[r]
Trang 1NG D NG MATLAB MÔ PH NG
TH ĐI N NĂNG CHO M T S THI T B CHÍNH TRONG M H M LÒỤ Ệ Ộ Ố Ế Ị Ỏ Ầ
ThS. Vũ Th Namế
Ks. Tr n Trung Hi uầ ế
Ks. Ph m Thanh Liêmạ
Viên Khoa hoc Công nghê MoVinacomin ̣ ̣ ̣ ̉
Công tác v n t i trong đi u ki n khai thác xu ng sâu ngày càng ph c t p ậ ả ề ệ ố ứ ạ
Đi n năng cho khâu v n t i ngày càng chi m t l cao. Xác đ nh m c tiêu th đi n ệ ậ ả ế ỷ ệ ị ứ ụ ệ năng h p lý cho các thi t b v n t i là v n đ c p thi t đ ph c v công tác: l p k ợ ế ị ậ ả ấ ề ấ ế ể ụ ụ ậ ế
ho ch s n xu t hàng năm và dài h n, giám sát và phân ph i đi n năng, làm công c ạ ả ấ ạ ố ệ ụ
qu n lý vi c s d ng đi n và làm căn c cho quy ho ch đi n, gi i bài toán cân ả ệ ử ụ ệ ứ ạ ệ ả
b ng năng l ằ ượ ng.
Trong th c t s n xu t vi c ự ế ả ấ ệ xác đ nh su t tiêu th đi n năng c a thi t b là ị ấ ụ ệ ủ ế ị
c c k khó khăn, ngày nay v i công c ph n m m mô ph ng Matlap ta có th tìm ự ỳ ớ ụ ầ ề ỏ ể
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. ấ ộ ơ ị ả ẩ Su t tiêu th đi n năng c a thi t b trong m t chu trìnhấ ụ ệ ủ ế ị ộ
s n xu t đả 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
có t i hãm ngả ược ho c hãm đ ng năng.ặ ộ
Tiêu hao đi n năng trong quá trình bi nệ ế
đ i ổ Thành ph n này t l thu n v i s nầ ỷ ệ ậ ớ ả
lượng và có quan h v i các y u t :ệ ớ 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
P
t 0
Bi u đ ể ồ1 chu trình s n xu tả ấ
Hình 1. Bi u đ chu trình s n xu tể ồ ả ấ
X: Quá trình quá độ Y: Quá trình bi n đ i (ho t đ ng ế ổ ạ ộ
Trang 2Z: Quá trình v n hành không t iậ ả
T n th t đi n năng khi v n hành không t i: Thành ph n này không ph thu c vàoổ ấ ệ ậ ả ầ ụ ộ
s lố ượng s n ph m mà nó ch ph thu c vào hai y u t :ả ẩ ỉ ụ ộ ế ố
+ Công su t không t i: T n th t đi n năng này t l thu n v i công su t khôngấ ả ổ ấ ệ ỷ ệ ậ ớ ấ
t i.ả
+ Th i gian ch y máy.ờ ạ
1.2 Phương pháp mô hình hóa đ i tố ượng đ xác đ nh STTĐN.ể ị
Qua phân tích trên ta th y trong m t chu chình s n xu t các y u t nh hấ ộ ả ấ ế ố ả ưở ng
đ n STTĐN luôn luôn bi n đ i theo các đi u ki n th c t : năng su t, th i gian,ế ế ổ ề ệ ự ế ấ ờ cung đ v n chuy n, góc công tác .v.v. Do đó vi c tính toán STTĐN trong th c t làộ ậ ể ệ ự ế khó khăn
Ngày nay cùng v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, vi c mô hình hóa cácớ ự ể ủ ọ ỹ ậ ệ
đ i tố ượng bi n đ i có th d dàng th c hi n đế ổ ể ễ ự ệ ược trên ph n m m, trong đó cácầ ề
y u t bi n đ i đế ố ế ổ ược th hi n qua các hàm toán h c. Phể ệ ọ ương pháp này được ti nế hành qua các bước nh hình 2.ư
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
Th ng kê y u t ố ế ố
th c tự ế
Hình 2. 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 M T S THI T B CHÍNH.Ụ Ệ Ủ Ộ Ố Ế Ị
Công tác v n t i trong ngành than ch y u s d ng b n thi t b chính là: băngậ ả ủ ế ử ụ ố ế ị
t i, máng cào, t u đi n và t i kéo. Trong đó đi n năng tiêu th c a các thi t b nàyả ầ ệ ờ ệ ụ ủ ế ị thay đ i ch y u theo ba y u t th c t là: chi u dài tuy n, góc d c ho t đ ng vàổ ủ ế ế ố ự ế ề ế ố ạ ộ năng su t v n chuy n. Đ tìm hi u nh hấ ậ ể ể ể ả ưởng t 3 y u t đó ta ti n hành xây d ngừ ế ố ế ự
mô hình hóa cho t ng đ i từ ố ượng
Trang 32.1. Phương pháp tính toán STTĐN đ i v i các thi t bố ớ ế ị
2.1.1. Xác đ nh STTĐN cho máng cào ị
* Công su t yêu c u trung bình th c t c a máng cào:ấ ầ ự ế ủ
; , 102
kW F
v
Trong đó:
v T c đ xích máng cào, m/s;ố ộ
mc
F L c kéo c a máng cào, kG.ự ủ
* STTĐ máng cào, v i ch đ t i , góc d c, chi u dài xác l p:ớ ế ộ ả ố ề ậ
t kWh Q
p D
m dc mc
Trong đó:
P Công su t yêu c u trung bình th c t c a máng cào, kW;ấ ầ ự ế ủ
mc
Q Năng su t th c t c a máng cào, t/h;ấ ự ế ủ
đc Hi u su t đ ng c ;ệ ấ ộ ơ đc 0,90;
m Hi u su t m ng đi n c p cho máng cào l y ệ ấ ạ ệ ấ ấ mc 0,95
2.1.2. Xác đ nh STTĐN cho băng t i ị ả
* Công su t yêu c u c a băng t iấ ầ ủ ả
kW F v
102
Trong đó:
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 t iấ ụ ệ ủ ả
t kWh Q
P D
m đc bt
Trong đó:
P Công su t yêu c u trung bình th c t c a băng t i;ấ ầ ự ế ủ ả
Qbt Năng su t th c t c a băng t i;ấ ự ế ủ ả
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 2.2 Xây d ng mô hình.ự
Bài báo này trình bày chi ti t phế ương pháp xác đ nh s thay đ i STTĐN choị ự ổ
Trang 4Đ xây d ng mô hình tính toán b ng SIMULINK, trể ự ằ ước h t ph i xây d ngế ả ự
được 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 nhệ ố ế ả
hưởng gi m năng su t do gócả ấ
d c;ố
B Chi u r ng dây băng,ề ộ
m;
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 3. S đ kh i tính toán năng su t c a băng chuy nơ ồ ố ấ ủ ề
* 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 ' ''), / (28)
'
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
Trang 5m kG L
G
p
p p
m kG L
G g
x
x
(29)
Gp, Gx Tr ng lọ ượng ph nầ
quay c a các con lăn nhánh cóủ
t i và nhánh không t i;ả ả
Lp, Lx Kho ng cách gi aả ữ
các con lăn nhánh có t i vàả
nhánh không t i;ả
Hình 4. S đ kh i tính toánơ ồ ố
t i tr ng than trênả ọ
m t mét dài băngộ
* 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 , (211)
* Các ng su t c a dây băng: ứ ấ ủ
kG F S
kG S
kG F S
kG e
S
dt
k H s tính đ n d tr l c ma sát, l y ệ ố ế ự ữ ự ấ k dt = 1,2 1,25
e C s logarit t nhiên e = 2,71;ơ ố ự
h s ma sát c a dây băng tang;ệ ố ủ ở
góc ôm c a dây băng v i tang truy n đ ng.ủ ớ ề ộ
Trang 6Đ 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
Hình 5. S đ kh i tính toán công su t th c tơ ồ ố ấ ự ế
2.3. 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, máng cào có các thông s sau.ố ớ ề ố
B ng 1. Thông s k thu t máng càoả ố ỹ ậ
H p gi m t c ộ ả ố T s truy n ỷ ố ề 24
Trang 74 Thanh g t ạ
5 Xích t i ả
B ng 2. Thông s k thu t băng t iả ố ỹ ậ ả
7 Kho ng cách gi a các con lăn nhánh có t i ả ữ ả 0,9m
9 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 và máng cào thay đ iề ổ theo th c t (chi u dài v n t i 180m và góc d c không đ i, năng su t c a máng càoự ế ề ậ ả ố ổ ấ ủ
b ng 80/150 năng su t băng chuy n)ằ ấ ể