Введение к работе
Актуальность работы. В технологии подземного выщелачивания руда извлекается посредством избирательного перевода металла в технологическую жидкость в месте залегания руд при помощи закачивания в недра химических растворов по закачным скважинам. Для поднятия из скважин технологической жидкости применяют погружные насосы, подающие- жидкость на фильтры для первичного обогащения. Эксплуатация погружных насосов в откачных скважинах обусловлена рядом обстоятельств, связанных с переменным дебитом скважин, с высоким содержанием твердых частиц в составе перекачиваемой жидкости, которые вызывают абразивный износ лопаток насоса, а также с остановкой насосных установок по «сухому ходу» из-за отсутствия возможности контроля переменного притока жидкости в скважину и его согласования с подачей насоса. Эти обстоятельства, по данным Навоийского ГМК, вызывают до 12,5 % отказов находящихся в эксплуатации насосных агрегатов от общего их количества.
В настоящее время подача погружных насосов регулируется посредством дросселирования, что не позволяет устранить отрицательные факторы, в том числе повышенное электроснабжение, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов. Отсутствие возможности регулирования режимов работы погружных насосов в функции переменного притока жидкости в скважину, из-за чего насосные агрегаты имеют значительное удельное электропотребление от 1 кВт*ч/м3 до 2,4 кВт*ч/м3 в зависимости от технологических параметров скважины. Повышение энергоэффективности решается за счет создания специальных режимов управления работой погружных насосных агрегатов средствами регулируемого электропривода.
Недостаточное научное обоснование режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых не позволяет устранить негативные факторы, влияющие на эксплуатацию насосных агрегатов, и обеспечить их энергоэффективное функционирование.
Таким образом, обоснование режимов управления работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых с учетом основных технологических параметров скважины является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка метода эпергоэффективного извлечения технологической жидкости на основе математических моделей и установление аналитических зависимостей для обоснования режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, направленных на снижение электропотребления и эффективную эксплуатацию.
Идея работы заключается в том, что для погружного насосного агрегата целесообразно обеспечить режим работы с минимальным статическим напором в зависимости от технологических параметров скважин.
Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались теории электропривода и гидравлики, методы теории автоматического управления и математического моделирования с использованием пакета при-г-о
кладных программ Matlab. Экспериментальные исследования производились в производственных условиях подземного выщелачивания полезных ископаемых на Навоийском ГМК.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Взаимосвязь параметров электропривода насосного агрегата с технологическими параметрами скважины, позволяющие реализовать энергоэффективный режим работы.
-
Закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы работы электропривода погружных насосных агрегатов.
-
Математические модели структуры «технология - электропривод насосного агрегата», учитывающие переменный характер технологических параметров скважины и условия эксплуатации погружного насоса.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждаются корректным использованием апробированных методов математического моделирования; адекватностью математических моделей и экспериментальных данных, полученных в производственных условиях (максимальное расхождение в пределах 10%).
Паучная новизна полученных результатов исследования состоит:
в разработке математических моделей для структуры «технология - электропривод погружных насосов»;
в установлении закономерности влияния технологических параметров скважины на энергоэффективные режимы работы электропривода погружных насосных агрегатов;
- в установлении зависимостей параметров погружного насосного агрегата от
угловой скорости электропривода.
Научное значение работы состоит в обосновании режимов работы электроприводов погружных насосов в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых, выразившемся в разработке теории и моделей энергоэффективного функционирования электроприводов насосных агрегатов, на основе которых получена рациональная структура управления, обеспечивающая максимальную производительность скважины с минимальной энергоемкостью технологического процесса.
Практическое значение работы заключается в разработке:
методики расчета основных параметров насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для структуры «технология - электропривод погружного насоса»;
рекомендации по рациональной структуре управления электроприводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном потреблении электроэнергии.
Реализация результатов работы. Методика расчета основных параметров насосной установки при регулируемом электроприводе с замкнутой цепью воздействия по уровню жидкости в скважине в" технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых для структуры «технология - электропривод погружного насоса» и рекомендации по рациональной структуре управления электро-
приводом погружных насосов, обеспечивающей максимальную производительность при минимальном потреблении электроэнергии, приняты к реализации в Навоийском ГМК (Республика Узбекистан, Навоийская область).
Личный вклад автора. Теоретические исследования режимов работы электроприводов погружных насосов при управлении с разомкнутым и замкнутым воздействием по уровню, жидкости в скважине в технологии подземного выщелачивания полезных ископаемых.
Разработка моделей рациональной системы управления электроприводом погружного насоса, учитывающих влияние геотехнологических параметров скважины и основных параметров насоса на режим работы электропривода.
Экспериментальные исследования режимов работы погружного насосного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом в условиях производственной деятельности подземного выщелачивания полезного ископаемого.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Республиканской научно-технической конференции «Истиклол» (с международным участием) «Современная техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2006); Международной научно-технической конференции «Современная техника и технологии горнометаллургической отрасли и пути их развития», НГГИ (Республика Узбекистан, Навои, 2010); на научных семинарах кафедры ЭЭГП МГГУ (2006-2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, включая 1 статью, опубликованную в научном издании, рекомендованном ВАК Минобр-науки России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 73 наименований, включает в себя 41 рисунков и 19 таблиц.
