Xác định mức tiêu thụ điện năng hợp lý của một thiết bị điện trong mỏ để: Lập kế hoạch sản xuất hàng năm và dài hạn, giám sát và phân phối điện năng, làm công cụ quản lý việc sử dụng điện và làm căn cứ cho quy hoạch điện, giải bài toán cân bằng năng lượng. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo bài viết Ứng dụng Matlab mô phỏng quá trình biến thiên suất tiêu thụ điện năng của băng chuyền sử dụng vận tải trong ngành mỏ dưới đây.
Trang 1NG D NG MATLAB MÔ PH NG
TH ĐI N NĂNG C A BĂNG CHUY N S D NG V N T I TRONGỤ Ệ Ủ Ề Ử Ụ Ậ Ả
NGÀNH MỎ
ThS. Vũ Th Namế
Ks. Tr n Trung Hi uầ ế
Ks. Ph m Thanh Liêm; Ks. Lê Quang Tu nạ ấ
Viên Khoa hoc Công nghê MoVinacomin ̣ ̣ ̣ ̉
Xác đ nh m c tiêu th đi n năng h p lý c a m t thi t b đi n trong M đ : ị ứ ụ ệ ợ ủ ộ ế ị ệ ỏ ể
l p k ho ch s n xu t hàng năm và dài h n, giám sát và phân ph i đi n năng, làm ậ ế ạ ả ấ ạ ố ệ công c qu n lý vi c s d ng đi n và làm căn c cho quy ho ch đi n, gi i bài toán ụ ả ệ ử ụ ệ ứ ạ ệ ả cân b ng năng l ằ ượ ng.
Trong th c t s n xu t công vi c ự ế ả ấ ệ xác đ nh su t tiêu th đi n năng c a thi t ị ấ ụ ệ ủ ế
b là c c k khó khăn, ngày nay v i công c ph n m m mô ph ng Matlap ta có th ị ự ỳ ớ ụ ầ ề ỏ ể tìm hi u bi n thiên su t tiêu th đi n năng t ể ế ấ ụ ệ ươ ng ng v i m t s đi u ki n th c t ứ ớ ộ ố ề ệ ự ế
1. T NG QUAN V SU T TIÊU TH ĐI N NĂNGỔ Ề Ấ Ụ Ệ Đ I V I THI T B Đ NỐ Ớ Ế Ị Ơ
LẺ
1.1. Xác đ nh thành ph n tiêu th đi n năng c a t ng thi t bị ầ ụ ệ ủ ừ ế ị
Su t ấ tiêu th đi n năng (STTĐN) là giá tr v m c tiêu hao đi n năng đ s nụ ệ ị ề ứ ệ ể ả
xu t m t đ n v s n ph m. Xác đ nh STTĐN nh m đánh giá hi u qu s d ngấ ộ ơ ị ả ẩ ị ằ ệ ả ử ụ
đi nệ , t đó đ xu t các gi i pháp ti t ki m năng lừ ề ấ ả ế ệ ượng làm gi m chi phí s n xu tả ả ấ
s n ph m. Đ i v i các đ n v trong ngành M thì su t tiêu th đi n còn là ch tiêuả ẩ ố ớ ơ ị ỏ ấ ụ ệ ỉ
t ng h p đ l p k ho ch hàng năm v nhu c u s d ng đi n năng, ngoài ra cònổ ợ ể ậ ế ạ ề ầ ử ụ ệ làm công c cho vi c giám sát, phân ph i và qu n lý lụ ệ ố ả ưới đi n và thi t k cung c pệ ế ế ấ
đi n cho các m than.ệ ỏ
* Su t tiêu th đi n năng c a thi t bấ ụ ệ ủ ế ị
trong m t chu trình s n xu t độ ả ấ ượ ạc t o
nên t ba y u t :ừ ế ố
Tiêu hao đi n năng cho quá trình quá đệ ộ
c a thi t b :ủ ế ị
+ Đ ng c 1 chi uộ ơ ề : kh i đ ng khôngở ộ
t i ho c có t i, hãm đ ng năng có t i.ả ặ ả ộ ả
+ Đ ng c không đ ng b : kh i đ ngộ ơ ồ ộ ở ộ
Tiêu hao
đi n cho ệ quá trình quá độ
Thành ph n tiêu th đi nầ ụ ệ
Tiêu hao
đi n ệ trong quá trình bi n ế
đ iổ
T n th t ổ ấ
đi n ệ năng khi
v n hànhậ
Trang 2y u t :ế ố
+ Đ c tính k thu t c a thi t b ặ ỹ ậ ủ ế ị
+ Đ c đi m c a công ngh ặ ể ủ ệ
+ Tính ch t nguyên v t li u.ấ ậ ệ
+ S lố ượng và ch t lấ ượng s n ph m:ả ẩ
Thành ph n này t l thu n v i s lầ ỷ ệ ậ ớ ố ượ ng
s n ph m.ả ẩ
T n th t đi n năng khi v n hành: Thànhổ ấ ệ ậ
ph n này không ph thu c vào s lầ ụ ộ ố ượ ng
s n ph m mà nó ch ph thu c vào hai y uả ẩ ỉ ụ ộ ế
t ố
+ Công su t không t i: T n th t đi nấ ả ổ ấ ệ
năng này t l thu n v i công su t khôngỷ ệ ậ ớ ấ
t i.ả
+ Th i gian ch y máy.ờ ạ
P
t 0
Bi u đ ể ồ1 chu trình s n xu tả ấ
Hình 1.2. Bi u đ chu trình s nể ồ ả
xu tấ
X: Quá trình quá độ Y: Quá trình bi n đ i (ho t đ ng ế ổ ạ ộ
có t i)ả Z: Quá trình v n hành không t iậ ả 1.2 Các phương pháp xác đ nh STTĐNị
Qua phân tích trên ta th y có r tấ ấ
nhi u thành ph n và y u t tác đ ngề ầ ế ố ộ
đ n STTĐN c a thi t b ế ủ ế ị trong m Vìỏ
v y c n tìm hi u và l a ch n phậ ầ ể ự ọ ươ ng
pháp xác đ nh STTĐN h p lý Cácị ợ
phương pháp xác đ nh hi n đang đị ệ ượ c
s d ng (hình 1.ử ụ 3)
Ngày nay cùng v i s phát tri nớ ự ể
c a khoa h c k thu t, vi c mô hìnhủ ọ ỹ ậ ệ
hóa các đ i tố ượng bi n đ i có th dế ổ ể ễ
dàng th c hi n đự ệ ược trên ph n m m,ầ ề
trong đó các y u t bi n đ i đế ố ế ổ ược thể
hi n qua các hàm toán h c.ệ ọ
Th ng kê ố
Ph ng pháp xác đ nh STTĐN ươ ị
Cân b ng ằ riêng nghi mTh c ựệ
Hình 1.3. Các phương pháp xác đ nhị
STTĐN hi n đang sệ ử
d ngụ
Vì v y vi c xác đ nh STTĐN đậ ệ ị ược b sung thêm m t phổ ộ ương pháp n a là môữ hình hóa đ i tố ượng. Phương pháp này được ti n hành qua cácế bước nh sau (hìnhư 1.4):
Trang 3Mô hình hóa đ i ố
t ng ượ
b ng các ằ hàm toán
h cọ
Các b c ti n hành mô ph ng đ i t ngướ ế ỏ ố ượ
Nh p mô ậ hình vào Simulink
Nh p ậ thông s ố
y u t ế ố
bi n đ i ế ồ theo th c ự tế
Ki m traể ,
in k t ế quả
Hình 1.4. Các bước ti n hành mô ph ng đ i tế ỏ ố ượng
2. NG D NG SIMULINK MATLAB MÔ PH NG BI N THIÊN SU T TIÊUỨ Ụ Ỏ Ế Ấ
TH ĐI N NĂNG C A BĂNG CHUY N.Ụ Ệ Ủ Ề
Đi n năng tiêu th c a băng chuy n thay đ i ch y u theo ba y u t th c tệ ụ ủ ề ổ ủ ế ế ố ự ế là: chi u dài, góc d c và năng su t băng chuy n. Đ tìm hi u nh hề ố ấ ề ể ể ả ưởng t 3 y uừ ế
t đó ta ti n hành xây d ng mô hình.ố ế ự
2.1 Xây d ng mô hình.ự
Bài báo này trình bày phương pháp xác đ nh s thay đ i STTĐN cho băng t i.ị ự ổ ả
Đ xây d ng mô hình tính toán b ng SIMULINK, trể ự ằ ước h t ph i xây d ng đế ả ự ượ c các hàm toán h c mô t quá trình tính toán STTĐN.ọ ả
* Năng su t đ nh m c c a băng chuy n: ấ ị ứ ủ ề
; / , k B2v d t h k
ktc H s này đệ ố ược tính v i góc t ch y (42ớ ự ả o) c a thanủ
221 ) 2
42 (
576 tg
kgd H s tính đ n nh hệ ố ế ả ưởng gi m năng su t do góc d c;ả ấ ố
B Chi u r ng dây băng, m;ề ộ
v T c đ dây băng, m/s;ố ộ
d Tr ng lọ ượng th tíchể
c a than v n t i trên băng,ủ ậ ả
t/m3
;
Hình 2.1.S đ kh i tínhơ ồ ố
Trang 4* T i tr ng than trên m t mét dài băng: ả ọ ộ
m kG v
Q
6 ,
bc
Q Năng su t th c t c a băng chuy n, t/h;ấ ự ế ủ ề
v t c đ băng t i, m/s;ố ộ ả
* Tr ng l ọ ượ ng 1m dài c a dây băng ủ :
Tr ng lọ ượ này ta có th tính b ng công th c sau ho c có th dùng đo đ mng ể ằ ứ ặ ể ế
th c t đ xác đ nh tr ng lự ế ể ị ọ ượng 1m dây băng
m kG d
d i B
g0 1,1 .(1,25 ' ''), / (4) '
d Chi u d y m t dề ầ ặ ướ ỏ ọi v b c, mm;
''
d Chi u d y m t trên v b c, mm;ề ầ ặ ỏ ọ
i S l p;ố ớ
* Tr ng l ọ ượ ng dài c a các con lăn thu c nhánh có t i và không t i: ủ ộ ả ả
m kG L
G
p
p p
L
G g
x
x
Gp, Gx Tr ng lọ ượng ph n quay c a các con lăn nhánh có t i và nhánh khôngầ ủ ả
t i;ả
Lp, Lx Kho ng cách gi a các con lăn nhánh có t i và nhánh không t i;ả ữ ả ả
Trang 5Hình 2.2. S đ kh i tính toán t i tr ng than trên m t mét dài băngơ ồ ố ả ọ ộ
* S c c n thành ph n 12 c a nhánh không t i: ứ ả ầ ủ ả
; , sin cos
)
2
2
1
F S c c n thành ph n nhánh không t i;ứ ả ầ ả
L Chi u dài băng t i, m;ề ả
Góc d c đ t băng t i;ố ặ ả
H s s c c n truy n đ ng, tra b ng 2.ệ ố ứ ả ề ộ ả 8;
* S c c n thành ph n 34 c a nhánh có t i: ứ ả ầ ủ ả
kG L
g g L
g g g
* Các ng su t c a dây băng: ứ ấ ủ
kG F S
kG S
kG F S
kG e
S
Trang 6 góc ôm c a dây băng v i tang truy n đ ng.ủ ớ ề ộ
Đ xác đ nh STTĐN băng t i trong đi u ki n c th nêu b ng 9 l y ể ị ả ề ệ ụ ể ở ả ấ k dt = 1,2, = 0,3, = 2100 ta có :
3
Gi i h phả ệ ương trình:
1 4
4 3 2 1 1 4
3
) (
05 , 1
S S
F F
S S
* Xác đ nh l c kéo c a băng chuy n: ị ự ủ ề
kG S S
05 , 0 1
1 4
* Công su t yêu c u c a băng chuy n: ấ ầ ủ ề
kW F v
102
v T c đ dây băng m/s;ố ộ
0
F L c kéo c a băng chuy n, kG;ự ủ ề
* Su t tiêu th đi n năng c a băng chuy n: ấ ụ ệ ủ ề
t kWh Q
P D
m đc bt
P Công su t yêu c u trung bình th c t c a băng chuy n, kW;ấ ầ ự ế ủ ề
Qbt Năng su t th c t c a băng chuy n, t/h;ấ ự ế ủ ề
đc Hi u su t đ ng c ;ệ ấ ộ ơ
m Hi u su t m ng đi n;ệ ấ ạ ệ
Trang 7Hình 2.3. S đ kh i tính toán công su t th c tơ ồ ố ấ ự ế
* Mô hình t ng th : ổ ể
Hình 2.4. K t qu xây d ng mô hình t ng thế ả ự ổ ể
2.2. ng d ng mô ph ng theo đi u ki n th c t Ứ ụ ỏ ề ệ ự ế
T mô hình xây d ng k t h p v i các s li u trên th c t ta ti n hành môừ ự ế ợ ớ ố ệ ự ế ế phòng đ i v i băng chuy n có các thông s sau.ố ớ ề ố
1 Công su t đ ng c ấ ộ ơ 2x55kW
2 Năng su t đ nh m c ấ ị ứ 150t/h
Trang 89 Kho ng cách gi a các con lăn nhánh không t i ả ữ ả 2,7m
a) K t qu mô ph ng su t tiêu th khi s n lế ả ỏ ấ ụ ả ượng băng chuy n thay đ i theo th cề ổ ự
t , chi u dài băng 250m và góc d c đ t băng không đ iế ề ố ặ ổ
Hình 2.6: Đ th s n lồ ị ả ượng (a) và STTĐN (b) trong 1 ca s n xu tả ấ
Su t tiêu th đi n năng luôn luôn t l ngh ch v i s n lấ ụ ệ ỷ ệ ị ớ ả ượng. Trong m t caộ
s n xu t s n lả ấ ả ượng vào đ u ca, cu i ca và th i gian ngh r t th p. Do băng luônầ ố ờ ỉ ấ ấ
ph i ho t đ ng nên vào lúc s n lả ạ ộ ả ượng th p STTĐN trên m t đ n v s n ph m là r tấ ộ ơ ị ả ẩ ấ cao. Su t tiêu th đi n năng vào gi ngh cao nh t lên đ n 5,75 kWh/t n.ấ ụ ệ ờ ỉ ấ ế ấ
b) K t qu mô ph ng su t tiêu th khi s n lế ả ỏ ấ ụ ả ượng băng chuy n thay đ i theo th cề ổ ự
t , chi u dài băng thay đ i t 250m xu ng còn 100m và góc d c đ t băng không đ iế ề ổ ừ ố ố ặ ổ
Hình 2.7: Đ th STTĐN băng chuy n dài 200m (a) và dài 100m (b) trong 1 caồ ị ề
s n xu tả ấ
Su t tiêu th đi n năng gi m t l v i chi u dài băng gi m, khi băng chuy nấ ụ ệ ả ỷ ệ ớ ề ả ề dài 200m STTĐN là 4,53 kWh/t n, khi băng chuy n dài 100m STTĐN là 2,25ấ ề kWh/t nấ
c) K t qu mô ph ng su t tiêu th khi s n lế ả ỏ ấ ụ ả ượng băng chuy n thay đ i theo th cề ổ ự
t , chi u dài băng thay đ i và góc d c đ t băng thay đ iế ề ổ ố ặ ổ
Trang 9Hình 2.8: Đ th STTĐN khi góc d c băng chuy n là 5ồ ị ố ề o (a) và 20o (b) trong 1 ca
Su t tiêu th đi n năng tăng t l khi góc d c l p băng tăng t 5ấ ụ ệ ỷ ệ ố ắ ừ o lên 20o. Khi băng chuy n có góc d c 5ề ố o STTĐN nh nh t là 0,106 kWh/t n, khi góc l p băngỏ ấ ấ ắ thay đ i lên 20ổ o STTĐN nh nh t tăng lên 0,38 kWh/t nỏ ấ ấ
3. K T LU NẾ Ậ
Th c hi n v n hành thi t b v i năng su t l n nh t đ su t tiêu th đi n làự ệ ậ ế ị ớ ấ ớ ấ ể ấ ụ ệ
nh nh t.ỏ ấ
Thi t k chi u dài tuy n v n t i băng chuy n càng ng n thì su t tiêu thế ế ề ế ậ ả ề ắ ấ ụ
đi n năng càng nh .ệ ỏ
Góc đ t băng càng d c thì đi n năng tiêu th trên m t đ n v s n ph m càngặ ố ệ ụ ộ ơ ị ả ẩ
l n.ớ
Vi c tính toán trệ ước được su t tiêu th đi n năng s quy t đ nh đấ ụ ệ ẽ ế ị ược vi cệ
l a ch n thi t k h th ng băng t i, vì v y c n đi t i áp d ng phự ọ ế ế ệ ố ả ậ ầ ớ ụ ương pháp mô
ph ng đ h tr công tác thi t k đỏ ể ộ ợ ế ế ượ ố ơc t t h n
Tai liêu tham khao.̀ ̣ ̉
1 TS. Phung Manh Đăc. Kh o sát và đánh giá ti m năng ti t ki m năng l̀ ̣ ́ ả ề ế ệ ượng trong các h tiêu th tr ng đi m vùng Qu ng Ninh, xây d ng m t s mô hình trong T pộ ụ ọ ể ả ự ộ ố ậ đoàn Công nghi p Than Khoáng s n Vi t Nam v s d ng năng lệ ả ệ ề ử ụ ượng ti t ki mế ệ
và hi u qu Viên KHCN MoVinacomin 2010.ệ ả ̣ ̉
2 Ths. Vũ Th Nam. Nghiên c u xác đ nh su t tiêu hao đi n năng cho các khâu s nế ứ ị ấ ệ ả
xu t c a m than h m lò vùng Qu ng Ninh. ấ ủ ỏ ầ ả Viên KHCN Mo Vinacomin 2011.̣ ̉