VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

При анализе энергоэффективности электропотребления на технологических участках современных горнорудных карьеров необходимо установить характер взаимосвязи между показателями технологического расхода электроэнергии и производительностью (по объему добываемой рудной массы), а также определить параметры прогнозного тренда контролируемых величин для сопоставления с их ежемесячными плановыми показателями.

Наибольшая информативность достигается в результате применения комплексной методики, когда для контролируемых технологических параметров последовательно определяются основные статистические показатели, устанавливается закон распределения и критерии оценки его достоверности, выполняется корреляционный анализ и определяется соответствующее регрессионное соотношение, разрабатывается прогнозная модель с учетом динамики электропотребления и ее соотношением с плановыми показателями производства.

Возникающие при этом проблемы можно обобщить следующим образом.

Объем значений параметров, определяющих генеральную совокупность, зависит от количества контролируемых узловых точек системы электроснабжения карьера и длины интервалов фиксации по показаниям приборов, что в свою очередь приводит к образованию очень значительных массивов обрабатываемых данных.

• Разброс контролируемых параметров в такой совокупности достаточно большой, что практически не позволяет выполнить достоверный анализ, установить закономерности развития процессов, их качественные показатели и количественные характеристики.

• В процессе производства периодически изменяются параметры технологических процессов, полный учет которых иногда затруднен или сложно контролируем.

• Устанавливаемые плановые показатели производства по своему характеру дискретны, в перспективном плане трудно корректируемы и на стадии определения должны учитывать множественные факторы, имеющие случайный характер и широкую вариативность.

• Прогнозное моделирование требует аналитической и расчетно-статистической обработки достаточно больших информационных потоков и, как правило, использует сложные вычислительные алгоритмы, что требует их обоснования в плане привлечения дополнительных ресурсов.

Предлагаемая методика анализа энергоэффективности электропотребления заключается в следующем

Если представить область определения значений технологическиго расхода электроэнергии в зависимости от производительности по объему добываемой рудной массы в виде эллипса (рис.1), то определяющими для него параметрами будут служить значения средних величин и соответствующих его геометрическому центру и среднеквадратических отклонений и , определяющих его граничные параметры соответственно по большой и малой полуосям.

Рис.1

Для определения значений запишем исходное уравнение эллипса в каноническом виде:

. (1)

В результате преобразований уравнение (1) для определения примет вид:

. (2)

Если обозначить отношение среднеквадратических отклонений коэффициентом , то уравнение (2) примет вид:

(3)

где ‒ дисперсия аргумента .

Рассмотрим применение данного подхода применительно к данным электропотребления в РОР «Эрдэнет» [1].

Для значений генеральной совокупности и вариативных выборок (табл.1) области соответствующих значений определятся по формулам:

для ‒ ;

для ‒ ;

для ‒ .

Полученные в результате расчета эллипсы рассеяния (зоны вероятностного распределения значений ) представлены на рис.2.

Рис.2

Для анализа тренда показателя электропотребления целесообразно использовать корреляционный эллипс (рис.3) [2], большая ось которого совпадает с прямой, соответствующей регрессионной зависимости между параметрами и , имеющей наклон к оси абсцисс под углом , где – коэффициент уравнения регрессии .

Таблица 1

Результаты статистического анализа данных по электропотреблению и производительности карьера РОР «ЭРДЭНЭТ»

№	General			Var 1			Var 3
1	1405	2142	1405		2142	‒		‒
2	1412	2070	1412		2070	‒		‒
3	1508	2071	1508		2071	1508		2071
4	1504	1983	1504		1983	1504		1983
5	1499	1983	1499		1983	1499		1983
6	1563	1920	‒		‒	‒		‒
7	1464	1974	1464		1974	1464		1974
8	1493	1877	1493		1877	1493		1877
9	1480	1842	‒		‒	‒		‒
10	1484	1999	1484		1999	1484		1999
11	1333	2026	‒		‒	‒		‒
12	1455	2308	‒		‒	‒		‒
Sum.	17600	24195	11769		16099	8592		11887
	1467	2016	1471		2012	1492		1981
	3283	14185	1473		5658	216		3216
	57,3	119	38,4		75	14,7		65,7
	-0,758	0,893	-0,83		-0,005	-0,85		-0,37
	0,365	0,686	-0,96		-0,48	-0,48		-0,05
	0,581			0,651			0,69
	0,916			0,907			0,84
	-0,38			-0,63			0,28

Рис.3.

В этом случае уравнение (3) примет вид:

(4)

где ‒ приведенная дисперсия аргумента .

В случае, если необходимо получить эллипс, включающих все действительные параметры по их максимальной амплитуде, по уравнение эллипса корреляции имеет вид

,

где , – соответственно диапазоны изменения параметров и относительно средних значений.

Тогда в результате преобразований для определения значений в области корреляционного эллипса должно выполняться условие

На рис.4 приведены зависимости технологического расхода электроэнергии от месячной производительности карьера при различных объемах выборки. Прямые линии 1,2,3 соответствуют регрессионным зависимостям по фактическому потреблению, прямая 4 – по плановым показателям. Соответствующие корреляционные эллипсы ориентированы вдоль регрессионных прямых, являющихся направляющими их больших полуосей.

Рис.4

Анализ показал, что с уменьшением объема выборки существенно изменяется не только характер зависимости W=f(Q), но и зона распределения контролируемых параметров. Ориентация регрессионных зависимостей отображает их общий тренд, которых по мере оптимизации приближается к плановому.

В соответствии с рис.4 видно, что тренд 3 наиболее близок к плановому тренду 4 с точкой пересечения соответствующей =2025 МВт×ч и =1535 тыс.т.

Относительная ошибка при вариации представительной выборки снижается с 5,9% до 3,3%.

Таким образом, применение указанной методики оценки энергоэффективности электропотребления позволяет: с достаточной степенью точности определить и выполнить сравнительный анализ текущих и плановых показателей технологического расхода электроэнергии; установить зоны оптимального электропотребления; определить устойчивый тренд и характер изменения режимов электропотребления.

Литература

1. Пичуев А.В., Овсянников Н.Б., Петров А.А. Сравнительный анализ плановых и фактических показателей электропотребления и оценка энергоэффективности технологических участков меднорудного карьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2014. − №2. − с. 294 – 302.

2. Большая энциклопедия нефти и газа. Эллипс рассеяния. http://www.ngpedia.ru/index.html.

Код для цитирования: Скопировать