Анотація до роботи:

Рухлов А.В. Метод визначення потужності аварійної броні електропостачання вугільних шахт. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.03 – Електротехнічні комплекси і системи. – Національний гірничий університет. – Дніпропетровськ. – 2005.

Дисертація присвячена питанням обґрунтування зниження потужності аварійної броні електропостачання вугільних шахт, що споживається і заявляється, шляхом вирівнювання групового графіка електричних навантажень і зниження потужності електроприймачів аварійної броні за наявності такої можливості.

Виконаний аналіз положень діючих директивних документів, регламентуючих аварійну броню електропостачання підприємств, а також "Актів екологічної, аварійної і технологічної броні електропостачання споживача" і діючого методу визначення цих навантажень, який свідчить про некоректне віднесення електроприймачів до аварійної броні і її розрахунок.

Виявлені специфічні особливості вугільних шахт в порівнянні з іншими промисловими підприємствами, що полягають в можливості втратити механізовані видобувні комплекси в результаті взаємодії бічних порід вугільного пласта з гідростійками пересувного кріплення. Це приводить до необхідності віднесення до електроприймачів аварійної броні машин і механізмів, що беруть участь в оновленні ліній очисних вибоїв і доставці вугілля на поверхню.

Розроблені алгоритми моделювання індивідуальних графіків електричного навантаження на період дії аварійної броні електропостачання для водовідливної установки і для процесу по оновленню ліній очисних вибоїв. Розроблена імітаційна модель формування групових графіків електричного навантаження і визначення потужності аварійної броні вугільних шахт для двох характерних періодів обмеження електропостачання.

В дисертаційній роботі вирішена наукова задача, яка полягає у виявленні взаємозв'язків між режимами роботи окремих технологічних установок вугільних шахт і закономірностей формування графіків їх електроспоживання з метою визначення мінімальної потужності АБ для забезпечення безаварійного простою підприємства при тривалих обмеженнях електропостачання. Основні висновки і результати по роботі полягають в наступному:

1. Встановлено, що специфіка вугільних шахт, що полягає в гірничо-геологічних умовах і технологічних обмеженнях функціонування підприємства, має особливе значення при появі обмежень електропостачання, вірогідність виникнення яких визначена існуючими "Правилами користування електричною енергією" і іншими нормативними документами. Засноване на фактичних даних допущення появи тривалих обмежень (перерв) в електропостачанні приводить до необхідності розробки комплексних заходів по підвищенню енергетичної безпеки вугільних підприємств, основним аспектом якої виступає забезпечення достатнього для підтримки безаварійного простою шахти рівня АБ.

2. Визначено, що мінімальної потужності АБ електропостачання, що вимагається нормативними документами, можна досягти вирівнюванням групового ГЕН шахти, що є необхідною і достатньою умовою, і зниженням споживаної електричної потужності і енергії кожним ЕП АБ за наявності такої можливості, що недостатньо для формування її мінімального рівня. При цьому визначені режими електроспоживання, електричні навантаження і способи зниження споживаної потужності для ЕП АБ на період її дії.

3. Показано, що технологічні режими вугільної шахти на період дії АБ електропостачання відрізняються від нормальних умов їх функціонування, що викликано новими режимами роботи устаткування по оновленню ЛОВ. Запропоновані режими дозволяють забезпечити виконання всіх необхідних для збереження виробництва і безпеки робочих технологічних процесів і є основою для імітаційного моделювання індивідуальних і подальшого формування групових ГЕН шахти з метою отримання рівномірного графіка і мінімізації потужності АБ. При цьому встановлено, що достатнім критерієм вибору групових графіків з обмеженої множини, отриманих в результаті перебору всіх можливих поєднань індивідуальних, є коефіцієнт заповнення графіка, який дозволяє наочно і з достатньою точністю оцінити його нерівномірність.

4. Розроблені алгоритми імітаційного моделювання індивідуальних ГЕН на період дії АБ електропостачання для водовідливної установки, який дозволяє формувати її можливі режими роботи з урахуванням реальних характеристик насосних агрегатів (подача і тиск), і для процесу по оновленню ЛОВ при двох режимах виконання вказаних робіт (оновлення лав по одній і по потоках), який ураховує наявність тимчасових і технологічних зв'язків між роботою електроустаткування, а також інші характеристики (кількість лав і транспортних потоків, топологію схеми підземного транспорту і ін.). Ці алгоритми використовуються при формуванні рівномірного групового ГЕН шахти для забезпечення мінімізації споживаної потужності. Розбіжність її значення, визначуваного шляхом моделювання, з фактичними даними не перевищує: для водовідливу – 11,6 %, устаткування очисних вибоїв – 9,6 %, конвеєрного транспорту – 12,2 %, скіпового підйому – 7,4 %.

5. Розроблена імітаційна модель визначення потужності АБ електропостачання вугільних шахт, що ураховує гірничо-геологічні умови і технологічні обмеження функціонування вуглевидобувного підприємства і дозволяє моделювати індивідуальні і формувати групові ГЕН, за якими може бути визначена мінімальна потужність АБ для двох періодів обмеження електропостачання: І – до початку ведення робіт по оновленню ЛОВ, II – після настання цього моменту. Модель дозволяє також формувати відповідні ГЕН реальні технологічні режими шахти на період обмеження електропостачання і одержувати рівномірний груповий графік (коефіцієнт заповнення К_зг складає 0,8 – 0,95), що характеризується мінімальною потужністю АБ. Зниження останній в порівнянні з навантаженням, що розраховується по діючих нормативних документах, для деяких шахт Західного і Центрального Донбасу в середньому складає 11,2 % для І періоду обмеження електропостачання і 17,7 % для II періоду.

6. Розроблений спосіб керування режимами електроспоживання вугільної шахти на період обмеження електропостачання, що полягає у формуванні за технологічними режимами обмеженої множини індивідуальних ГЕН і відповідних їм режимів роботи ЕП АБ, переборі всіх їх можливих поєднань, критерійному виборі групових ГЕН шахти і здійсненні функцій керування за розробленими графіками. Спосіб забезпечує безаварійний простій вугільної шахти при обмеженні електропостачання, вирівнювання групових ГЕН на цей період, і, тим самим, мінімізацію споживаної потужності АБ.

7. Оцінений можливий збиток від обмеження електропостачання для різних варіантів визначення потужності АБ і технічних рішень по функціонуванню підприємства на цей період. Отримані результати свідчать про те, що збиток може бути знижений практично в 1520 разів при визначенні потужності АБ як двоступеневої функції часу, ніж при використанні діючого метода.

Основні наукові положення та результати дисертації опубліковано в наступних роботах:

1. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Обеспечение электроэнергией угольной шахты в условиях дестабилизирующих воздействий внешних факторов // Сборник научных трудов НГУ №15, Том 2. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2002. – С. 220-224.

2. Разумный Ю.Т., Заика В.Т., Рухлов А.В. Об аварийной броне электроснабжения угольных шахт // Уголь Украины. – 2003. – №3. – С. 23-24.

3. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Анализ электроприемников аварийной брони электроснабжения угольных шахт / Гірнича електромеханіка та автоматика. – Дніпропетровськ: РВК НГАУ, 2002. – № 69. – С. 15-20.

4. Рухлов А.В. Технологические режимы угольной шахты на период действия аварийной брони электроснабжения / Гірнича електромеханіка та автоматика. – Дніпропетровськ: РВК НГУ, 2004. – № 72. – С. 27-33.

5. Рухлов А.В. Графики электрической нагрузки технологического процесса угольной шахты при ограничениях электроснабжения / Науковий вісник НГУ №9. – Дніпропетровськ: НГУ, 2004. – С. 77-80.

6. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Мощность аварийной брони электроснабжения угольных шахт // Уголь Украины. – 2004. – №12. – С. 40-41.

7. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Графики электрической нагрузки аварийной брони электроснабжения угольных шахт // Сборник научных трудов НГУ №20. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2004. – С.154-162.

8. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Принципы управления режимами электропотребления при ограничениях электроснабжения / Наукові праці ДонНТУ №79. – Донецьк: ДонНТУ, 2004. – С. 167-170.

9. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Устойчивость работы угольной шахты при форс-мажорных обстоятельствах / Международный энергетический форум: МЭФ СНГ-2001, Крым, 23-30 сентября 2001 г. – Харьков: Энерго Клуб Украины, 2002. – С. 585-587.

10. Разумный Ю.Т., Рухлов А.В. Определение аварийной брони электроснабжения угольных шахт методом имитационного моделирования / Горный информационно-аналитический бюллетень: Сборник трудов. – М.: МГУ. – 2004. – №6. – С. 309-314.