Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

ДЬЯЧКОВ Николай Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АЛМАЗОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНО-АНАЛИТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСАМИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный горный университет

Научный руководитель	доктор технических наук, профессор яхомский Александр Валентинович
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Бабокин Геннадий Иванович, заместитель директора по науке ФГБОУ ВПО Новомосковский институт (филиал) Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева (НИ РХТУ) кандидат технических наук, доцент Юрин Юрий Григорьевич, кафедры Электроэнергетики, ФГБОУ ВПО Тульский государственный университет

Ведущее предприятие - ФГБОУ ВПО Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина (г. Москва).

Защита состоится 27 декабря 2012 г. в 12 час. на заседании диссертационного совета Д 212.128.09 при Московском государственном горном университете по адресу 119991, Москва, Ленинский проспект, д.6,
ауд. 251б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан ___/___________ 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор Е.Е. ШЕШКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В соответствии с федеральным законом РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации организации с участием государства, регионального или муниципального образования обязаны в течение пяти лет обеспечить снижение в сопоставимых условиях объемов потребленной ими электрической энергии и иных топливно-энергетических ресурсов не менее чем на пятнадцать процентов от фактического объема, потребленного в 2009 году.

В настоящие время доля энергозатрат в себестоимости продукции предприятий минерально-сырьевого комплекса, значительную часть которых составляют затраты на электрическую энергию, достигает 25 - 30%. Энергетические затраты в себестоимости производства продукции алмазодобывающих горно-обогатительных предприятий колеблются в диапазоне 15 - 23 %.

Анализ текущих вопросов энергосбережения и повышения энергетической эффективности показывает недостаточное внимание к управлению процессом энергопотребления. В этой связи усилия, направленные на расширение применения технологических средств энергосбережения, не имеет достаточной результативности по причинам, связанным со слабым использованием управления процессом энергопотребления как сложным человеко-машинным процессом.

Повышение энергоэффективности горных предприятий на основе системного управления с использованием программно-аналитических средств позволяет снизить энергопотребление и затраты на энергоресурсы, повысить возможность управления энергоресурсами по всей организационно-технологической цепочке предприятия, поднять уровень конкурентоспособности предприятия.

В этой связи установление влияния технологических факторов на процесс энергопотребления горными предприятиями, определение моделей энергопотребления, разработка программно-аналитических комплексов и рекомендаций по повышению энергоэффективности предприятий являются актуальной научной задачей.

Идея работы заключается в возможности повышения эффективности использования электрической энергии на основе системного управления процессом электропотребления с использованием программно-аналитических комплексов.

Целью работы является исследование процесса электропотребления на алмазодобывающих предприятиях как случайного процесса с установлением значений его вероятностных характеристик, законов распределения, определением энерготехнологических моделей режимов работы технологического оборудования и разработкой на этой основе программно-аналитического комплекса для повышения эффективности использования электрической энергии.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработать методические принципы, методику исследования процесса энергопотребления на алмазодобывающих предприятиях как случайного процесса.

2. Провести исследования и установить вероятностные оценки, законы распределения показателей режимов электропотребления алмазодобывающих предприятиях.

3. Получить зависимости полного и удельного электропотребления от технологических факторов основного электропотребляющего оборудования, технологических переделов, алмазодобывающих предприятий в целом.

4. Разработать методологическое обеспечение, принципы построения и создать программно-аналитический комплекс по управлению энергетическими ресурсами.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Методические принципы исследования, позволяющие проводить дифференциальный анализ процесса электропотребления алмазодобывающих предприятий как случайного процесса.

2. Вероятностные законы распределения электропотребления технологического оборудования обогатительных фабрик алмазодобывающей отрасли, позволяющие впервые устанавливать оценки режима потребления электроэнергии как случайного процесса.

3. Энерготехнологические характеристики, впервые устанавливающие зависимости потребления электроэнергии мельничного и насосного оборудования от их производительности.
4. Методологический подход, принципы построения и программное обеспечение программно-аналитических комплексов для управления процессом электропотребления горно-обогатительных предприятий.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются корректным применением математических методов теории вероятностей, математической статистики, достаточным объемом исследования, сравнением результатов аналитических исследований, моделирования с данными промышленных экспериментов (сходимость в пределах 10%), а также практическим применением результатов на предприятии.

Научное значение диссертационной работы заключается в получении вероятностных законов распределения параметров режима электропотребления алмазодобывающих предприятий, в разработке методологического подхода и принципов построения программно-аналитических комплексов управления процессом электропотребления, что вносит свой вклад в теорию электротехнических комплексов и систем; в установлении зависимостей электропотребления основных технологических узлов, технологических переделов, производств горно-обогатительных предприятий от производственно-технологических факторов, что вносит вклад в теорию электропотребления.

Практическое значение диссертационной работы заключается:

- в установлении оценок режимов электропотребления горных предприятий алмазодобывающей отрасли;

- в разработке структурной схемы обогатительной фабрики, идентифицирующей энергопотребление основных технологических пределов и оборудования;

- в разработке программно-аналитического комплекса по управлению энергетическими ресурсами.

Реализация результатов работы. Рекомендации по повышению энергоэффективности приняты к внедрению Удачнинским ГОКом АК Алроса (ОАО).

Разработан и внедрен на Удачнинском ГОКе программно-аналитический комплекс управления энергоресурсами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных научных симпозиумах УНеделя горнякаФ (2006 - 2011 гг.), на XIX, XXI международных конференциях Проблемы энергосбережения, безопасности и экологии в промышленности и коммунальной энергетике (г. Ялта, 2006, 2007 гг.), на научных семинарах кафедры.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 9 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 60 рисунка, 23 таблицы, список литературы из 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, ее цель, идея, показаны научная новизна выносимых на защиту положений, практическая ценность и результаты реализации работы.

В первой главе рассмотрены техническая направленность, современное состояние и этапы развития эффективного использования электроэнергии предприятиями минерально-сырьевого комплекса, обосновываются задачи исследования.

Работы по повышению энергоэффективности опираются на исследования отечественных и зарубежных ученых, связанные с рассмотрением методических основ исследования энергопотребления, с установлением оценок, зависимостей энергопотребления от производственных факторов, с разработкой методов планирования, нормирования, учета и контроля энергопотребления, методик составления и рационализации энергетических балансов и т.д. В их числе работы Б.Н. Авилова-Карнаухова, В.В. Алексеева, В.Е. Аракелова, Г.И. Бабокина, В.И. Вейца, С.Д. Волобринского, М.С. Ершова, В.И. Заславца, Л.Г. Зюбровского, Н.А. Ковальчука, Б.А. Константинова, А.Н. Кремера, А.В. Ляхомского, Ю.П. Миновского, Г.В. Никифорова, В.К. Олейникова, Л.А. Плащанского, А.Х. Сальникова, В.Н. Фащиленко, Л.А. Шевченко, В.И. Щуцкого , Ю.Г. Юрина и других ученых.

Анализ исследований проблем повышения энергоэффективности предприятий минерально-сырьевого комплекса показывает, что в большинстве случаев они посвящены аспектам, связанным с техническими факторами эффективного использования энергоресурсов. Однако исследования в этой области требуют повышенного внимания к вопросам создания статистических моделей электропотребления, с учетом их изменения в течение времени (час, смена, месяц, год), организационно-производственной структуры предприятий и т.п.

Вместе с этим в работах практически не нашли отражения вопросы разработки управления энергоресурсами на основе программно-аналитических комплексов для анализа, планирования, оперативного управления и повышения уровня отчетности за энергопотребление. Это объясняется тем, что в связи с развитием компьютерных технологий появились технические средства для решения указанных вопросов.

Для создания системы управления процессом энергопотребления необходимо сформировать информационное пространство, разработать программно-аналитические средства, функционирующие в телекоммуникационных системах.

В этой связи требуется обеспечить повышение уровня управления энергоресурсами на базе программно-аналитических комплексов, в основу которых должны быть положены знания о процессе электропотребления предприятий.

Во второй главе изложены методические принципы и методика исследования режимов электропотребления алмазодобывающих предприятий, обоснована структура процесса электропотребления на горнодобывающих предприятиях, предложена схема формирования и направлений использования информации для анализа электропотребления.

Вопросы повышения эффективности потребления энергетических ресурсов на горных предприятиях приобретают в современных условиях особо важную роль, поскольку именно в этой сфере находятся основные резервы потенциала энергосбережения.

На сегодняшний день одним из основных энергоресурсов, потребляемых горно-обогатительными алмазодобывающими комплексами, является электроэнергия.

Электропотребление горно-обогатительных алмазодобывающих предприятий зависит от большого числа факторов. Влияние этих факторов на процесс электропотребления имеет сложный и многообразный характер, описание которого в рамках детерминистических методов не всегда возможно в силу неопределенности условий, обусловливающих действие факторов. К числу этих факторов относятся горно-геологические, горно-технологические, климато-метеорологические, электроэнергетические, организационные, эксплуатационные и другие факторы.

Рассматривая процесс потребления энергоресурсов на горных алмазодобывающих предприятиях, можно сформулировать его следующие свойства:

       1. Потребление энергетических ресурсов зависит от большого числа факторов. Влияние этих факторов на процесс потребления энергоресурсов имеет сложный и многообразный характер. Идентификация влияния факторов на процесс потребления энергоресурсов является сложной задачей, решение которой возможно с использованием методов теории вероятностей и математической статистики.

       2. Производственно-технологические факторы обусловливают процесс потребления энергоресурсов. Из-за существенного числа указанных факторов, влияющих на  процесс потребления энергоресурсов, решение задачи описания процессов энергопотребления является достаточно сложным. Для ее решения целесообразно использовать методы теории вероятностей и математической статистики.

       3. Процесс потребления энергоресурсов происходит в условиях влияния на него большого числа факторов, имеющих взаимокорреляционные связи.

Обозначенные выше особенности приводят к необходимости применения математических методов, позволяющих выявлять факторы, влияющие на процесс потребления энергоресурсов. Вместе с этим математические методы должны обеспечить алгоритмы, которые позволяют снизить размерность исходного информационного материала и установить производственно-технологические, факторы которые максимально влияют на энергопотребление.

       В методологическом плане при исследовании процесса электропотребления можно выделить два основных производственно-технологических аспекта: электропотребление технологических машин, механизмов, установок; электропотребление технологических переделов и горных предприятий.

Процесс электропотребления на горных предприятиях во временном масштабе можно охарактеризовать следующими режимами: часовым, сменным, месячным и годовым.

       В этой связи исследование процесса электропотребления должно позволить давать его оценку в разрезе указанных аспектов и временных уровней.

В связи с изложенными выше свойствами процесса электропотребления в основу его исследования целесообразно положить следующие методические принципы:

1. Процесс электропотребления на горном предприятии целесообразно структурировать по цехам, технологическим переделам, в составе которых, в свою очередь, целесообразно выделить наиболее энергоемких потребителей. Электропотребителей, которых невозможно с точки зрения учета электроэнергии выделить в отдельных потребителей, следует рассматривать как единый технологический электроприемник. Например, мельница с питателем, классификатором, транспортерами и другими технологически связанными электроприемниками.

2. В процессе электропотребления следует выделить условно-переменную (зависящую от объема производства) составляющую и условно-постоянную (независящую от объема производства) составляющую. То есть необходимо выделить технологических электропотребителей, электропотребление которых зависит от объема производства и электропотребителей, электропотребление которых практически не зависит от объема производства.

3.Анализ электропотребления на горных предприятиях целесообразно  производить с использованием:

3.1. Измерений величин, характеризующих как электропотребление, так и технологические процессы (объем переработки руды, объемы перекачанной пульпы и др.) на получасовых и часовых уровнях из систем учета предприятия.

3.2. Статистических данных по электропотреблению и данных по производству из отчетности предприятий на сменном, суточном и месячном уровнях.

3.3. Данных экспериментальных исследований показателей процесса электропотребления и производственного процесса.

4. Процесс электропотребления целесообразно представить как сложный многомерный случайный процесс.

       5. Анализ данных о состоянии процесса электропотребления как случайного процесса должен производиться с применением положений теории вероятностей и математической статистики.

6. Полученную информацию целесообразно формировать и использовать в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.

Полученная в результате экспериментальных исследований информация характеризует процесс электропотребления как сложный процесс, для установления параметров, зависимостей и закономерностей которого требуется выполнение процедур, основанных на положениях теории распределений, факторного, корреляционного анализа.

Для установления вероятностного характера процесса электропотребления целесообразно определить законы распределения электрических нагрузок технологического оборудования. Это позволит достаточно надежно описать режимы потребления электроэнергии основными технологическими установками, машинами и оборудованием предприятия.

Рис. 1. Схема формирования и направления использования базы данных для анализа электропотребления

Проведенные на обогатительных фабриках исследования электропотребления позволили выделить следующие основные параметры, определяющие уровень потребления электроэнергии: объемы перерабатываемой руды, объем проходящей через мельничный агрегат воды, крепость руды.

Используя информацию экспериментальных исследований о параметрах процесса электропотребления, решение задач регрессионного анализа можно осуществить по следующему алгоритму:

1. Получение и первичная обработка экспериментальной информации о входных и выходных переменных исследуемого объекта (проведение эксперимента).
2. Выдвижение гипотезы о виде математической модели.
3. Оценивание параметров модели.
4. Проверка статистической значимости параметров модели.
5. Проверка адекватности модели.

Оценку коэффициентов уравнения регрессии целесообразно выполнять с применением метода наименьших квадратов. При существовании зависимости линия регрессии представляется в виде функции:

y = а+b*x, (1)

где коэффициенты находятся по формулам:

; .  (2)

Теснота связи между случайными величинами x и y определяется с помощью коэффициента корреляции

, (3)

где - ковариация двух случайных величин x и y; и - средние квадратические отклонения величин x и y.

Коэффициент корреляции характеризует степень тесноты линейной связи между случайными величинами x и y, при этом связь тем теснее, чем ближе к единице ().

Если , то при возрастании одной случайной величины другая имеет тенденцию в среднем возрастать. Если , то при возрастании одной случайной величины другая имеет тенденцию в среднем убывать.

Если , то линейная корреляционная связь отсутствует и случайные величины называются некоррелированными.

Для установления критерия оценки работы любого из нескольких аналогичных электропотребляющих механизмов необходимо произвести анализ принадлежности электротехнологических показателей к генеральной совокупности при помощи критерия Колмогорова.

Вместе с тем целесообразно с помощью метода наименьших квадратов выполнить анализ зависимостей электропотребления от производственных факторов, которые могут быть описаны полиномами, имеющими вид:

,  (5)

где f - функция потребления электроэнергии;

x1 - физические свойства руды (твердость, удельный вес и пр.);

x2 - объем переработанной руды (либо отношение объема переработанной руды к объему потраченной на переработку воды);

b0, b1, b2, b3, b4, b5 - коэффициенты уравнения регрессии.

Приведенные выше методические принципы и описанная методика позволили выполнить экспериментальные исследования процесса электропотребления на горно-обогатительных предприятиях алмазодобывающей отрасли.

В третьей главе приведены результаты исследования процесса электропотребления на алмазодобывающих предприятиях и определены статистические характеристики и вероятностные законы электропотребления, установлены зависимости электропотребления от производственно-технологических факторов, синтезирована структурная модель электропотребления технологических переделов, технологических узлов, аддитивно отражающая зависимость электропотребления от технологических факторов.

В соответствии с изложенной в гл. 2 методикой выполнены исследования электропотребления горно-обогатительных комплексов Удачнинского, Айхальского, Мирнинского ГОКов акционерной компании АЛРОСА. Указанные комплексы ведут добычу и обогащение руды в условиях Крайнего Севера, что определяет специфические особенности электропотребления, заключающиеся:

• в значительном числе горно-геологических, технологических, производственных факторов, обусловливающих электропотребление;
• в суровых климато-метеорологических условий при добыче и обработке руды;
• в тенденции к возрастанию потребления электрической энергии из-за ухудшающихся условий ведения горных работ, снижения полезного компонента в руде.

Исследованиями были охвачены электроприемники горно-обогатительных комплексов по всей технологической цепи, а также электропотребление всего предприятия в целом.

Данные экспериментальных исследований режимов электропотребления охватывают практически все применяемые на предприятиях индивидуальные и групповые электроприемники и могут служить базой для установления надежных статистических оценок, зависимостей электропотребления от производственных факторов.

Общий объем статистического материала составил свыше 82 тысяч экспериментальных точек.

       Статистические данные о режимах электропотребления, о параметрах технологических процессов, взятые из оперативной отчетности отделов АСУ подразделений предприятий, составляют в объеме свыше 350 тысяч значений.

Принятые к анализу объемы проведенных экспериментальных исследований и объемы информации оперативной отчетности позволяют получить достаточно достоверные результаты.

Анализ режимов электропотребления горно-обогатительных комплексов по разработке и обогащению алмазосодержащих кимберлитовых руд проведен в соответствии с методикой, изложенной во второй главе с использованием методов теории вероятностей и математической статистики. При анализе установлены статистические характеристики режимов электропотребления как случайных процессов, а именно: среднее значение, медиана, мода, асимметрия, эксцесс, среднеквадратическое отклонение (СКО.).

Статистические характеристики и законы распределения электропотребления приведены в табл. 1 для основного технологического оборудования, а именно: мельниц мокрого самоизмельчения (ММС), пластинчатого питателя (ПП), головного ленточного конвейера (ГЛК), ленточного конвейера (ЛК), наклонного ленточного конвейера (НЛК).

Таблица1. Статистические характеристики распределений
активной мощности (кВт) электропотребителей Удачнинского ГОКа

Электропотребитель (Руст, кВт)	Среднее	Медиана	Мода	Ассиметрия	Эксцесс	СКО
ММС1, (3300)	2,90E+3	2,89E+3	2,89E+3	-3,00E-2	-4,00E-3	1,84E+1
ПП1, (55)	1,78E+1	1,90E+1	2,05E+1	-1,33	1,30	4,20
Дробилка, (400)	7,41E+1	4,58E+1	4,52E+1	2,32	5,86	5,30E+1
Насос №16, (1000)	6,84E+2	6,84E+2	6,84E+2	-5,34	6,28E+1	1,91E+1

Для установления вероятностных законов распределения показателей режимов электропотребления электроприемников с помощью критерия Колмагорова (при доверительной вероятности 0,95) проверены гипотезы о принадлежности полученных экспериментальных распределений к ряду теоретических: нормальному, бета, гамма, экспоненциальному, Вейбула, логарифмически нормальному. Проверка статистических гипотез показала, что экспериментальные распределения в подавляющем большинстве случаев лучше всего соответствуют нормальному закону распределения, табл. 2.

Таблица 2. Законы распределения потребления активной мощности основными технологическими приемниками УГОКа

№ п/п	Наименование потребителя	Закон распределения	Среднее	СКО
1	ММС №1	нормальный	2896,92	18,44	-
2	ПП №1	нормальный	17,18	4,2	-
3	Дробилка	экспоненциальный	-	-	0,01
4	Насос № 16	нормальный	684,3	19,14	-

Полученные законы распределения позволяют достаточно надежно идентифицировать режимы потребления активной мощности основными технологическими установками, машинами и оборудованием предприятия.

Установление энерготехнологических моделей, наиболее адекватно описывающих процесс потребления энергоресурсов, позволяет повысить уровень управления электропотреблением горно-обогатительных комплексов.

Статистическая обработка исходных данных показала, что исследуемые показатели энерготехнологического процесса обладают незначительной вариацией около среднего значения, медианы и моды, близки по значению к средней величине. Это позволяет сделать вывод о статистической однородности режимов электропотребления, вместе с этим целесообразно получить математические модели, связывающие технологические и энергетические показатели.

Установлена энерготехнологическая характеристика обогатительной фабрики Удачнинского ГОКа, представленная в виде зависимости удельного электропотребления от объема переработанной руды фм=f(Qpм). Установление энерготехнологической характеристики обогатительной фабрики выполнено на базе статистического материала в виде месячных значений удельного расхода электроэнергии и объема переработанной руды (корреляционное поле представлено на рис.2).

В ходе исследований установлены многофакторные модели потребления электрической энергии в зависимости от удельного веса руды и удельного расхода воды.

При помощи критерия Колмогорова было установлено, что выборки данных удельного электропотребления для различных мельничных агрегатов принадлежат единой генеральной совокупности. В этой связи была определена целесообразность расчета энерготехнологических характеристик для обобщенного режима работы мельничного агрегата.

Установлено, что технологические параметры объема переработанной руды, её удельный вес имеет существенное значение для обобщенного

Рис. 2. Корреляционное поле и зависимость фм=f(Qрм) обогатительной фабрики

режима работы мельничного агрегата. В этой связи выполнен дисперсионный анализ, который показал, что уровень значимости объема переработки и удельного веса руды превосходит теоретический, что, в свою очередь, позволяет сделать вывод о существенности влияния технологических факторов на потребление электрической энергии.

Для определения влияния объема переработки и удельного веса руды на удельное потребление электрической энергии выполнен многомерный анализ с использованием созданной статистической базы данных об электропотреблении.

В результате обработки экспериментальных данных получено уравнение зависимости обобщенного режима электропотребления (W) от объема переработанной руды (А) и удельного веса руды (В):

W=3519,33-1915,68*В+5,70*А+221,81*В2+0,01*В*А-3,98E-6*А2, (6)

где W - электропотребление (кВт*ч);

ВЦ удельный вес руды(тн./м3);

А - объем переработанной руды (тн.).

На рис. 3 приведена графическая интерпретация уравнения (6)

Рис. 3. Зависимость W = f(A,B) для обобщенного режима работа мельничного агрегата

Представленная модель описывает зависимость электропотребления от объема переработанной руды и её удельного веса для обобщенного энергетического режима работы мельничного агрегата при измельчении алмазосодержащих руд.

Исходя из приведенного выше произведено структурирование процеса электропотребления обогатительной фабрики по технологическим переделам, в составе которых, в свою очередь, выделены наиболее энергоемкие потребители. В результате получена структурная модель процесса электропотребления обогатительного процесса, представленная на рис. 4.

Представленная структурная модель описывает более 80% электропотребления обогатительной фабрики. В структурной модели нашли отражение наиболее энергоемкие переделы, сформированные по технологическому признаку.

Полученные электротехнологические зависимости позволяют повышать уровень планирования и нормирования электропотребления в обогатительном производстве, что, в свою очередь, повышает уровень управления потреблением электроэнергии.

Рис.4. Структурная модель электропотребления обогатительной фабрики ГОКа

Результаты, полученные при исследовании процесса электропотребления, легли в основу разработки программно-аналитического комплекса для управления энергоресурсами.

В четвертой главе разработана методология создания, принципы построения программно аналитического комплекса для управления энергоресурсами горно-обогатительных комплексов.

На современном этапе, требующем существенного повышения энергоэффективности, имеются значительные возможности применения вычислительной техники для расчета, моделирования динамики, контроля и управления потреблением энергоресурсов.

Постоянный рост компьютеризации предприятий минерально-сырьевого комплекса обеспечил возможность создания децентрализованных систем обработки и хранения технологической, кадровой и финансовой информации. В этой связи целесообразна разработка информационно-аналитической системы (комплекса), позволяющей в реальном времени осуществлять сбор, накопление, обработку информации о процессе энергопотребления как сложном энерготехнологическом процессе с целью обеспечения эффективного управления энергетическими ресурсами для повышения энергоэффективности.

В структурном аспекте программно-аналитический комплекс для управления энергоресурсами представляется как сеть автоматизированных рабочих мест персонала, который участвует в  процессе потребления энергоресурсов.

       Программно-аналитический комплекс должен позволять реализовывать функции системы управления энергетическими ресурсами в виде программного продукта на всех уровнях организационно-производственной цепи (от персонала, управляющего энергопотребляющими машинами и оборудованием, до персонала, управляющего в масштабах предприятия).        

В реализации требований к программно-аналитическому комплексу целесообразно использовать ряд современных технологий программирования.

Объектно-ориентированное программирование концентрирует основное внимание при разработке программных продуктов на связях между объектами, а не на деталях их реализации.

Функциональными задачами программно-аналитического комплекса для управления энергетическими ресурсами предприятий минерально-сырьевого комплекса должны являться:

1. удовлетворение всех информационно-аналитических потребностей участников процесса управления энергопотреблением на предприятии в единой системе;
2. дискретизация информационных потоков о процессе энергопотребления по организационно-технологическим уровням управления предприятием;
3. интеграция энергетических, производственных и экономических показателей в единую систему управления энергоресурсами;
4. отражение анализируемых в программно-аналитическом комплексе показателей производства в режиме реального времени;
5. интеграция режимов энергопотребления с технологическими режимами и бюджетными показателями;
6. обеспечение единой связи всех участников процесса управления потреблением энергетических ресурсов предприятия.

В соответствии с вышеизложенным программно-аналитический комплекс должен состоять из отдельных программных модулей, а именно: "Методические материалы", "Нормативная документация", "Основные положения энергоменеджмента" и "Расчетно-моделирующий комплекс" - организованных с помощью внутренних и внешних связей. Структурная схема связей между программными модулями комплекса представлена на рис.5.

Программно-аналитический комплекс реализован в виде графического приложения в соответствии со спецификацией Microsoft и программного обеспечения Windows. Комплекс полностью соответствует международным стандартам визуального графического программного продукта для Windows-систем и имеет интуитивно понятный интерфейс и навигацию.

Структура программно-аналитического комплекса системы управления энергетическими ресурсами состоит из четырех глобальных модулей: "Методические материалы", "Нормативная документация", "Основные положения энергоменеджмента" и "Расчетно-моделирующий комплекс".

Каждая подсистема способна самостоятельно функционировать и выполнять все предназначенные ей функции. Но наибольшей эффективности от использования перечисленных подсистем можно добиться, только при их комплексном использовании.

Рис.5. Структурная схема связей между программными модулями программно-аналитического комплекса

"Расчетно-моделирующий комплекс" представляет собой технический контур единой системы управления энергетическими ресурсами, включающей в себя функции мониторинга, моделирования, технико-экономической оценки и предоставления персоналу информации, необходимой для принятия решения по повышению энергоэффективности.

Технический контур включает в себя режимы, отображающие технико-энергетические и технико-экономические показатели работы предприятия.

Режим мониторинга и управления потреблением электрической энергии в зависимости от объема перерабатываемой руды имеет различную глубину дискретизации, а именно: месяц, сутки, час, а также энергопотребление в режиме реального времени. Данные представляются в табличной и графической форме. На дисплей персонала выводится плановое и фактическое удельное электропотребление, с учетом адаптации к изменению фактических объемов производства, отклонение фактических показателей от плановых.

Данные выводятся в виде таблицы с кумулятивными показателями отклонений фактических и плановых показателей. В графическом виде на дисплей персонала выводится плановая электротехнологическая модель удельного электропотребления, полученная при плановых объемах переработки руды, а также фактическая электротехнологическая модель удельного электропотребления, полученная при фактических объемах переработки руды.

Режим исполнения бюджета в табличной и графической форме отображает плановые и фактические затраты на энергоресурсы в денежном эквиваленте с указанием экономии или перерасхода денежных средств.

В режиме отчетности выводится информация с различной временной глубиной, где представлены фактические и плановые технико-экономические и энергетические показатели.

Режим корректировки модели удельного электропотребления позволяет корректировать энерготехнологические модели в зависимости от добавления значений параметров, входящих в модель за истекший месяц работы оборудования. При этом отсекаются значения параметров начального месяца анализируемого периода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       В диссертационной работе на основании проведенных исследований дано новое решение актуальной научной задачи, заключающееся в установлении вероятностных оценок и законов распределения показателей электропотребления алмазодобывающих предприятий, в синтезе энерготехнологических моделей режимов работы технологического оборудования, в разработке на этой основе программно-аналитического комплекса по управлению энергоресурсами.

На основании проведенных исследований лично автором получены следующие результаты:

1. Обоснованы методические принципы и разработана методика экспериментального исследования процесса электропотребления как случайного процесса с учетом влияния на него технологических факторов.
2. Получены вероятностные оценки и законы распределения показателей режимов электропотребления алмазодобывающих предприятий.
3. С применением статистических методов синтезированы электротехнологические модели,  отражающие зависимость электропотебления от технологических факторов обогатительного производства алмазодобывающих предприятий.
4. Установлена обобщенная многофакторная модель электропотребления  мельничного узла, позволяющая оценивать удельный расход электроэнергии в зависимости от крепости руды и производительности мельниц мокрого самоизмельчения.
5. Разработаны концептуальные принципы построения и создан программно - аналитический комплекс, позволяющий повысить уровень управления процессом потребления энергетических ресурсов.
6. Разработана структурная схема обогатительной фабрики, идентифицирующая энергопотребление основных технологических переделов и оборудования, принятая к внедрению на Удачнинском ГОКе АК Алроса (ОАО).
7. Разработан и внедрен на Удачнинском ГОКе Программно-аналитический комплекс управления энергоресурсами, позволяющий реализовывать системы энергетического менеджмента в соответствии с ГОСТ Р ИСО 500001.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Оганесян А.С., Дьячков Н.Б. Интегрированная среда разработки Delphi для расчета параметров упрочнения трещиноватых пород //Горный информационно-аналитический бюллетень. -2004год.-№4.-Стр.67-68.
2. Оганесян А.С., Дьячков Н.Б. Необходимость создания автоматизированной системы контроля над расчетами //Горный информационно-аналитический бюллетень. -2004год.-№6.-Стр.60-61.
3. яхомский А.В., Фащиленко В.Н., Шароварин Ю.Н., Шульгин А.Г., Дьячков Н.Б. Энергоёмкость процессов обогащения полиметаллических руд // Материалы XIX международной конференции UKR-POWER 2006 проблемы энергосбережения, безопасности, экологии в промышленной и коммунальной энергетике. -Ялта, 2006год.-Стр.69-71.
4. яхомский А.В., Вахрушев С.В., Малявин В.Б., Дьячков Н.Б. Моделирование энергетических характеристик технологических электроприемников при измельчении руд черных металлов //Горный информационно-аналитический бюллетень. -2006год.-№7.-Стр.305-309.
5. яхомский А.В., Фащиленко В.Н., Дьячков Н.Б. Повышение эффективности планирования оперативного управления и отчетности за энергопотребление //Горный информационно-аналитический бюллетень. -2007год.-№7.-Стр.282-286.
6. яхомский А.В., Колмогорова Н.А., Шевельков И.С., Дьячков Н.Б. Повышение энергоэффективности воздухоснабжения при обогащении руд цветных металлов //Горный информационно-аналитический бюллетень. -2007год.-№9.-Стр.274-280.
7. яхомский А.В., Фащиленко В.Н., Перфильева Е.Н., Дьячков Н.Б. Вопросы повышения энергоэффективности предприятий минерально-сырьевого комплекса //Горное электрооборудование и электромеханика. -2009год.-№1.-Стр.56-58.
8. Ляхомский А.В., Перфильева Е.Н., Дьячков Н.Б. Применение методов распознования образов для оценки энергетического менеджмента //Горный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск.
   -2011год.-СВ№4.-Стр.9-12.
9. яхомский А.В., Перфильева Е.Н., Дьячков Н.Б. Программно-аналитический комплекс для управления энергоресурсами горных предприятий //Горный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск. -2011год.-СВ№4.-Стр.13-26.
10. яхомский А.В., Дьячков Н.Б. Разработка системы для анализа и управления энергопотреблением алмазодобывающих предприятий //Горный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск. -2011год.-СВ№4.-Стр.100-112.

Подписано в печать  2012г. Формат 60х90/16

Объем 1п.л. Тираж 100экз. Заказ № 

Отдел печати МГГУ, Москва, Ленинский пр., 6

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям