Оценка влияния технических параметров, условий и режима работы одноковшового экскаватора на эксплуатационную энергоэффективность

Исследовано влияние технических параметров, условий и режима работы одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата» на средний удельный расход потребляемой электрической энергии, характеризующий энергоэффективность его работы. Исследование актуально для сравнения энергетической эффективности экскаваторов с различным оборудованием, а также при планировании и нормировании энергетических и технико-экономических показателей добычного оборудования и разреза. Разработана аналитическая методика расчета удельного расхода электрической энергии экскаватора, учитывающая удельное сопротивление копанию, коэффициент готовности, длительность технического обслуживания и дополнительных технологических операций, длительность организационных простоев и простоев из-за отказов системы внешнего электроснабжения. При расчете потребления электрической энергии экскаватором учтена нагрузка электропривода основных механизмов и электрооборудования вспомогательных систем — освещения, отопления, вентиляции, технологического оборудования для технического обслуживания и ремонта. Представлены зависимости удельного расхода электрической энергии от сменной производительности экскаватора ЭКГ8И при изменении сопротивления копанию в пределах (0,5—2,5) · 105 Па и изменении параметров режима работы в широких пределах. Сравнение расчетных и экспериментальных энерготехнологических характеристик экскаватора, полученных для экскаватора ЭКГ8И, работавшего в условиях разреза Восточно-Бейский ОАО «СУЭК-Хакасия», показало, что точность расчета составляет 9—16%. Установлен диапазон изменения производительности и коэффициента внутрисменного использования экскаватора, в котором эксплуатационный удельный расход электрической энергии минимален, и дана количественная оценка увеличения удельного расхода электрической энергии с уменьшением производительности. Дана количественная оценка снижения эксплуатационного удельного расхода электрической энергии экскаватора при повышении коэффициента готовности экскаватора, характеризующего его надежность. Показано, что применение частотно-регулируемого электропривода вместо системы «генератор-двигатель» для основных механизмов одноковшового экскаватора позволяет снизить эксплуатационный удельный расход электрической энергии экскаватора на 20—25%.

Бабокин Г. И. Оценка влияния технических параметров, условий и режима работы одноковшового экскаватора на эксплуатационную энергоэффективность // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 11. – С. 199–207. DOI: 10.25018/02361493-2019-11-0-199-207.

Бабокин Геннадий Иванович — д-р техн. наук, профессор, e-mail: babokinginov@yandex.ru, НИТУ «МИСиС». 

Бабокин Геннадий Иванович, e-mail: babokinginov@yandex.ru. 

1. Подэрни Р. Ю. Механическое оборудование карьеров. — М.: Изд-во МГГУ, 2007. — 680 с.
2. Комиссаров Л. П., Летунова Ю. А., Лукашук О. А., Телиман И. В. Обоснование рабочей характеристики карьерного экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. — 2017. — № 2. — С. 31—35.
3. Петухов С. В., Ляхомский А. В., Кузнецов А. Н. Энерготехнологические профили экскаваторных работ при разработке угольных месторождений // Горное оборудование и электромеханика. — 2017. — № 6. — С. 11—16.
4. Levesque M., Millar D., Paraszczak J. Energy and mining — the home truths // Journal of Cleaner Production. 2014. DOI: 10.1016/ j.jelewo. 2013.12.088.
5. Малафеев С. И., Малафеев С. С., Серебренников Н. А. Моделирование энергетических процессов в механических системах одноковшовых экскаваторов // Горное оборудование и электромеханика. — 2011. — № 5. — С. 24—29.
6. Малафеев С. С. Повышение энергетической эффективности работы электроприводов мехатронных карьерных машин с дистанционно-автоматическим управлением. Диссертация на соискание степени кандидата техн. наук. — М., 2012. — 200 с.
7. Bise C. J. Modern American coal mining: methods and application. Published by SME // Society for Mining, metallurgy and exploration, Inc. 2013. 576 p.
8. Casson M. Dragline for AC motion power / SYMPOHS 2013. 2nd International Symposium on Innovation and Technology in the Phosphate // Procedia Engineering, 2014.09.07. No 83. Pp. 86—89. DOI: 10.10.16/j.proeng. 2014.09.07.
9. Камалов Т. С., Тоиров О. З. Методика нормирования удельных расходов электрической энергии и энергоэффективности карьерных экскаваторов // Проблемы информатики и энергетики. — 2012. — № 3—4. — С. 83—92.
10. Козярук А. Е., Васильев Б. Ю. Методы и средства повышения энергоэффективности машин и технологий с асинхронными электроприводами // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Энергетика. — 2015. — С. 115—120.
11. Стефанов В. К., Игумнова С. А., Антоненков Д. В. Удельный расход электрической энергии карьерных экскаваторов работающих в условиях крайнего Севера // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 6. — С. 18—21.
12. Козярук А. Е. Направления повышения энергоэффективности эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов на открытых горных работах // Горное электрооборудование и электромеханика. — 2014. — № 1. — С. 6—11.
13. Komissarov A. P., Lagunova Y. A., Lukashuk O. A. Evaluation of Single bucketed excavators energy consumption // Procedia Engineering, 2016, vol. 150, pp. 1221—1226.
14. ГОСТ Р 5154-2000. Энергосбережение. Энергоэффективность. Состав показателей. Общие положения.
15. Minav T., Hanneinen H., Sinkkonen A., Lauria L. Electric or hydraulic energy recovery systems in a reach truck — a comparison // Journal of mechanical engineering. 2014. Vol. 60. No 4, pp. 232—240. DOI: 10.5545/sv-jme. 2013. 576 p.
16. Zweiri Y. H., Seneviratne L. D., Althoefer K. Parameter estimation arm using generalised newton method // IEEE Trans No. 4. August 2004. Pp. 762—767.
17. Yoo W. S., Kim O. J. Estimation of maximum lifting load capacities of a exavatorvia multibondy comput KSME // International Journal. 2008. Vol. 12. No. 6. Pp. 1000—1096.
18. Фащиленко В. Н., Решетняк С. Н. Исследование резонансного режима работы электропривода горных машин // Горный журнал. — 2017. — № 7. — С. 80—83.