Повышение энергоэффективности шахты путем внедрения современных технологий

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты энергоэффективности электротехнических систем шахтных хозяйств

1.1. Техническая характеристика современного электромеханического оборудования горнодобывающих предприятий

1.2. Нормативное регулирование эксплуатации электроустановок в условиях российских шахт (ПУЭ, ПТЭ и требования Ростехнадзора)

1.3. Анализ отечественного опыта внедрения энергосберегающих технологий в горной промышленности

Глава 2. Анализ и модернизация системы технической эксплуатации электрооборудования шахты

2.1. Обследование режимов работы и оценка потерь мощности в электроприводах основных установок

2.2. Разработка инженерных решений по внедрению частотного регулирования и систем автоматизации

2.3. Расчет показателей надежности и экономической эффективности предлагаемых мероприятий

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Повышение энергоэффективности шахты путем внедрения современных технологий

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена стратегической значимостью горнодобывающей промышленности для российской экономики и объективной необходимостью снижения энергетических издержек при эксплуатации шахтных предприятий. Угольная отрасль России характеризуется высокой энергоемкостью технологических процессов, где доля затрат на электроэнергию в себестоимости добычи достигает 18-22%. Согласно данным Минэнерго России, потенциал энергосбережения в горнодобывающем секторе оценивается на уровне 25-30%, что требует системной модернизации электромеханического оборудования и внедрения энергоэффективных технологий. Современные требования Федерального закона №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» устанавливают обязательность проведения энергетических обследований промышленных объектов и разработки программ повышения энергоэффективности, что делает тему исследования особенно востребованной.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований специалистов НИУ «МЭИ», Санкт-Петербургского горного университета, ФГБУ «ВНИИ труда» Минтруда России, посвященных вопросам эксплуатации электрооборудования в условиях подземных выработок. В научных работах А.Б. Ефименко, В.П. Красильникова, С.А. Волотковского разработаны методики оценки технического состояния шахтного электрооборудования и обоснованы направления его модернизации. Вместе с тем, вопросы комплексного внедрения частотно-регулируемого привода, автоматизированных систем управления и диагностики применительно к конкретным условиям российских шахт требуют дальнейшей проработки с учетом требований действующих нормативных документов Ростехнадзора.

Цель курсовой работы – разработка технических решений по повышению энергоэффективности шахты на основе модернизации электромеханического оборудования и внедрения современных систем автоматизации.

Задачи курсовой работы:

• изучить технические характеристики современного электромеханического оборудования горнодобывающих предприятий и требования нормативных документов к его эксплуатации;
• провести анализ отечественного опыта внедрения энергосберегающих технологий в горной промышленности;
• выполнить обследование режимов работы электроприводов основных установок шахты и оценить потери мощности;
• разработать инженерные решения по внедрению частотного регулирования и систем автоматизации;
• рассчитать показатели надежности и экономической эффективности предлагаемых мероприятий.

Объект исследования – система электроснабжения и электромеханическое оборудование угольной шахты.

Предмет исследования – технические решения и методы повышения энергоэффективности шахтного электрооборудования.

Методологическая база исследования включает теоретические основы электропривода и систем автоматического управления, методы энергетического обследования промышленных предприятий согласно ГОСТ Р 51750-2018, расчетные методики определения потерь мощности в электроприводах по РД 153-34.0-09.109-2003, нормативно-техническую базу в виде ПУЭ 7-го издания, Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (Приказ Минэнерго России №6 от 13.01.2003), Правил безопасности в угольных шахтах (приказ Ростехнадзора №550 от 19.11.2013).

Научная новизна заключается в комплексном подходе к модернизации системы электропривода шахтных установок с учетом специфических условий эксплуатации и требований взрывобезопасности.

Теоретическая значимость состоит в систематизации современных технических решений по энергосбережению применительно к объектам горнодобывающей промышленности.

Практическая значимость определяется возможностью использования разработанных технических решений и методик расчета при проектировании мероприятий по энергосбережению на действующих шахтных предприятиях.

Структура работы включает введение, две главы основной части, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассмотрены теоретические аспекты энергоэффективности электротехнических систем шахтных хозяйств. Во второй главе проведен анализ и разработаны предложения по модернизации системы технической эксплуатации электрооборудования шахты.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ШАХТНЫХ ХОЗЯЙСТВ

1.1. Техническая характеристика современного электромеханического оборудования горнодобывающих предприятий

Электромеханическое оборудование угольных шахт представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных технических систем, обеспечивающих выполнение основных производственных процессов добычи, транспортирования и подъема горной массы. Структура электропотребления современного шахтного предприятия характеризуется высокой долей электроприводов технологических установок, составляющих 85-92% общего энергобаланса. Исторически развитие шахтного электрооборудования в России прошло путь от применения машин постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором до широкого внедрения короткозамкнутых асинхронных электродвигателей с повышенными энергетическими показателями класса IE2-IE3 согласно ГОСТ Р 54413-2020 [1, c. 45].

Основу электромеханического комплекса шахты составляют следующие группы потребителей: главные вентиляторные установки (ГВУ) мощностью 630-2500 кВт, обеспечивающие проветривание выработок в соответствии с требованиями Правил безопасности; главные водоотливные установки (ГВУ) с насосными агрегатами 250-800 кВт; шахтные подъемные машины мощностью 1000-4000 кВт; конвейерные линии транспортирования угля с приводными электродвигателями 160-500 кВт; очистные и проходческие комбайны 250-630 кВт; лавные конвейеры и перегружатели. Данная структура потребителей определяет специфические требования к надежности электроснабжения, поскольку согласно ПУЭ главные вентиляторные установки и главный водоотлив относятся к потребителям особой груп

…