автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Обоснование режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых

О'

Худайбердиев Шерзод Муртазаевич

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ. ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ В ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 02о 1011

Москва 2011

4854110

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Фащиленко Валерий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бабокин Г.И.; кандидат технических наук, доцент Благодаров Д.А.

Защита состоится февраля 2011 г. в /2. час. на заседании диссертационного совета Д212.128.09 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, д.б, ауд, 2Л*1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан января 2011 г.

Ведущее предприятие

ГШЦГП-ИГД им. А.А. Скочинского (Московская область, г. Люберцы)

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.Е. Шешко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В технологии подземного выщелачивания руда извлекается посредством избирательного перевода металла в технологическую жидкость в месте залегания руд при помощи закачивания в недра химических растворов по закачным скважинам. Для поднятия из скважин технологической жидкости применяют погружные насосы, подающие- жидкость на фильтры для первичного обогащения. Эксплуатация погружных насосов в откачных скважинах обусловлена рядом обстоятельств, связанных с переменным дебитом скважин, с высоким содержанием твердых частиц в составе перекачиваемой жидкости, которые вызывают абразивный износ лопаток насоса, а также с остановкой насосных установок по «сухому ходу» из-за отсутствия возможности контроля переменного притока жидкости в скважину и его согласования с подачей насоса. Эти обстоятельства, по данным Навоийского ГМК, вызывают до 12,5 % отказов находящихся в эксплуатации насосных агрегатов от общего их количества.

В настоящее время подача погружных насосов регулируется посредством дросселирования, что не позволяет устранить отрицательные факторы, в том числе повышенное электроснабжение, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов. Отсутствие возможности ретуширования режимов работы погружных насосов в функции переменного притока жидкости в скважину, из-за чего насосные агрегаты имеют значительное удельное электропотребление от 1 кВт*ч/м3 до 2,4 кВт*ч/м3 в зависимости от технологических параметров скважины. Повышение энергоэффективности решается за счет создания специальных режимов управления работой погружных насосных агрегатов средствами регулируемого электропривода.

Недостаточное научное обоснование режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых не позволяет устранить негативные факторы, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов, и обеспечить их энергоэффективное функционирование.

Таким образом, обоснование режимов управления работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых с учетом основных технологических параметров скважины является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка метода эпергоэффективного извлечения технологической жидкости на основе математических моделей и установление аналитических зависимостей для обоснования режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, направленных на снижение электропотребления и эффективную эксплуатацию.

Идея работы заключается в том, что для погружного насосного агрегата целесообразно обеспечить режим работы с минимальным статическим напором в зависимости от технологических параметров скважин.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались теории электропривода и гидравлики, методы теории автоматического управления и математического моделирования с использованием пакета при-.

кладных программ МаЙаЬ. Экспериментальные исследования производились в производственных условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых на Навоийском ГМК.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Взаимосвязь параметров электропривода насосного агрегата с технологическими параметрами скважины, позволяющие реализовать энергоэффективный режим работы.

2. Закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы работы электропривода погружных насосных агрегатов.

3. Математические модели структуры «технология - электропривод насосного агрегата», учитывающие переменный характер технологических параметров скважины и условия эксплуатации погружного насоса.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждаются корректным использованием апробированных методов математического моделирования; адекватностью математических моделей и экспериментальных данных, полученных в производственных условиях (максимальное расхождение в пределах 10%).

Паучная новизна полученных результатов исследования состоит:

- в разработке математических моделей для структуры «технология - электропривод погружных насосов»;

- в установлении закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы работы электропривода погружных насосных агрегатов;

- в установлении зависимостей параметров погружного насосного агрегата от угловой скорости электропривода.

Научное значение работы состоит в обосновании режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, выразившемся в разработке теории и моделей энергоэффективного функционирования электроприводов насосных агрегатов, на основе которых получена рациональная структура управления, обеспечивающая максимальную производительность скважины с минимальной энергоемкостью технологического процесса.

Практическое значение работы заключается в разработке:

- методики расчета основных параметров насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для структуры «технология - электропривод погружного насоса»;

- рекомендации по рациональной структуре управления электроприводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном потреблении электроэнергии.

Реализация результатов работы. Методика расчета основных параметров насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине в" технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для структуры «технология - электропривод погружного насоса» и рекомендации по рациональной структуре управления электро-

приводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном потреблении электроэнергии, приняты к реализации в Навоийском ГМК (Республика Узбекистан, Навоийская область).

Личпый вклад автора. Теоретические исследования режимов работы электроприводов погружных насосов при управлении с разомкнутым и замкнутым воздействием по уровню, жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых.

Разработка моделей рациональной системы управления электроприводом погружного насоса, учитывающих влияние геотехнологических параметров скважины и основных параметров насоса на режим работы электропривода.

Экспериментальные исследования режимов работы погружного насосного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом в условиях производственной деятельности подземного выщелачивания полезного ископаемого.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Республиканской научно-технической конференции «Истиклол» (с международным участием) «Современная техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2006); Международной научно-технической конференции «Современная техника и технологии горнометаллургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2010); на научных семинарах кафедры ЭЭГП МГТУ (2006-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, включая 1 статью, опубликованную в научном издании, рекомендованном ВАК Минобр-науки России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 73 наименований, включает в себя 41 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность работы, ее цель, идея, показана новизна научных положений, практическая ценность и реализация работы. Обоснована необходимость проведения исследований в области регулируемого электропривода погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых.

В первой главе рассматриваются техническая направленность и современное развитие электроприводов турбомашин в области регулирования их режимов работы. Обосновываются задачи исследования.

В исследование вопросов в области регулирования режимов работы насосных агрегатов большой вклад внесли ученные: Алехина В. Н., Барбасова В. М., Буралков Л.К., Ведерников В. А., Жильцов В. В., Зобов И. В., Карагодина Г. В., Контаутас Р.К., Кречина Г.С., Лезнов Б.С., Лысова О. А., Мшаоренко О.В., Маранец Е.А., Олейник В.А., Пасюк Л.А., Серебрякова Е. С., Солодовникова Ю. С. Смирнова Д.Н., Смирнов А.Ю, Сыромятников И.А., Федотов А В., Хом-ченко В. Г, Шубенков А.А. и др. При этом решены вопросы, связнные с исследованиями режимов работы электропривода при применении различных средств

управления, в том числе и с использованием частотно-регулируемого электропривода. Кроме того, решены вопросы моделирования процессов электромагнитных явлений в преобразователе частоты и асинхронном двигателе, исследованы режимы работы насосных установок при стабилизации давления в гидросистеме.

Анализ научных трудов и литературных источников в области энергосберегающих технологий насосных установок средствами электроприводов показывает, что одним из основных направлений повышения эффективности работы насосов является переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. Это направление в настоящее время интенсивно развивается во всём мире. Причиной этого являются два фактора: рост стоимости энергоносителей и достигнутые успехи в области силовых полупроводниковых приборов и микроэлектроники, следствием чего явилось создание надёжных и доступных по стоимости полупроводниковых преобразователей электрической энергии. Наиболее актуальным становится применение регулируемого электропривода в насосных установках, когда переменным является приток жидкости или режим водопотребле-ния. Внедрению регулируемого электропривода в насосных установках должны предшествовать экспериментально подтвержденные теоретические расчеты различных средств регулирования режима работы насосных установок, показывающие технические результаты и величину экономии энергии при регулировании скорости для конкретного механизма.

В настоящее время наибольшее распространение, применительно к насосным установкам, получил частотно-регулируемый электропривод.

Литературные источники указывают на значительную экономию электроэнергии при внедрении частотно-регулируемого электропривода для насосных установок, т.к. обеспечивается перемещение рабочей точки насоса по характеристике трубопровода, а не насоса. Соответственно, при регулировании насоса путем изменения частоты вращения обеспечивается минимально возможное энергопотребление насоса.

До настоящего времени в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых применяется нерегулируемый электропривод погружных насосных агрегатов с короткозамкнутым асинхронным электродвигателем, а управление напором и подачей осуществляется способами, связанными с большими потерями энергии. Анализ показал, что в данных насосных установках необходимо не только применять регулируемый электропривод, но и разработать рациональную систему управления электроприводом погружного насоса в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых.

Анализ состояния вопроса показал необходимость обоснования режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для обеспечения максимальной производительности с минимальной энергоемкостью процесса, для чего предусмотрено решение следующих основных задач:

1. Изучить статистические данные по фильтрации технологической жидкости в скважину и установить закономерности влияния притока на режимы работы погружного насоса.

2. Разработать модели функционирования погружных насосов при отсутствии и обеспечении регулируемых режимов работы средствами электропривода.

3. Разработать модель частотно-регулируемого электропривода насосного агрегата с учетом технологических параметров скважины и установить энергоэффективные режимы работы с максимальной производительностью и высокими эксплуатационными показателями.

4. Экспериментально проверить адекватность модели частотно-регулируемого электропривода погружного насоса.

5. Разработать рациональную структуру управления электропривода погружного насоса, обеспечивающего энергоэффективные режимы работы с максимально возможной производительностью процессов подземного выщелачивания полезного ископаемого.

Анализу технологических процессов и технического состояния электрооборудования погружных насосов при добыче полезных ископаемых методом подземного выщелачивания посвящена вторая глава диссертационной работы. Приведены методы и системы оценки технического состояния электрооборудования. Рассмотрена технология подземного выщелачивания полезных ископаемых и проведен анализ статистических данных по притоку жидкости в скважину. На основе проведенного анализа обоснована переменность притока жидкости в скважину, что объясняется особенностями движения раствора по горизонтальным слоям вмещающих пород и его фильтрационными свойствами. Работа насосных установок в данных условиях является энергетически невыгодным, так как приток раствора в скважину не соответствует подаче насоса. Кроме того, имеется опасность «сухого хода», который является аварийным состоянием насоса. Также было выявлено, что большая часть вышедших из строя насосов (63%) ежегодно выходит из строя по электрической части. Это объясняется работой насосов в агрессивной среде, отрицательно влияющей на электрооборудование насоса. Отрицательно влияют и другие факторы, такие как пусковой ток, сильная вибрация насоса во время пуска, т.к. насос находится в подвешенном состояние, что приводит к преждевременному износу кабеля, работа насоса при «сухом ходе», что приводит к перегреву оборудования из-за плохого охлаждения, некачественной электроэнергии и т.д. Кроме того, как правило, во всех скважинах наблюдается повышенный вынос песка, что приводит к преждевременному абразивному износу деталей и объясняет выход из строя насосов по механической части.

В третьей главе согласно поставленным задачам проведен структурный анализ режимов работа электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых. Разработана упрощенная математическая модель частотно-регулируемого электропривода для условий оценки энергетической эффективности в статических режимах функционирования. Структурная схема электропривода приведена на рисунке 1.

На основе напорной характеристики центробежного насоса и уравнения характеристики трубопровода

Н

-ед

Уу

Кч епч? К м 1

ртт+1 рт, и «►СНВ» 1-М)

О)

(1) (2)

Рисунок 1- Структурная схема частотно - регулируемого электропривода

где Нс - статический напор насоса (рисунок 2); Нф - фиктивный напор насоса; а -текущее значение угловой скорости насосной установки; ати - номинальная угловая скорость насосной установки; Няр- напор в начале трубопровода; гидравлическое фиктивное сопротивление насоса; 5- гидравлическое сопротивление трубопровода, получены аналитические зависимости подачи, напора, потребляемой мощности и момента статического сопротивления от угловой скорости насоса при переменном притоке жидкости в скважину:

нс

"н!

е = е.

я„

\2

а

со..

Я,

Нф-Нс

я.

( V а

н = нс+(ниом-нс)-

-н.

У® нам }

нф-нс

р-

р = -

м„ =

\ 2

а

-Я,

НОМ У

ЯЛ

Яс+(я„0^яс)-

а

-н.

ном )

102-37«

Р-6-Я-103

(3)

(4)

(5)

(6) (7)

где С>щ] -приток жидкости в скважину; (?нои - номинальная подача насоса; 0 - текущая подача насоса; Нти - номинальный напор насоса; Н - текущий напор насоса; Птс ■ - КПД насоса и электропривода,(= ■ т]пч), ^ -КПД электродвигателя; цт - КПД преобразователя частоты.

Разработана математическая модель, устанавливающая связь между моделью частотно-регулируемого электропривода (рисунок 1) и основными параметрами насосного агрегата (3), (4), (5), (б), (7), которая представлена в виде структурной схемы на рисунке 3.

Для определения технологических параметров скважины - статического уровеня жидкости в скважине и глубины установки насоса - на основании выражений (1), (2) получены аналитические зависимости этих величин от переменного притока жидкости в скважину и текущего напора насоса

Рисунок 2 - Схема скважины с погружным насосом

н - н

я. =

е,

в.

в

н - я

Н - Н ур + ■

1 ■

(8)

(9)

Рисунок 3 - Структурная схема частотно-регулируемого насосного агрегата

Используя зависимость (8) и структурную схему частотно-регулируемого насосного агрегата (рисунок 3), разработана математическая модель, учитывающая статический уровень жидкости в скважине (статический напор по величине равен

статическому уровню жидкости в скважине). Модель представлена в виде структурной схемы на рисунке 4.

Рисунок 4- Структурная схема частотно-регулируемого насосного агрегата со стабилизацией уровня жидкости в скважине

На основе зависимости (9) и структурной схемы (рисунок 3) разработана математическая модель, учитывающая глубину установки насосного агрегата (пред-

агрегата при разомкнутой системе управления с учетом глубины установки насосного агрегата

Согласно поставленным задачам и с целью определения рационального режима работы погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых разработана методика анализа режимов работы электропривода насосной установки (рисунок 6). Согласно методике и на основе вышеприведенных зависимостей проведен анализ режимов работы погружных насосов при разомкнутой (рисунок 7-9) и замкнутой (рисунок 9-11) системе управления по уровню жидкости в скважине, результаты которых приведены в виде графических зависимостей.

Анализ влияния плотности перекачиваемой жидкости на потребляемую мощность при разомкнутой системе управления (рисунок 7) показал, что при увели-

чении плотности жидкости потребляемая мощность растет пропорционально и изменяется по линейному закону.

Рисунок 6 - Структура методики анализа режимов работы насосной установки

950 1050 1150 1250 1350

),0025 + 0,2125 плотность перекачиваемой жидкости, кг/мЗ

Р? = 0,9999

Рисунок 7- Зависимость потребляемой мощности от плотности перекачиваемой жидкости в системе с разомкнутым воздействием по уровню жидкости

Анализ влияния статического уровня жидкости в скважине на потребляемую мощность (рисунок 8) показывает, что при изменении уровня жидкости в скважине потребляемая мощность меняется по линейному закону. Для рационализации режима работы погружных насосов с энергетической точки зрения требуется стабилизация уровня жидкости в скважине на максимально возможных высоких отметках. Это подтверждает необходимость применения регулируемого электропривода со стабилизацией уровня жидкости в скважине.

Исследования влияния глубины установки насосного агрегата и уровня жидкости над насосом на потребляемую мощность (рисунок 9) выявили, что при сис-

теме управления с разомкнутым воздействием по уровню жидкости в скважине потребляемая мощность изменяется в зависимости от глубины установки насосного агрегата и уровня жидкости над насосом по линейному закону.

Р = 0,017Нс + 1.6131 _

г „ Статический уровень жидкости в скважвпе, м

Рисунок 8- Зависимость потребляемой мощности от статического уровня жидкости в скважине в системе с разомкнутым воздействием по уровню жидкости

Кроме того, при данной системе управления с возрастанием глубины установки насосного агрегата и уровня жидкости над насосом возрастает потребляемая мощность, что подтверждает необходимость применения системы управления со стабилизацией уровня жидкости с целью установки насосного агрегата на минимально возможную глубину.

1-при Нур=10 м; 1-при 20 м; 3-при Я№=30 м; 4-при Н№ =40 м; Рисунок 9 - Зависимость потребляемой мощности от глубины установки насоса и уровня жидкости над насосом в системе с разомкнутым воздействием по уровню

жидкости

Согласно разработанной методике и с целью сравнения двух систем управления электроприводом погружного насоса проводится второй этап анализа с замкнутой системой управления по уровню жидкости в скважине.

Анализ зависимости потребляемой мощности от плотности перекачиваемой жидкости (рисунок 10) показывает, что потребляемая мощность при применении регулируемого электропривода со стабилизацией уровня жидкости в скважине

зависит от плотности перекачиваемой жидкости и изменяется по линейному закону.

Л

Й о аз 3

19

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0

950

Р = 0,0027 - 0,0038

1000

1050

1100

1150

1200

Плотность жидкости, кг/мЗ

1250

1300

Рисунок 10 - Зависимость потребляемой мощности от плотности перекачиваемой жидкости в структуре со стабилизацией уровня жидкости в скважине

Для анализа влияния статического уровня жидкости в скважине на потребляемую мощность, при системе управления со стабилизацией уровня жидкости, используются зависимости, приведенные выше (3), (4), (5), (6), (8). Анализ зависимостей показывает, что статический уровень жидкости в скважине остается постоянным из-за наличия стабилизации по уровню. Соответственно, постоянной величиной является и потребляемая мощность. Кроме того, обеспечивается такой режим, при котором подача насоса строго соответствует притоку жидкости в скважину. Это доказывает преимущество режима работы погружных насосов со стабилизацией уровня жидкости в скважине по сравнению с разомкнутой системой управления.

Исследование влияния глубины установки насосного агрегата на потребляемую мощность показало, что глубина установки насосного агрегата при стабилизации уровня жидкости в скважине не влияет на потребляемую мощность насосной установки (рисунок 11), т.к. система стабилизации уровня жидкости в скважине обеспечивает максимально возможную неизменную величину уровня. Соответственно, при неизменном статическом напоре глубина установки насосного агрегата не влияет на величину потребляемой мощности.

По результатам проведенных анализов можно утверждать, что для режимов работы с переменным притоком технологической жидкости в откачную скважину максимальная энергоэффективность обеспечивается структурой управления частотно-регулируемого электропривода погружных насосов с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине. Анализ установленных зависимостей для структуры управления с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине показал, что обеспечивается строгое соответствие между притоком технологической жидкости в откачную скважину и подачей погружного насоса, т.е. обеспечивается режим работы с максимально возможной производительностью в технологии подземного выщелачивания полезного ископаемого. Кроме того, установлено, что структура управления с замкнутой цепью воздейст-

вия по уровню жидкости в скважине улучшает эксплуатационные показатели погружных

£ з -5 о а 3 2,5 о и2 V а 5 1,5 V в. н й ^ 4 Р = 2,735

30

0 6 0 80 1< Глубина установки и зо 1; асосного го ь 1грегата,» Ю 1!

Рисунок 11 - Зависимость потребляемой мощности от глубины установки насосного агрегата в структуре со стабилизацией уровня жидкости в скважине насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых. Возможность установки погружного насоса, в этом случае, на минимальный уровень жидкости над насосным агрегатом исключает режим «сухого хода», минимизирует абразивный износ лопаток насоса вследствие его удаленности от дна скважины, являющейся источником твердых частиц при движении технологической жидкости.-Кроме того, экономится кабельная продукция.

В четвертой главе на основе структурных схем, приведенных па рисунках 3,4,5, разработаны визуальные модели с использованием программного продукта Ма&аЬ в среде 8шш1тк. При этом модели построены таким образом, чтобы обеспечивать задание различных исходных данных для возможности моделирования разных насосов с различными параметрами перекачиваемой жидкости и разной высотой подъема жидкости.

На основе структурной схемы, приведенной на рисунке 5, разработана визуальная модель частотно-регулируемого электропривода насосного агрегата с разомкнутым воздействием по уровню жидкости в скважине с учетом глубины установки насоса. Функциональная схема модели насосного агрегата с численными значениями для насоса фирмы ОШЖОРОБ типа 8Р8А-44 приведена на рисунке 12.

На базе структурной схемы (рисунок 4) разработана визуальная модель частотно-регулируемого насосного агрегата со стабилизацией уровня жидкости в скважине. Функциональная схема модели насосного агрегата с численными значениями для насоса фирмы ОИЖОРОЗ типа БР8А-44 приведена на рисунке 13. Модель может быть использована для любого насосного агрегата при соответствующих исходных данных, вносимых в модель.

Разработанные визуальные модели с разомкнутой и замкнутой системой управления электроприводом погружных насосов позволяют реализовывать различные задачи, в том числе и определять зависимость потребляемой мощности от глубины установки насосного агрегата.

я»« •«»>•• '—1 «ть^! гП—I ей.

Ч' ') ФикгмвныЯ напор « I м [

с^Г

Номинальная угловая скорость | |

электродвигателя сонм«, род/с \_Г

Паспортом (номинальная) величина подачи насос* (^шы, м'/с

Паспортный (номинальный) напор насосд 11мм, м | ч» [■

Номинальный КПД насосе г|нм [ <ы

Ыомкнапьный КПД насосного агрегата, т]шм*т)>п [ ел |-

Пяотность перекачиваемой жидкости р, кг/'м3 | »м [• •

Уровень жидкости над насосным I и I агрегатом Нур.д*

Приток жидкости в скважину, Опр, к^/с [««'»[•

* —Угловая скорость, рад/'с

I------яст") Потребляемая мощность

насосной установкой, кВт

ШрЧг»

¡1---7У?У[ 1 Статичео&й уровень

жидкости в скважине, м

Рисунок 12 - Функциональная схема модели насосного агрегата при разомкнутой системе управления с учетом глубины установки насоса

Потребивши ыоитость насосной

Момент сгептсхого солрогвалсияе, Нм

Уровень жидкости ни —' насосным »грегятом, л»

Рисунок 13 - Функциональная схема модели частотно-регулируемого насосного агрегата со стабилизацией уровня жидкости в скважине

В пятой главе разработана методика экспериментальных исследований частотно-регулируемого электропривода погружного насоса в технологам подземного выщелачивания полезных ископаемых и согласно данной методике проведены экспериментальные исследования.

Исследования показали уменьшение количества твердых частиц в перекачиваемой жидкости при плавном пуске (рисунок 14), что дает основание для прогнозирования уменьшения абразивного износа лопаток.

Рисунок 14 - Зависимость содержания твердых частиц в жидкости от времени пуска насоса по данным экспериментальных исследований

Результаты экспериментальных исследований позволили оценить адекватность полученной модели (рисунок 3). С этой целью сопоставляются параметры, полученные с использованием модели, и параметры, полученные при экспериментальных исследованиях. Результаты приведены на рисунке 15.

н ы 8 - 6

О 0 я 7 ■ 2

з I \

S ь 5. \

«.

g И 4

Я J " .5 2 .

ё. 1 -

Р" 1

Н Wm = 1,1305 R2 = 0,í Q-0,9234 3966 п одача на coca, мЗ Í4 7 Wa = 0,98620- 0,21 R2 = 0,9956

1-зависимость по результатам моделирования;

2-зависимость по экспериментальным данным; 3 -линии тренда Рисунок 15 - Зависимости потребляемой электроэнерпш от производительности насоса при моделировании и экспериментальных исследованиях

Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных исследований показало, что расхождение составляет 7,8%. Тем самым подтверждается адекватность разработанной модели насосного агрегата с разомкнутой системой управления по уровню жидкости в скважине в условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых. Это позволяет производить оценку энергоэффективности насосного агрегата на основе разработанных моделей электроприводов насосных агрегатов с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине.

Проведена оценка эффективности системы управления со стабилизацией уровня жидкости в скважине. Для оценки эффективности данной системы необ-

ходимо сопоставить параметры, полученные при экспериментальных исследованиях с частотно-регулируемым электроприводом, и параметры, полученные в результате моделирования частотно-регулируемого электропривода со стабилизацией уровня жидкости в скважине (рисунок 4) при одинаковых параметрах насоса и технологической жидкости. Результаты исследований приведены на рисунке 16.

Анализ параметров модели и графических зависимостей показывает, что при стабилизации уровня жидкости в скважине, в частности на отметке 67 метров, потребляемая электроэнергия зависит только от количества притока жидкости. С увеличением притока увеличивается угловая скорость насосного агрегата, напор и подача насоса и потребляемая электроэнергия. Подача насоса строго соответствует притоку жидкости, поэтому потребляемая электроэнергия соответствует минимально необходимой величине. В этом факторе состоит эффект энергосбережения. Анализ показывает, что при применении системы управления со стабилизацией уровня жидкости в скважине экономится электроэнергия как минимум на 18%.

1- зависимость по экспериментальным данным;

2- зависимость по результатам моделирования; 3- линии тренда. Рисунок 16 - Графические зависимости потребляемой электроэнергии от подачи насоса при моделировании со стабилизацией уровня жидкости в скважине и для экспериментальных исследований

На основании структурных схем рисунков 3,4,5 разработана математическая модель рациональной системы управления, представленная в виде синтезированной структурной схемы, в состав которой входит частотно-регулируемый насосный агрегат и технологические параметры откачной скважины в виде глубины установки насоса, уровня жидкости над насосом и цепи обратной связи по уровню жидкости в скважине (рисунок 17).

-ед

1/эу

Цу

рТт+1

м

-иоу

к*

"С

я, =¥¡(2,я)

Нур

II - £>(«)'

33

Рисунок 17 - Синтезированная структурная схема частотно-регулируемого насосного агрегата с учетом глубины установки насоса и с обратной связью по уровню

жидкости в скважине На основании синтезированной структурной схемы реализуется визуальная модель, представленная на рисунке 18. Модель позволяет исследовать различные режимы работы электропривода при рациональной системе управления. Результаты моделирования при переменном притоке жидкости в скважину приведены в виде графических зависимостей на рисунках 19-22.

' ^ Углом* скорости раС/с

ЦП Подача мою, ¿/с

Момент статического солротивлеям, Им

Н^гап Стабмюируеыы! " { г ■ ■ — [Уровеньжидкости

Рисунок 18 - Визуальная модель частотно-регулируемого насосного агрегата с учетом глубины установки насоса и с обратной связью по уровню жидкости в скважине

Анализ влияния притока жидкости в скважину на подачу насоса (рисунок 19) при данной системе управления показывает, что разработанная система управления обеспечивает подачу насоса в точном соответствии с притоком жидкости. Такой режим работы насосного агрегата обеспечивает минимальное электропотребление, так как откачка жидкости соответствует притоку. Кроме того, исключается возможность режима «сухого хода», так как стабилизируется уровень жидкости в скважине.

0 = Опр 1

0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 приток мЗ/с

Рисунок 19 - Зависимость подачи насоса от притока жидкости в скважину Исследование влияния притока жидкости в скважину на напор насоса (рисунок 20) при рациональной системе управления показало, что при увеличении притока напор насоса увеличивается по линейному закону, что подтверждает линеаризацию модели частотно-регулируемого электропривода погружного насоса.

приток, мЗ/с

Рисунок 20 - Зависимость напора насоса от притока жидкости в скважину Потребляемая мощность, как видно из графической зависимости (рисунок 21) зависит от притока жидкости в скважину и изменяется по близкому к линейному закону, что обосновывает энергоэффективность режима работы погружного насоса при рациональной системе управления.

Исследование влияния притока жидкости в скважину на статический уровень жидкости и глубину установки насосного агрегата (рисунок 22), показывает, что уровень жидкости в скважине стабилизирован на неизменной величине при переменном притоке, что обосновывает энергоэффективный режим работы погружного насоса, при котором исключается режим работы «сухой ход». Кроме того, обосновывается установка насоса на минимально возможную глубину.

пряток, и31с

Рисунок 21- Зависимость потребляемой мощности насоса от притока жидкости в скважину

80 70

ы 60

ЕЙ 50 £ 40

ЕЛ

О

Я

У *

3 /

1

2 /

/

0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 приток, мЗ/с

Рисунок 22 - Зависимость статического напора (1), уровня жидкости в скважине (2), глубины установки насосного агрегата (3) от притока жидкости в скважину

Технико-экономический расчет внедрения рациональной системы управления на одном добычном блоке показал следующее:

- капитальные затраты - 477750 руб. / год;

- снижение затрат по электроэнергии -490187 руб. /год;

- дисконтированный срок окупаемости - 1,09 года;

- ставка дисконта - 12,5 %.

Таким образом, сопоставляя затраты на выполнение проекта и его экономический эффект, можно сделать вывод о целесообразности его внедрения, так как срок его окупаемости составляет менее трех лет при дисконте в 12,5%.

Заключение

В диссертационной работе дано навое решение научной задачи, состоящей в обосновании режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, что позволит повысить энер-

неэффективность извлечения технологической жидкости с высокими эксплуатационными показателями на основе выбора рациональной структуры управления.

Основные научные выводы и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Установлено, что притоки технологической жидкости в откачную скважину происходят по случайному закону, вследствие чего, при отсутствии регулирования режимов работы погружных насосов, в соответствии со статистическими данными, наблюдается повышенное электропотребление и низкая наработка на отказ насосных агрегатов.

2. Экспериментальными исследованиями в производственных условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых определено, что, в условиях отсутствия регулирования режимов работы погружных насосов, имеются резервы экономии потребляемой электроэнергии, составляющие как минимум 18%.

3. Разработаны математические модели функционирования электропривода погружных насосов, учитывающие переменные технологические параметры от-качной скважины, позволяющие определять потребленную электроэнергию для различных режимов работы.

4. На основе анализа установленных зависимостей выявлен ряд закономерностей влияния технологических параметров откачной скважины на энергоэффективные режимы работы погружных насосов. В частности, установлено, что максимальная энергоэффективность обеспечивается в скважинах с минимальным статическим уровнем технологической жидкости.

5. Установлено, что для режимов работы с переменным притоком технологической жидкости в откачную скважину максимальная энергоэффективность обеспечивается структурой управления частотно-регулируемого электропривода погружных насосов с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине.

6. Анализ установленных зависимостей для структуры управления с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине, подтвержденный компьютерным моделированием, показал, что обеспечивается строгое соответствие между притоком технологической жидкости в откачную скважину и подачей погружного насоса, т.е. обеспечивается режим работы с максимально возможной производительностью в технологии подземного выщелачивания полезного ископаемого.

7. Определено, что структура управления с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине улучшает эксплуатационные показатели погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых. Возможность установки погружного насоса, в этом случае, на минимальный уровень жидкости над насосным агрегатом исключает режим «сухого хода», минимизирует абразивный износ лопаток насоса вследствие его удаленности от дна скважины, являющегося источником твердых частиц при движении технологической жидкости. Кроме того, экономится кабельная продукция и другие материальные средства.

8. Предложена рациональная структура управления электроприводом погружного насосного агрегата, обеспечивающая максимальную производитель-

ность при минимальной энергоемкости технологического процесса подземного выщелачивания полезных ископаемых.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Худайбердиев Ш.М., Махмудов A.M., Мирзаев М.Ш. Способ улучшения контроля работы погружных насосов// Современная техника и технология горнометаллургической отрасли и пути их развития: Материалы республиканской научно-технической конференции «ISTIKLOL» с международным участием. 28-30 сентября 2006г.- Навои, 2006.- С. 268-271.

2. Худайбердиев Ш.М. Анализ применения частотно регулируемого электропривода для погружных насосов//Горный вестник Узбекистана (научно-технический и производственный журнал). - 2009. - №2 - С. 93-94.

3. Худайбердиев Ш.М., Эгамбердиев И.П., Абдуазизов H.A. Разработка структурной схемы электропривода погружного насосного агрегата и определение её параметров//Горный вестник Узбекистана (научно-технический и производственный журнал). - 2010.- №3. - С. 107-110.

4. Худайбердиев Ш.М., Тошов Б.Р., Тарасов A.A., Кахаров С.К. Анализ экспериментальных исследований по инструментальному обследованию режимов погружного насоса серии SP фирмы GRUNFOS с регулируемым и нерегулируемым электроприводом в горно-геологических условиях Навоийского ГМК// Современная техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития: Матриалы международной научно-технической конференции. 12-14 мая 2010г.- Навои, 2010,- С. 204-206.

5. Фащиленко В.Н., Худайбердиев Ш.М. Энергоэффективное управление электроприводом погружного насосного агрегата в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых//Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2010. - №12. - С. 84-86.

Подписано в печать f3-.Pt. ¿О/'/'/, Формат 60x90/16

Объем 1 пл. Тираж 100 экз. Заказ № тУ«?

ОИУП Московского государственного горного университета. Москва. Ленинский проспект, 6.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ТЕХНИЧЕСКАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ И СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТУРБОМАШИН.

1.1 Основные тенденции развития электроприводов насосных установок.

1.2 Анализ энергосберегающих технологий? средствами электроприводов насосных установок.

1.3 Анализ методов и средств управления режимами работы электроприводов насосных установок.

1.4 Постановка задач исследования.

2 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ ПРИ'ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ МЕТОДОМ ПОДЗЕМНОГО

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.

2.1 Методы и системы оценки технического состояния электрооборудования.

2.2 Технология подземного выщелачивания полезных ископаемых и анализ статистических данных по притоку жидкости в скважину.

2.3 Статистический анализ функционирования электрооборудования погружных насосов.

2.4 Выводы.

3 СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ.

3.1 Обоснование и выбор математической модели для структуры «технология - электропривод погружных насосов».

3.1.1 Методология разработки математической модели для структуры «технология - электропривод погружных насосов».

3.1.2 Разработка математической модели частотно-регулируемого электропривода.

3.1.3 Определение математических параметров насоса при переменной угловой скорости электропривода.

3.1.4 Разработка математической модели насосного агрегата в режиме стабилизации уровня жидкости.•.

3.1.5 Разработка математической модели насосного агрегата с учетом глубины установки насоса.

3.2 Разработка методики анализа режимов работы электроприводов погружных насосов.

3.3 Анализ режимов работы погружных насосов при регулируемом электроприводе с разомкнутым воздействием по уровню жидкости в скважине.

3.4 Анализ режимов работы погружных насосов при регулируемом электроприводе со стабилизацией уровня жидкости в скважине.

3.5 Выводы.

4 ВИЗУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ МАТЬАВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСНОГО АГРЕГАТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ

УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Визуальное моделирование в среде Ма^аЬ частотно-^ регулируемого электропривода насосного агрегата с разомкнутым

1 воздействием по уровню жидкости в скважине.

4.2 Визуальное моделирование частотно-регулируемого

4 электропривода со стабилизацией уровня,жидкости в скважине:.

4.3 Визуальное моделирование частотно-регулируемого электропривода с учетом глубины установки насоса при разомкнутом воздействии по уровню жидкости в скважине.

1 4.4 Выводы.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 5 ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ'И РАЗРАБОТКА

РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ.

1 5.1 Методика экспериментальных исследований частотно* регулируемого электропривода погружного насоса. ч 5.2 Экспериментальные исследования частотно-регулируемого ^ электропривода насосного агрегата в условиях Навоийского ГМК. 101 5.3 Проверка адекватности модели частотно-регулируемого с электропривода с разомкнутым воздействием по уровню жидкости г в скважине и оценка энергетической эффективности.

5.4 Разработка рациональной структуры управления электроприводом погружного насоса, обеспечивающей максимальную производительность при минимальной энергоемкости технологического процесса.

5.5 Технико- экономическое обоснование применения рациональной системы управления режимами работы электроприводов погружных насосных агрегатов.

5.6 Выводы.

Актуальность работы. В технологии подземного выщелачивания руда извлекается' посредством избирательного перевода металла в технологическую жидкостью месте залегания руд при помощи закачивания в недра химических, растворов по закачным скважинам. Для поднятия из скважин технологической жидкости применяют погружные насосы, подающие жидкость на фильтры для первичного обогащения. Эксплуатация погружных насосов в откачных скважинах обусловлена рядом обстоятельств, связанных с переменным дебитом скважин, с высоким содержанием твердых частиц в составе перекачиваемой жидкости, которые вызывают абразивный износ лопаток насоса, а также" с остановкой насосных установок по-«сухому ходу» из-за отсутствия возможности контроля переменного притока жидкости в скважину и его согласования с подачей насоса. Эти обстоятельства, по данным Навоийского ГМК, вызывают до 12,5 % отказов находящихся в эксплуатации насосных агрегатов от общего их количества.

В настоящее время подача погружных насосов регулируется посредством дросселирования, что не позволяет устранить отрицательные факторы, в том числе повышенное электроснабжение, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов. Отсутствие возможности регулирования режимов работы погружных насосов в функции переменного притока жидкости в скважину, из-за чего насосные агрегаты имеют значительное удельное электропотребление от 1

3 3 кВт*ч/м до 2,4 кВт*ч/м в зависимости от технологических параметров скважины. Повышение энергоэффективности решается за счет создания специальных режимов управления работой погружных насосных агрегатов средствами регулируемого электропривода.

Недостаточное научное обоснование режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых не позволяет устранить негативные факторы, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов, и обеспечить их энергоэффективное функционирование.

Таким образом, обоснование режимов управления работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых с учетом основных технологических параметров»скважины является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка метода энергоэффективного извлечения, технологической жидкости на основе математических моделей и установление аналитических зависимостей для обоснования режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, направленных на снижение электропотребления' и эффективную эксплуатацию.

Идея- работы, заключается, в том, что для - погружного насосного агрегата целесообразно обеспечить ,режим работы с минимальным статическим, напором в зависимости от технологических параметров скважин.

Методы исследований. При выполнении диссертационной, работы использовались теории электропривода и гидравлики, методы теории автоматического управления и математического моделирования с использованием пакета прикладных программ МаЙаЬ. Экспериментальные исследования/производились в производственных условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых на Навоийском ГМК.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Взаимосвязь параметров электропривода насосного агрегата с технологическими параметрами скважины, позволяющие реализовать энергоэффективный режим работы.

2. Закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы работы электропривода погружных насосных агрегатов.

3. Математические модели структуры «технология — электропривод насосного агрегата», учитывающие переменный характер технологических параметров скважины и условия эксплуатации погружного насоса.

I {

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждаются корректным использованием апробированных методов математического-моделирования; адекватностью математических моделей-и, экспериментальных данных, полученных в производственных условиях ( максимальное расхождение1 в пределах 10%): .

Научная новизна полученных результатовисследованиясостоит:

- в разработке математических моделей4 для структуры «технология.* — электропривод погружных насосов»;

- в установлении закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы^'работы, электропривода погружных насосных агрегатов;

- в .установлении зависимостей» параметровшогружногошасосного агрегата от угловою скорости электропривода.

Научное значение работы состоит в обосновании режимов5работы электроприводов погружных насосов-в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, выразившемся в разработке теории и моделей энергоэффективного функционирования!Электроприводов насосных агрегатов^ на, основе которых получена рациональная структура управления; обеспечивающая максимальную производительность скважины с минимальной энергоемкостью технологического процесса.

Практическое значение работы^заключается в разработке:

- методики расчета основных параметров насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воздействия^по уровню жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для: структуры «технология — электропривод погружного насоса»; .

- рекомендации по рациональной структуре управления, электроприводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном потреблении электроэнергии.

Реализация результатов работы. Методика расчета основных параметров, насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воз действия по уровню жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для структуры «технология - электропривод погружного насоса» и рекомендации по рациональной структуре управления1 электроприводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном.потреблении электроэнергии, приняты к реализации в Навоийском ГМК (Республика Узбекистан, Навоийская область).

Апробация работы. Основные положения и результаты^ диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Республиканской научно-технической конференции «Истиклол» (с международным участием) «Современная техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2006); Международной^ научно-технической конференции «Современная техникам и технологии- горнометаллургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2010); на научных семинарах кафедры ЭЭГП МГГУ (2006-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, включая 1 статью, опубликованную в научном издании, рекомендованном ВАК Ми-нобрнауки России.

Структура и объем» диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы'из 73 наименований, включает в себя 41 рисунков и 19 таблиц.

5.6 Выводы

1. Разработана методика экспериментальных исследований применения частотно-регулируемого электропривода на погружных насосах в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых. Методика позволяет структурировать порядок экспериментальных исследований с наибольшей эффективностью и минимальными затратами времени.

2. Результаты экспериментальных исследований частотно-регулируемого электропривода показывает резервы экономии потребляемой мощности насосным агрегатом при переменном притоке жидкости в скважину и< изменении статического напора.

3. Доказано, что режим плавного пуска электропривода насосного агрегата существенно влияет на содержание твердых частиц, а следовательно, на уменьшение абразивного износа лопаток.

4. Результаты экспериментальных исследований позволили установить адекватность теоретических и экспериментальных исследований с расхождением результатов в пределах 7,8%.

5. При проведении оценки эффективности системы управления со стабилизацией уровня жидкости в скважине выявлено, что система управления обеспечивает энергоэффективный режим работы насосного агрегата; с экономией электроэнергии как минимум 18 % в условиях Навоийского ГМК.

6. Разработана рациональная структура управления электроприводом погружного насоса, обеспечивающая максимальную производительность при минимальной энергоемкости технологического процесса. Система управления исключает режим «сухого хода» и пескование скважин.

7. Технико-экономическая оценка применения рациональной * системы управления электроприводами погружных насосных агрегатов в условиях Навоийского ГМК выявило резерв экономии электроэнергии в среднем 23.7% при сроке окупаемости энергосберегающего проекта 1,09 года.

Заключение

В диссертационной работе дано навое решение научной задачи, состоящей в обосновании режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, что позволит повысить энергоэффективность извлечения технологической жидкости с высокими эксплуатационными показателями на основе выбора рациональной структуры управления.

Основные научные выводы и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Установлено, что притоки технологической жидкости в откачную скважину происходят по случайному закону, вследствие чего, при отсутствии регулирования режимов работы погружных насосов, в соответствии со статистическими данными, наблюдается повышенное электропотребление и низкая наработка на отказ насосных агрегатов.

2. Экспериментальными исследованиями в производственных условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых определено, что, в условиях отсутствия регулирования режимов работы погружных насосов, имеются резервы экономии потребляемой электроэнергии, составляющие как минимум 18%.

3. Разработаны математические модели функционирования-электропривода погружных насосов, учитывающие переменные технологические параметры откачной скважины, позволяющие определять потребленную электроэнергию для различных режимов работы.

4. На основе анализа установленных зависимостей выявлен ряд закономерностей влияния технологических параметров откачной скважины на энергоэффективные режимы работы погружных насосов. В частности, установлено, что максимальная энергоэффективность обеспечивается в скважинах с минимальным статическим уровнем технологической жидкости.

5. Установлено, что для режимов работы с переменным притоком технологической жидкости в откачную скважину максимальная энергоэффективность обеспечивается структурой управления частотно-регулируемого электропривода погружных насосов с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине.

6. Анализ установленных зависимостей для структуры управления с замкнутой цепью воздействия по уровню»жидкости в скважине; подтвержденный компьютерным моделированием, показал, что обеспечивается строгое соответствие между притоком' технологической жидкости в откачную скважину и подачей погружного насоса, т.е. обеспечивается режим работы с максимально возможной производительностью в технологии подземного выщелачивания полезного ископаемого.

7. Определено, что структура управления с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине улучшает эксплуатационные показатели погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых. Возможность установки погружного насоса, в этом случае, на минимальный уровень жидкости над насосным агрегатом исключает режим «сухого хода», минимизирует абразивный износ лопаток насоса вследствие его удаленности от дна скважины, являющейся источником твердых частиц при движении технологической жидкости, и, кроме этого, экономится кабельная продукция и другие материальные средства.

8. Предложена рациональная структура управления1 электроприводом погружного насосного агрегата, обеспечивающая максимальную производительность при минимальной энергоемкости технологического процесса подземного выщелачивания полезных ископаемых.

1. Бабокин Г.И. Энергосбережение в насосных станциях водоотлива средствами регулируемого электропривода// Докл. на научном симпозиуме "Неделя горняка - 2005". (Горн, инф.-анал. бюл.) 24-28 январь 2005г. - Москва,- Изд-во МГТУ, 2005. - С. 305-306.

2. БелыповП., Петухов С. Частотно-регулируемый» электропривод путь к повышению эффективности производства. —М.: Электроцех, 2005. - С. 33-36.

3. Буралков JI.K., Пасюк JI.A. Математическое моделирование частотно-регулируемых электроприводов // Вестник вузов. 2006. - №2. - С. 200-203.

4. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Ребенков Е.С. Исследование частотного пуска асинхронного электропривода горных машин // Изв. вузов. Электромеханика.- 1993. № 1. - С. 92-97.

5. Бабокин Г.И., Щуцкий В.И., Серов В .И. Частотно-регулируемый электропривод горных машин и установок. — M.f: РХТУ им. Д.И:Менделеева, 1998. — 240 с.

6. Браславский И.Я., Зюзев A.M., Костылев-A.B. Анализ энергосберегающих режимов работы системы ТПН-АД // Труды IIb Междунар. (XIV Всерос.) науч.-техн. конф. "АЭП-2001" 12-14 сентября12001 г. Н. Новгород, 2001. - С. 215-216

7. Борисов Б.Д.,.Костюк В.С, Фащиленко В.Н. Частотнотоковое управление асинхронным электродвигателем привода добычных машин// Горный журнал (известие высших учебных заведений). 1981. - №8 - С. 95-97.

8. Башилов A.M. Современный энергосберегающий регулируемый электропривод. М.: Вести ВИЭСХ, 2005. - С.131-138.

9. Ведерников В.А., Лысова O.A., Кречина Г.С., Смирнов А.Ю. Разработкаматематической модели частотно-регулируемого электропривода погружного насосаИ Электротехника. — 2006. №4. — С. 24-27.

10. Ведерников В.А., Лысова O.A. Исследование основных параметров процессов в электродвигателе погружной центробежной установки при частотном регулировании его скорости// Горный журнал (известие вузов).- М.: 2005. -№6.- С.96-100

11. Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988.

12. Жильцов В.В., Федотов A.B. Математическое моделирование электропривода погружного насоса // Электрооборудование. — 2006. №66. - С.184-185.

13. Зобов И.В, Олейник В.А. Преобразователь частоты дань моде и источник проблем // Теплоэнергоэффективная технология. 2007. - №2. С.6-11.

14. Ильичев А.С., Надеев А.И.,.Яковлев В.Г. Обобщенный критерий качества1 частотных преобразователей// Северно-кавказского1 регионального технологического института // Вестник научных трудов.- 2006. № 21 — С.28-31.

15. Кирюхин В.П., Санталов A.M., Хоцянова О.Н., Хоцянов И.Д. Вентильные электроприводы для центробежных насосов // Вестник МЭИ. -2007. №3. — С.21-26.

16. Корнеев С.С. Разработка и исследование асинхронного электропривода с использованием каскадно-частотного управления: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Липецкий гос. техн. ун-т. Липецк, 2002. - 16 с.

17. Костюк B.C., Петров В.Л., Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод дымососов для технологии "Углегаз" // Сб. научн. трудовМГИ: М.: МГИ, 1988.-С. 34-36.

18. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках.- М.:Энергоатомиздат, 2006 г.- 360 с.

19. Лезнов Б.С. Результаты исследования индукторных муфт скольжения в системе регулирования центробежных насосов // Сб. кратких докладов и сообщений на совещание 22-25 февраля 1965 г. Москва, Союзводоканал НИИ-проект. 1965.

20. Лезнов Б.С. Электромагнитные муфты скольжения в природе центробежных насосов // Материалы совещания молодых специалистов, ноябрь 1965г. -Москва, ВНИИ ВОДГЕО, 1965.

21. Лезнов Б.С. Рекомендации по применению регулируемого электропривода в системах автоматического управления водопроводных и канализационных насосных установок. М.: ВНИИ ВОДГЕО: 1987.

22. Лезнов Б.С. Методические рекомендации по приближенному расчету эффективности применения регулируемого электропривода в насосных установках систем водоснабжения. М.: ВИЭСХ, 1980.

23. LIONESCU GHEORGHE-CONSTANTIN. Использование преобразователей частоты для регулирования частоты вращения насосов// Acta Electrotehn. -2005.-№4.-С 188-190.

24. Мелентьев^ Л.А. Системные исследования в энергетике. — М.: Наука, 1983.

25. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Андреев Д.'А. Совершенствование систем проведения'ремонта электрооборудований электростанций и подстанций. СПб:: ПЭИПК, 2004.

26. Надежность либерализованных систем энергетики./ Баринов В:А., Савельев В.А., Сухарев М.Г. и др. Новосибирск: Наука, 2004. - 333 с.

27. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И. Модели расчета эксплуатационной надежности и управления техническим состоянием электрооборудования. -СПб.: ПЭИПК, 2002.36i Онищенко Г.Б., Юньков М.Г. Электропривод турбомеханизмов.-М.: Энергия, 1972г.- 240 с.

28. Онищенко Г.Б. Электрический привод.-М.: РАСХН, 2003. 313 с.

29. Обложин В.А. Таджибаев А.И. Опыт исследования фарфоровых изоляторов в АО Тулэнерго // Методы и средства оценки состяния энергетического оборудований . Вып.4. -СПб.: ПЭИПК, 1997.

30. Однокопылов Г. Живучесть частотно регулируемого асинхронного электропривода// Электромеханика (известие вузов). — 2006.- №3.-С.41-45.

31. Основы теории надежности и эксплуатации радиоэлектронной техники/ Шишонок H.A., Репкин В.Ф:, Барвицкий Л.Л.; под.ред. Шишова H.A. М.: Советское радио, 1984.— 551 с.

32. ПетровВ.Л. Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод переменного тока. Учебное пособие -М.: МГГУ, 2001. 37с.

33. Павлов Г.М., Таджибаев А.И. Защита генератора от асинхронного хода. СПб.: СПбГТУ, 1995.

34. Пфлейдерер К. Центробежные и пропеллерные насосы.-М.:ОНТИ, 1937.

35. Плеханов С.Н. Увеличение максимальной частоты вращения двигателей переменного тока с помощью переключения' их обмоток электронными ключами. М.: Электропривод, 2007.- №3.- С. 742-752.

36. Преобразователи частоты в современном электроприводе // Доклады научно-практического семинара. -М.: МЭИ, 1998. 72 с.

37. Ребенков E.G. Результаты испытания частотно-регулируемого электропривода шахтной породной дороги // Повышение эффективности электроснабжения угольных предприятий. Люберцы, 1985. — С. 48-53.

38. Регулируемый электропривод переменного тока основа высокоэффективных энергосберегающих технологий / В.И.Роговой, Л.Х. Дацковский, Б.И.Абрамов, Б.И. Моцохейн // Электротехника. - 1995. - № 4. - С. 52-60.

39. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин.- М.:Высш. Школа, 1988.

40. Розенберг В.Я., Прохоров А.И. Что такое теория массового обслуживания.- М.: Советское радио, 1965.- 254с.

41. Санедлер A.C. и Сарбатов P.C. Частотное управление асинхронных двигателей.-М-Л.: Энергия, 1966. 144с.

42. Справочник по автоматизированному электроприводу/ Альферов В.Г., Андреев Г.И., Анисимов М.Н. и др.; под общ. ред. В.А. Елисеева, A.B. Шинян-ского. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

43. Савельев В.А. Методы средства и системы контроля и управления-техническим состоянием электрооборудования собственных нужд электростанций: Дис. . докт. техн. наук. / ЛЕТУ Л'., 1991 .

44. Серябрекова Е.С., Шубенков A.A. Моделирование процесса управления электроприводом электротехнических комплексов и информационных систем // Электромеханика. 2005. - №1. - С.13-18.

45. Сербии Ю.В., Лысенко С.В. Предотвращение аварийных режимов технологических установок, оснащенных системами частотного регулирования// Теплоэнергоэффективная технология. 2007. -№2. С. 25-30.

46. Система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов. Пат. 2302552 Россия / Барбасов В.М., Солдатенко М.В., Карагодин Г.В., Алехин В.Н, Солодовников Ю.С. №2005112024; Заявл.21.04.2001; МПК F04B 15/00 (2006.01); Опубл. 10.07. 2007.

47. Сердюк H.H., Алексеев В.В., Шевырев Ю.В. Перспективы применения регулируемого электропривода переем енного тока на горно-геологических предприятиях. Известие вузов. Геология и разведка. 2005. - №3. — С.42-47.

48. Соломатин A.A. Автореферат дисс. канд техн наук. Липецкий государственный технический институт. Липецк, 2006.

49. Таджибаев А.И. Научные основы систем оценки технического состояния электрооборудования электротехнических комплексов. Дис. . д-ра техн. наук: / СамГТУ.- Самара, 2006.- 372с.

50. Таджибаев А.И. Обзор методов оценки состояния электроустановок и постановка задач исследований // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудовнаия. Вып. 25. СПб.:ПЭИПК, 2005. С. 5-41.

51. Таджибаев А.И. Формирование обобщенной модели системы оценки состояния? электрооборудования // Методы и средства оценки энергетического оборудования. Вып. 22. СПб.:ПЭИПК, 2004. G.170-17&

52. Техника высоких напряжений./ Богатеньков И.М., Иманов Г.М., Кизе-веттер В.Е.и др.; под ред. Кучинского Г.С.- СПб.:Энергоатомиздат, 2003.

53. Фащиленко В.Н. Структурная схема двухмассовой системы асинхронного электропривода с частотнотоковым управлением// Межвузовский научный сборник. Электроснабжение и автоматизированный электропривод промышленных предприятий -Калинин: КГУ, 1984,- С.56.

54. Ху Гуангом. Моделирование производительности и мощности насоса при регулирование частоты вращения. Jieneng jishu Energi Conserv, Technol, 2006. - №1. - С. 19-22.

55. Чуриков A.M. Анализ энергетических характеристик регулируемого электропривода переменного тока центрабежных насосов: Афтореф. дис. . канд. техн. наук .—М.,1998. -26 с.

56. Частотное регулирование асинхронного двигателя при постоянной мощности. Попов А.Н. Сайфутдинов В.Б. //Известие вузов.-2006.-№1-2.-С.46-59.

57. Экономия энергии с помощью регулирования частоты вращения электропривода. Англия. Tecnol. 2005. - №1. - С. 59-65.

58. Электротехнический справочник: В 3 т./ под общ. ред. В.Г. Герасимова. 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-Т. 2: Электротехнические изделия и устройства/ В.Г.Герасимова, П.Г. Грудинского, и др.