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

Ứ Ụ Ỏ  QUÁ TRÌNH BI N THIÊN SU T TIÊUẾ Ấ  

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 Mo­Vinacomiṇ ̣ ̣ ̉ 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, làmậ 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 toánụ ả ệ ụ ệ ứ ạ ệ ả   cân b ng năng lằ ượng.

Trong th c t  s n xu t công vi cự ế ả ấ ệ  xác đ nh su t tiêu th  đi n năng c a thi tị ấ ụ ệ ủ ế   b  là c c k  khó khăn, ngày nay v i cơng c  ph n m m mơ ph ng Matlap ta có thị ự ỳ ớ ụ ầ ề ỏ ể  tìm hi u bi n thiên su t tiêu th  đi n năng tể ế ấ ụ ệ ương  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 ị ả ẩ ị ằ ệ ả ụ   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 cịn là ch  tiêuả ẩ ố 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, ngồi ra cịnổ ợ ể ậ ế ề ầ 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   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 ề : kh i đ ng khơngở 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 ộ ộ  

Tiêu hao  n cho ệ quá trình  quá độ

Thành ph n tiêu th  đi nầ ụ ệ

Tiêu hao  n ệ trong quá  trình bi n ế

đ iổ

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 ố ượng  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 ượng  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 ấ   t i.ả

+ Th i gian ch y máy.ờ

P

t

X Y Z

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: Q trình bi n đ i (ho t đ ng ế ổ ộ

có t i)ả

Z: Q trình v n hành khơng 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 ương  pháp   xác   đ nh   STTĐN   h p   lý   Cácị ợ   phương pháp xác đ nh hi n đang đị ệ ược  s  d ng (hình 1.ử ụ 3)

Ngày nay cùng v i s  phát tri ự ể   c a khoa h c k  thu t, vi c mơ 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 kêố

Ph ng pháp xác đ nh STTĐNươ 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

Mơ 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 mơ ậ

hình vào  Simulink

Nh p ậ

thơng s  ố

y u t  ế ố

bi n đ i ế

theo th c ự

tế

Ki m traể ,  in k t ế

quả

Hình 1.4. Các bước ti n hành mơ 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 mơ hình.ố ế ự

2.1 Xây d ng mơ 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 mơ hình tính tốn b ng SIMULINK, trể ự ằ ước h t ph i xây d ng đế ả ự ược  các hàm tốn h c mơ t  q trình tính tốn STTĐN.ọ ả

* Năng su t đ nh m c c a băng chuy n:ấ ị ứ ủ ề

; / ,

.k B2vd t h k

Qbc tc gd (1)

ktc ­ H  s  này đệ ố ược tính v i góc t  ch y (42ớ ự ả o) c a thanủ 221

) 42 ( 576tg

ktc (2)

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     băng,ủ ậ ả   t/m3

;

* T i tr ng than trên m t mét dài băng:ả ọ ộ

m kG v Q

g bc , /

,

3 (3)

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 lọ ượng 1m dài c a dây băngủ :

Tr ng lọ ượng này ta có th  tính b ng cơng th c sau ho c có th  dùng đo đ mể 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 lọ ượng dài c a các con lăn thu c nhánh có t i và khơng t i:ủ ộ ả ả

m kG L G

p p p

g

, /

      L kG m G

g

x x

x , / (5)

Gp, Gx­ Tr ng lọ ượng ph n quay c a các con lăn nhánh có t i và nhánh khơngầ ủ ả   t i;ả

Hình 2.2. S  đ  kh i tính tốn 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

)

( 0 0.

2

1 g g L g L kG

F x (6)

2

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

S2 1 1 2,   (8)

kG S

S3 1,05 2, (9)

kG F S

S4 3 4, (10)

kG e

S

­ góc ơm c a dây băng v i tang truy n đ ng.ủ 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 ả ấ kdt =  1,2,   = 0,3,   = 2100 ta có :

3

e         (12)

Gi i h  phả ệ ương trình:

1

4 1

3

) (

05 ,

S S

F F

S S

  (13)

* Xác đ nh l c kéo c a băng chuy n:ị ự ủ ề kG

S S

F ,

05 ,

1

0         (14)

* Công su t yêu c u c a băng chuy n:ấ ầ ủ ề

kW F v

P ,

102

          (15)

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

bt . . , /          (16)

P ­ Cơng su t u 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

Hình 2.3. S  đ  kh i tính tốn cơng su t th c tơ ồ ố ấ ự ế * Mơ hình t ng th :ổ ể

Hình 2.4. K t qu  xây d ng mơ 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  mơ 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 ố ệ ự ế ế   phòng đ i v i băng chuy n có các thơng s  sau.ố ề ố

TT Thơng số Giá trị

1 Công su t đ ng cấ ộ 2x55kW

2 Năng su t đ nh m cấ ị ứ 150t/h

3 Chi u r ng băngề ộ 1m