МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ШАХТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ •СОЮЗШ АХТОПРОЕКТ *

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по проектированию технологических устройств для регулирования режимов электропотребления на угольных шахтах

Москва

1987

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ШАХТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ •СОЮЗШ АХТОПРОЕКТ •

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по проектированию технологических устройств для регулирования режимов электропотребления на угольных шахтах

Вводятся в действие с I октября 1987 года

Утверждены в.о. «Союзшахтопроект» и согласованы Энергомеханическим управлением Минуглепрома СССР протоколом от 14 мая 1987 г.

Москва

1987

3.3, Добыча и транспортирование угля

3.3.1.    Регулирование режимов электропотребления на технологическом процессе добычи и транспортирования угля следует осуществлять:

при транспортировании угля конвейерами - путем создания в транспортной цепи аккумулирующих бункеров;

при транспортировании угля электровозами - за счет аккумулирования полезного ископаемого непосредственно в составах вагонеток. Это позволяет в часы максимума нагрузки в энергосистеме полностью отключать потребители последующей (включая скиповой подъем) транспортной цепи по передаче полезного ископаемого на погрузочно-складской комплекс*

3.3.2.    По месту расположения в транспортной цепи следует различать околоствольные, магистральные и участковые бункера, совмещающие в себе, как правило, функции технологических и регулировочных емкостей (совмещенные бункера).

3.3.3* В качестве околоствольных, магистральных и участковых бункеров следует использовать горные и механизированные бункера.

3.3*4. Горные бункера рекомендуется применять, как правило, в качестве околоствольных и магистральных бункеров; механизированные бункера целесообразно использовать в качестве участковых бункеров*

3.3.5.    Совмещение технологических и регулировочных функций бункеров должно учитываться при определении их вместимости и выборе места расположения.

3.3.6.    Параметры технологических подземных бункеров зависят от выполняемых ими функций, типа и характеристик примыкающих к

1 I

бункеру транспортных средств, величины и характера поступающего в бункер грузопотока, производительности и надежности подбункерной транспортной линии и выбираются в соответствии с "Основными методическими положениями по расчету, проектированию и эксплуатации подземных бункеров", КНИУИ, Караганда, 1965.

3.3.7.    Сооружение совмещенных угольных бункеров целесообразно предусматривать при разработке проектов на строительство новых шахт. На действующих шахтах устройство таких бункеров экономически оправдано только при подготовке новых горизонтов или участков шахтных полей (блоков шахты), а также при коренной реконструкции или техническом перевооружении шахты.

3.3.8.    При выборе варианта размещения совмещенных бункеров в транспортной цепи предпочтение следует отдавать расположению

их в околоствольных дворах и на магистральных выработках. Вариант расположения горных бункеров на участках шахты экономически нецелесообразен.

3.3.9.    Производительность подбункерных транспортных средств по доставке угля должна обеспечивать высвобождение (заполненной в период прохождения максимума нагрузки) аккумулирующей емкости за время минимального периода между утренним и вечерним ограничениями.

3.3.10.    Для шахт с комбинированной схемой транспорта вариант аккумулирования полезного ископаемого непосредственно в составах вагонеток целесообразно использовать при наличии в пределах околоствольного двора свободных выработок достаточной для их размещения емкости.

3.3.11.    Целесообразность сооружения совмещенного угольного бункера для целей регулирования, его емкость и оптимальный ва-

1 2

риант расположения в транспортной цепи (в околоствольном дворе, на магистральных выработках или на участках вахты), а также предпочтительность варианта аккумулирования угля в составах вагонеток определяются в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов в зависимости от горно-геологических, горнотехнических и других условий (методика расчета приведена в приложении I) и уточняются по и имитационной модели.

3.4. Транспортирование породы

3.4.1.    Регулирование режимов электропотребления на технологическом процессе транспортирования породы следует осуществлять за счет создания в транспортной цепи аккумулирующих бункеров♦позволяющих отключать потребители последующей (включая скиповой подъем) транспортной цепи по передаче породы на отвал.

3.4.2.    Сооружение аккумулирующих породных бункеров целесообразно предусматривать при разработке проектов на строительство новых шахт. На действующих шахтах устройство таких бункеров экономически целесообразно только при подготовке новых горизонтов или участков шахтных полей (блоков шахты), а также при коренной реконструкции или технологическом перевооружении шахты.

3.4.3.    Аккумулирующий бункер для порода, совмещающий в себе функции технологической емкости и емкости для целей регулирования, следует располагать, как правило, в околоствольном дворе у скипового ствола.

3.4.4.    Производительность подбункерных транспортных средств по выдаче породы должна обеспечивать высвобождение (заполненной в период прохождения максимума нагрузки) аккумулирующей емкости за время минимального периода между утренним и вечерним ограниче

ниями.

1 3

3.4.5.    Вариант аккумулирования породы непосредственно в составах вагонеток целесообразно использовать при наличии в пределах околоствольного двора свободных выработок достаточной для их размещения емкости.

3.4.6.    Целесообразность сооружения совмещенного породного бункера для целей регулирования, его емкость, а также предпочтительность варианта аккумулирования породы в составах вагонеток определяется в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов по прилагаемой методике (приложение I).

3.5. Шахтный водоотлив

3.5.1.    Регулирование режимов электропотребления на технологическом процессе откачки шахтных вод следует осуществлять за счет создания дополнительных емкостей водосборников, позволяющих отключать насосные агрегаты в период прохождения максимума нагрузки в питающей энергосистеме (включая насосы перекачки веды на поверхности в отстойник шахтных вод).

3.5.2.    Компоновка дополнительных ветвей водосборника с учетом фактической планировки выработок околоствольного двора на действующей шахте должна решаться индивидуально в каждом конкретном случае.

3.5.3.    Производительность водоотливного комплекса по откачке шахтных вод должна обеспечивать высвобождение аккумулирующей емкости (заполненной в период прохождения максимума нагрузки)

за время минимального периода между утренним и вечерним ограничениями). При этом могут быть задействованы все трубопроводы, включая резервные, а из числа установленных насосных агрегатов в резерве достаточно иметь един. Такой режим работы водоотливного комплекса при использовании его в качестве ПР допускается

14

"Методикой определения числа насосов, диаметра и количества трубопроводов, выбора коммутационной схемы шахтных водоотливных установок" института БНИИШ им. М.М.Федорова (раздел 4, пункты 2 и 5).

3.5.4. Целесообразность сооружения водосборников, их емкость, обеспечивающая возможность использования шахтного водоотлива в качестве ПР, определяются на основании технико-экономических расчетов по прилагаемой методике (приложение 2).

Общее примечание:

Обоснование отдельных пунктов "Методических рекомендаций по проектированию технологических устройств для регулирования режимов электропотребления на угольных шахтах", перечень исходных материалов, использованных при разработке рекомендаций, изложение методических подходов к решению задачи регулирования режимов электропотребления на технологических процессах угольных шахт, а также результаты расчетов для обоснования принятых технических решений приведены в заключительном отчете к методическим рекомендациям и приложениях к нему.

МЕТОДИКА

определения экономической целесообразности регулирования режимов электропотребления на технологических процессах "Добыча и транспортирование угля" и "Транспортирование породы"

(I)

где Т - расчетный срок окупаемости, год; Т_н *10 лет - нормативный срок окупаемости; К_в- капитальные вложения, тыс.руб-; Э - экономический эффект, тыс.руб/год

(2)

где К_г - капитальные вложения на дополнительные горные работы для целей регулирования, тыс.руб.; Кор " стоимость дополнительного оборудования, тыс.руб.; К_тр - дополнительные капитальные затраты при аккумулировании угля (породы) в вагонетках, тыс.руб.;

Условия применения (2):

1.    В случае аккумулирования угля (породы) в бункерах К_Тр * 0;

2.    В случае аккумулирования угля (породы) в вагонетках

К _г * 0; К ос * О

3. В случае необеспечения производительности подбункерных транспортных средств, подъемных и других установок рассматриваемых технологических процессов в стоимость дополнительного оборудования К _ос должны быть включены затраты на увеличение их

произ водительнос ти.

t 7

K_r= к_ма-С_ог(У_р'У_т-У_пр),

где К_ма - коэффициент, учитывающий увеличение объема горных выработок для установки технологических механизмов и аппаратов; С_ог - стоимость горных выработок, тыс.руб./м³; Vp - емкость бункера для целей регулирования, м³; V_T - емкость бункера для технологических нужд, м³; V_np “ объем примыкающих горных выработок, м^э.

V = Y +V    U)

V_T - ^vc ^va>

где V_c - емкость, обеспечиваюп^я ритмичность и определенную независимость работы скипового подъема от системы подземного транспорта; принимать только при расчете бункера для угля, для породы V_c * 0; Vq - аварийная емкость, компенсирующая влияние транспортных простоев на работу очистных и подготовительных забоев.

Условия применения (3. 4):

I- V_CfVa - принимать в соответствии с "Основными методическими положениями по расчету, проектированию и эксплуатации подземных бункеров".

2.    Vnp - вводится только для действующих шахт; для нового строительства У_пр =0.

3.    При значении V_T > Vp принимать значение V_T

^ог“Кор’Кнр*Кпн С ,    (5)

где К₀р * коэффициент, учитывающий общешахтные расходы;

К_нр - коэффициент, учитывающий накладные расходы; К пи - коэффициент, учитывающий плановые накопления; С - прямые затраты, тыс. руб. /м³.

: J

МЕТОДИКА

определения экономической целесообразности регулирования режимов электропотребления на технологическом процессе "Шахтный водоотлив"

В качестве критерия принят срок окупаемости:

т =“>

где Т - расчетный срок окупаемости, год; Т_н *10 лет - нормативный срок окупаемости капитальных вложений; - капитальные вложения, тыс,руб; 3 - экономический эффект, тыс.руб/год.

К_в = С_ог ( Vp - v„₆),    (2)

где    ” коэффициент, учитывающий прочие работы и затраты;

СQp - стоимость горных выработок, тыс.руб/м³; Vp - емкость водосборников для целей регулирования, м^э; V_n6 - емкость водосборников, определяемая по условиям ПБ, м^э.

^ог ~ *ор' К _Ир * к_пн *    ^

где к₀р - коэффициент, учитывающий общешахтные расходы;

К _Мр - коэффициент, учитывающий накладные расходы; K_ntt - коэффициент, учитывающий плановые накопления; С_п^ - прямые затраты, тыс.руб/м³.

Vp~(_a-l '^м ^{+ 0 i} Т_П6) + V_npA ,    (4)

где ru - количество ветвей водосборников; Т_м - продолжительность прохоадения максимума нагрузки в энергосистеме, час;

Т_П6 - нормируемая ПБ продолжительность поступления шахтного притока в водосборники для расчета их вместимости, час; Q_rf -нормальный шахтный приток, м^э/ч; V_n^- объем горных выработок, примыкаюпмх к водосборникам, м^э.

Разработаны Государственным ордена Трудового Красного Знамени институтом по проектированию шахт "Дкепрогипрошахт" Министерства угольной промышленности СССР (руководитель работы канд.техн.наук Разумный Ю_#Т., ответственные исполнители Герасимович В.Н., Мочков В.С,) с учетом предложений проектных и научно-исследовательских институтов отрасли.

2 0

(5)

V_nc ⁼ T_n6 Q„⁺ V_np,

Э = C₃-(C n⁺ 4^)’

^ГДе    ^    Э ~ ^р'^0В>

^ П ^z    ^    крг    *

срок службы водосборников, год.

Здесь Сэ - плата за электрическую мощность отключаемых ПР в часы максимума нагрузки в энергосистеме, тыс.руб/год; Р_ов -электрическая мощность ПР, МВт; Ср - плата по тарифу за I МВт, тыс.руб/год; С_п - эксплуатационные расходы, ть^т'.руб/гсд; -заработная плата (с начислениями) персонала, занятого обслуживанием устройств по регулированию режимов электропотребления, тыс.руб/год; С _Кр_Г = 0,022    -    затраты    на    капитальный    ремонт

горных выработок, тыс.руб/гсд.

Для главного водоотлива

^DBI - k с С ^m Г\1 Р* * Рнп ) '

Для участкового водоотлива

Р₀₈₂ = к_с* пп_аг-Р₀₂-гг_ув.    ⁽⁹⁾

Расчетное количество рабочих насосов

Он

ПХр — К р * К щр р. *    (10)

Здесь m_ai , rn_a2 - принятое количество рабочих насосов соответственно для главного и участкового водоотлива; Р₀₂ -мощность одного насоса соответственно для главного и участкового

3

I. ОБПЦЕ ПОЛОЖЕНИЯ

IЛ."Методические рекомендации по проектированию технологических устройств для регулирования режимов электропотребления на угольных вахтах" являются дополнением к "Указаниям по регулированию режимов электропотребления на предприятиях угольной промышленности РИ1 12.25.010-81 в части специального проектирования технологических устройств (дополнительных емкостей в технологической цепи механизмов) для возможности создания заделов производства.

1.2. "Методические рекомендации..." предназначены для применения при разработке проектов на строительство новых, реконструкцию, расширение и техническое перевооружение действующих шахт с обычной технологией добычи угля Министерства угольной промышленности СССР в части создания технических основ использования электроприемников в качестве потребителей-регуляторов с целью полного или частичного отключения (частичного снижения мощности) потребителей в период прохождения максимума нагрузки в питающей энергосистеме.

Потребители-регуляторы (ПР) - это технически обоснованные проектом потребители, которые без ущерба для отдельных технологических процессов и для производства в целом, а также без нарушения требований ПБ и ПТЭ могут допустить либо произвольно заданные по числу и длительности перерывы в работе, либо систематические ежесуточные перерывы на определенное время, либо изменение интенсивности своей работы.

Под частичным отключением ПР следует понимать их отключение на время, меньшее продолжительности прохождения максимума нагруз-

ки в энергосистеме. Под частичн»! снижением мощности ПР следует понимать некоторое возможное, но допустимое по требуемой минимальной производительности для нужд производства, снижение мощности установки.

1.3. Все разрабатываемые проектными институтами и организациями технологические процессы и отдельные установки (объекты) шахт должны рассматриваться с учетом регулирования режимов электропотребления•

Под регулированием режимов электропотребления на угольных шахтах следует понимать осуществление организационно-технических мероприятий, обеспечивающих регламентированный энергосистемой режим электропотребления. Регламентированный режим электропотребления должен соблюдаться шахтой за счет соответствующего режима работы ПР, управляемых комплексом технических средств и обеспечивающих оптимизацию режимов электропотребления. Организационно-технические мероприятия должны включать в себя:

мероприятия, не требующие дополнительных капиталовложений (организационные);

мероприятия, осуществление которых требует дополнительных капиталовложений (технические).

Мероприятия по регулированию режимов электропотребления с их технико-экономической оценкой рекомендуется рассматривать по следующему составу технологических процессов: "добыча и траспор-тирование угля"; "транспортирование породы"; "закладка выработанного пространства"; "транспортирование вспомогательных материалов и оборудования"; "водоотлив"; "вентиляция шахты"; "дегазация"; "теплоснабжение"; "всдоснабжет ,е и канализация"; "кондиционирование воздуха в шахте"; "система сжатого воздуха"; "освещение"; "отдельные процессы социального и обслуживающего

назначения .

5

1.4.    Мероприятия, осуществление которых требует дополнительных капиталовложения, следует выполнять на основе технико-экономических расчетов. В качестве критерия технико-экономической целесообразности следует принимать срок окупаемости капиталовложений не более 10 лет.

1.5.    Электрическая мощность, полученная расчетным методом, с учетом выполнения всех обоснованных мероприятий по регулированию режимов электропотребления, является миниьально возможной мощностью шахты, которая принимается в проекте за расчетный лимит мощности. Расчетный лимит мощности не должен превышать лимита мощности, указанной в технических условиях энергосистемы. В случае превышения расчетного лимита мощности над лимитом мощности, указанной в технических условиях, заказчик проекта с участием (в необходимых случаях) проектной организации обязан пересогласовать величину расчетного лимита мощности с предоставлением необходимых обосновывающих материалов.

Расчетный лидет мощности является основанием для выполнения в проекте расчетов за оплату электроэнергии по действующему тарифу с учетом порядка, установленного Правилами пользования электрической и тепловой энергией. В проекте должен быть приведен перечень ПР и порядок их отключения или снижения мощности.

1.6.    При проектировании технологических процессов с учетом регулирования режимов электропотребления следует, кроме настоящих рекомендаций, руководствоваться Правилами безопасности в угольных и сланцевых вахтах, Правила!» технической эксплуатации угольных и сланцевых вахт. Указаниями по регулированию режимов электропотребления на предприятиях угольной промышленности

РШ 12.25.010-61, а также другими нормативны» документами по проектированию.

6

Осуществление регулирования режимов електропотребленмя не должно влиять на выпуск предприятиями прсщукции заданного количества и соответствующего качества, а также не должно входить в противоречие с требованиями действующих ПБ и ПТЭ угольных и сланцевых пахт.

2. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕНИРИЯТИЯ

2Л. К организационным мероприятиям следует относить:

2 Л Л. Полное или частичное отклонение отдельных потребителей или групп электроустановок в часы максимума энергосистемы по раэработаннш в проекте мероприятиям, для чего необходимо проанализировать работу потребителей и рассмотреть возможность перевода их на работу вне часов максимума нагрузки энергосистемы.

2.1.2. Использование имепщгхся в технологических схемах отдельных процессов емкостей, позволякящгх при частичном отключении отдельных электроприемников в часы максимума энергосистемы не нарушать непрерывность существующего технологического процесса.

2.1.3* Снижение максимума нагрузки энергосистемы за счет регулирования производительности технологических установок.

2.1.4.    Организацию ремонтных и профилактических работ в часы максимума нагрузки в энергосистеме.

2.1.5.    Перенос качала смены на период максимума нагрузки энергосистемы, учитывая тот факт, что на угольных шахтах наи-

7

более напряженной с точки зрения электропотребления является вторая половика рабочей смены.

2.2.    При рассмотрении в проекте организационных мероприятий не следует ограничиваться выполнением одного из перечисленных в пункте 2.1 мероприятий. Как правило, целесообразно их сочетание.

2.3.    Регулирование режимов электропотребления угольных шахт с использованием в качестве ПР клетевых (вспомогательных) подъемных установок должно осуществляться за счет специально разработанных в проекте организационных мероприятий. Для разработки таких мероприятий необходимо рассматривать режим работы клетевого подъема в увязке с объектами по доставке материалов, оборудования и других грузов, кроме людей (главным образом рабочей смены), с целью определения возможности перевода клетевого подъема на работу преимущественно вне часов максимума нагрузки энергосистемы.

2.4. Регулирование режимов электропотребления и снижение потребляемой мощности в часы максимума нагрузки в энергосистеме с использованием в качестве ПР компрессорных установок должно сводиться на стадии проектирования к снижению в допустимых пределах их производительности.

Для агрегатов порганевой системы следует отдавать предпочтение регулированию производительности компрессорных станций непосредственным воздействием на привод, т.е. периодическим остановам отдельных агрегатов.

8

Для турбоагрегатов основнш способов регулирования производительности следует считать дросселирование на всасывающем трубопроводе; диапазон регулирования при этом определяется зоной устойчивой работы агрегата.

При проектировании компрессорных станций комбинированного типа, состоящих из турбокомпрессорных агрегатов и порок невых компрессоров, регулирование производительности и стабилизацию давлений в пневмосети целесообразно осуществлять за счет отключения группы лоршневых компрессоров, осуществляя одновременно регулирование производительности турбоагрегатов способом дросселирования на всасе при дистанционном управлении дроссельной заслонкой и приводом противопомпажного клапана.

2.5. При использовании в качестве ПР мощных электроприводов компрессоров шахтных холодильных установок снижение максимума потребляемой ими мощности в период ограничения энергосистемы может быть осуществлено поворотом лопаток входного направляющего аппарата, отключением агрегатов в зимнее время.

2.6. Регулирование режимов электропотребления с использованием в качестве ПР мощных электроприводов шахтных стационарных конвейерных установок следует осуществлять за счет применения в проектах регулируемого привода, позволяющего, в зависимости от загрузки ленты, плавно изменять скорость ее движения.

9

2.7.    Освещение объектов поверхности и территории шахты следует проектировать с учетом возможности отключения части осветительной нагрузки (особенно непроизводственного характера)

в период максимума нагрузки в энергосистеме.

2.8.    Порядок проведения регулировочных мероприятий, не требующих дополнительных капиталовложений, а также методические указания по определению экономического эффекта от практической реализации организационных мероприятий изложены в "Указаниях по регулированию режимов электропотребления на предприятиях угольной промышленности" ИМ 12.25.010-81.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕГОПРИЯТИЯ

3.1.    Технические мероприятия по регулированию режимов электропотребления, осуществление которых требует дополнительных капитальных вложений, следует предусматривать (при технико-экономическом обосновании) в проектах на всех стадиях в соответствии

с п.1.2.

Капитальные вложения должны быть направлены на сооружение необходимых объектов, устройств и дополнительных установок и приобретение оборудования, обеспечивающих перевод работы электроприемников в режим ПР.

3.2.    Настоящие нормы регламентируют технические мероприятия по регулированию режимов электропотребления на основных технологических процессах:

добыча и транспортирование угля;

транспортирование породы;

шахтный водоотлив.