Содержание
Проблема энергосбережения на угледобывающих предприятиях заключается не только в снижении затрат топливно-энергетических ресурсов на производство угля, но и в рациональном построении всей системы энергоснабжения, предполагающей низкий уровень потерь и затрат во всех звеньях при высоком уровне надежности.
Решение этой проблемы возможно путем установления количественных закономерностей формирования энергетических затрат и получения на их основе надежных прогнозных оценок.
Определения уровня электропотребления при ведении подземных горных работ
Горно-геологические условия шахт или отдельных месторождений бассейна в существенной мере определяют уровень электропотребления при ведении подземных горных работ, а поэтому для разработки мероприятий, направленных на энергосбережение, необходимо располагать результатами анализа обобщенных характеристик шахт бассейна и факторов, определяющих уровень электропотребления.
Выбор применяемого на шахтах технологического оборудования, как и собственно технологии, в существенной мере определяется углом падения пластов:
- При углах падения до 30° находят применение гидрофицированные комплексы и очистные комбайны.
- При больших углах применяют буровзрывные технологии.
Эта градация, в определенной мере, определяется и другими горно-геологическими факторами.
Поэтому, на шахтах, разрабатывающих крутопадающие пласты, притоки воды меньше, чем на шахтах с пологими пластами.
Статистические данные по 25 шахтам приведены к следующим основных критериев:
- Глубина ведения горных работ Н м.
- Относительная газообильность i м3/т.
- Электропотребление W тыс. кВт ч/год.
- Фактическая производительность шахты D тыс. т/год.
- Водообильность (среднего часового притока) шахтного поля V м3/ч.
Данные критерии на протяжении длительного времени (около 30 лет) послужили основой для разработки многофакторных регрессионных моделей потребления электрической энергии.
В работе [1] установлено, что для большинства шахт Кузбасса существует линейная зависимость между уровнем электропотребления и производительностью, а также показано, что между электропотреблением и глубиной ведения горных работ, газообильностью и водообильностью действуют линейные парные корреляционные связи.
Наличие таких закономерностей дает основание принять гипотезу о том, что многофакторная модель имеет также линейный характер.
В общем виде линейное уравнение множественной регрессии имеет вид:
Определение коэффициентов уравнения множественной линейной регрессии (1).
Проверка значимости уравнения регрессии и коэффициентов уравнения регрессии и множественный корреляционный анализ осуществлялся в соответствии с методикой, изложенной в работах [2-5].
Выше указанные происходят с использованием интегрированной системы статистического анализа и обработки данных Statistica (специализированный статистический модуль «Множественная регрессия»).
Обработка статистических данных подобным образом проводилась при определении потребления электроэнергии на следующие задачи производства:
- На подземную добычу Wп.д.
- На проветривание Wпров.
- В целом по шахте W∑ .
- На водоотлив Wвод.
- Подъем Wпод.
Полученные в результате этого уравнения множественной регрессии для вычисления потребляемой электроэнергии на разные нужды, где используем следующие критерии:
- Табличные значения FT.
- Коэффициента корреляции R.
- Коэффициента детерминации R2.
- Расчетные значения Fp при Е-критериями при 5%-ном уровне значимости.
Данные расчеты приведены в таблице 1:
где
- Годовая производительность D измеряется в тыс. т/год.
- Электропотребление W — в тыс. кВт-ч.
Высокие значения коэффициентов корреляции свидетельствуют о том, что гипотеза о линейном характере связи энергопотребления с исследуемыми факторами подтверждается и близка к функциональной.
Значения коэффициентов детерминации указывают, что факторы, входящие в уравнения, более чем на 55% определяют потребление электроэнергии на различные операции технологического процесса добычи.
Данные таблицы 1 также свидетельствуют о том, что полученные уравнения статистически значимо описывают результаты наблюдений и могут быть использованы не только для анализа электропотребления шахт, но и для перспективного планирования ожидаемого электропотребления при известных их характеристиках.
Разработка многофакторной модели УРЭЭ
Изложенный выше подход был применен для разработки многофакторной модели УРЭЭ шахты при значительно расширенном числе факторов.
При этом учитывались:
- i — газообильность, м3/т.
- V — водообильность, м3/ч.
- D — добыча угля, млн. т/год.
- Н — глубина ведения горных работ, м.
- L — протяженность горных выработок, км.
- Q — расход воздуха на проветривание, м3/мин.
Для выполнения расчетов матриц, составленных с учетом перечисленных выше факторов, было также использовано программное обеспечение Statistica.
В результате были получены следующие уравнения множественной регрессии для определения среднего значения УРЭЭ.
В область исследования были включены следующие предприятия:
- Шахты УК «Кузнецкуголь» ѡ = 100.7-0.08Н+0.043V-1.25L+0.35i+19.7D-3.8*10-5.
- Шахты Прокопьевско-Киселевского района ѡ = 124.5+0.115Н-0.07V-3.8L-2.65i+5.45D+0.01Q.
- Шахты УК «Кузбассуголь» (без шахты «Чертинская») ѡ = — 62-0.035Н-0.017V+2.3 6L-0.42i-37.5D+5.2*10-3Q.
- Шахты филиала «Ленинскуголь» УК «Кузбассуголь» ѡ = -2.62+0.057Н+0.052V-0.34L+0.82i-21.7D+6.8*10-4Q.
Заявляемая электрическая мощность предприятия, как составляющая двухставочного тарифа за электроэнергию, обычно определяется на основе изучения графиков нагрузки шахт.
Методы математической статистики позволяют на основе многолетних данных получить статистические многофакторные уравнения регрессии, в которых влияние того или иного общешахтного потребителя на общий результат проявляется на основе его участия в формировании исследуемого фактора в течение длительного времени на определенном уровне.
При составлении математических моделей заявляемой оплачиваемой мощности шахт были включены факторы, оказывающие наибольшее влияние на исследуемый параметр, то есть, имеющие наибольшее значение парного коэффициента корреляции ryx.
Полученные уравнения множественной регрессии для заявляемой мощности в часы максимума энергосистемы приведены в таблице 2:
Данные, представленные в таблице 2, говорят о том:
- Что связь заявляемой мощности с исследуемыми факторами имеет линейный характер и близка к функциональной.
- Полученные уравнения статистически значимо описывают результаты наблюдений, что позволяет рекомендовать эти уравнения для практических расчетов.
Приведенные выше математические статистические модели заявляемой мощности могут быть использованы для анализа ее изменения под воздействием влияющих на нее факторов, для планирования ее на перспективу, а также для ориентировочного определения расчетной мощности электропотребителей при проектировании шахт.
Список литературы
- Захарова А.Г., Закономерности электропотребления на угольных шахтах Кузбасса: Монография / Кузбасский государственный технический университет — Кемерово, 2002 год, страница 198.
- Львовский Е.Н., Статистические методы построения эмпирических формул — Москва: Высшая школа, 1988 год, страница 239.
- Математическая статистика / Иванова В.М., Калинина В.М., Нешумова Л.А. и другие авторы — Москва: Высшая школа, 1981 год, страница 371.
- Закс Лотар, Статистическое оценивание — Москва: Статистика, 1976 год, страница 598.
- Дрейпер Н., Смит Г., Прикладной регрессионный анализ — Москва: Статистика, 1973 год, страница 279.
- Определение потерь электроэнергии в системах электроснабжения подготовительных забоев.
Источник: Многофакторные модели электропотребления угольных шахт Кузбасса / А.Г. Захарова // Вестник КузГТУ, 2005 год, №6, страницы 56-58.
