Ứng dụng Matlab mô phỏng quá trình biến thiên suất tiêu thụ điện năng của băng chuyền sử dụng vận tải trong ngành mỏ

[r]

NG 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

y 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):

Mô 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  

* 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

Hình 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

F3 4 ( 0 p) .cos ( 0) .sin , (7)

* Các  ng su t c a dây băng: ứ ấ ủ

kG F S

kG S

kG F S

kG e

S

­ góc ôm c a dây băng v i tang truy n đ ng.

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

Hình 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