность горных машин возрастать.

Например: применение шахтных бурильных установок с электрогидравлическим приводом позволяет увеличить темпы проведения горных выработок в 2-3 раза по сравнению с аналогичным пневматическим буровым оборудованием.

Эти результаты подтверждены практикой горных работ на многих предприятиях.

Вторая часть энергозатрат не зависит от объема производства и энергоэффективность этого оборудования может быть повышена за счет улучшения организации обслуживания энергетического хозяйства:

- ликвидация утечек сжатого воздуха (планируемые убытки сжатого воздуха составляют 20% от произведенной компрессором пневматической энергии).

- Снижение аэродинамического сопротивления горных выработок (устранение захламленности горных выработок, создание более совершенных аэродинамических форм (круглого сечения восстающих место квадратных)).

- правильный выбор энергетического оборудования и трубопроводов.

Например, для улучшения вентиляции подэтажных горных выработок необходимо проходить вентиляционные восстающие с «гладкими» круглого сечения выработки с применением буровых комбайнов методом бурения на полное сечение вместо проходческих комплексов КПВ – 4АС с пневматическим оборудованием.

Применение буровых комбайнов позволяет не только создавать современные формы горных выработок, но и увеличить темпы проведения восстающих в 3 и более раз.

В основе совершенствования конструкции горных машин лежит переход на электрогидравлический привод вместо пневматического и дизельного.

При выборе вида энергии для горных машин лежат следующие показатели:

1. Безопасность использование энергии

2. Высокая мощность привода машин

3. Стоимость энергии

4. Коэффициент полезного действия оборудования

В шахтах опасных по газу и пыли пневматическая энергия является незаменимой, так как она является самой безопасной.

У этого вида энергии имеются и другие достоинства: легкость управления, плавность пуска и остановки, способность переносить перегрузки, надежность и простота обслуживания и др.

Но наряду с большими достоинствами пневматическая энергия обладает серьезными недостатками:

1. Высокая стоимость энергии. Она дороже электрической энергии в 5-6 раз и более.

2. Низкий КПД пневматических машин из-за повышенных утечек воздуха.

3. Высокий уровень шума при работе пневмопривода.

4. Наличие в рудничной атмосфере масленого аэрозоля.

5. Меньшая мощность пневмодвигателей по сравнению с гидравлическими и электрическими за счет низкого давления (0.5 – 0.8 Мпа)

6. Необходимость шахтного устройства пневмосети, ограничивающий зону действия машин.

Лучшими характеристиками обладает электрическая энергия. Она обеспечивает:

1. Меньшую стоимость (1.73 руб/ кВт час)

2. Высокий КПД электрических машин и линий электропередач (0.9 – 0.95)

3. Высокую мощность привода

4. Возможность передачи энергии на большие расстояния и др.

К недостаткам электроэнергии можно отнести:

1. Опасность поражения электрическим током

2. Отсутствие автономности движения самоходных электрических машин по горным выработкам. Движение ограничено длиной гибкого силового кабеля (не более 200м).

3. Сложность плавного регулирования скорости электропривода

Гидравлический привод в настоящее время широко применятся в конструкции горных машин. Он позволяет создать на рабочие органы горных машин большие силовые нагрузки при относительно малых размерах. Коэффициент полезного действия гидравлических машин высок и составляет 0.85 – 0.9.

Гидравлический привод позволяет плавно регулировать скорость рабочих органов и создавать большой крутящий момент.

К недостаткам необходимо отнести пожара опасность,высокая стоимость оборудования, сложность технического обслуживания и ремонта.

В современных горных машинах применяется комбинированный тип привода:

1. Электрогидравлический

2. Дизель электрический

3. Дизель гидравлический

Применение дизельного привода обеспечивает главное достоинство- автономность движения горных машин в пространстве горного предприятия (карьерные дороги, подземные горные авто уклоны).

Однако, дизельное топливо- это очень энергозатратный вид энергии. Стоимость дизельного топлива в 7-8 раз дороже электроэнергии, а коэффициент полезного действия дизельного двигателя составляет всего 28 – 32%. Выхлопные газы дизельных машин опасны для здоровья человека.

Для привода горных машин наиболее оптимальным необходимо считать электрогидравлический привод. Он позволяет создавать большие силовые нагрузки на рабочие органы горным машин при относительно малых результатах за счет гидропривода и одновременно обеспечить низкую стоимость потребление энергии из обще шахтной электрической сети.

При выборе вида энергии электрического оборудования для горных машин основными направлениями являются:

1. Стоимость потребляемой энергии

2. Мощность энергетического оборудования горных машин и их габаритный размер.

3. Коэффициент полезного действия исполнительных двигателей рабочего органа.

4. Затраты на техническое обслуживание и ремонт оборудования.

В настоящее время стоимость основных видов энергии находятся на уровне:

1. Электроэнергия1.73 руб/ кВт час

2. Сжатый воздух 0.72 руб/м³ (в 6 – 7 раз выше электрической)

3. Дизельное топливо 36 руб/литр (в 10 раз выше электрической)

Коэффициент полезного действия двигателей:

1. Электрические 0.85 - 0.9

2. Пневматические0.6 - 0.7

3. Дизельные 0.28 – 0.32

4. Гидравлические 0.8 -0.85

Основные направления повышения энергоэффективности горных машин:

1. Широкое применение для привода самоходных горных машин электрического или электрогидравлического привода (ШБУ, ШБС. Погрузочные машины, ПТМ, троллейвозы)

2. Сокращение применения на подземных горных дорогах машин с дизельным и пневматическим приводом, обладающих высокими энергозатратами и низкой производительностью

3. Применение буровых комбайнов для проведения вентиляционных выработок (восстающих) методом бурения и полное сечение взамен проходных комплексов КПВ с пневматическим оборудованием и проветриванием сжатым воздухом

4. Применение передвижных компрессорных установок с электрическим приводом с повышенным давлением Р = 0.6 -0.8 МПа, для снабжения воздухом технологического оборудования (заряжание шпуров и скважин, бурение шпуров и скважин с применением переносных и телескопных перфораторов)

5. Применение на открытых горных работах карьерных экскаваторов с электрогидравлическим приводом ЭГ – 12.5, ЭГ- 20 отечественного производства взамен гидравлических экскаваторов с дизельным приводом (RH – 90, RH-40, RH-120 – Германия)

6. Применение электрогидравлических бутобоев для вторичного дробление руды (дробление негабаритов) на подземных, так и открытых горных работах.

7. Использование для заряжания шпуров и скважин самоходных горных машин с комплектом технологичного оборудования для заряжания эмульсионных взрывчатыми веществам, что позволяет оказываться от применения сжатого воздуха для транспортирования В.В.

8. Использование рационального режима работы энергетического и технологического оборудования, исключать работу с неполной нагрузкой и в холостую.

9. Равномерный расход электроэнергии в течении суток, исключающий перегрузки энергетического оборудования.

10. Снижение удельного расхода электроэнергии технологическим оборудованием за счет повышения их производительности.

11. Применение для транспортировки руды подземных электрических автосамосвалов – троллейвозов.

12. Применение в конструкции буровых машин гусеничного хода с электрическим приводом взамен пневмоколесного шасси с дизельным приводом.

Код для цитирования: Скопировать