В условиях стремительного развития цифровых технологий и усиления требований к энергоэффективности, устойчивости и конкурентоспособности промышленных предприятий топливно-энергетический (ТЭК) и минерально-сырьевой (МСК) комплексы переживают большие изменения. Цифровая трансформация становится одним из ключевых факторов повышения эффективности, надежности и устойчивости производственных процессов, а также важным элементом стратегии технологического суверенитета и модернизации производственных систем. Современные подходы к управлению оборудованием и технологическими цепочками основаны на использовании методов машинного обучения, анализе больших данных, цифровом моделировании и создании цифровых двойников, что, в свою очередь, позволяет не только оптимизировать технологические и бизнес-процессы, но и формировать новые архитектуры управления от локальных систем до промышленных метавселенных.
В исследовании рассматривается возможность применения метода сингулярного разложения в качестве инструмента для разложения исходного временного ряда потребления электроэнергии отходящих присоединений с целью идентификации и последующей классификации электрической нагрузки горных предприятий. Необходимость постоянного повышения эффективности процессов продиктована современными трендами и тенденциями повышения потребления ископаемых и энергетических ресурсов. Рассмотренный алгоритм позволяет определять подобие характера потребления электроэнергии по укрупненным группам нагрузок, исходя из результатов разложения временного ряда потребления электроэнергии. По результатам анализа данных потребления электроэнергии по двум независимым фидерам выявлен факт формирования подобных повторяющихся характерных изменений нагрузки (временных паттернов) с периодом, равным трем суткам. Применение результатов исследования актуально при автоматизированной типизации профилей нагрузки для решения задач, связанных с интеграцией экономических стимулов при управлении спросом на электроэнергию, а также при оценке целесообразности вовлечения и потенциала участия потребителя в регулировании графика нагрузки. Предложенные алгоритмы позволяют использовать полученные типовые профили потребления электроэнергии для расчетов квазидинамических электрических режимов при решении задач перспективного развития систем энергообеспечения горных предприятий и повышения энергетической эффективности.
Измельчение является самым энергоемким процессом среди всех этапов подготовки сырья и определяет протекание последующих стадий обогащения руды. В соответствии с нагрузочными характеристиками, формируемыми в результате разрушения руды в мельнице, определяется уровень потребления электроэнергии. Скорость барабана мельницы – один из технологических параметров, за счет которого можно осуществлять управление механизмами разрушения руды при выборе скоростного режима работы регулируемого электропривода мельницы. Представленное исследование повышения энергоэффективности за счет использования электропривода мельницы основано на комплексном моделировании технологической части – процесса измельчения и электромеханической части – электропривода процесса измельчения. За счет оценки нагрузочного момента с помощью его разложения в спектр осуществляется идентификация состояния мельницы по смене знаков частотных составляющих спектра момента, а при исследовании электромагнитного момента электропривода осуществляется мониторинг процесса измельчения. Оценка и выбор эффективного режима работы электропривода проводится на основе полученного спектра электромагнитного момента. Результаты исследований показали, что при увеличении скорости барабана мельницы – повышении энергии удара, значения нагрузочных моментов сопоставимы для заданных параметров моделирования. По полученным спектрам можно идентифицировать состояние мельничной загрузки – скорость и уровень заполнения. Представленный подход позволяет оценить влияние изменения технологических показателей процесса измельчения на показатели электромеханической системы. Изменение скоростного режима работы позволит повысить производительность измельчения за счет сокращения времени измельчения руды и не приведет к повышению энергозатрат. Интеграция цифровых моделей технологического процесса и системы автоматизированного электропривода позволяет сформировать основу для построения комплексных способов мониторинга и оценки энергетической эффективности всей технологической цепочки обогащения руды.
В статье раскрыты основные принципы формирования системы энергосбережения и энергоэффективности, проведен анализ потенциала энергосбережения на предприятиях металлургического комплекса. Описаны этапы внедрения системы энергетического менеджмента, представлена структура энергетического анализа на предприятии.
На примере фосфорной печи рассматривается характер влияния изменения напряжения и тока на распределение мощности в рудно-термической печи между дугой, шунтирующим ее сопротивлением и расплавом.
Предложен метод диагностики и оценки остаточного ресурса электромеханического оборудования, основанный на анализе электрических параметров. Представлены структурные схемы диагностического комплекса и программы обработки данных. Рассмотрен способ применения искусственных нейронных сетей для обработки данных диагностики и оценки остаточного ресурса, а также приведены уровни влияния повреждений на работоспособность оборудования.
Представлен обзор существующих методов технической диагностики промышленного электрооборудования, приведены выражения для определения основных диагностических показателей при диагностике состояния оборудования по электрическим параметрам.
Рассмотрены проблемы повышения надежности электроснабжения распределительных сетей среднего напряжения на горных предприятиях. Показано, что внедрение децентрализованной системы с применением автоматических пунктов секционирования значительно снижает недоотпуск электроэнергии. Приведены алгоритмы децентрализованного управления аварийными режимами работы сети.
Рассматривается математическая модель асинхронного двигателя с установкой продольной емкостной компенсации. Исследуются режимы пуска асинхронного двигателя без нагрузки и со значительной нагрузкой на валу, без установки продольной емкостной компенсации и с продольной компенсацией. Анализируются режимы пуска асинхронного двигателя в мягкой и жесткой сети, показано улучшение условий пуска со значительной нагрузкой на валу мощного удаленного асинхронного двигателя в схеме с установкой продольной емкостной компенсации (сокращение времени разгона, увеличение напряжения на зажимах двигателя, исчезновение отрицательных значений момента). Определяются условия возникновения электромагнитной неустойчивости режима пуска, допустимые параметры продольной компенсации и шунтирующего сопротивления, при которых возникновение неустойчивости исключается, устанавливается граница устойчивой работы исследуемого двигателя в режиме пуска.
