Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха

На правах рукописи


УГОЛЬНИКОВ Александр Владимирович


ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

РУДНИЧНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ СЖАТОГО ВОЗДУХА


Специальность 05.05.06 – «Горные машины»


Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Екатеринбург – 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский муниципальный горный университет Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха»


Научный управляющий:

доктор технических наук, доцент Миняев Юрий Николаевич


Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доктор Моисеев Лев Львович;

кандидат технических наук, доцент Фролов Александр Петрович


Ведущая организация – ОАО Институт "УРАЛГИПРОШАХТ" (г. Екатеринбург)


Защита Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха состоится «23» декабря 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский муниципальный горный университет» в зале заседаний ученого совета по адресу:

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30


С диссертацией можно ознакомиться Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский муниципальный горный университет»

Автореферат разослан «21» ноября 2008 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета, Хазин М. Л.

^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

Актуальность темы. В почти всех отраслях индустрии вместе с электронной энергией обширно Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха употребляется пневматическая энергия либо энергия сжатого воздуха.

Сжатый воздух является одним из главных видов энергии на шахтах и рудниках для приведения в действие бурильных, буросбоечных, добычных, проходческих и погрузочных машин, вентиляторов местного Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха проветривания, насосов, также в эрлифтных установках при откачке воды и пульпы.

Не считая того, сжатый воздух находит применение для пневмозакладки горных выработок, для приведения в действие толкателей, стопоров, затворов и Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха других устройств технологического комплекса предприятия.

Такое обширное применение пневматической энергии обосновано высочайшей степенью безопасности пневматического оборудования, что в особенности принципиально для шахт, небезопасных по газу либо пыли, где применение электронной энергии при подземной разработке Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха ископаемых является небезопасным при неожиданных выбросах угля и газа.

Но совместно с тем пневматическая энергия имеет ряд суровых недочетов. И, сначала, это высочайшая цена по сопоставлению с электронной энергией, что разъясняется Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха огромным потреблением электронной энергии компрессорами при производстве сжатого воздуха.

Транспортирование сжатого воздуха от компрессорной станции до пневмоприемников осуществляется по длинноватым и разветвленным трубопроводам. При всем этом происходят значимые энерго утраты за счет Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха гидравлических сопротивлений, температурных конфигураций, колебаний давления в питающих сетях и за счет утечек сжатого воздуха.

Для воплощения определенных мер, направленных на сокращение прямых энергозатрат и понижение материально-технических ресурсов при использовании пневматической энергии Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, в том числе при рассредотачивании сжатого воздуха, нужно иметь четкое понятие о процессах, происходящих при транспортировании сжатого воздуха, и о факторах, определяющих эффективность работы отдельных частей и пневмоустановок в целом.

Потому бесспорна актуальность Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха вопросов сбережения энергии, реализация которых осуществляется применением новых энергосберегающих технологий при эксплуатации компрессорных установок, в том числе и при транспортировании сжатого воздуха.

^ Объект исследовательских работ: рудничные компрессорные установки, в Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха том числе пневматические сети с позиции оптимизации режимов их работы по аспекту минимума утрат энергии на транспортирование сжатого воздуха.

^ Предмет исследовательских работ: термические, гидравлические и большие энергопотери при транспортировке сжатого воздуха.

Цель работы: увеличение энергетической Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха эффективности работы пневматических сетей рудничных компрессорных установок, с учетом внутренних и наружных эксплуатационных причин.

^ Мысль работы: обоснование оптимальных энергосберегающих режимов работы пневматических сетей целенаправлено на базе разработки математической модели функционирования Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха комплексов рудничных компрессорных установкок.

^ Главные задачки исследовательских работ:

1. Выявление причин, влияющих на эффективность работы пневматической сети, в определенных критериях эксплуатации рудничных компрессорных установок.

2. Построение математической модели рудничной компрессорной установки, описывающей связь Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха технологических и эксплуатационных причин, формирующих процесс пневмопотребления, и характеристик, характеризующих способности регулирования выработки сжатого воздуха.

3. Исследование термических, гидравлических и больших утрат энергии при транспортировке сжатого воздуха и установление минимизации этих утрат в функции более важных Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха причин.

4. Обоснование главных характеристик гидропневматических аккумов как средств понижения утрат энергии при транспортировании воздуха и воздействия их на качество сжатого воздуха.

^ Научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель функционирования Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха рудничных компрессорных установок, описывающая связь технологических и эксплуатационных причин, формирующих процесс энергопотребления.

2. Энергопотери при транспортировании сжатого воздуха зависят от ряда внутренних и наружных эксплуатационных причин, исследование которых позволит аналитически установить минимум этих Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха утрат.

3. Разрядка гидрокамеры гидропневматического аккума до мало допустимого рабочего давления пневмоприемников позволит понизить серьезные издержки на его сооружение.

4. Внедрение гидропневматического аккума в качестве потребителя-регулятора мощности в критериях ограниченного употребления электроэнергии позволит понизить издержки Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха на создание сжатого воздуха.

^ Научная новизна заключается:

- в разработке математической модели функционирования рудничных компрессорных установок;

- оптимизации режимов работы пневматической сети, по аспекту минимума утрат энергии при транспортировании сжатого воздуха;

- разработке методики Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха расчета главных характеристик гидропневматического аккума;

- обосновании методики планирования режимов работы рудничных компрессорных установок в критериях ограниченного электропотребления.

^ Способы исследований включают: анализ опыта эксплуатации определенных компрессорных установок в реальных критериях орнодобывающих компаний в Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха процессе выработки и рассредотачивания сжатого воздуха, способ математического моделирования, способ словарного подхода (поочередного применение критериев), аналитические способы определения хороших критерий работы пневматической сети.

^ Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования: научные Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха положения, выводы и советы обусловлены корректным внедрением теоретических и практических основ арифметики, физики и термодинамики, также удовлетворительной сходимостью (90 %) результатов аналитических исследовательских работ с плодами приобретенных тестов и данными практики.

^ Практическая значимость работы состоит в разработке Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха методики определения разных видов утрат энергии сжатого воздуха при его транспортировке и в разработке советов для понижения этих утрат; установлении оптимальных режимов работы пневматической сети, влияющих на процесс рассредотачивания Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха сжатого воздуха по разным характеристикам.

^ Личный вклад создателя состоит в разработке математической модели функционирования рудничных компрессорных установок и методики расчета главных характеристик гидропневматического аккума; в оптимизации режимов работы пневматической сети по аспекту минимума утрат Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха энергии при транспортировании сжатого воздуха; в обосновании методики планирования режимов работы рудничных компрессорных установок в критериях ограниченного электропотребления.

^ Реализация выводов и советов работы: главные научные положения и советы диссертации применены при Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха децентрализации при снабжении сжатым воздухом потребителей на шахтах ОАО «Севуралбокситруда». Экономический эффект от внедрения передвижных винтообразных компрессоров 6ВВ-32/7 составил 2,016 млн. руб.

^ Апробация работы. Результаты и главные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийской Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке аспирантов и юных ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2003 г.); всероссийских совещаниях по сбережению энергии (Екатеринбург, 2004-2005 гг.); интернациональной научно-технической конференции Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха «Технологическое оборудование для нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2007 г.); каждогодних научно-практических конференциях в УГГУ в рамках Горнопромышленной декады (Екатеринбург, 2003-2008 гг.)

Публикации по теме диссертационной работы размещено 11 печатных работ, в том числе 5 статей в ведущих Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха рецензируемых научных журнальчиках.

^ Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического перечня из 95 наименований, приложений и содержит 161 стр. машинописного текста, 27 рисунков, 13 таблиц.

^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во внедрении обусловлена актуальность работы Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, избран объект исследования, сформулированы ее цели, задачки, идеи и научные положения, коротко охарактеризовано значение работы.

В первой главе рассмотрены и проанализированы имеющиеся классические схемы обеспечения сжатым воздухом шахтных пневмоприемников, которые подразумевают устройство Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха централизованной компрессорной станции, расположенной на дневной поверхности, обычно, не очень далековато от ствола шахты; условия эксплуатации рудничных пневматических сетей; современные методы понижения утрат энергии при транспортировании сжатого воздуха.

Рассмотрены и проанализированы Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха работы, посвященные дилемме увеличения технической эффективности эксплуатации рудничных компрессорных установок при транспортировании сжатого воздуха. К данным работам относятся труды М. М. Федорова, А. П. Германа, А. В. Докукина, С. С. Смородина, Д. Л. Гарбуза Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, В. А. Мурзина, Ю. А. Цейтлина, П. П. Фролова, Л. Л. Моисеева, Н. М. Баранникова, А. И. Бороховича, Б. А. Носырева, Б. И. Ушакова, А. И. Рыбина, Ю. Н. Миняева, Ю Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха. В. Кузнецова, Г. С. Хронусова.

Поставлены цели и задачки исследования.

2-ая глава посвящена аналитическому исследованию характеристик эксплуатации рудничных компрессорных установок (РКУ) при транспортировании сжатого воздуха.

Разработана математическая модель функционирования рудничных компрессорных установок Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха.

Рудничную компрессорную установку можно рассматривать как техно систему, состоящую из разных объектов (компрессорные агрегаты, пневматическая сеть, потребители сжатого воздуха) (рис. 1).


Рудничная компрессорная установка



Компрессорные агрегаты

Пневматическая сеть

Потребители сжатого воздуха

^ Рис. 1. Рудничная компрессорная Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха установка как техно система


Эффективность в эксплуатации хоть какого объекта технической системы достигается методом поиска и принятия хороших решений на разных шагах функционирования объекта.

С целью построения математической модели, описывающей связь технологических и эксплуатационных причин Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, формирующих процесс пневмопотребления, и характеристик, характеризующих способности регулирования выработки сжатого воздуха, произведен детализированный анализ функционирования рудничных компрессорных установок, также ранжирование компрессорных агрегатов (КА) по более весомым аспектам воздействия на их и Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха самих воздействий на базе словарного подхода (поочередного применение критериев).

Проведенные исследования дают основания сделать последующий вывод.

Изменение давления вырабатываемого сжатого воздуха в системе

, (1)

осуществляемое средством воздействий , i = 1, 2, 3,…, m, на объект , i = 1, 2, 3,…, m, может быть представлено Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха математической моделью в виде неоднородной системы линейных разностных уравнений:

(2)

где рj (), j = 1, 2, 3,…, m; = 0, 1, 2, …., - разыскиваемые решетчатые функции, задающие изменение давления сжатого воздуха на выходе объекта в состоянии ; аij, i, j Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха = 1, 2, 3,…, m, bik, i = 1, 2, 3,…, m, k = 1, 2, 3,…, n – весовые коэффициенты, устанавливаемые экспериментально (при помощи экспертных оценок); - входной сигнал, действующий на объект , i = 1, 2, 3,…., m, системы , при данных исходных критериях …, .

Схема линейной системы будет иметь вид:




Система уравнений (2) может Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха быть решена при помощи Z- преобразования.

Метод решения задачки

  1. Отыскать Z-изображение входного сигнала

, i = 1, 2, 3,…, m, k = 1, 2, 3, …, n. (3)

  1. Перейти от системы разностных уравнений (2) к системе уравнений в Z-изображениях.

  2. Отыскать Z-изображение Р (z Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха) выходного сигнала .

  3. По Z-изображению выходного сигнала отыскать выходной сигнал , используя оборотное Z-преобразование:

, i = 1, 2, 3,..., m (4)

где С – замкнутый контур, снутри которого лежат все особенные точки функции всеохватывающего переменного Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха Рi (z); j – надуманная единица.

Для нахождения выходного сигнала можно пользоваться также одной из формул нахождения оригинала по изображению:

(5)

либо

(6)

где N – особенные точки функции и - вычеты функции , i = 1, 2, 3, …, m, относительно нескончаемо удаленной Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха точки (z = ∞) и особенной точки zv, v = 1, 2, 3, ..., N, соответственно.

Также в данной главе приведено аналитическое решение вопроса оптимизации утрат энергии при транспортировании сжатого воздуха, по аспекту минимума этих утрат.

Гидравлические утраты. За Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха базу расчетов утрат давления сжатого воздуха в трубопроводе за счет шероховатости стен используем уравнение

. (7)

Теплопотери. На пути от компрессорной станции к потребителям сжатый воздух безизбежно теряет часть термический энергии, приобретенную им при сжатии его Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха в компрессоре:

(8)

Большие утраты. Большие утраты, связанные с утечкой сжатого воздуха из пневмосети, являются обычно предпосылкой больших утрат энергии в компрессорных установках:

(9)

Общие энергопотери сжатого воздуха в пневматических сетях можно высчитать по формуле

(10)

Оптимизация Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха. При определенном компрессорном агрегате, поперечнике и толщине трубопровода функционал утрат сжатого воздуха находится в зависимости от значений температуры Tli, другими словами от решения задачки термоизоляции разных участков трубопровода.

Для определения Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха минимума утрат энергии сжатого воздуха, зависимо от температуры, можно записать:

При всем этом следует обусловиться, в каких границах допустимо изменение температуры Tli: .

Тогда либо экстремум определяется как минимум (т. е. П = Пmin), либо Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха меньшее значение утрат энергии сжатого воздуха приходится на границу .

Аналогично решается задачка оптимизации размеров трубопровода. При фиксировании , с учетом

(11)

можно разглядеть энергопотери сжатого воздуха как функцию длины l трубопровода где , либо поперечника трубопровода Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха где - варьируемый параметр, толщины i-й трубы.

При рассмотрении утрат энергии сжатого воздуха как двухпараметрической функции (Т и d1, d1 и l) более комфортно представить энергопотери графически, в виде поверхности П = f Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха (Т, d1). При всем этом оптимум определяется зрительно в границах технологических границ (рис. 2).



d, м

Т, К


^ Рис. 2. Зависимость утрат энергии от температуры сжатого воздуха и поперечника трубопровода


Рассмотрены вопросы остывания и осушения сжатого воздуха. Атмосферный воздух Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, засасываемый компрессором, представляет собой смесь сухого воздуха (кислород, азот, углекислый газ, аргон, неон, гелий, криптон, ксенон и др.) и водяных паров, количество которых зависит, приемущественно, от температуры и относительной влажности воздуха. Эту Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха газовую смесь принято именовать мокроватым воздухом, и ее можно рассматривать как смесь безупречных газов.

Произведенный анализ показал, что при сжатии, когда относительная влажность меньше единицы, процесс протекает в одной газовой фазе Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха; при следующем охлаждении, когда относительная влажность равна единице, процесс протекает в 2-ух фазах – газовой и водянистой. Выведены зависимости точки росы сжатого воздуха от температуры атмосферного воздуха:

Тр = А + ВТ0 . (12)

^ Таблица 1

Значение Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха коэффициента А в зависимости

от относительной влажности атмосферного воздуха и

давления сжатого воздуха


Относительная влажность

Абсолютное давление сжатого воздуха, МПа

0,6

0,7

0,8

0,9

Точка росы, К

0,4

285,6

288,2

290,2

292,0

0,5

289,2

291,6

293,8

295,6

0,6

292,0

294,5

296,7

298,4

0,7

294,5

297,0

299,4

301,6

0,8

296,7

299,4

301,6

303,5

0,9

298,4

301,6

303,5

305,8



По приобретенным данным построены графики определения точки росы сжатого воздуха.



Рис. 3. График определения точки Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха росы сжатого воздуха при :

1 – 0,9 МПа; 2 – 0,8 МПа; 3 – 0,7 МПА; 4 – 0,6 МПа

Большая масса выделившегося конденсата, кг/м3

. (13)

Таким макаром, аналитически выведенные формулы позволяют высчитать общую и объемную массу конденсата в хоть какой точке пневмосети, если известны характеристики Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха всасываемого воздуха , также р2 и температура в месте выпадения конденсата.

Приводится методика расчета главных характеристик гидропневматического аккума, позволяющая понизить серьезные издержки на сооружение гидропневматического аккума за счет уменьшения расходов на Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха строительство гидрокамеры.

Дана цель достигается тем, что по методу аккумулирования сжатого воздуха при помощи гидропневматического аккума, состоящего из гидро- и пневмокамер, расположенных на различных уровнях, включающего зарядку пневмокамеры сжатым воздухом с одновременным вытеснением Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха из нее сжатого воздуха водой из гидрокамеры с подачей его к пневмоприемникам, разрядку аккума проводят до мало допустимого рабочего давления пневмоприемников. Благодаря этому возникает возможность значительно уменьшить объем гидрокамеры, что ведет Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха к понижению серьезных издержек на сооружение гидропневматического аккума сжатого воздуха.

3-я глава посвящена экспериментальным исследованиям по определению термических, гидравлических и больших утрат сжатого воздуха при его транспортировании.

В качестве устройства, обеспечивающего насыщенное остывание Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха и осушение сжатого воздуха, более целенаправлено применение радиаторных установок естественного остывания (РУЕО), представляющих из себя теплообменный аппарат рекуперативного типа со смешанным током теплообменивающихся сред. При этом вторичным либо прохладным теплоносителем является атмосферный Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха воздух, внедрение которого в этом случае не связано ни с какими затратами. Не считая того, суммарная емкость РУЕО обеспечивает сглаживание пульсации давления сжатого воздуха, тем выполняя функции воздухосборника.

Для исследования Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха критерий эксплуатации РУЕО проведена серия испытаний в различное время года (весна, лето, осень, зима). Некие из замеренных данных, приобретенных при исследовании радиаторной установки, приведены в табл. 2, 3.

Выставленные температурные замеры демонстрируют, что сжатый Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха воздух, проходя через радиаторную установку, подвергается насыщенному остыванию. Так, для рабочих режимов, обозначенных в табл. 2, разность температур сжатого воздуха на входе и выходе из РУЕО колеблется от 343 до 383 К. При всем этом степень Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха интенсификации остывания – миниатюризируется от входа к выходу: наибольшее остывание в первой секции (293 – 298 К), меньшее – в последней (278 – 279 К).

Зрительные наблюдения демонстрируют, что условия теплопередачи улучшаются при воздействии на РУЕО дождика, снега и при более Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха высочайшей скорости атмосферного воздуха.

На основании экспериментальных данных представлены: теплосодержание (энтальпия), относительная влажность и влагосодержание сжатого воздуха при его охлаждении в радиаторной установки естественного остывания. Для этого, используя замеренные данные Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха после каждой ступени (см. табл. 3.), поначалу по температурам воздуха найдем значения давлений насыщенного водяного пара при помощи таблиц его термодинамических параметров. Потом определим относительную влажность сжатого воздуха в радиаторной установке.

(14)

Зная относительную влажность и парциальное Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха давление насыщенного водяного пара, можно найти парциальное давление водяного пара, МПа:

. (15)

^ Таблица 2

Результаты термических испытаний радиаторной установки естественного остывания



п/п

Атмосферный воздух

Сжатый воздух

температура, К


относительная влажность

температура на выходе из компрессора Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, К

температура на входе в РУЕО, К


температура на выходе из РУЕО,

К

лишнее давление, МПа

1

288

0,53

423

400

327

0,64

2

282

0,55

430

403

316

0,74

3

282

0,53

428

401

314

0,7

4

280

0,60

427

400

313

0,7

5

267

0,72

423

401

292

0,7

6

267

0,72

431

408

294

0,8

7

251

0,88

423

393

283

0,7

8

251

0,88

431

398

284

0,8




^ Таблица 3

Результаты термических испытаний радиаторной установки естественного остывания

№ п/п

Атмосферный воздух

Сжатый воздух

температура, К

относительная влажность

лишнее давление, МПа Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха

температура, К

на входе

после 1 ступени

после 2 ступени

после 3 ступени

после 4 ступени

после 5 ступени

после 6 ступени

после 7 ступени

после 8 ступени

1

267

0,72

0,7

401

375

363

337

323

310

301

296

292

2

267

0,72

0,8

408

380

367

341

325

312

303

297

294

3

251

0,88

0,7

393

373

364

336

320

306

295

290

283

4

251

0,88

0,8

398

378

366

337

321

347

296

290

284

5

282

0,53

0,7

401

385

371

357

342

332

323

319

314

6

282

0,54

0,74

403

385

374

357

346

336

326

322

316

7

288

0,50

0,64

403

386

377

366

353

346

341

330

328

Потом рассчитываем влагосодержание d сжатого воздуха, г/кг:

. (16)

После чего определяем энтальпию сжатого воздуха, кДж/кг:

. (17)

Из приведенных расчетов видно, что давление насыщенного водяного Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха пара и теплосодержание сжатого воздуха при его охлаждении через РУЕО миниатюризируется, а относительная влажность сжатого воздуха возрастает, но не добивается насыщения (< 1), т.е. точка росы не наступила в радиаторной установке. Предпосылкой этого является Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха недостающая площадь остывания данной радиаторной установки, которая сделана из обычных неоребренных труб.

Для того чтоб радиаторная установка решала также делему осушения сжатого воздуха, необходимо его охладить до точки росы Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, зачем будет нужно большая поверхность остывания. Решить вопрос роста поверхности остывания при уменьшении габаритных размеров всей установки можно за счет оребрения поверхности остывания.

Для определения больших утрат была разработана методика эксплуатационных исследовательских работ.

Для более Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха четкого определения утечек сжатого воздуха в пневмосети следует знать:

- режимы работы шахты и предварительного участка;

- количество потребителей и их тип;

- количество воздуха, поступающего в шахту.

Анализ состояния пневмосети шахты «Красная шапочка Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха» указывает, что самые большие утечки сжатого воздуха имеют место в трубопроводах очистных и предварительных выработок, эксплуатируемых в более томных критериях. Соединение труб в магистральном трубопроводе сварное, где утечки сжатого воздуха практически отсутствуют Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха. Потому главное внимание было сосредоточено на определении утечек сжатого воздуха на участке. Более соответствующими, которые питаются сжатым воздухом обособленно, являются участки № 6 и № 2.

Способ определения величины утечки в воздухопроводах основан на Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха последующем положении: при абсолютной плотной сети воздухопроводов после ее заполнения сжатым воздухом до давления р должно существовать равенство , т. е. количество воздуха, проходящее через диафрагму при отключенной сети Q, должно приравниваться количеству воздуха Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха Q1, проходящему через диафрагму при работе компрессора на общую сеть предприятия либо ее отдельного участка. В реальности этого не существует, потому что часть воздуха через неплотности сети пропадает, потому всегда существует Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха неравенство Q>Q1, где Q всегда больше Q1 на величину утечки воздуха из сети воздухопроводов.

Таким макаром, утечки воздуха, м3/мин, определяется разностью 2-ух измерений по дроссельной диафрагме, т. е.

(18)

В четвертой Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха главе разработана методика и проведены тесты для использования винтообразных компрессоров на горизонте 740 м шахты «Красная шапочка» ОАО «СУБР», с целью внедрения децентрализации снабжения сжатым воздухом шахтных потребителей.

Для реализации этого предложения были приняты Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха винтообразные компрессоры маслозаполненного типа, которые в текущее время являются более надежными и экономными при производстве сжатого воздуха. Но применение винтообразных компрессоров в подземных критериях потребовало провести целый ряд организационно-технических мероприятий Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха.

1. Уральская муниципальная горно-геологическая академия (УГГГА- УГГУ) разработала программку и методику эксплуатационных испытаний винтообразных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7, изготавливаемых ОАО «Казанькомпрессормаш» для подземных критерий шахт.

2. Некоммерческая автономная научно-исследовательская организация «Центр по сертификации горно Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха-шахтного оборудования ИГД» (НАНИО «ЦС ГШО ИГД») провел экспертизу промышленной безопасности на соответствие этих компрессоров требованиям безопасности действующих нормативных документов Русской Федерации и отдал положительное заключение.

3. Уральское управление Госгортехнадзора Рф отдало разрешение Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха на испытание винтообразных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7 в подземных критериях шахты «Красная шапочка» ОАО «Севуралбокситруда» при условии соблюдения программки и методики проведения испытаний.

Рассмотрев результаты эксплуатационных испытаний винтообразных компрессоров типа Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха 6ВВ-32/7, НАНИО «ЦС ГШО ИГД» отдал заключение:

1. Компрессоры винтообразные воздушные типа 6ВВ-32/7 с воздушным остыванием, изготавливаемые серийно ОАО «Казанькомпрессормаш», соответствуют требованиям «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений нужных ископаемых Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха подземным методом (ПБ-06-111-95) и других нормативных документов по безопасности.

2. НАНИО «ЦС ГШО ИГД» считает вероятным советовать Уральскому управлению Госгортехнадзова Рф выдать разрешение на проведение эксплуатационных испытаний компрессоров 6ВВ-32/7 в подземных критериях шахт Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха СУБРа.

3. Компрессоры должны быть смонтированы в серьезной выработке с негорючей крепью.

4. Камера для размещения компрессоров должна быть оборудована вентиляторами местного проветривания. Включение вентилятора автоматом должно предшествовать включению компрессоров.

5. На период эксплутационных испытаний нужен Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха еженедельный контроль атмосферы в рабочей зоне компрессора во время его работы на наличие масляной аэрозоли.

Рассмотрев материалы экспертизы промышленной безопасности и акт эксплуатационных испытаний винтообразных компрессоров, Госгортехнадзор Рф выдал разрешение Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха на применение винтообразных воздушных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7, изготавливаемых ОАО «Казанькомпрессормаш» в подземных критериях шахт ОАО «СУБР», при всем этом камеры для размещения компрессоров должны быть оборудованы вентилятором местного проветривания, включение которого должно предшествовать включению Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха компрессоров.

В текущее время внедрены и находятся в эксплуатации 10 винтообразных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7: на шахтах «Красная шапочка» (2 шт.), «Черемуховская» (4 шт.) и «Кальинская» (4 шт.). Так как эти компрессоры установлены поблизости шахтных Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха пневмоприемников, фактически отсутствуют гидравлические и большие энергопотери при транспортировании сжатого воздуха, составляющие до 40 % при централизованном воздухоснабжении.

С учетом НДС (%) годичный экономический эффект от внедрения 2-ух винтообразных компрессоров на шахте 14-14 бис, гор. – 740 м Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха составит 2015752 руб.

Также рассмотрена возможность использования гидропневматического аккума в качестве регулятора-потребителя мощности. Разработана методика планирования режимов работы компрессорных установок в критериях ограниченного электропотребления, которая указывает, что зарядка гидропневматического аккума вероятна в период Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха меж утренним и вечерним максимумами нагрузки (в данный период электропотребление не ограничено), а разрядка гидропневматического аккума вероятна в периоды утреннего и вечернего максимумов нагрузки (в данный период электропотребление ограничено).



Рис. 4. Графики нагрузки Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха по активной мощности и зарядки (разрядки) ПК гидропневмоаккумулятора на контролируемом интервале


В итоге данных исследовательских работ может быть планирование работы рудничных компрессорных установок с целью понижения заявляемого максимума мощности предприятия Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, что ведет к понижению издержек на электропотребление компрессорными установками.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В истинной работе решена научно-техническая задачка оптимизации режимов работы рудничной пневматической сети при транспортировании сжатого воздуха с позиций сбережения энергии.

^ Главные научные и практические результаты Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха заключаются в последующем:

1. Разработана математическая модель функционирования рудничных компрессорных установок, которая обрисовывает связь технологических и эксплуатационных причин, формирующих процесс пневмопотребления и характеристик, характеризующих способности регулирования выработки сжатого воздуха.

2. Произведена минимизация утрат Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха энергии при транспортировании сжатого воздуха, для этого выведены уравнения гидравлических, термических и больших утрат, зависящие от главных характеристик (температуры, давления и геометрических размеров трубопровода) с целью оптимизации, что позволяет найти минимум утрат Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха.

3. Произведен анализ конфигурации относительной влажности воздуха при сжатии и следующем охлаждении, который указывает, что при сжатии, когда относительная влажность меньше единицы, процесс протекает в одной газовой фазе; при следующем охлаждении, когда относительная влажность Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха равна единице, процесс протекает в 2-ух фазах газовой и водянистой.

4. Разработана методика расчета главных характеристик гидропневматического аккума с позиции понижения серьезных издержек на его сооружение.

5. Проведены гидравлические и термические тесты при рассредотачивании Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха сжатого воздуха с применением радиаторной установки естественного остывания, которые проявили, что радиаторная установка естественного остывания является устройством, обеспечивающим остывание сжатого воздуха без издержек воды и электроэнергии на перекачку этой воды.

6. Разработана Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха программка и методика эксплуатационных испытаний винтообразных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7, с целью определения способности внедрения их в подземных критериях ОАО «Севуралбокситруда».

7. Проведены тесты компрессоров для определения способности их использования в подземных критериях ОАО Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха «Севуралбокситруда». В итоге испытаний Госгортехнадзор Рф выдал разрешение на применение винтообразных воздушных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7 в подземных критериях ОАО «Севуралбокситруда».

8. Экономический эффект от внедрения винтообразных компрессоров на шахте 14-14 бис Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха ОАО «Севуралбокситруда» составил 2016 тыс. руб.

9. Разработана методика планирования работы рудничных компрессорных установок в критериях ограничения электропотребления вместе с гидропневматическим аккумом, в итоге которой предвидено, что аккумулятор заряжается в период меж утренним и вечерним Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха максимумами нагрузки электроснабжающей организации, а разрежается в периоды утреннего и вечернего максимумов.


^ Главные научные результаты диссертации размещены в последующих работах

Статьи, размещенные в ведущих рецензируемых научных журнальчика, входящих в список ВАК Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха:

1. Миняев Ю. Н. Математическая модель функционирования рудничных компрессорных установок / Ю. Н. Миняев, Р. Б. Исрапилов, А. В. Угольников // Изв. вузов. Горный журнальчик. - 2004. - № 4. - С. 82-85.

2. Миняев Ю. Н. Децентрализация при снабжении пневматической энергией шахтных потребителей сжатого воздуха Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха / Ю. Н. Миняев, В. Т. Дмитриев, А. В. Угольников, В. В. Молодцов // Горный журнальчик. - 2005. - № 1. - С. 79-80.

3. Хронусов Г. С. Расчет главных характеристик гидропневматического аккума / Г. С. Хронусов, Ю. Н. Миняев Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха, А. В. Угольников // Изв. вузов. Горный журнальчик. - 2005. - № 3. - С. 82-85.

4. Миняев Ю. Н. Исследование больших утрат в пневматических сетях рудничных компрессорных установок / Ю. Н. Миняев, А. В. Угольников, В. В. Молодцов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М., 2006. - № 2. - С Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха. 254-257.

5. Миняев Ю. Н. Техно реализация реинжиниринга рудничных компрессорных установок / Ю. Н. Миняев, А. В. Угольников, В. В. Молодцов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М., 2007. - № 2. - С. 325-329.

Статьи, размещенные в материалах конференций:

6. Миняев Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха Ю. Н. Энергетическое обследование и советы по понижению утрат энергии в пневматических сетях промышленных компаний / Ю. Н. Миняев, А. В. Угольников // Всероссийская конференция – Энерго- и ресурсосбережение. – Екатеринбург, УГТУ, 2003. - С. 15-17.

7. Миняев Ю Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха. Н. Энергосберегающие компрессорные технологии при эксплуатации пневмохозяйства промышленных компаний / Ю. Н. Миняев, А. В. Угольников // V всероссийское совещание-выставка по сбережению энергии: сборник материалов. – Екатеринбург, 2004. - С. 13-14.

8. Миняев Ю. Н. Реинжиниринг пневмохозяйства промышленных Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха компаний / Ю. Н. Миняев, Б. Б. Зобнин, В. В. Молодцов, В. Ф. Копачев, А. В. Угольников // VI всероссийское совещание-выставка по сбережению энергии: сборник материалов. – Екатеринбург, 2005. - С. 2-3.

9. Миняев Ю. Н. Децентрализация при снабжении пневматической энергией Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха шахтных потребителей сжатого воздуха / Ю. Н. Миняев, В. Т. Дмитриев, А. В. Угольников, В. В. Молодцов // Материалы Уральской горнопромышленной декады. - Екатеринбург, 2005. - С. 79-80.

10. Миняев Ю. Н. Минимизация утрат энергии при транспортировании сжатого Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха воздуха / Ю. Н. Миняев, А. В. Угольников, А. Х. Зарипов // V интернациональная научно-техническая конференция «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности». - Екатеринбург: УГГУ, 2007. - С. 157-163.

11. Угольников А. В. Сбережение энергии при транспортировании Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха сжатого воздуха рудничных компрессорных установок // Материалы Уральской горнопромышленной декады. - Екатеринбург, 2008. - С. 283-285.

optimizaciya-bez-ogranichenij.html
optimizaciya-debitorskoj-zadolzhennosti.html
optimizaciya-dostavki-insekticidnogo-sredstva-v-rostove-na-donu-referat.html