Угольные шахты

Энергетическое обследование угольных шахт направлено на оценку потребления энергии подземной инфраструктурой с учётом обязательных требований безопасности. В границу обследования входят шахтная вентиляция, водоотлив, подъём и подземный транспорт. Основная задача — разделить энергетическую нагрузку, необходимую для безопасной работы шахты, и режимы оборудования, в которых возможно выявление неэффективного потребления.

Для угольной шахты повышенный расход электроэнергии не всегда означает наличие потерь. Вентиляция и водоотлив должны обеспечивать необходимые условия независимо от предполагаемой экономии. Поэтому обследование связывает измеренное потребление с фактическими режимами работы, состоянием шахтной сети и требуемыми функциями оборудования. Снижение мощности не может рассматриваться как обоснованное мероприятие, если оно ухудшает обязательный воздухообмен или водоотлив.

Разделение обязательной и управляемой нагрузки

Обследование начинают с установления границы энергетического баланса. По схемам и перечню оборудования определяют состав потребителей и их связи с шахтной инфраструктурой. Данные учёта позволяют установить величину и изменение энергетической нагрузки, а эксплуатационные сведения — соотнести её с необходимыми режимами работы.

Принципиальное значение имеет различие между обязательной нагрузкой, обеспечивающей безопасность, и режимами, которые допускают изменение при сохранении необходимых условий. Это различие нельзя устанавливать только по продолжительности работы или величине потребляемой мощности.

Специалист сопоставляет фактическое потребление с эксплуатационными требованиями к вентиляции и водоотливу. Только после определения необходимой нагрузки можно рассматривать возможные отклонения. Такой подход исключает ошибочное отнесение обязательного энергопотребления к потерям.

Аэродинамический анализ шахтной сети и рабочие точки насосов

Для оценки энергетических режимов применяют аэродинамический анализ шахтной вентиляционной сети и анализ рабочих точек насосного оборудования.

Аэродинамический анализ позволяет связать работу вентиляции с сопротивлением шахтной сети и необходимым воздухообменом. При этом проверяют, соответствует ли измеренная энергетическая нагрузка фактическим условиям работы вентиляционной системы.

Рабочая точка насоса характеризует его фактический режим при взаимодействии с системой водоотлива. Анализ рабочих точек позволяет сопоставить работу насосного оборудования с необходимой функцией водоотведения и выявить основания для проверки неоптимального режима.

Оба направления требуют сопоставления измеренных данных с эксплуатационными условиями. Если необходимые параметры отсутствуют, установить физическую причину повышенного потребления только по общему расходу электроэнергии невозможно.

Избыточное сопротивление вентиляции и неоптимальный водоотлив

При обследовании проверяют взаимосвязанный комплекс возможных причин повышенного энергопотребления: избыточное сопротивление вентиляционной сети и неоптимальные режимы водоотлива.

Сопротивление шахтной сети влияет на энергетическую нагрузку вентиляционного оборудования. Поэтому при обнаружении повышенного расхода специалист сопоставляет фактическую работу вентиляции с аэродинамической моделью и необходимым воздухообменом. Само увеличение потребляемой энергии ещё не подтверждает избыточное сопротивление.

Для водоотлива сопоставляют фактические рабочие точки насосов с эксплуатационными режимами. Возможное отклонение рассматривают с учётом обязательной функции системы. Режим нельзя считать избыточным только потому, что оборудование работает продолжительное время.

Если одновременно изменяются необходимая нагрузка и параметры работы оборудования, сначала учитывают влияние эксплуатационных условий. Только затем оценивают оставшееся отклонение, которое может указывать на неэффективный режим.

Рост энергопотребления при расширении шахтной сети

Увеличение расхода энергии на вентиляцию может быть связано с расширением шахтной сети. Изменение её протяжённости и условий работы способно повлиять на энергетическую нагрузку даже при отсутствии подтверждённых дефектов вентиляционного оборудования.

Поэтому при сравнении периодов необходимо установить, сохранились ли сопоставимые условия эксплуатации. Если конфигурация сети изменилась, специалист учитывает это обстоятельство до вывода о возможных потерях.

Повышенное потребление, обусловленное изменением необходимого воздухообмена и условий работы сети, нельзя автоматически относить к неэффективности. При недостаточности данных вывод ограничивают проверяемой гипотезой.

Исходные данные для энергетического обследования

Для анализа используют три группы исходных материалов:

• Схемы и перечень оборудования. Определяют границу обследования и связи между энергетическими потребителями шахты.
• Данные учёта, журналы режимов и архивы автоматики. Позволяют сопоставлять потребление энергии с фактическими условиями работы за сравнимые периоды.
• Эксплуатационные регламенты, графики и настройки. Используются для определения необходимых режимов и проверки соответствия им фактической работы оборудования.

Перед обследованием необходимо подготовить доступные схемы, интервальные данные потребления, сведения об эксплуатационных режимах и перечень крупных потребителей.

Если имеющихся данных недостаточно для разделения обязательной и управляемой нагрузки либо анализа аэродинамики сети и рабочих точек насосов, определяют необходимость дополнительных измерений. До получения подтверждающих сведений предполагаемые причины повышенного расхода не считаются установленными.

Результат обследования и ограничения энергосбережения

Результатом становится структура обязательной и управляемой энергетической нагрузки угольной шахты. Она позволяет установить, какие режимы соответствуют необходимым эксплуатационным условиям, где выявлены подтверждённые отклонения и какие вопросы требуют дальнейших измерений.

Полученные выводы используют для определения приоритетов возможных изменений в работе оборудования. Любое такое решение рассматривают после проверки требований безопасности и сохранения необходимых функций вентиляции и водоотлива.

Граница результата: снижение потребляемой мощности недопустимо, если оно ухудшает обязательный воздухообмен или водоотлив. Без достаточных режимных и измерительных данных нельзя достоверно подтвердить причину повышенного энергопотребления или величину возможной экономии.

Для анализа энергопотребления шахты в общей структуре производственных процессов предусмотрено направление «Промышленность». Состав работ по энергетическому обследованию предприятия рассматривается в разделе «Энергоаудит предприятия».