CC BY
1
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2023;(10):149-163 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.23.05:62-531:62-83 DOI: 10.25018/0236_1493_2023_10_0_149
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
Г.И. Бабокин1, Д.М. Шпрехер2, Е.Б. Колесников3, Д.С. Овсянников2
1 ГИ НИТУ «МИСиС», Москва, Россия 2 Тульский государственный университет, Тула, Россия, e-mail: [email protected] 3 Новомосковский филиал (институт) Московского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия
Аннотация: Исследованы закономерности электропотребления электропривода скребкового конвейера (СК) очистного забоя за полный цикл челноковой работы очистного комбайна (ОК). Разработана цифровая математическая модель расчета электрической энергии, потребляемой электроприводом (ЭП) СК, учитывающая технологические операции выемки ленты угля ОК, зарубки исполнительного органа ОК в пласт угля косыми наездами и взаимное направление движения ОК и тягового органа СК при выемке угля. Разработанная модель электропотребления электроприводов ОК и СК позволяет точно оценить энергетические параметры электропривода СК с интервалом дискредитации, равным 0,1 м прохождения ОК по лаве. Установлено, что при обратном ходе комбайна мощность, потребляемая СК практически линейно возрастает от мощности холостого хода до максимального значения; а при прямом ходе комбайна - мощность на расстоянии от вентиляционного штрека от 12-45 м увеличивается до максимального значения и затем линейно уменьшается до мощности холостого хода. Электроэнергия, потребляемая электроприводом СК при выемке ленты угля, при выполнении прямого хода на 6-8% выше, чем при выполнении обратного хода. Электрическая энергия, потребляемая электроприводом СК при зарубке исполнительного органа ОК в пласт угля у вентиляционного штрека в 1,8 раза выше, чем у конвейерного штрека и составляет, соответственно 100 и 60 кВт-ч. Установлено, что с увеличением скорости подачи и производительности ОК удельный расход электропривода СК за цикл работы ОК уменьшается. Ключевые слова: скребковый конвейер, очистной комбайн, очистной забой, электрическая энергия, электропривод, цикл работы комбайна, мощность потребляемой энергии.
Для цитирования: Бабокин Г. И., Шпрехер Д. М., Колесников Е. Б., Овсянников Д. С. Исследование закономерностей электропотребления электропривода скребкового конвейера очистного забоя // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2023. - № 10. -С. 149-163. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_10_0_149.
Economics of electric energy consumption by longwall scraper conveyor drives
G.I. Babokin1, D.M. Shprekher2, E.B. Kolesnikov3, D.S. Ovsyannikov2
1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», Moscow, Russia 2 Tula State University, Tula, Russia, e-mail: [email protected] 3 Novomoskovsk branch (Institute) of D.I. Mendeleev Moscow University of Chemical Technology, Novomoskovsk, Russia
© Г.И. Бабокин, Д.М. Шпрехер, Е.Б. Колесников, Д.С. Овсянников. 2023.
Abstract: The electricity consumption by the electric drives of a longwall scraper conveyor (SC) is analyzed per a full to-and-fro cycle of a shearer. The developed digital mathematical model to calculate the power consumed by an electric drive of SC takes into account the process steps of shearing of a coal stripe, penetration of drum picks in coal in oblique movements, and axes of movement of shearer and SC drawgear during coal cutting. The energy consumption model allows precise values of the power taken by a drive of SC at a discretization interval equal to 0.1 m of the shearer travel along a longwall. It is found that in the backward motion of the shearer, the power consumed by SC grows linearly with the idle power up to a maximum value; and in the forward motion of the shearer, the power at a distance of 12-34 m from a ventilation drift increases to a maximum and then linearly decreases to the idle power. The power consumed by a drive of SC during shearing of a coal stripe is higher by 6-8% in the forward motion of the shearer than in its backward motion. The power consumed by a drive of SC in penetration of drum picks in coal at a ventilation drift is high by 1.8 times than at a conveyor drift, and makes 100 and 60 kW-h, respectively. As the advance velocity and productivity of a shearer increase, the specific energy consumption of a drive of a scraper conveyor per an operation cycle of the shearer decreases.
Key words: scraper conveyor, shearer, longwall, electric energy, electric drive, shearer operation cycle, energy consumption.
For citation: Babokin G. I., Shprekher D. M., Kolesnikov E. B., Ovsyannikov D. S. Economics of electric energy consumption by longwall scraper conveyor drives. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(10):149-163. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_10_0_149.
Введение
Для выемки угля при отработке пластов пологого падения мощностью 0,9 — 6,0 м на предприятиях подземной добычи угля применяют механизированные комплексы с узкозахватными ОК. При этом доля электрической энергии, потребляемой технологическими операциями добычи и транспортировки угля на шахтах, достигает 12 — 16% от общего электропотребления. Повышение производительности и улучшение технико-экономических показателей очистных участков угольных шахт достигается переходом на отработку пластов длинными столбами с длиной лавы до 300 м и увеличением установленной мощности оборудования очистного забоя. Установленная мощность ОК достигла 2200 кВт, СК — 2500 кВт, увеличивается мощность и другого оборудования забоя: пе-
регружателя, насосных станций орошения и высокого давления.
ОК обеспечивает отбойку угля из пачки пласта и погрузку его на СК исполнительным органом, включающим два шнека, расположенных по концам корпуса комбайна. Нерегулируемый асинхронный привод шнеков (резания) обеспечивает постоянную скорость резания. Перемещение ОК по лаве с выемкой ленты угля осуществляется бесцепной системой подачи с частотно-регулируемым асинхронным электроприводом. Уголь, отбитый шнеками ОК, грузится на став СК и перемещается скребками бесконечной тяговой цепи в направлении от хвостового привода к головному приводу СК. Количество угля, перемещаемого СК, зависит от производительности и местоположения ОК в лаве. В серийно выпускаемых СК скорость движения тяго-
вой цепи в установившемся режиме не регулируется или изменяется дискретно. В опытных образцах СК находит применение плавное регулирование скорости движения цепи, а значит и его производительности, с помощью частотно-регулируемого электропривода. Техническая система ОК — СК потребляет 60 — 70% электроэнергии очистного забоя, и на ее элементы приходится большинство внеплановых отказов. Потребление электрической энергии электроприводом СК зависит от физико-механических свойств угольного пласта, определяющих производительность ОК, положения ОК в лаве, направления движения ОК (от хвостового привода СК к головному приводу или наоборот) и является переменным параметром за цикл работы ОК. В механизированных комплексах для обеспечения функционирования СК и ОК номинальная нагрузка привода конвейера определяется по расчетной максимальной производительности ОК и загрузке СК на полную длину, поэтому большую часть цикла работы ОК электропривод СК работает с нагрузкой ниже номинальной.
В связи с изложенным актуально исследование электропотребления электропривода СК, позволяющее с достаточной точностью определять энергетические параметры СК при расчете и планировании технико-экономических параметров очистного забоя.
Анализ исследований
и публикаций
Определение потребления электрической энергии электроприводом СК необходимо при анализе энергоэффективности работы оборудования очистного забоя и расчете затрат энергии при определении технико-экономических показателей очистного участка и шахты. Расчет электрической энергии, потребляемой электрооборудованием очистно-
го забоя, и энергетических показателей очистного забоя, в том числе СК, в работах [1—3] осуществляется методом коэффициента спроса, не учитывающего реальные режимы работы современного высокопроизводительного оборудования механизированного забоя. Загрузка СК зависит от производительности ОК и его положения в лаве, поэтому в [4 — 6] рассмотрены вопросы формирования потока угля, поступающего на СК, и установлено, что он зависит от многих факторов: горно-геологических условий в лаве, физических параметров пласта, организации работ, надежности оборудования. К основным факторам отнесены технологическая схема работы комбайна, сопротивляемость пласта угля резанию в зоне работы исполнительного органа ОК, длина лавы.
В работах [7 — 11] рассмотрены методы снижения удельного электропотребления электроприводом скребкового конвейера: исключение режима работы конвейера на холостом ходу, повышение коэффициента полезного действия электропривода, снижение удельного сопротивления движению тягового органа с грузом; регулирование скорости движения тягового органа конвейера в зависимости от режима работы очистного комбайна. В [12] установлен случайный характер выходного грузопотока на выходе лавы и предоставляется его математическое описание как случайного процесса, с определением корреляционной функции, однако не уделяется внимания расчету электроэнергии на транспортирование. В [13, 14] разработана методика расчета удельного расхода электрической энергии конвейера с учетом технологических режимов и параметров работы забоя и дана оценка влияния технологической схемы работы очистного комбайна и длины лавы на удельный расход электрической энергии скребкового конвейера. Рассмотрена челноковая
схема работы ОК и операции выемки угля, зачистки машинной дороги и выполнения концевых операций. Однако при расчете электропотребления СК в работах не учитывают ряд технологических особенностей работы очистного забоя: зарубку исполнительного органа ОК в пласт угля косыми наездами; согласное и встречное движение ОК и тягового органа СК при выемке угля.
Цель работы
Целью работы является исследование закономерностей электропотребления электроприводом скребкового конвейера очистного забоя с учетом технологических операций: зарубки исполнительного органа ОК в пласт угля косыми наездами; согласного и встречного движения ОК и тягового органа СК при выемке угля.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: разработка математической модели расчета электрической энергии, потребляемой электроприводом СК, учитывающей технологические операций зарубки исполнительного органа ОК в пласт угля косыми наездами и взаимное движение ОК и тягового органа СК при выемке угля; количественное исследование закономерностей электропотребления электропривода скребкового конвейера очистного забоя с помощью модели.
Математическая модель
потребления электрической
энергии электроприводом СК
Объектом исследования принята система ОК— СК механизированного очистного забоя при челноковой схеме работы ОК [6, 7]. Цикл работы ОК включает выемку двух лент угля (длительностью Г и и две зарубки исполнительного органа по концам лавы (длительностью Г и Зарубка осуществляется двумя косыми наездами ОК с операцией пере-
движки концевой части скребкового конвейера в очистном механизированном комплексе. Время одного цикла, необходимое для снятия двух полос угля, определяется по формуле [15]:
= Св1 +сз2
►2Х
В
+ 5Г„;+ — +
Ч,! 2/-„
.(1)
пер у
где /. — длина лавы, м; /_ — длина комбайна по осям шнеков, м; V — скорость подачи комбайна при движении вверх или вниз по лаве, м/мин; гмо — длительность вертикальных перемещений исполнительного органа при косом заезде и отработке концевых участков лавы, технологических остановок ОК при зарубке, мин; В — ширина захвата исполнительного органа комбайна, м; V — скорость фланговой передвижки концевого участка конвейера при зарубке, м/мин; V — скорость перемещения ОК при перегоне, м/мин; К — коэффициент, учитывающий организацию и условия труда при выполнении концевых операций.
В (1) индекс / = 1 соответствует работе ОК при движении вверх по лаве, а индекс 2 — вниз по лаве. Длина косого заезда при зарубке исполнительного органа равна 3/-к, м.
Математическая модель потребления электрической энергии электроприводом СК включает следующие блоки: модель перемещения и производительности очистного комбайна; модель формирования загрузки СК; модель формирования параметров электропотребления СК.
При моделировании тягового органа (ТО) СК принят метод конечных элементов с разбивкой длины цепи конвейера на п сосредоточенных масс [16,17]. Тяговый орган СК состоит из верхней (груженой) ветви и нижней (холостой) ветви. Электропривод СК включает головной и хвостовой приводы. Математическая
Импульс L-перемещения
Направление движения
Шнек2
Положение шнеков
Count
Vn Импульс перемещения
Интегратор с самосбросом
счетчик
Шнек1
Расстояние между шнеками, м
Масса2
Случайное
ЧИСЛ01
Масса!
Случайное число2
Рис. 1. Модель перемещения и производительности Fig. 1. Model of shearer movement and performance
модель такого конвейера приведена в [18]. Кроме того, при анализе динамики работы СК принято допущение, что нагрузка на груженой ветви СК распределена равномерно [18].
mr= 2-^, m10=2, (2) п п
где mr — сосредоточенная масса угля (груза), находящаяся на верхней части ТО конвейера, кг; mjo — сосредоточенная масса цепи тягового органа конвейера, кг; L — длина тягового органа конвейера, м; <7r, qjo — вес погонного метра, соответственно, перемещаемого груза и тягового органа, кг/м; п — количество сосредоточенных масс на тяговом органе СК.
В действительности на распределение нагрузки на груженой ветви СК влияет по-
очистного комбайна
ложение ОК вдоль забоя, его скорость и направление движения по направляющим СК (ОК и груженая ветвь СК движутся в одну сторону либо в разные) [16,17].
Распределим нагрузку равномерно по всей длине конвейера, приняв, что на каждый метр длины приходится 10 элементарных участков Дх.. Итого получим 3000 элементов. Выразим одномерным массивом А груженую ветвь, где ¿-й элемент соответствует нагрузке на СК в ¿-м участке. Примем, что в первый момент времени СК не загружен, для этого с помощью блока 1С (Initial Condition) задается нулевой массив заданной размерности [19].
Для формирования импульса на единичный сдвиг массива используется блок интегратора с самосбросом — Discrete-
Time Integrator (рис. 1), на вход которого подается линейная скорость движения цепи.
При расчете загруженности СК будем учитывать положение ОК вдоль забоя, направление его перемещения относительно перемещения цепи СК, величину скорости и производительности ОК. По аналогии с формированием импульса перемещения СК используется тот же
блок для формирования импульса перемещения ОК, но этот сигнал подается на блок счетчика Counter, для сохранения в памяти местоположения ОК, при этом учитывается расстояние между шнеками с изменением знака отсчета — направление движения ОК (см. рис. 1).
Теоретическая производительность двухшнекового ОК определяется по следующим выражениям [19]:
Рис. 2. Модель формирования загрузки СК с применением Matlab Function в Simulink (а) и скрипт блока Matlab Function (б)
Fig. 2. Scraper conveyor loading generation model using Matlab Function in Simulink (a) and Matlab Function block script (b)
Q\ = D ■ В - у -Vn, Q2 =(h-D)-B-y-Vn,.
<?0K=<?l+<?2
где h — вынимаемая мощность пласта, м; В — ширина захвата исполнительного органа ОК, м; у — удельная плотность отбитого угля, кг/м3; Vn — скорость подачи ОК, м/с; D — диаметр шнека, м; Qj — производительность опережающего шнека, кг/с; Q2 — производительность отстающего шнека, кг/с.
Приняв в допущении, что Qt и Q2 зависят только от скорости подачи, при незначительно изменяющихся (в пределах 10% от номинального) остальных параметрах, и умножив на шаг интегрирования Т, получим величину добытой массы угля от каждого шнека за шаг расчета («Масса 1», «Масса 2») (см. рис. 1).
Полученные значения (положение ОК, масса добытого угля ОК, массив данных СК, сигнал сдвига массива СК) поступают в блок Matlab function (см. рис. 2, а), в котором происходит суммирование массы угля, поступающей от шнеков ОК с учетом их местоположения, и массы угля, уже находящейся на СК в тех же участках, тем самым реализуя дискретное интегрирование (увеличение массы), с последующим сдвигом массива с помощью функции сireshift и разгрузкой (сбросом угля) в первом элементе массива (голове СК) рис. 2, б. Для удобства анализа выходной массив обратно преобразуется в размерность, равную длине конвейера, с помощью другого блока Matlab function и выполняемых в нем функций reshape и sum.
При моделировании потребляемая электроприводом СК электрическая мощность в кВт определялась по формуле [20]
Р = 2 ■ q • ц ■ д - L V • ri"1 • ri -1 +
#TO r TO СК 'р 1ЭП
+ qr-L-^-g-VcK- ту1 • т^"1, (3)
где цто, цг — коэффициенты сопротивления движению тягового органа и груза; Vck — скорость движения тягового органа, м/с; L, L3 — длина конвейера и загруженной части конвейера, м; д — ускорение свободного падения, м/с2; г| , г|эп — КПД редуктора и электропривода конвейера.
Электроэнергия, потребляемая электроприводом СК за цикл работы ОК в кВт-ч, равна
^пр ^обр
w=fpnp+ JPo6p'kBt"4' (4)
о о
где f — время работы при прямом ходе ОК, с; io6 — время работы при обратном ходе ОК, с; Р — потребляемая мощность СК при прямом ходе ОК, кВт; Ро6р — потребляемая мощность СК при обратном ходе ОК.
Объем добычи угля ОК и транспортировки его скребковым конвейером за цикл при челноковой схеме работы ОК в кг определяется по выражению
^пр ^обр
M = fgnp+fgo6p) (5)
о о
где f — время работы при прямом ходе ОК, с; io6p — время работы при обратном ходе ОК, с; Qn — производительность ОК при прямом ходе, кг/с; Qo6p — производительность ОК при обратном ходе, кг/с.
Удельный расход электрической энергии электропривода СК за цикл работы ОК определяется отношением потребленной электроэнергии (4) к перемещенной массе (5).
Результаты исследования
Исследование режимов работы очистного забоя было проведено для условий шахты Костромовская ООО «ММК-уголь», при работе механизированного комплекса YOU с СК марки «Анжера-30» и ОК марки SL-300. Отрабатывался пласт угля по системе разработки длинным
270 240 210 180 150 120 L, м
1 - V = 8 м /мин; 2 - V = 6 м /мин; 3 - V = 4 м /мин; 4 - V = 2 м /мин
Рис. 3. Зависимости мощности, потребляемой электроприводом СК, от положения ОК в лаве при обратном (а) и прямом (б) ходе ОК, Va = const
Fig. 3. Dependences of the power consumed by the electric drive of the scraper conveyor on the position of the shearer in the longwall with the reverse (a) and forward run of the shearer (b) V = const
столбом по простиранию с полным обрушением кровли, длина лавы 300 м. Условия работы: пласт угля мощностью 2 м, сопротивляемость угля резанию 200 кН/м. Ширина захвата исполнительного органа ОК 0,8 м, диаметр шнека 1,4 м, установленная мощность привода резания 2*285 кВт, привода подачи 2*60 кВт. Параметры СК: производительность 960 т/ч, скорость движения тягового органа 0,92 м/с, установленная мощность привода 3*200 кВт. Угол падения пласта принят равным нулю.
При моделировании варьировалась средняя скорость подачи ОК — V от максимальной, равной 8 м/мин, до минимальной, равной 2 м/мин, с интервалом 2 м/мин. Выбранный диапазон изменения средней скорости подачи ОК соответствует экспериментальным данным [2] с возможными изменениями скорости крепления кровли, ограничением по газовыделению и другими факторами. На величину средней скорости подачи ОК накладывалась случайно изменяемая составляющая с коэффициентом вариации 0,25. Для рассматриваемой лавы длиной 300 м при выемке ленты угля зарубка исполнительного органа ОК осуществляется на участке длиной 30 м, а выемка ленты угля с мощностью пласта, равной 2 м, на участке лавы длиной 270 м.
На рис. 3, а представлены полученные зависимости мощности потребляемой электроприводом СК от положения ОК в лаве при выемке ленты угля с мощностью пласта, равной 2 м, на участке лавы длиной 270 м и условно принятом обратном ходе (направление движения ОК встречно с направлением движения тягового органа СК), а на рис. 3, б — при прямом ходе (направление движения ОК совпадает с направлением движения тягового органа СК — от хвостового привода СК к головному приводу). Цикл работы ОК начинается после за-
рубки исполнительного органа ОК в пласт у конвейерного штрека (КШ) с последующим движением его с выемкой ленты угля к вентиляционному штреку (ВШ). После зарубки исполнительного органа ОК в пласт у вентиляционного штрека он снимает вторую полосу угля, двигаясь к конвейерному штреку.
Из анализа данных рис. 3 следует, что характер изменения мощности электропривода СК при прямом и обратном движении ОК вдоль лавы различны. При обратном ходе комбайна (рис. 3, а) мощность ЭП СК линейно возрастает от мощности холостого хода до максимального значения, что обусловлено увеличением длины загруженной части конвейера при перемещении ОК. При прямом ходе комбайна (рис. 3, б) мощность ЭП СК на расстоянии от вентиляционного штрека до отметки с расстоянием, равным 1м = = (I — /V , увеличивается до
максимального значения, соответствующего полной загрузке конвейера по его длине, а затем линейно уменьшается, из-за уменьшения длины загруженной части СК при перемещении ОК, до мощности холостого хода. С увеличением средней скорости подачи ОК возрастает его производительность и количество угля, поступающего на тяговый орган СК, растет погонная нагрузка конвейера и мощность электрической энергии, потребляемой ЭП СК, при одной и той же длине загрузки СК (см. рис. 3, кривые 4, 3, 2,1).
На рис. 4 представлены диаграммы мощности электрической энергии, потребляемой электроприводом СК при зарубке исполнительного органа ОК в пласт угля: соответственно на вентиляционном штреке и на конвейерном штреке.
Из анализа диаграмм мощности следует, что энергия, потребляемая электроприводом СК при зарубке исполнительного органа ОК в пласт угля, определяемая по (4), на вентиляционном штреке
О 5 10 15 20 25 t, мин 30
1 - на вентиляционном штреке; 2 - на конвейерном штреке
Рис. 4. Диаграммы мощности электрической энергии, потребляемой электроприводом СК при зарубке исполнительного органа ОК в пласт угля
Fig. 4. Diagrams of the power of electrical energy consumed by the electric drive of the scraper conveyor when the executive body of the shearer is cutting into the coal seamdrift
составляет 110 кВт-ч, а на конвейерном штреке 60 кВт-ч, то есть в 1,8 раза выше. Это объясняется большим расстоянием доставки отбитого угля на штрековый конвейер при зарубке ОК на вентиляционном штреке.
На рис. 5. представлена диаграмма мощности электрической энергии, потребляемой электроприводом СК за цикл работы ОК: зарубка исполнительного
органа ОК вблизи конвейерного штрека — выемка угля ОК при движении до вентиляционного штрека — зарубка возле вентиляционного штрека — выемка угля ОК при движении по лаве к конвейерному штреку. Комбайн при выемке угля перемещается по лаве с максимальной скоростью подачи
Из данных диаграммы следует, что потребление электрической энергии элект-
Рис. 5. Диаграмма мощности электрической энергии, потребляемой электроприводом СК за цикл работы ОК при Vn = 8 м/мин
Fig. 5. Diagram of the power of electric energy consumed by the electric drive of the scraper conveyor for the cycle of operation of the shearer at V = 8 m/min
720 960
Рис. 6. Зависимости удельного расхода электрической энергии, потребляемой электроприводом СК Fig. 6. Dependences of the specific power consumption consumed by the electric drive of the scraper conveyor
роприводом СК весьма неравномерно, и это необходимо учитывать в расчете нагрева и охлаждения электродвигателей привода при выборе его номинальной мощности.
По разработанной модели были получены диаграммы мощности электрической энергии, потребляемой электроприводом СК за цикл работы ОК, при скорости подачи ОК от 2 до 8 м/мин. По диаграммам были определены электрическая энергия, потребляемая электроприводом СК за цикл работы и при зарубке исполнительного органа ОК, и удельный расход электрической энергии в этих режимах работы ОК.
На рис. 6 представлены зависимости удельного расхода электрической энергии, потребляемой электроприводом СК за цикл работы и при зарубке исполнительного органа ОК.
Из полученных данных следует, что с увеличением скорости подачи и производительности ОК удельный расход СК за цикл работы ОК уменьшается. С увеличением скорости подачи ОК от 2 до 8 м/мин удельный расход СК за цикл работы ОК уменьшается от 0,65 до 0,44 кВт-ч/т.
Удельный расход СК при зарубке исполнительного органа ОК постоянен и равен 0,13 кВт-ч/т.
Заключение
1. Разработана цифровая математическая модель расчета электрической энергии, потребляемой электроприводом СК, учитывающая технологические операции выемки ленты угля ОК, зарубки исполнительного органа ОК в пласт угля косыми наездами и взаимное направление движения ОК и тягового органа СК при выемке угля, с точностью оценки энергетических параметров электропривода СК за 0,1 м прохождения ОК по лаве.
2. Установлено, что характер изменения мощности электропривода СК при прямом и обратном движении ОК вдоль лавы различны: при обратном ходе комбайна мощность практически линейно возрастает от мощности холостого хода до максимального значения; при обратном ходе комбайна мощность на расстоянии от вентиляционного штрека до 12 — 45 м увеличивается до максимального значения и затем линейно уменьшается до мощности холостого хода. Электроэнергия, потребляемая электроприводом СК при выемке ленты угля, при выполнении прямого хода на 6—8% выше, чем при выполнении обратного хода.
3. Электрическая энергия,потребляемая электроприводом СК при зарубке исполнительного органа ОК в пласт уг-
ля, у вентиляционного штрека в 1,8 раза выше, чем у конвейерного штрека, и составляет, соответственно, 100 и 60 кВт-ч.
4. Установлено, что с увеличением скорости подачи и производительности ОК удельный расход электропривода СК за цикл работы ОК уменьшается. С уве-
личением скорости подачи ОК от 2 до 8 м/мин удельный расход СК за цикл работы ОК уменьшается от 0,65 до 0,44 кВт-чД Удельный расход электропривода СК при зарубке исполнительного органа ОК постоянен и равен 0,13 кВт-ч/т.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казаченко Г. В., Кислов Н. В., Бамсам Г. И. Использование балансовых соотношений в расчетах горных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2013. - № 9. - С. 229-240.
2. Воронин В. А., Непша Ф. С. Выбор оптимальной конфигурации конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения выемочных участков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 12. -С. 94-108. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_12_0_94.
3. Кибрик И. С. К вопросу повышения эксплуатационной надежности привода забойных скребковых конвейеров // Уголь. - 2016. - № 8. - С. 96-97.
4. Федоров Г. С., Журавлев Е. И. Расчет оптимальных энергетических параметров работы очистного комплекса в различных горно-геологических условиях на основе имитационной модели очистного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2016. - № 12. - С. 356-361.
5. Ning Wang, Zongguo Wen, Mingqi Liu, Jie Guo Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production // Applied Energy. 2016, vol. 169, pp. 301-308. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.02.030.
6. Ордин А. А., Метельков А. А. К вопросу об оптимизации длины к производительности комплексно-механизированного очистного забоя угольной шахты // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2013. - № 2. - С. 100-112.
7. Бабокин Г. И. Исследование влияния технологической схемы работы и длины лавы на удельный расход электрической энергии очистного комбайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 2. - С. 139-149. DOI: 10.25018/0236-14932021-2-0-139-149.
8. Gао Guoqiang Coal mining speed governing cooperative control based on load adaptive prediction // Mechanical Management and Development. 2018, vol. 5, pp. 32-33. DOI: l0.16525/ j.cnki.cnl4-1134/th.2018.05.58.
9. LiJiling, Liu Hongyun Design of fully-mechanized scraper conveyor used on thin coal seam // Mining Engineering. 2019, vol. 47, no. 4, pp. 6-9. DOI: 10.16816/j.cnki.ksjx.2019.04.002.
10. Cui Nannan Combine speed control system based on the joint operation of fully mechanized mining equipment // Coal. 2017, vol. 26, no. 2, pp. 47-49.
11. Кубрин С. С., Решетняк С. Н., Бондаренко А. М. Анализ влияния технологических факторов на удельные параметры расхода оборудования выемочных участков угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2020. - № 2. - С. 161170. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-161-170.
12. Дмитриева В. В. Корреляционный анализ и методы моделирования случайного грузопотока, поступающего на сборный конвейер // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2018. - № 10. - С. 145-155. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0145-155.
13. Liu Xiaobing Research on coordinated speed regulation control strategy of shearer and scraper conveyor // Mechanical Management and Development. 2020, vol. 2, pp. 34-36. DOI: 10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2020.02.074.
14. Бабокин Г. И., Шаллоева В. А. Исследование влияния технологической схемы работы очистного комбайна и длины лавы на удельный расход электроэнергии скребкового конвейера механизированного очистного забоя // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - № 4. - С. 167-176. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_167.
15. Бабокин Г. И. Исследование энергетических параметров системы очистной комбайн - скребковый конвейер //Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. - № 8. -С. 290-296. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-290-296.
16. Dong Sheng Zhang, Xiao Hong Liu, Jian Guo Shi, Jun Mao, Zhong Li Scraper conveyor dynamic modeling and simulation // Advanced Materials Research. 2011, vol. 217-218, pp. 426-430. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.217-218.426.
17. Ткаченко А. А., Осичев А. В. Анализ динамических процессов в двухприводном скребковом конвейере СР72 в различных технологических режимах // Электротехнические и компьютерные системы. - 2011. - № 3(79). - С. 182-184.
18. Шпрехер Д. М., Бабокин Г. И., Колесников Е. Б., Овсянников Д. С. Исследование неравномерности нагружения двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода скребкового конвейера // Известия вузов. Электромеханика. - 2021. - Т. 64. -№ 4-5. - С. 37-45. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-4-5-37-45.
19. Овсянников Д. С. Моделирование динамики распределения нагрузки на скребковом конвейере // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2021. - № 11. - С. 435-440.
20. Shevyrev Y. V, PichuevA. V, Shevyreva N. Y. Improving energy performance in networks with semiconductor converters / 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019. Sochi, 2019, article 8743020. DOI: 10.1109/ ICIEAM.2019.8743020.
21. Ещин Е. К. Вариант снижения динамической нагруженности электромеханических систем скребковых конвейеров // Известия вузов. Электромеханика. - 2019. - Т. 62. -№ 3. - С. 51-57. DOI: 10.17213/0136-3360-2019-3-51-57. ЕЗЗ
REFERENCES
1. Kazachenko G. V., Kislov N. V., Bamsam G. I. The use of balance ratios in the calculations of mining machines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2013, no. 9, pp. 229-240. [In Russ].
2. Voronin V. A., Nepsha F. S. Optimizing geometry of capacity units for reactive power compensation in power supply systems in extraction areas in mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 12, pp. 94-108. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_12_0_94.
3. Kibrik I. S. To the question of increasing the operational reliability of the drive of face drag conveyors. Ugol'. 2016, no. 8, pp. 96-97. [In Russ].
4. Fedorov G. S., Zhuravlev E. I. Calculation of the optimal energy parameters of the shearer operation in various mining and geological conditions based on the shearer simulation model. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2016, no. 12, pp. 356-361. [In Russ].
5. Ning Wang, Zongguo Wen, Mingqi Liu, Jie Guo Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production. Applied Energy. 2016, vol. 169, pp. 301-308. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.02.030.
6. Ordin A. A., Metelkov A. A. On the issue of optimizing the length to productivity of a complex-mechanized working face of a coal mine. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2013, no. 2, pp. 100-112. [In Russ].
7. Babokin G. I. Influence of process flow diagram and longwall length on specific energy consumption of shearers. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 2, pp. 139-149. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-139-149.
8. Gao Guoqiang Coal mining speed governing cooperative control based on load adaptive prediction. Mechanical Management and Development. 2018, vol. 5, pp. 32-33. DOI: 10.16525/ j.cnki.cnl4-1134/th.2018.05.58.
9. Li Jiling, Liu Hongyun Design of fully-mechanized scraper conveyor used on thin coal seam. Mining Engineering. 2019, vol. 47, no. 4, pp. 6-9. DOI: 10.16816/j.cnki.ksjx.2019.04.002.
10. Cui Nannan Combine speed control system based on the joint operation of fully mechanized mining equipment. Coal. 2017, vol. 26, no. 2, pp. 47-49.
11. Kubrin S. S., Reshetnyak S. N., Bondarenko A. M. Impact of technology factors on specific power demands of equipment in extraction districts of coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2020, no. 2, pp. 161-170. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-161-170.
12. Dmitrieva V. V. Correlation analysis and method of modeling random load flow on collecting conveyor. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2018, no. 10, pp. 145-155. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0-145-155.
13. Liu Xiaobing Research on coordinated speed regulation control strategy of shearer and scraper conveyor. Mechanical Management and Development. 2020, vol. 2, pp. 34-36. DOI: 10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2020.02.074.
14. Babokin G. I., Shalloeva V. A. Influence of shearer operation flow chart and longwall length on specific energy consumption of scraper conveyor in fully mechanized working face. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021, no. 4, pp. 167-176. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_149 3_2021_4_0_167.
15. Babokin G. I. Study of the energy parameters of the shearer - scaper conveyor system. Izvestiya Tula State University. Technical sciences. 2021, no. 8, pp. 290-296. [In Russ]. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-290-296.
16. Dong Sheng Zhang, Xiao Hong Liu, Jian Guo Shi, Jun Mao, Zhong Li Scraper conveyor dynamic modeling and simulation. Advanced Materials Research. 2011, vol. 217-218, pp. 426-430. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.217-218.426.
17. Tkachenko A. A., Osichev A. V. Analysis of dynamic processes in the two-drive scraper conveyor SP72 in various technological modes. Electrotechnic and Computer Systems. 2011, no. 3(79), pp. 182-184. [In Russ].
18. Shprekher D. M., Babokin G. I., Kolesnikov E. B., Ovsyannikov D. S. Investigation of non-uniform loading of a double-engine frequency-controlled electric drive of a scraper conveyor. Bulletin of Higher Educational Institutions. Electromechanics. 2021, vol. 64, no. 4-5, pp. 37-45. [In Russ]. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-4-5-37-45.
19. Ovsyannikov D. S. Modeling the dynamics of load distribution on a scraper conveyor. Izvestiya Tula State University. Technical sciences. 2021, no. 11, pp. 435-440. [In Russ].
20. Shevyrev Y. V., Pichuev A. V., Shevyreva N. Y. Improving energy performance in networks with semiconductor converters. 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019. Sochi, 2019, article 8743020. DOI: 10.1109/ ICIEAM.2019.8743020.
21. Eshchin E. K. A variant of reducing the dynamic loading of electro-mechanical systems of scraper conveyors. Bulletin of Higher Educational Institutions. Electromechanics. 2019, vol. 62, no. 3, pp. 51-57. [In Russ]. DOI: 10.17213/0136-3360-2019-3-51-57.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Бабокин Геннадий Иванович — д-р техн. наук, профессор, ГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: [email protected], Шпрехер Дмитрий Маркович1 — д-р техн. наук, доцент, профессор, e-mail: [email protected],
Колесников Евгений Борисович - канд. техн. наук,
доцент, Новомосковский филиал (институт)
Московского химико-технологического
университета им. Д.И. Менделеева,
e-mail:[email protected],
Овсянников Дмитрий Сергеевич1 - аспирант,
e-mail: [email protected],
1 Тульский государственный университет.
Для контактов: Шпрехер Д.М., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
G.I. Babokin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia, e-mail: [email protected],
D.M. Shprekher1, Dr. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
Professor, e-mail: [email protected],
E.B. Kolesnikov, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor, Novomoskovsk branch (Institute) of D.I. Mendeleev
Moscow University of Chemical Technology, 301670, Novomoskovsk, Russia, e-mail: [email protected], D.S. Ovsyannikov1, Graduate Student, e-mail: [email protected],
Corresponding author: D.M. Shprekher, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 03.02.2023; получена после рецензии 13.05.2023; принята к печати 10.09.2023. Received by the editors 03.02.2023; received after the review 13.05.2023; accepted for printing 10.09.2023.
A
НОВИНКИ ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»
Аренс В. Ж.
Основы творчества в науке
Год: 2023 Страниц: 48
ISBN: 978-5-98672-567-3 UDK: 622.01
Настоящая работа - это некий аналитический срез-проект, который охватывает широкий круг знаний, необходимых молодым людям, ведущих исследования в самых различных областях науки. Пособие предназначено в помощь человеку, ищущему пути самостоятельного развития, чтобы он мог легче охватить все проблемы поиска новшеств. Читатель, пожелавший узнать нечто новое, может обратится к обширной специальной литературе, которая ответит на все возникающие у него вопросы.
