автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Совершенствование технических режимов геологоразведочного оборудования с целью энергосбережения

МИНИСТЕРСТВО ОЫДЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ

11а правах рукописи

Р Г Б О,

р 3 'п-г"> АКИМОВ Вадим Дмитриевич

1 УДК 622.53:621,311

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Специальность: 05.15.14 - «Технология и техника геологоразведочных работ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1998г.

Работа выполнена в Московской государственной геологоразведочной академии.

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, академик РАЕН Алексеев В.В.

Официальные оппоненты; Башкатов Д.Н. - Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, академик РАЕН; Рябков В.А. - Кандидат технических наук

Ведущее предприятие - ПГО «Центргеология»

Защита состоится «16» апреля 1998г. в 16 часов В ауд.№415а_на заседании

Специализированного Совета Д. 063,55,01 при Московской Государственной геологоразведочной академии по адресу: 117485, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГГА.

Автореферат разослан «10» марта 1997г.

Ученый секретарь специализированного Совета заслуженный деятель пауки РФ, д.т.н.,

профессор, член-корреспондент РАЕН A.M. Лимитовскин

Введение Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В настоящее время на геологоразведочных работах используются три вида энергии: электрическая, тепловая и производная от них - пневматическая.

Геологоразведочные организации, расположенные в удаленных районах от линий электропередач, имеют собственные небольшие электростанции, которые в большинстве случаев лимитируют развитие производства, его электрификацию и механизацию.

Геологическая отрасль отличается от других отраслей промышленности многообразием технологических процессов в виде сжатого воздуха, воды н механической энергией движения механизмов.

Таким образом, понятие энергетики в геологоразведочной отрасли определяется как комплекс инженерных сооружений, связанных не только с выработкой и получением от энергосистем электрической и тепловой энергии, но и с последующей их трансформацией, преобразованием и использованием в виде всевозможных энергоносителей.

Поэтому необходимо создание таких комплексных энерготехнологических схем, осуществление которых для данного технологического процесса обеспечивало бы наибольший экономический эффект при технически возможном и экономически целесообразном на данном уровне техники, сокращении производственных затрат и потерь энергии на производство в целом.

Разработка методов экономии топливно-энергетических ресурсов при производстве геологоразведочных работ является актуальной научной задачей.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности геологоразведочных работ на основе экономии топливно-энергетических ресурсов при производстве геологоразведочных работ.

Основные задачи исследований:

теоретические исследования колебательных процессов в впускной системе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при акустическом, турбо-акустическом и акустико-механичсском наддуве с целью увеличения мощности ДВС геологоразведочных партий при нормализованных режимах работы и их экспериментальная проверка:

исследования нормализации работы дизелей в высокогорных условиях за счет метода оптимального регулирования степени сжатия и начала подачи топлива в цилиндры ДВС;

влияние несснметрии напряжений и токов на основные параметры работы энергетического оборудования в геологоразведочных организациях:

влияние реактивной мощности на потери энергии при работе энергетического оборудования в геологоразведочных организациях;

рекомендации основных мероприятий экономии энергии в водоотливных, вентиляторных и пневматических установках, работающих в геологоразведочных условиях;

рекомендации основных мероприятий экономии электроэнергии при проведении горнопроходческих и буровых работ.

Методика исследований.

Для решения поставленных задач был использован комплексный метод исследований, включающий теоретические исследования с составлением математических уравнений по исследованию колебательных процессов во впускной системе ДВС и экспериментальные стендовые исследования. Обработка результатов экспериментальных исследований выполнена методами математической статистики.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

- математическая модель, описывающая колебательный процесс, полученная, с учетом сопротивления впускной системы и переменного объема цилиндра при конечной длине шатуна, дает кривую изменения давления во впускной трубе, весьма близко совпадающую с экспериментальной кривой.

- предложены два уравнения (2.33) и (2.34), являющиеся необходимым и достаточным условием для того, чтобы гармоника номера

«ш» попала в резонансные колебания давления воздуха во впускной трубе двигателя внутреннего сгорания.

- математические уравнения по экономии энергии при проведении горно-разведочных и буровых работ позволяют рекомендовать мероприятия по повышению энергетического К.П.Д. этих установок.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

, Обоснована достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, достаточной сходимостью их результатов, проверкой разработанных моделей и рекомендаций в экспериментальных условиях.

Практическая ценность.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили:

-разработать методику расчета на ЭВМ по определению оптимальной длины впускного трубопровода ДВС в зависимости от изменения объема цилиндра, от продолжительности открытия всасывающего клапана и коэффициента сопротивления впускной системы;

-предложены рекомендации по экономии энергии при проходке горных выработок и бурении скважин в зависимости от горнотехнических и климатических условий проведения этих работ:

-даны методы нормализации работы ДВС в высокогорных условиях работы и работы их в жарких и холодных климатических условиях.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на научной конференции преподавателей, студентов и аспирантов в 1994+1997г.г., на кафедре механизации и автоматизации ГиГР, на семшв-рах Российской академии Естественных наук.

Публикации.

По теме диссертации опубликованы б статей, две брошюры и две главы учебника «Автоматизация производственных процессов, КИП и средства связи».

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (132 наименований). Содержит 180 страниц машит-писного текста. Текстовая часть иллюстрирована 39 рисунками и 19 таблицами.

Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований.

В первой главе дан анализ существующих методов нормализации работы ДВС в высокогорных районах и районах с жарким и холодным климатом; мероприятиям по экономии электроэнергии в электроприводах, а также регулирования реактивных нагрузок промышленных предприятий.

Во второй главе приведены теоретические и экспериментальные исследования по изучению колебательных процессов во впускном тракте ДВС и их влияния на основные параметры работы, а также сравнения теоретических н экспериментальных исследований во впускной трубе дизеля ЯМЗ-236.

Третья глава посвящена методам нормализации работы двигателей внутреннего сгорания в высокогорных условиях и районах с жарким и холодным климатом.

В четвертой главе рассматривается влияние качества электроэнергии на работу электрических установок, а также регулирование реактивных нагрузок в геологоразведочных организациях.

Пятая глава посвящена рассмотрению основных положений по экономим электроэнергии при проведении горно-разведочных выработок и буровых скважин.

В заключении сформулированы основные выводы по работе и защищаемые положения.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору технических наук, профессору, академику РАЕН В.В.Алексееву за оказанную методическую и практическую помощь при выполнении диссертационной работы.

За содействие и помощь в организации и проведении исследований автор благодарит преподавателей, аспирантов и сотрудников кафедры механизации и автоматизации горных и геологоразведочных работ.

Содержание работы краткие сведения по изучаемому вопросу.

Научной базой для постановки настоящей работы явились теоретические и экспериментальные работы исследователей и в первую очередь, исследования В.В. Алексеева, Г.Ш. Барбакадзе, М.А. Бутова, В.А. Боднера, Л.Г. Грабчака, В.В. Данилова, Ю.С. Железко. Б.А. Константинова. В.Н. Казанцева, В.Г. Кардыша, A.M. Лимитовского, Ю.П. Мпновского, В.В. Махалдиани, С.Г. Мирачника, С.И. Наугольного, A.C. Орлика, Э.В. Пья-дичева, И.А. Сыромятника, А.И. Толстого, A.C. Чайкина, В.И. Щуцкого, Г.В. Черника и других.

Наибольшее применение в качестве привода передвижных электростанций, компрессоров, насосов, буровых установок и другого оборудования получили двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Номинальные значения мощности и удельного расхода топлива, а также других основных показателей работы двигателя гарантируются при определенных атмосферных условиях, которые называются стандартными, или нормальными. В условиях эксплуатации двигателей параметры атмосферного воздуха могут значительно отличаться от стандартных.

В зависимости от температуры, давления и влажности воздуха меняются условия работы двигателя и его эксплуатационные показатели. Изменение параметров атмосферного воздуха непосредственно влияет на наполнение цилиндров, поскольку изменяется плотность атмосферного воздуха

= ^ • Изменение плотности атмосферного воздуха влияет на

плотность воздушного заряда перед впускными органами двигателя. Изменение Ра, Тир влияет на динамику и полноту сгорання, условия теплообмена параметры рабочего процесса, тепловые и механические нагрузки, а также на общую напряженность двигателя.

Существенным в этом аспекте является вопрос об изменении расхода воздуха. А.И.Филимонов [110] в результате исследований на тракторных дизелях установил, что расход воздуха уменьшается несколько быстрее чем атмосферное давление.

Г.Ш.Барбакадзе [ 11 ] также отмечает некоторое падение коэффициента наполнения

- () -

В.В.Махаллпани [61] дает вывод зависимости ^ по высоте расположения над уровнем моря с учетом изменения атмосферного давления и температуры воздуха.

Э.В.Пьядичев [83] исследовал работу дизеля по оптимальной характеристике, предложенной В.В.Махалдиани и сделал вывод, что она нерациональна в связи со значительным повышением температуры отработавших газов и теплонапряженности.

Относительно влияния влажности на работу ДВС анализ исследования различных авторов позволяет сделать вывод, что влажность воздуха практически не оказывает влияния на часовой расход топлива и условные механические потери.

Повышение температуры окружающей среды оказывает существенное влияние на протекание рабочего процесса, индикаторные и эффективные показатели двигателя.

Изменение протекания рабочего процесса при низких температурах поступающего в двигатель воздуха обусловлено закономерностями, определяющими процессы смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива в двигателе.

Основными мероприятиями по экономии электроэнергии при работе электродвигателей являются : увеличение загрузки машин, правильный выбор по типу п мощности, ограничение режима работы без нагрузки, повышение качества ремонта двигателей и выбор двигателей с более высокими энергетическими показателями, оптимизация реактивной мощности.

Реактивная мощность обуславливается намагничивающим током асинхронных двигателей (60%), трансформаторов (20%), индуктивностью воздушных линий электропередач (10%). Прохождение не создающей потребления электроэнергии индуктивной составляющей тока невыгодно по следующим причинам:

- возникают дополнительные потери энергии во всех элементах систем электроснабжения.

- возникает дополнительное падение напряжения, которое снижает напряжение на электроприемнике, поэтому необходимо уменьшить индуктивный ток из энергосистемы, т.е. требуется системный подход к компенсации реактивной мощности (КРМ).

Анализ состояния рассматриваемого вопроса определил задами исследований н позволил в результате их решения сформулировать ряд защищаемых положении.

1. Решение линейных дифференциальных уравнений, описывающих колебания воздуха, позволило получить уравнения изменения давления во впускном трубопроводе одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания:

Р = Рц + ^^созлшйж + б^тшиаж] (2.26)

где: ат и Ьт - коэффициенты ряда фурье;

= В'„У'"' (2-27)

К = -8„х)-ег''%т{(р1 +5„д-)] (2.28)

у...

Ч"» =К\» +х:Лс1'!Уш(-со^ 8„е)+2{х,„сЬ2у,„(:-- х,„ БШ 28,п (.)+ 4(сЛ V,,, |Й-51П2 5,,/)]

*„,= А>г„, +-

тпсо

птю .

где: ф' - начальная фаза;

8„, и у,„ - корни характеристического уравнения;

('. - длина трубопровода;

х - текущее значение трубопровода;

Г« - атмосферное давление воздуха;

п - коэффициент, зависящий от тактности двигателя;

т - номер гармоники;

О) - частота вращения вала двигателя;

к - коэффициент адиабатног о сжатия.

(2.24)

(2.25)

Частота колебаний вынуждающего фактора зависит от числа оборотов двигателя, которое определяет величину неравномерной скорости движения поршня, а собственная частота колебаний массы воздуха - от длины столба колеблющейся массы, т.е. от длины всасывающей трубы.

Были проведены исследования момента наступления явления резонанса, исходя из уравнения (2.26), считая число оборотов двигателя постоянным.

2. Необходимым условием для возникновения резонанса являются выражение, при котором первая производная по "I" от квадрата амплитуды колебаний давления (2.26) должна быть равна нулю:

2(/„, ■ sh2y,J. ■ cos2S:J + 8т ■ сН2у,„е. ■ sin25,j)+ + sh2rj:sm28j{xlfl8w-xu,rm)+ (2.33)

+■ (л',„Г,„ + \ch1y„ (• cos 28 J -1) = О

Однако для необходимого и достаточного условия максимума давления воздуха требуется чтобы вторая производная по "£" была меньше нуля

2(у,?, + 8l\cli2ymf(2 cos25„/-,vl„sin25,„ ()+ ^

+ X„<s/>2y„l(cos2<5,J:l<0

Уравнения оптимизации (2.33) и (2.34) являются сложными математическими зависимостями, поэтому были составлены программы для расчета па ЭВМ, которые позволяют определить длину трубопровода для различных типов двигателей, рис. 2.4.

Для сравнения результатов, полученных при определении момента наступления резонанса различных гармоник при изменении рабочего объема цилиндра, приведены на рис. 2.6. Анализ кривых показывает, что объем цилиндра двигателя уменьшает резонансную длину трубопровода. Влияние объема цилиндра будет тем больше, чем больше отношение объема цилиндра к объему впускного трубопровода, в котором происходят колебания воздуха.

Ь1

10

го

/.о

1 1 ! \ !

Ч ■ 1 \ч! 1 1 1 1 | 1

ЯЧ^к \ \ XV *

т

1 1 1 1 з~< ■Й

¡2 гь а ы

Рис. 2.4. Зависимость резонансной длины впускного трубопровода от коэффициента сопротивления с гармоникой ш = 4. (1-410.5/19; 2-Д-19/30; 3-4-12/14; 4-416/22; 5-4-15/18; 6-4-12/13: 7-412/15; 8-4-10.5/12,7; 9-4-9,5/11; 104-17,5/24).

Коэффициент сопротивление

Рис. 2.6. Зависимость резонансной длины впускной трубы дизеля Д-108 от коэффициента сопротивления при различном диаметре цилиндра (м)

9 // гi ¿7 33 39 Я

Ко?<р<рщиент сопротиёлгниг

3. Результаты экспериментального исследования хорошо согласуются с теоретическими предпосылками и показывают, что колебания давления воздуха во впускной системе возможно использовать для увеличения коэффициента наполнения поршневых двигателей, наилучшие результаты дает впускная система, состоящая из индивидуальных трубопроводов. настроенных на резонансные колебания давления воздуха.

Давление наддува Р<> входит множителем в выражение амплитуды колебаний (2.26), поэтому амплитуда колебаний воздуха возрастает пропорционально расходу давления наддува, фаза же колебаний при этом не изменяется. Так как увеличение давления наддува повышает среднее давление во всасывающей трубе, то вся кривая перемещается параллельно самой кривой в сторону больших давлений.

Таким образом при больших давлениях наддува давление перед клапаном в конце всасывания будет возрастать как за счет увеличения среднего давления во впускной трубе, так и за счет роста амплитуды колебаний давления воздуха.

Исследование колебаний давления воздуха во впускной системе и их влияние на мощность и экономические показатели дизеля проводились в два этапа. На первом этапе исследовались колебания давления воздуха во впускном коллекторе конструкции завода-изготовителя. Анализируя осциллограммы колебательных процессов во впускном коллекторе, отмечаем что резонанс колебаний давления воздуха играет отрицательную роль и увеличивает отрицательную работу процессов газообмена.

На втором этапе исследовались колебания давления воздуха на впуске, отдельно в каждый цилиндр. Из анализа осциллограмм следует, что с изменением длины впускного трубопровода изменяется амплитуда и фаза колебаний. Положительный резонанс имеет место при длине трубопровода, равной 1р= 2,7м, с четвертой (ш = 4) гармоникой.

Таким образом, применение резонансного метода по схеме с индивидуальными трубопроводами дает увеличение мощности двигателя на 13-5-14%. Это дает основание применить данный метод для компенсации потерь мощности ДВС от влияния высоты над уровнем моря.

4. Нормализация работы дизелей в высокогорных условиях методом оптимального регулирования степени сжатия и начала подачи топлива.

Метод оптпмадыюго регулирования дизеля в высокогорных условиях предусматривает выполнение мероприятий, способствующих увеличению эффективности использования вводимого в дизель топлива. Под этим подразумевается улучшение процесса сгорания за счет воздействия на период задержки воспламенения топлива.

Для выбранного цилиндра одного из двигателей была записана серия индикаторных диаграмм с установкой угла опережения впрыска топлива в диапазоне от 15*до 29° поворота коленчатого вала с интервалами в 2°-Наибольшая величина индикаторной мощности соответствовала углу опережения впрыска топлива равному 23°. Таким образом, увеличение угла опережения впрыска топлива можно использовать как средство для компенсации потерь мощности двигателя в условиях высокогорья.

Чайкиным A.C. [117, 118] были проведены исследования по снятию нагрузочных характеристик на дизель - генераторах «Шкода» 6S-275. все цилиндры которых были отрегулированы по степени сжатия и по оптимальному углу начала подачи топлива. Мощность дизель - генератора при нормальных атмосферных условиях составляет 256 кВт, при этом удельный расход топлива равен 234,5 г/кВг*ч. Сравнение снятых характеристик в Сьгрыджазской экспедиции на высоте 2500 м над уровнем моря дает следующие результаты: активная мощность генератора увеличилась с 200 до 235 кВт при допустимой температуре Тг = 700К, т.е. на 17,5%; удельный расход топлива при этом снизился с 261 до 243 г/кВт*ч, т.е. на 7,5%.

5. Качество электроэнергии существенным образом влияет на экономичность работы электрических установок, их производительность, удельный расход топливно-энергетических ресурсов и качество проведения геологоразведочных работ.

Несиметрия фазных нагрузок и напряжений присуща трехфазным че-тырехпроводным сетям с однофазными электропрнемниками, которые включаются на фазное напряжение. Неодинаковость токов фазных проводов обусловлена различной мощностью присоединенных электроприемников и неодновременностыо их включения. Несиметрия нагрузок фаз создает

в сети дополнительные потери напряжения и мощности, что приводит к дополнительным отклонениям напряжения у электроприемников и потерям энергии.

На рис.4.5 представлена характеристика центробежного насоса ЗК-б и потребляемые мощности по фазам в зависимости от подачи при несимметричной загрузке по фазам. Из графиков очевидно, что мощность резко меняется по фазам. Мощность в фазе «В» Рв=4,5 кВт превышает мощность в фазе «С» (Рс=2,5кВт) почти в два раза при подаче насоса 33 м'/ч.

В производственных условиях Сырыджазской экспедиции осуществлялась проверка влияния несиметрии нагрузки на эффективную мощность ДЭС и удельного расхода топлива на выработку 1 кВт*ч электроэнергии.

В связи с тем, что осветительная и обогревательная нагрузка потребляются в геологоразведочных партиях до 2- часов ночи, то были проведены промышленные исследования по работе ДЭС после 3 часов ночи, с целью исключения неравномерности загрузки по фазам. Кроме того были проведены такие исследования с 1 8 до 22 часов, когда потребляется максимальная однофазная нагрузка. Данные исследований дизель - генераторов «Шкода» 6$-275 и ДГА-300 представлены в табл. 4.5.

Анализ данных показывает влияние несиметрии нагрузки на мощность вырабатываемую ДЭС и удельный расход топлива на выработку 1 кВт*ч электроэнергии.

Тиблица 4.5

Тип генератора Характер нагрузки Электрические параметры Оошая чошно1ЛЬ кВ г Удельный расход топлива, £„ 1 /кВг'ч

■1д,А а 1с,А РА. кВт Рв, кВт Рс, кВт

-Шкода» 6Э-275 равномерная 390 396 393 72 73,8 72,9 2 18,7 100 260,9 100

неравномерная 348 337 233 67,3 70,2 52,2 189,9 Й7 291,6 "112,_

дга-зоо равномерная 321 318 318 70,2 69,3 69,3 208,8 100 283,8 100

неравномерная 270 267 1898 61,2 60.3 43,2 164,7 79 318,8 123

Примечание: *) в знаменателе указаны величины в %.

Рис 4.5. Зависимость напора (1), КПД (5) и мощности по фазам В (2), С(3) и А (4) от подачи при несимметрии нагрузки фаз.

Так при равномерной нагрузке в ночное время мощность «Шкоды» 65-275 повысилась на 13%, а удельный расход топлива снизился на 12%, для ДГА-300 соответственно на 21% и 23%.

Эксплуатация дизель - генераторов при несимметричной нагрузке по фазам электрической сети значительно ухудшает топливную экономичность дизелей.

6. Для обеспечения экономичной работы системы электроснабжения необходимо стремиться к уменьшению передаваемой реактивной мощности по электрическим сетям, путем снижения потребляемой электроприводами реактивной мощности за счет применения специальных технических средств компенсации реактивной мощности.

Реактивная мощность обуславливается намагничивающим током асинхронных двигателей (60+65% общей реактивной мощности), трансформаторов (20+25%), индуктивных воздушных ЛЭП, реакторов, вентильных преобразователей и других установок (10%).

Прохождение значительной индуктивной составляющей тока через системы электроснабжения невыгодно по следующим основным причинам:

- возникают дополнительные потери энергии во всех элементах системы внешнего и внутреннего электроснабжения геологоразведочных организаций;

- возникает дополнительное падение напряжения, которое снижает напряжение на электроприемнике, что особенно существенно для протяженных сетей и питающих линий электропередач.

Прежде чем приступить к выбору средств компенсации реактивной мощности, следует провести мероприятия по снижению ее потребления электроприемниками, к которым относятся:

- повышение загрузки технологических агрегатов и их использования по времени, сопровождающееся повышением коэффициента загрузки электродвигателей и совф;

- замена малозагруженных двигателей, двигателями малой мощности. При этом следует сравнивать потребление реактивной мощности и потери активной мощности в асинхронном двигателе;

— замена асинхронных двигателей синхронными, где это приемлемо по технико-экономическим соображениям.

Основными техническими средствами, с помощью которых осуществляется компенсация реактивной мощности на промышленных предприятиях, являются: статические конденсаторы, синхронные двигатели и синхронные компенсаторы. Статические конденсаторы и конденсаторные установки наиболее приемлемы для геологоразведочных организаций.

Для изучения влияния компенсации реактивной мощности осуществлялось на буровой установке ЗИФ-1200 МР.

Снабжение буровых установок электроэнергией осуществлялось от государственной энергосети напряжением и=6,3 кВ через понижающие трансформаторные подстанции. Для снижения потребления реактивной энергии из электросети на буровой установке, параллельно электродвигателю бурового станка, была установлена конденсаторная батарея типа КСА-0,38-25-2 мощностью (2=25квар.

Анализ данных показывает, что при максимальной нагрузке во время слускоподъемных операций без подключенного конденсатора к приводам буровой установки значение коэффициента мощности уменьшается на величину 0,03, а полная мощность увеличивается на 10 кВА. При минимальных значениях нагрузки коэффициент мощности уменьшается на величину 0,4, а полная мощность увеличивается на 19,2 кВА, т.е. она возросла почти на 42%. Следует отметить, что активная мощность изменяется на незначительную величину при подключении конденсаторных батарей к приводам буровой установки.

В тоже время реактивная мощность значительно уменьшается при подключении конденсаторных батарей, и это уменьшение тем значительнее, чем меньше минимальная нагрузка приводов буровой установки.

Таблица 4.11

Значение Мощность Коэффициент

нагрузки активная, кВт реактивная, квар полная, кВА мощности

Максимальное:

с подключенным 75/96 *) 22/55 78/88 0,96/109

конденсатором без конденсатора 78/100 40/100 88,5/100 0,88/100

Минимальное:

с конденсатором 26,4/101 6,5/17 26,8/58 0,96/171

без конденсатора 26/100 38/100 46/100 0,56/100

*) в знаменателе указаны значения электрических показателей в % Полная нагрузка буровой установки во время спусколодъемных операций также значительно зависит от подсоединения конденсаторных батарей, при максимальной загрузке она уменьшилась на 12%, а при минимальной - на 42% при подключении конденсатора (табл. 4.11).

7. Основные мероприятия по экономии электроэнергии при работе водоотливных, вентиляторных и пневматических установок составляют: уменьшение потерь напора во внешней сети за счет правильного выбора сечения труб, сокращения арматуры и длины трубопровода, а также за счет регулирования подачи, повышения КПД и замены старых типов машин на новые.

Размер экономии электроэнергии, которая может быть получена от снижения сопротивления трубопровода:

Д\У=2.781СГ3

Тн, (5.5)

Л|Л2т1гЛс )

где Qi и Ç>2 - подача насосной установки до и после изменения сопротивления, м'/ч;

Н| и Hi - полный напор до и после изменения сопротивления трубопровода, м;

Г|| и Цг - КПД до и после изменения сопротивления;

T]g и Г)с - КПД двигателя и сети;

Тм - время работы насоса за расчетное время.

Основные выводы и заключение по диссертационной работе.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующее заключение:

- интегрирование линейных дифференциальных уравнений (2.1) колебаний воздуха позволяет получить достаточно точную картину изменения давления во впускной трубе одноцилиндрового ДВС;

- аналитические уравнения (2.20 и 2.30), полученные с учетом сопротивления системы и переменного объема цилиндра при конечной длине шатуна дают кривую изменения давления во впускной трубе, весьма близко совпадающую с экспериментальной кривой (рис. 2,7);

- длина трубы, соответствующая резонансу одной из гармоник при данном числе оборотов зависит от отношения объема цилиндра к объему впускной трубы, от продолжительности открытия всасывающего клапана и коэффициента сопротивления впускной системы. При росте этих величин длина впускной трубы уменьшается, увеличение числа оборотов также уменьшает длину впускной трубы;

— амплитуда колебаний давления воздуха возрастает пропорционально давлению воздуха, поэтому резонанс может создать относительно большее повышение мощности у двигателя с мсханико-акустическнм и турбо-акустическим наддувом;

- уравнения (2.33 и 2.34), полученные с учетом сопротивления впускной трубы и переменного объема цилиндра двигателя, позволили с помощью ЭВМ рассчитать резонансную длину впускной трубы основных типов двигателей, используемых при геологоразведочных работах;

— нормализацию работы дизелей в высокогорных условиях можно осуществить методом оптимально го регулирования степени сжатия и начала подачи топлива;

— снижение напряжения и частоты тока в сети приводит к уменьшению момента асинхронного двигателя, увеличению скольжения, а также к росту реактивной мощности потребителей;

— несиметрия нагрузок фаз создает в сети дополнительные потери мощности, что приводит к дополнительным отклонениям напряжения у электроприемников и потерям электроэнергии;

- для обеспечения экономичной работы системы электроснабжения необходимо стремиться к уменьшению передаваемой реактивной мощности по электрическим сетям путем снижения потребляемой электроприемниками реактивной мощности, так и за счет применения специальных технических средств (КРМ), установку которых следует обеспечивать у наиболее удаленных электроприемников, потребляющих наибольшую реактивную мощность;

- основные мероприятия по экономии электроэнергии при работе водоотливных, вентиляторных и пневматических установок составляют уменьшения потерь напора (давления) в трубопроводной сети за счет правильного выбора сечения труб, повышения КПД установок, замена старых типов машин на новые машины с большим КПД, снижения утечек воздуха (воды) в трубопроводных системах и согласование режима работы турбомашин с характеристикой сети;

- при проходке горно-разведочных выработок основными мероприятиями по экономии электроэнергии является: улучшение состояния рельсового пути, уменьшение потерь электроэнергии в контактной и рельсовой сети, поддержание высокого технического уровня электровозов, оптимизация работы насосных, вентиляционных и пневматических установок;

- при бурении скважин экономию электроэнергии возможно осуществлять за счет: оптимизации процесса промывки скважин, уменьшения коэффициента трения бурильных труб о стенки скважины, повышения КПД буровых станков, оптимизации затрат мощности на подъем бурильных труб и работы бурового насоса, применения конденсаторных батарей для КРМ, а также за счет эффективности работы породоразрушающего инструмента.

Список основных работ по теме диссертации:

1. Оптимизация удельного расхода топлива на ДВС геологоразведочных экспедиции. Изв. вузов «Геология и разведка» №3 1996г. (Соавт. Алексеев В.В., Курбатов С.М.).

2. Оптимизация потерь электроэнергии в электрооборудовании геологоразведочных организаций. Изв. вузов «Геология и разведка» №6 1996г. (Соавт. Алексеев В.В.).

3. Автоматизация производственных процессов, КиМ и средства связи. М. Недра 1996г. (Соавт. Алексеев В.В., Шевырёв Ю.В.).

4. Методы по экономии электроэнергии при работе компенсирующих устройств. Э.В. ВИЭМС. АОЗТ «Геоинформмарк». М. 1996г., вып. 3, (соавт. Алексеев В.В.).

5. Системы теплоснабжения в геологоразведочных организациях. АОЗТ «Геоинформмарк» М. 1997г., вып. 3, (соавт. Алексеев В.В., Рябчинский A.C.).

6. Анализ состояния и пути развития производства геологоразведочной техники предприятиями Роскомнедра. АОЗТ «Геоинформмарк» обзор, (соавт. Шульгин Ю Г., Смирнов О.В.).

7. Основы маркетинговых исследований на ремонтных предприятиях геологоразведочного профиля. М. «Геоинформмарк», обзор, 1995г. вып. 3.

8. Альтернативные источники энергии в геологоразведочных организациях. Изв. вузов «Геология и разведка», 1997г. №5. (Соавт. Алексеев В.В.).