_МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ
Удовенко Валерій Олександрович
УДК 621.315.052.7-621.395.14
ПІДВИЩЕННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ
ЗБАГАЧУВАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ
ГІРНИЧО-МЕТАЛУРГІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ
Спеціальність 05.14.01 – енергетичні системи та комплекси
Автореферат
Дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ - 2002
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Кривий Ріг
Науковий керівник - доктор технічних наук, професор
Сінолиций Анатолій Пилипович,
Криворізький технічний унівеситет,
завідувач кафедри автоматизованого електроприводу
Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор
Яндульський Олександр Станіславович,
Український національний технічний університет “Київський політехнічний інститут”,
завідувач кафедри автоматизації енергосистем, декан факультету електроенерготехніки і автоматики
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Дрьомін Володимир Павлович, Інститут загальної енергетики НАН України, старший науковий співробітник
Провідна установа - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” кафедра автоматизованих електромеханічних систем, Міністерство освіти і науки України, м. Харків
Захист відбудеться “_9_”___січня___ 2003р. о__14_ годині на засіданні спеціалізованої ради
Д 26.223.01 в Інституті загальної енергетики НАН України за адресою: 03680, м. Київ-57, пр. Перемоги, 56, тел. (044)417-41-51
З дисертацією можна ознайомитись в Інституті загальної енергетики НАН України
Автореферат розісланий “_6_”__грудня____ 2002р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
кандидат технічних наук Мельничук Л.П.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Вступ. Проблема обмеження маневрової потужності в енергосистемі України ставить завдання підвищення електроенергетичної ефективності найбільш енергомістких підприємств, значну частку яких становлять гірничо-металургійні підприємства, специфіка яких полягає в безперервності технологічного процесу та нерівномірності добового електроспоживання. Крім того, складові групи гірничо-металургійного циклу (добування руди, її транспортування та перемелення, збагачення та агломерація, виплавлення чавуну та сталі) значно різняться між собою як за питомою вагою, так і за добовим терміном електроспоживання.
Для Криворізького державного гірничо-металургійного комбінату “Криворіжсталь” значну питому вагу в електроспоживанні займає гірничозбагачувальний комплекс (ГЗК) (33%), а в електроспоживанні ГЗК – електроспоживання збагачувальної фабрики (ЗФ) (55%). Оскільки на виробництво 1 т сталі (технологічний цикл безперервний) витрачається 25-35 кВт*год електроенергії, а на виробництво 1 т рудного концентрату (технологічний цикл може бути як безперервний, так і перервний), як сировини для виробництва цієї сталі – 78-80 кВт*год, тому зниження електроенергетичних витрат у концентраті (продукті ЗФ) дозволить суттєво знизити собівартість у продуктах наступних технологічних ланцюгів – чавуну, сталі та прокату.
Актуальність роботи. Факт нерівномірності добового графіка електроспоживання крупних промислових підприємств свідчить про додаткові витрати в пікові зони доби, де вартість електроенергії значно підвищена. Таким чином перед підприємством постає задача: перенесення електроспоживання з більш дорогих (пікових та напівпікових) зон доби до більш дешевих (нічних) шляхом управління електроспоживанням технологічного комплексу з метою мінімізації платні за спожиту енергію.
Багатоставочні та одноставочні, диференційовані за зонами доби, тарифи оплати за електроенергію, які використовуваються на сьогоднішній день стимулюють крупні промислові підприємства України до оптимізації режимів. Незважаючи на існування обладнання, що дозволяє вимірювати електроенергію за багатьма зонами доби, широкому впровадженню одноставочних тарифів на гірничо-металургійних підприємствах заважає відсутність достатніх досліджень можливостей підприємств управляти графіками електроспоживання. Тому дослідження, спрямовані на розвиток наукових основ управління электроспоживанням збагачувальних фабрик, як найбільш значної питомої ваги в електроспоживанні ГЗК, на основі одноставочних тарифів, диференційованих за зонам доби, шляхом управління технологічними процесами збагачування корисних копалин за критерієм мінімізації вартості електроенергії на одну тонну виробленого концентрату є актуальними і вирішують важливу наукову задачу підвищення електроенергетичної ефективності збагачувальних комплексів гірничо-металургійних підприємств.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з координаційним планом НАН України на 1991-1995 рр. (наукові основи електроенергетики” п. п. 1.9.2.2.1.2.8., 1.9.2.2.1.3.3., 1.9.2.2.1.3.4.), державною науково-технічною програмою Міністерства України у справах науки і технологій на 1997-1998 рр. “Високоефективні енергозберігаючі енерготехнологічні і електротехнічні системи” (п. 04.08), державною науково-технічною програмою на 1995-2000 рр. пріоритетних напрямків науки і техніки (п. 04.00, п. 04.11), комплексним проектом Держкомітету України з питань науки, техніки і промислової політики, а також згідно з планом НДР, затвердженим радою Криворізького технічного університету на 1999-2002 рр. Дисертаційна робота основана на результатах науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт, виконаних автором в Криворізькому технічному університеті та Криворізькому економічному інституті при Київському національному економічному університеті.
Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є створення методологічних основ управління електроспоживанням збагачувальних фабрик на основі одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби, шляхом управління технологічними процесами збагачування корисних копалин за критерієм мінімізації вартості покупної електроенергії на одну тонну виробленого концентрату.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
·
встановлення та реалізацію в оптимізаційних математичних моделях критерію мінімізації вартості покупної електроенергії на одну тонну виробленого концентрату;
· встановлення закономірностей між витратами електроенергії та основними технологічними показниками процесів збагачення корисних копалин для розробки параметрів управління електроспоживанням найбільш енергомістких виробничих процесів збагачувальної фабрики на основі моделювання причинно-наслідкових зв’язків в системах управління споживачами;
· розробку формалізованого подання функціональних підетапів процесів переробки корисних копалин з урахуванням найбільш енергомістких споживачів для розробки методики обґрунтування переходу на одноставочні тарифи, диференційовані за зонами доби, та методики оптимізації управління графіками електричного споживання.
Об’єкт дослідження – процеси електроспоживання на різних логічнопов’язаних стадіях виробництва рудного концентрату.
Предмет дослідження – математичні моделі оптимізації за критерієм мінімізації вартості покупної електроенергії на одну тонну виробленого концентрату для управління технологічним процесом збагачення корисних копалин в умовах одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби.
Методи досліджень. Для вирішення і аналізу поставлених задач використані методи: теорії інформації, теорії ймовірності, регресійного та кореляційного аналізу, чисельні методи розв’язання задач, а також математичний апарат мереж Петрі та дослідження операцій.
Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному:
1.Вперше розроблено узагальнену математичну модель електроспоживання технологічної лінії збагачувальної фабрики гірничозбагачувального комбінату на основі мереж Петрі, до складу якої входять взаємоповязані підсистеми найбільш енергомістких процесів перемелення, класифікації та обезводнення на вакуумфільтрах, що відрізняються наявністю мережевих моделей формування питомих енерговитрат, охарактеризованих матрицями змін з урахуванням характеристик руд і технологічних змінних, які визначають виробництво концентрату. Це дозволяє зробити більш ефективним вирішення задач удосконалення технологічних процесів при впроваджені сучасних систем контролю і управління електроспоживанням виробничих процесів збагачення корисних копалин.
2. Вперше отримано модель управління електроспоживанням збагачувальної фабрики, яка відрізняється тим, що в ній за допомогою граф-моделі враховані причинно-наслідкові зв'язки в системі електроспоживання технологічним процесом збагачення. Це дозволяє побудувати алгоритм регулювання потужністю електроспоживачів за різними зонами тарифної оплати.
3. Отримано подальший розвиток методів обгрунтування переходу промислових підприємств на одноставочні тарифи, диференційовані за зонами доби, що включають теоретичний аналіз залежності питомої ціни електроенергії від частки зменшення споживання електроенергії в пікових зонах доби та відрізняються тим, що управління процесом електроспоживання здійснюється з виділенням групи споживачів-регуляторів. Це дозволяє промисловим підприємствам знизити собівартість виробленої продукції.
4. Вдосконалено існуючі методи управління електроспоживанням підприємств гірничо-металургійного комплексу, що включають виділення групи споживачів-регуляторів, та відрізняються використанням особливостей керування в умовах одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби. Це дозволяє перенести частку електроспоживання з пікових та напівпікових зон до нічних.
Практичне значення отриманих результатів. Використання отриманих результатів дозволило розробити і впровадити систему управління енергоспоживанням гірничозбагачувального підприємства, що входить до складу гірничо-металургійного комбінату, яка дозволяє виділяти основні споживачі-регулятори. Це дає можливість перенести вечірні та ранкові піки електроспоживання до нічних зон доби. В роботі визначено і обгрунтувано режими роботи об'єктів електроспоживання, для яких доцільно перейти на одноставочний тариф, диференційований за зонами доби.
Результати, які отримано у дисертаційній роботі, впроваджено на підприємстві КДГМК „Криворіжсталь”, та в учбовому процесі Криворізького технічного університету у вигляді методичного керівництва з розрахунків оптимізованих еноргозберігаючих режимів електроспоживання в умовах використання одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби.
Особистий внесок здобувача. Всі результати дисертаційної роботи отримано за безпосередньої участі автора. У роботі [14], написаній у співавторстві, здобувачу належить розроблення моделі регресійно-кореляційного аналізу зв’язків між питомими витратами електроенергії і технологічними змінами процесу переробки корисних копалин, а у роботі [15] – розроблення “Правил-продукцій” на основі мережі Петрі.
Роботи [1-13, 16] написані автором одноосібно.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на конференціях:
-
“Проблеми електропостачання” та “Проблеми застосування обчислювальної техніки в гірничій промисловості”, концерн “Укррудпром” (м. Кривий Ріг, 1996р.);
-
на 5, 6 і 10 міжнародних конференціях “Проблеми автоматизованого електроприводу”, Харківський державний політехнічний університет (м. Алушта, 1997р., 1998р., 2002р.),
-
на 2 міжнародній конференції “Проблеми моделювання в електротехніці”, Державний університет “Львівська політехніка” (м. Львів, 1997р.),
-
на 5 українській конференції “Автоматика - 98”, Київський політехнічний інститут (м. Київ, 1998р.),
-
на науково-практичній конференції “Проблеми і напрямки використання САПР”, Криворізький технічний університет (м. Кривий Ріг, 1998р.),
-
на всеукраїнській конференції “Економічні реформи в Україні: позиція молоді”, Національний банк України, Київський університ імені Т. Шевченка, та Міжнародний центр перспективних досліджень (м. Київ, 1998р.),
-
на 2 міжнародній конференції “Проблеми автоматизованого електроприводу”, Ульяновський державний технічний університет (м. Ульяновськ, Росія, 1998р),
-
на міжнародних науково-технічних конференціях “Силова електроніка і енергоефективність”, Харківський державний політехнічний університет – Алушта, Крим, Україна – 2000, 2002р.,
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 15 статей. Отримано 1 патент на винахід.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, викладених на 153 сторінках машинописного тексту, що містять 42 рисунки, 8 таблиць; переліку використаних джерел із 187 найменувань, викладених на 19 сторінках, 8 додатків на 12 сторінках. Ілюстрації (рисунки), які розміщені на окремих сторінках дисертації, займають 38 сторінок. Повний обсяг дисертації складає 185 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ.
У вступі подано загальну характеристику роботи, її зв’язок з науковими програмами. Показано актуальність роботи, сформульовано мету, та основні задачі наукових досліджень, визначено наукову новизну отриманих результатів та обґрунтовано їх практичну цінність.
Перший розділ дисертаційної роботи присвячено аналізу сучасного стану управління електроспоживанням підприємствами гірничо-металургійного комплексу в нових економічних умовах на прикладі найбільшого на Україні КДГМК “Криворіжсталь”, до складу якого входить ГЗК. Дослідження на комбінаті, як об’єкті електроспоживання, показало, що обсяги виробництва рудного концентрату на КДГМК “Криворіжсталь” починаючи з 1997р. постійно збільшуються: в 2001 році його вироблено в 2,67 рази більше ніж в 1997р. За цей же період доби виплавка чавуну збільшилась лише в 1,25 рази, сталі конверторної – в 1,8 рази, мартенівської в 1,36 рази. При цьому слід відмітити, що в окремі роки були випадки, коли показники були нижче за попередні роки (рис. 1).
В той же час і обсяги споживання електричної енергії комбінатом постійно збільшуються і в найближчі 2-3 роки споживання досягне рівня 1990р. коли чавуну виплавилось в 2 рази більше ніж в 2001 році.
Більш ніж вдвічі збільшиться енергоспоживання по збагачувальному комплексу. Це ствердження базується на тому, що якщо за період (1997-2001рр.) , що аналізується, споживання електроенергії металургійним комплексом комбінату збільшилась в 1,18 рази, то ГЗК – в 1,44 рази, тобто майже на 20% більше.
Таким чином, для вирішення поставленої народногосподарської задачі – побудови систем управління електроспоживанням найбільш енергомістким технологічним ланцюжком у ви-робництві чавуну – збагачувального комплекса, необхідно вирішити наступні основні задачі:
·
встановлення та реалізація критерію мінімізації вартості покупної електроенергії на одну тонну виробленого концентрату;
· встановлення закономірностей між витратами електроенергії та основними технологічними показниками процесів збагачення корисних копалин для розробки параметрів управління електроспоживанням найбільш енергомістких виробничих процесів збагачувальної фабрики на основі моделювання причинно-наслідкових зв’язків в системах управління споживачами;
· розробка формалізованого подання функціональних підетапів процесів переробки корисних копалин з урахуванням найбільш енергомістких споживачів для розробки методики обґрунтування переходу на одноставочні тарифи, диференційовані за зонами доби та методики оптимізації управління графіками електричного споживання.
Другий розділ роботи присвячено розробці узагальненої математичної моделі електроспоживання технологічних ліній гірничозбагачувального комплексу. Узагальнену модель електроспоживання збагачувальної фабрики побудовано на основі моделей причинно-наслідкових зв'язків, що базуються на концепції семантичної мережі.
Для цього побудовані статистичні регресійні моделі, що наведені нижче.
Основними змінними, що визначають процес отримання концентрату, наступні: , - відповідно питомі і загальні видатки електроенергії, кВтг/т, кВтг; - продук-тивність техно-логічної лінії, т/г; - зміст класу +12мм,%; - зміст класу - 1мм+0.5 мм,%; - зміст важкозбагачувальних різ-новидів руд, %; - відповідно зміст відсотка твердого, готового класу - 0.070 мм і зміст магнітного заліза в сливі класи-фікатора; - відсоток викиду нероздріб-лених шматків руди з млину (шматків скрапу); - зміст готового класу - 0.070 мм, і відсотка твердого в зливі гідроциклону 500мм другої стадії збагачування; - зміст готового класу 0.070 мм і відсотка твердого в сливі гідроциклону 500мм;
Побудована узагальнена математична модель адаптивного управління і прогнозування електроспоживання збагачувальної фабрики, що дозволяє встановити максімум і мінімум видатків електроенергії. Ці моделі дозволяють видавати оператору збагачувальної фабрики:
1.
Фактичні і розрахункові значення споживання електроенергії і виробництва концентрату шля-хом аналізу характеристик вхідної руди і змісту заліза в ній. При цьому модель дозволяє розра-ховувати сумарний з початку місяця видаток електроенергії.
2.
Прогнозований сумарний видаток електроенергії дозволяє керівництву фабрики використати випереджаюче управління при випуску концентрату.
Підрахувавши необхідні рівні видатків енергоресурсів, обсяги виробництва концентрату і необхідні питомі видатки електроенергії, система дозволяє оператору-диспетчеру управляти процесом споживання енергоресурсів згідно з принципами причинно-наслідкових зв'язків.
Для раціонального вирішення задачі оптимального управління процесами у продуктивних потоках збагачення корисних копалин за критерієм мінімізації енергоспоживання пропонується застосувати математичний апарат мережі Петрі, що дозволяє отримати інформацію про систему у вигляді мережі, яка добре аналізується і достатньо адекватно описує причинно-наслідкові залежності від структури процесів системи.
Формалізована модель процесів у продуктивних потоках (рис. 2) представлена мережевою моделлю, а для підвищення ефективності досліджень і раціональності аналізу її доцільно роз-дрібнити на логічно-функціональні блоки (табл. 1), що мають характерні елементи і складають певні підсистеми процесу споживання електричної енергії. При цьому, облік енерговитрат доцільно організовувати на основі розвитої теорії мереж Петрі, що є інструментом для розв’язання проблем досяжності.
У зв’язку з цим у дисертаційній роботі запропоновано використовувати як математичну модель лічильника енерго-витрат матричне подання продукції (табл. 1 ) у вигляді матричних рівнянь:
М1 = М0 +ХD, (1)
де М1 – бажаний стан системи (нормальний режим);
М0 – початковий стан системи;
Х – вектор операцій (спрацьовування лічильника).
У табл. 1 вхідний блок представлений подіями: t1 – руда надходить на подрібнення; t2 – здійснюється процес класифікації; t3 – піски повертаються на першу стадію подрібнення, а умови системи позиціями: р1 – перша стадія подрібнення; р2 – пісок після класифікації; р3 – злив.
Проміжний блок представлений подіями: t1 – здійснюється процес магнітної сепарації; t2 – здійснюється процес класифікації; t3 – повернення на другу стадію подрібнення t4 – здійснюється процес класифікації, а умови системи позиціями: р1 – виконуються умови забезпечення класифікації; р2 – друга стадія подрібнення; р3 – злив; р4 – хвости.
Вихідний блок представлений подіями: t1 – здійснюється процес класифікації; t2 – здійснюється процес дешламації; t3 – сушка у вакуумфільтрі, а умови системи позиціями: р1 – виконуються умови забезпечення дешламації; р2 – готова продукція (концентрат); р3 – хвости.
Реальні оцінки стану (М1р) системи (її блоків) дають відхилення від бажаних показників ефективності, що будуть відповідати відхиленням маркірувань моделі:
М = М1 – М1р. (2)
Із рівняння (1) можна визначити ідеальний вектор операцій (вектор, що характеризує нормальний режим електропостачання):
Х = (М1 – М0)D-1. (3)
На основі рівняння (3) одержана система:
(4)
А з урахуванням (2) одержана модель обліку відхилень від нор-мального режиму енергоспоживання:
Х = (М1 – М1р)D-1
На основі розроблених мето-дологічних підходів щодо ефектив-ного управління енергоспоживанням збагачувальних фабрик розробляється узагальнена граф-модель причинно-наслідкових зв'язків (ГМПНЗ) техно-логічного процесу збагачування руд. Вона дозволяє за допомогою засобів адаптивного управління технологічної лінії збагачувальної фабрики (рис. 3) добитися ідеалізації графіків наван-тажень синхронними двигунами бара-банних млинів, піскових насосів і магнітних сепараторів, при якому досягається максимізація заповнення шарових млинів в кожній з трьох стадій збагачування шляхом пере-розподілу їхніх навантажень і мінімізації питомих видатків електроенергії по кожній з технологічних ліній і фабрики в цілому.
В третьому розділі отримано закономірності між питомою вартістю електроенергії і режимом роботи підприємства при одноставочному і двоставочному тарифах. На підставі встановлених закономірностей обґрунтовані режими (рис. 4), для яких доцільно перейти на одноставочні тарифи. Обгрунтування режимів дозволяє встановити залежність зміни режиму енергоспоживання від попереднього режиму і частки зниження елек-троспоживання в піковій зоні доби. Це створило передумови для розгляду варіантів зміни режимів за допомогою регулювання напруги мережі і режиму роботи контрольних електроспоживачів. З цією метою встановлені залежності зміни електро-енергії, що споживається, від рівня напруги мережі і зміни економічного ефекту від рівня напруги мережі. А також знайдено закономірність зміни електроенергії, що споживається, в пікові та напівпікові зони доби від активної потужності контрольних електроспоживачів і доби вимикання.
Встановлені закономірності дозволили встановити залежність економічних ефектів від частки споживання в піковій зоні доби в умовах одноставочного тарифу і переходу з одноставочного на двоставочний тариф.
Розроблено алгоритм вибору оптимального тарифу при заданому режимі роботи підприємства, що дозволить обробляти результати експериментів і прийняти рішення про вибір тарифу. Перехід на одноставочні тарифи створює передумови для створення моделі оплати за електроенергію:
(3)
Створена модель дозволяє розробити алгоритм вибору оптимального режиму контрольних електроспоживачів в умовах одноставочного тарифу, оснований на сімплексному методі.
У четвертому розділі дисертаційної роботи розроблено структуру системи управління енергоспо-живанням гірничо-металургійним комбінатом. З цією метою здійснені:
1.
Розробку підсистеми АСУТП за параметрами електроспоживання збагачувальної фабрики гірничозбагачувального комбінату. Вона призначена для оперативного управління сукупністю взаємодіючих один з одним технологічних і енергетичних процесів.
2.
Розробку комплексу програмного забезпечення АСУТП за параметрами електроспоживання гірничозбагачувального комбінату, особливістю якого є можливість його застосування в умовах реального доби для управління процесом переробки руди в концентрат.
3.
Розробку засобу і алгоритму погодженого автоматичного управління технологічними лініями гірничозбагачувального комбінату. Засіб автоматичного управління технологічним ланцюжком дробильна фабрика - збагачувальна фабрика - фабрика агломерації - доменний цех включає: завдання номінальної пропускної можливості ланок технологічних ланцюжків гірничозбагачувального комбінату; завдання мінімальних і максимальних запасів руди в бункері збагачувальної фабрики; завдання щодо ліміту потужності для кожної з фабрик; номери справних (готових до роботи) технологічних ліній збагачувальної фабрики; значення питомих витрат електроенергії по кожній з фабрик; розбивку періоду оптимізації на інтервали з прогнозом електроспоживання, визначення питомих витрат електроенергії на одну тонну передрібненої руди, концентрату, агломерату; визначають порядок “ввімкнення” - “вимикання” згідно алгоритму (2) і моделі причинно-наслідкових зв'язків споживачів-регуляторів.
4.
Розробку системи управління технологічними лініями збагачувальної фабрики. Метою управління збагачувальної фабрики ГЗК в умовах впровадження одноставочного тарифу, диференційованого за зонами доби, є досягнення максимізації енергетичного ККД багатостадійного шарового збагачення і класифікації при стабілізації якісних характеристик концентрату, заданого операторами аглофабрики, і безперервне функціонування такого числа технологічних ліній збагачувальної фабрики, щоб при будь-яких обмеженнях електроенергії забезпечити ефективну роботу аглофабрики.
5.
Розробку системи управління електроспоживанням КДГМК “Криворіжсталь” на основі нової елементної бази і засобами комерційного врахування електроенергії.
Впровадження результатів дисертаційної роботи здійснено в умовах КДГМК “Криворіжсталь” у вигляді практичного використання технічних пропозицій, методик і рекомендацій щодо управління процесу електроспоживання на збагачувальній фабриці гірничозбагачувального комбінату, що входить у склад гірничо-металургійного комбінату.
ВИСНОВКИ
В дисертаційній роботі здійснено наукове обґрунтування та проведено комплекс теоретичних і практичних досліджень, реалізація яких забезпечує створення сучасних ефективних систем управління електроенергоспоживанням гірничозбагачувальних комплексів металургійних підприємств. Отримано наступні узагальнені науково-практичні результати:
1.
Встановлений, на основі системного аналізу структури електроспоживання гірничо-металургійного переділу КДГМК- "Криворіжсталь", електроенергетичний баланс, що підтвердив факт непропорційності та нерівномірності електроспоживання за складовими технологічного процесу, дозволив виділити найбільший об'єкт енергоспоживання - збагачувальний комплекс (77,9% спожитої електроенергії від загального обсягу енергоспоживання комбінату) і водночас накреслити стратегію та тактику вирішення проблеми оптимізації електроенергоспоживання цим технологічним об'єктом.
2.
Проведені теоретичні дослідження процесу електроспоживання з виходом моделі причинно-наслідкових зв'язків між подіями., ситуаціями і параметрами на основі запропонованого математичного апарату мереж Петрі, що дали можливість визначити найбільш енергомісткий процес збагачування руди в концентрат в умовах переходу на нові тарифи оплати за одну кВтг спожитої електроенергії.
3.
Отримана модель управління електроспоживанням збагачувальної фабрики дозволила вирішити оптимізаційні задачі управління нею і адаптувати електроспоживання до перерозподілу технологічних навантажень між технологічними лініями і вибору вектора керуючих впливів по кожній з трьох стадій збагачування, при яких технологічний процес виробництва концентрату оптимальний, а графік електроспоживання збагачувальної фабрики наближений до ідеального.
4.
Розроблені алгоритми управління електроспоживачами гірничо-металургійного підприємства, відрізняються від відомих тим, що дозволяють встановити закономірності управління процесом електроспоживанням з виділенням груп споживачів-регуляторів, та визначають режими оптимізації їх використання в піковій зоні енергоспоживання комбінату з доведенням до можливості селекційного їх вимикання, дозволили досягти мінімізування вартості електроенергії на одиницю виробленої продукції.
5.
Вперше розроблений засіб погодженого управління технологічними процесами гірничозбагачувального комбінату, особливістю якого є те, що вибір роботи технологічного ланцюга: дробильна фабрика - збагачувальна фабрика - фабрика агломерації - доменний цех, відпрацьовується по алгоритму, що забезпечує завдання номінальної пропускної здатності ланок вище названих технологічних ланцюгів, за мінімумом питомих витрат електроенергії на одну тонну одержуваного продукту і порядок "ввімкнення" - ""вимикання" споживачів-регуляторів. Розроблена математична модель електроспоживання за критерієм оптимізації - вартість електроенергії, дозволяє вперше в практиці функціонування гірничо-металургійних комплексів вибрати оптимальний режим електроспоживання в умовах одноставочних тарифів на електроенергію.
6.
Розроблений та апробований пакет алгоритмічного забезпечення управління дозволяє побудувати АСУ електроспоживання, гірничо-металургійного комплексу, що в свою чергу дозволяє адаптивно здійснювати вибір оптимального електроспоживання в підсистемі АСУ "Енергооблік" збагачувальної фабрики, комбінату, в основу якої покладено: сучасні канали зв'язку, системи управління технологічними процесами виробництва концентрату і агломерату, програмове забезпечення і керуючі машини. Виконавчими приладами системи є управління збудниками потужних синхронних двигунів шарових млинів збагачувальної, агломераційної фабрики та споживачів-регуляторів.
7.
Перехід КДГМК “Криворіжсталь” на розроблені в роботі нові способи управління електроспоживанням дає підтверджений економічний ефект в розмірі 150-200 тис. грн. за місяць, а при переході електроспоживання на оптимальний режим роботи з урахуванням збагачувального і агломераційного виробництв можна досягти збільшення економічного ефекту до 250-350 тис. грн. за місяць.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ:
1. Удовенко В. А. Анализ способов снижения затрат на электроенергию // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: Криворожский технический университет. - 1996. – Вып. 58. - С. 78-84
2. Удовенко В. А. Влияние снижения потребляемой электроэнергии в пиковые зоны времени на ее удельную стоимость // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: Криворожский технический университет. - 1996. – Вып. 59. - С. 71-74
3. Удовенко В. А. О целесообразности перехода на одноставочные тарифы, дифференцированные по зонам времени // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: Криворожский технический университет. - 1997. – Вып. 60. - С. 58-62
4. Удовенко В. А. Переход на одноставочные тарифы, дифференцированные по зонам времени // Энергетика и электрификация. - 1998. - № 4, С. 42-44
5. Удовенко В. А. Об одноставочных тарифах, дифференцированных по зонам времени // Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту. – Кривий Ріг. - 1997. - №1, С. 10-11
6. Удовенко В. А. О целесообразности применения контрольных электроприемников в условиях оплаты за электроэнергию по одноставочному тарифу, дифференцированому по зонам времени // Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту. – Кривий Ріг. - 1997. - №2, С. 8-12
7. Удовенко В. О. Алгоритм определения экономической целесообразности выбора тарифа // Збірник наукових праць Науково-дослідного гірничорудного інституту. – Кривий Ріг. - 1997. - №2, С. 48-52
8. Удовенко В. А. Принципы управления электропотреблением в условиях одноставочного тарифа, дифференцированного по зонам времени // Весник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: Основа. – 1997. - С. 266
9. Удовенко В. А. Математическая модель адаптивного управления и прогнозирования электропотребления обогатительной фабрики // Труды V Украинской научно-технической конференции по автоматическому управлению “Автоматика-98”. – Киев. - 1998. – с. 78-83.
10. Удовенко В. А. АСУТП электропотребления обогатительной фабрики // Труды II Международной (ХІІІ Всеросийской) научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода – Ульяновск: АЭП-98. - 1998. – С. 81-85.
11. Удовенко В. А. Комплекс программного обеспечения АСУТП электропотребления обогатительной фабрики // Труды II Международной (ХІІІ Всеросийской) научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода – Ульяновск: АЭП-98. - 1998. – С. 25-28.
12. Удовенко В. А. Анализ современного состояния вопросов автоматизации электропотребления при построении АСУ предприятий горно-металлургического комплекса // Весник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: Основа. – 1998. - С. 256-259
13. Удовенко В. А. Создание условий и проведение организационных мероприятий для перехода предприятий на одноставочные тарифы, дифференцированные по зонам времени, оплаты за электроэнергию // Праці наукової конференції “Економічні реформи на Україні” - Київ. - 1998. – с.28-35.
14. Синчук О.Н., Панасенко Н.В., Базуткин Н.В., Удовенко В.А. Моделирование зависимости среднесуточной цены электроэнергии от доли уменьшения ее потребления в пиковой зоне времени. // Технічна електродинаміка. - Київ. 2000 - Тематичний випуск. Силова електроніка та енергоефективність. - Частина 1. - С. 109-112.
15. Синчук О. М., Удовенко В. О. Оптимізація управління процесами енергоспоживання збагачувальних фабрик гірничометалургійних комплексів // Технічна електродинаміка. - Київ. 2002 - Тематичний випуск. Силова електроніка та енергоефективність. - Частина 3. - С. 72-75.
16. Пат. 97094548 Україна, МКИ 5 Н02J 3/24. Засіб регулювання напруги. Пат. 97094548 Україна, МКИ 5 Н02J 3/24./ Удовенко В. О.; Удовенко В. О. – 721805; Заявлено 23.11.97; Опубл. 01.08.99
АНОТАЦИЯ
Удовенко В. А. ПОВЫШЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.01 – энергетические системы и комплексы, Институт общей энергетики НАН Украины, Киев, 2002.
Диссертационная работа посвящена разработке методологических основ управления электропотреблением обогатительной фабрики, входящей в состав горно-металлургического комбината, на основе одноставочных тарифов, дифференцированных по зонам суток, путем управления технологическими процессами управления обогащения полезных ископаемых по критерию минимизации стоимости электроэнергии на одну тонну произведенного концентрата, на примере КГГМК “Криворожсталь”. Для решения этой научно-технической задачи был установлен и реализован в оптимизационных математических моделях критерий минимизации стоимости покупной электроэнергии на 1 тонну произведенного концентрата. С этой целью разработано формализованное представление функциональных подэтапов процессов переработки полезных ископаемых с учетом наиболее энергоемких потребителей для разработки методики перехода на одноставочные тарифы, дифференцированные по зонам суток, и методики оптимизации управления графиками электрического потребления.
Кроме того, проведены теоретические исследования процесса электропотребления на основе модели причинно-следственных связей между событиями, ситуациями і параметрами на основе математического апарата сетей Петри, которые дали возможность оптимизировать управление наибольшими электропотребители .на обогатительной фабрики. Полученая модель управления электропотреблением обогатительной фабрики позволила адаптировать электропотребление к перераспределению технологических нагрузок между технологическими линиями и вибора вектора управляючих воздействий по каждой стадии обогащения, при которых технологический процесс производства концентрата оптимальный, а график электропотребления обогатительной фабрики приближен к идеальному.
В ходе экспериментальных исследований были установлены закономерности между затратами электроэнергии и основными технологическими показателями процессов обогащения полезных ископаемых для разработки параметров управления электропотреблением наиболее энергоемких производственных процессов обогатительной фабрики на основе моделирования причинно-следственных связей в системах управления потребителями.
Переход КГГМК “Криворожсталь” на разработанные в работе новые способы управления электропотреблением дает подтвержденный экономический эффект в размере 150-200 тыс. грн. в месяц , а при переводе электропотребления на оптимальный режим работы с учетом обогатительного производства можно достичь увеличения экономического эффекта до 250-350 тыс. грн. за месяц.
Основные результаты работы переданы КГГМК “Криворожсталь” для использования при переходе предприятия на одноставочный тариф, дифференцированный по зонам времени и в Криворожский технический университет для внедрения в учебный процесс.
Также результаты работы могут быть использованы на других горно-металлургических комбинатах, в состав которых входит обогатительные фабрики, для управления электропотреблением с целью минимизировать затраты на электроэнергию.
Достоверность и обоснованность научных исследований, выводов и рекомендаций подтверждается согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в результате испытаний как физической модели шаровой мельницы так и реальной мельницы в условиях обогатительной фабрики Новокриворожского обогатительного комбината, входящего в состав Криворожского горно-металлургического комбината.
Ключевые слова: ЭЛЕКТРОЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, НАПРЯЖЕ-НИЕ, ПОТРЕБИТЕЛИ-РЕГУЛЯТОРЫ, ОДНОСТАВОЧНЫЙ ТАРИФ, ДИФФЕРЕНЦИРОВАН-НЫЙ ПО ЗОНАМ ВРЕМЕНИ, УДЕЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.
АНОТАЦІЯ
Удовенко В. О. ПІДВИЩЕННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗБАГАЧУВАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ ГІРНИЧО-МЕТАЛУРГІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ – Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.01 - енергетичні системи та комплекси, Інститут загальної енергетики НАН України, 2002.
Дисертація присвячена створенню методологічних основ управління електроспоживанням збагачувальних фабрик на основі одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби, шляхом управління технологічними процесами збагачування корисних копалин за критерієм мінімізації вартості електроенергії на одну тонну виробленого концентрату. Основні результати роботи передані КДГМК “Криворіжсталь” для використання під час переходу підприємства до умов одноставочних тарифів, диференційованих за зонами доби та Криворізькому технічному університету для впровадження в учбовий процес.
Ключові слова: ЕЛЕКТРОЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ, РЕГУЛЮВАННЯ, НАПРУГА, СПОЖИВАЧІ-РЕГУЛЯТОРИ, ОДНОСТАВОЧНИЙ ТАРИФ, ДИФЕРЕНЦІЙОВАНИЙ ЗА ЗОНАМИ ДОБИ, ПИТОМА ВАРТІСТЬ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ.
ANNOTATION
Udovenko V. A. EFFECTIVENESS POWER INDUSTRIALLY INCREASE CONCENTRATING COMPLEXES OF MINING ADVENTURE – Manuscript.
Thesis on competition scientific of a degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.14.01 - grid and energy complex, The institute of general power of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002
The thesis is devoted to development of methods and algorithms of automated management of technological processes of ore dressing combine on parameters of a power consumption on an example KGGMK “Krivorogstal”. In work the new approach to automated management of enrichment in conditions of payment for the electric power on one rate tarif, differentiated on zones of time develops. The main outcomes of work are transferred KGGMK “Krivorogstal” for use for want of transition of the enterprise on одноставочный the tariff, differentiated on zones of time.
Key words: POWER ENERGY USAGE, REGULATION, VOLTAGE, CONSUMERS-REGULATORS, SINGLE-RATE THE TARIFF, DIFFERENTIABLE ON ZONES OF TIME, SPECIFIC COST OF THE ELECTRIC POWER.
