Введение. Обоснование актуальности и постановка задач проектирования

В современной горнодобывающей отрасли дробильно-обогатительные фабрики (ДОФ) играют центральную роль, являясь ключевым звеном в цепочке превращения добытой руды в товарный продукт. Их эффективность и производительность напрямую зависят от стабильности и надежности системы электроснабжения. В качестве объекта исследования для дипломной работы выступает АО «ОЛКОН» — одно из значимых предприятий отрасли, специализирующееся на выпуске железнорудного концентрата и щебня.

Основная проблема, решаемая в рамках проекта, — это необходимость проектирования эффективной и надежной системы электроснабжения, способной обеспечить выполнение производственных планов предприятия, производительность которого может достигать 3 000 000 тонн продукции в год. Непрерывность технологических процессов на ДОФ делает задачу бесперебойного питания критически важной.

Таким образом, были сформулированы следующие цели и задачи дипломной работы:

  • Цель: Разработать комплексный проект системы электроснабжения дробильно-обогатительной фабрики АО «ОЛКОН».
  • Задачи:
    1. Проанализировать технологический процесс и состав основного оборудования фабрики.
    2. Выполнить детальное исследование электропривода ключевого производственного механизма.
    3. Рассчитать суммарные электрические нагрузки предприятия.
    4. Спроектировать систему внешнего и внутреннего электроснабжения.
    5. Выполнить технико-экономическое обоснование предложенных решений.
    6. Разработать мероприятия по обеспечению безопасности и охране окружающей среды.

Решение этих задач позволит создать проект, который не только технически состоятелен, но и экономически рентабелен, что является главным требованием к современным инженерным разработкам.

Раздел 1. Технологическая часть. Анализ производственного процесса и сырьевой базы

Фундаментом для любого проекта электроснабжения является глубокое понимание технологии производства. В работе детально рассматриваются горно-геологические характеристики месторождения, на котором работает АО «ОЛКОН», и весь производственный цикл, начиная от добычи сырья.

Технология горных работ на предприятии включает в себя следующие этапы:

  • Вскрытие карьера: удаление пустых пород для доступа к рудному телу.
  • Подготовка и выемка горной массы: буровзрывные работы и экскавация руды.
  • Транспортировка руды на фабрику.
  • Организация отвального хозяйства для складирования пустой породы.

После доставки на фабрику руда проходит сложный технологический процесс. Типовая схема включает многостадийное дробление для уменьшения размера кусков руды и последующее измельчение в мельницах. Финальным этапом обогащения часто выступает флотация — процесс разделения минералов, основанный на их различной смачиваемости. На основе этой технологической схемы был составлен полный перечень основного оборудования, включая дробилки, мельницы, насосы и конвейеры, с указанием их паспортной мощности и режимов работы, что послужило базой для всех дальнейших электротехнических расчетов.

Раздел 2. Специальная часть. Исследование электропривода ключевого производственного механизма

Для демонстрации углубленного инженерного анализа, который является обязательным требованием дипломной работы, был выбран один из ключевых и наиболее энергоемких агрегатов — буровой станок СБШ-250МНА-32. Этот механизм играет важнейшую роль на этапе подготовки горной массы к выемке.

В рамках данного раздела приводится его подробное техническое описание, анализируется кинематическая схема и циклограмма работы. Основное внимание уделено анализу его электропривода. Было проведено обоснование выбора типа электродвигателя, его мощности и системы управления, которая должна обеспечивать необходимые режимы работы станка — вращение бурового става, подачу и подъем инструмента.

Ключевым результатом этого раздела является расчет и построение механических характеристик и нагрузочных диаграмм для различных операций, выполняемых станком. Этот детальный анализ позволяет понять характер нагрузок отдельного потребителя и является примером подхода, который масштабируется при расчете нагрузок всей фабрики.

Раздел 3. Расчет электрических нагрузок фабрики

Определение суммарной расчетной мощности является краеугольным камнем всего проекта электроснабжения. Этот параметр диктует выбор мощности силовых трансформаторов, сечения кабелей и линий электропередач, а также номинальные параметры всей защитной аппаратуры.

Расчет производился в несколько этапов:

  1. Группировка потребителей: Все технологическое оборудование, определенное в Разделе 1, было сгруппировано по производственным участкам, цехам и уровням напряжения (преимущественно 6 кВ для мощных двигателей и 0.4 кВ для вспомогательных механизмов).
  2. Расчет нагрузок групп: С использованием паспортной мощности оборудования и стандартных коэффициентов использования и спроса была рассчитана активная (кВт) и реактивная (кВАр) нагрузка для каждой группы.
  3. Определение суммарной нагрузки: Путем суммирования нагрузок всех групп были определены итоговые расчетные показатели для всей дробильно-обогатительной фабрики.

Для анализа динамики потребления и более точного подбора оборудования были построены суточный и годовой графики электрических нагрузок. Они наглядно демонстрируют пики и спады энергопотребления, что позволяет оптимизировать работу системы электроснабжения и графики ремонтов оборудования.

Раздел 4. Проектирование системы внешнего электроснабжения

После определения требуемой мощности необходимо было разработать схему ее доставки от энергосистемы до предприятия. Система внешнего электроснабжения — это комплексное решение, обеспечивающее подачу высокого напряжения на главную понизительную подстанцию (ГПП) фабрики.

В качестве источника питания была выбрана ближайшая подстанция региональной энергосистемы. Напряжение питающих линий, в зависимости от удаленности и передаваемой мощности, для таких объектов обычно находится в диапазоне от 6 до 220 кВ. Для повышения эффективности и снижения потерь электроэнергии была применена схема так называемого «глубокого ввода», при которой высоковольтные линии подводятся максимально близко к центрам сосредоточения основных нагрузок.

Был произведен выбор сечения проводов для воздушных линий электропередач с обязательной проверкой по нескольким критериям: допустимый ток нагрева, экономическая плотность тока и допустимая потеря напряжения. Учитывая, что надежность электроснабж