Экспериментальные исследования и методы повышения энергоэффективности вентиляторных комплексов пневмосистем на предприятиях горно-металлургического комплекса

Энергоэффективность вентиляторных комплексов пневмосистем аспирации и обогащения, разработка методик промышленных испытаний, структурирования издержек, способов и средств их снижения является актуальной задачей повышения конкурентоспособности предприятий горно-металлургического комплекса РФ. Анализ аналогичных исследований показывает, что в них отсутствуют результаты влияния на эффективность вентиляторных комплексов неуправляемой рециркуляции. Технологический аудит пневмосистемы аспирации и обогащения хризотил-асбеста цеха обогащения АО «Костанайские минералы» показал низкую энергоэффективность вентиляторного комплекса, значительный объем неуправляемой рециркуляции воздуха. Установлено существенное влияние взаимного расположения вентиляторов и конструктивных особенностей выходных заслонок, их негерметичности на энергетическую эффективность вентиляторного комплекса. Снижение аэродинамических параметров вентиляторов по отношению к их паспортной характеристике составило: по КПД ηст = 13%, по статическому давлению Рст = 23%, по мощности N = 8%. Предложены методика расчета критериев оценки энергоэффективности вентиляторного комплекса и пути ее повышения на базе уравнений материального и энергетического балансов с учетом информационной матрицы, притечек, построения номограмм расхода и потерь энергоносителя. Рассчитано, что теоретически возможно достижение КПД вентиляторного комплекса до значений ηВК = = 0,71. По итогам внедрения технических мероприятий по модернизации вентиляторного комплекса пневмосистемы аспирации и обогащения цеха обогащения АО «Костанайские минералы» его энергоэффективность была увеличена на 24% до ηВК = 0,5, что позволило сократить количество работающих вентиляторов с 12 до 10, обеспечив экономию электроэнергии 2,5 млн кВт/год.

Макаров В. Н., Нурхожаев Е. С., Макаров Н. В., Ахметов Р. Г. Экспериментальные исследования и методы повышения энергоэффективности вентиляторных комплексов пневмосистем на предприятиях горно-металлургического комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12-1. – С. 32–47. DOI: 10. 25018/0236_1493_2025_121_0_32.

Макаров Владимир Николаевич¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: uk.intelnedra@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-3785-5569,
Нурхожаев Ербол Сапарбаевич² — председатель правления, e-mail: info@km.kz,
Макаров Николай Владимирович¹ — канд. тех. наук, доцент, e-mail: mnikolay84@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-7039-6272,
Ахметов Рустам Гумарович² — главный механик, e-mail: Rus.akhmetov@mail.ru,
¹ Уральский государственный горный университет,
² АО «Костанайские минералы», Житикара, Республика Казахстан.

Макаров Н.В., e-mail: mnikolay84@mail.ru.

1. Иванов А. Н. Методологические положения формирования и оценки экономического ущерба // Известия УГГУ. — 2019. — № 3(55). — С. 157—161. DOI: 10.21440/2307-2091-20193-157-161. 

2. Аверкова О. И., Логачев И. Н., Логачев К. И. Аэродинамика противопылевой вентиляции. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2019. — 432 с. 

3. Посохин В. Н. Аэродинамика вентиляции. — М.: АВОК-ПРЕСС, 2017. — 936 с. 

4. Антипов А. В., Дубровин И. Монтаж, пуск и наладка систем вентиляции. — М.: Academia, 2016. — 64 c. 

5. Киреев В. М., Минко В. А., Гольцов А. Б., Болгов А. И. Рециркуляционные энергоэффективные системы аспирации с использованием эффекта Коанда // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2019. — № 12. — С. 57—62. DOI: 10.12737/article_5c1c995c7f4e35.90271716. 

6. Scalise K. A., Teixeira M. B., Kocsis Managing heat in underground mines: the importance of incorporating the thermal flywheel effect into climatic modeling // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020, vol. 38, pp. 575—579. DOI: 10.1007/s42461-020-00323-5. 

7. Kychkin A., Nikolaev A. Architecture du système de contrôle de la ventilation des mines basée sur l'IoT avec jumeau numérique Dans / Conférence internationale 2020 sur l'ingénierie industrielle. Applications et fabrication: matériaux de l'ICIEAM. New York, 2020, art. 9111995. 

8. Макаров В. Н., Боярских Г. А., Макаров Н. В., Дылдин Г. П., Угольников А. В. Критерии подобия природной соразмерности турбомашин // Известия вузов. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 81—89. 

9. Максимов Г. А. Движение воздуха при работе систем вентиляции и отопления. — М.: Медиа, 2021. — 528 с. 

10. Иванов А. Н. Методологические положения формирования и оценки экономического ущерба // Известия УГГУ. — 2019. — № 3(55). — С. 157—161. DOI: 10.21440/2307-2091-20193-157-161. 

11. Макаров В. Н., Бельских А. М., Макаров Н. В., Чураков Е. О., Дылдин Г. П. Совершенствование вентиляторов для аппаратов воздушного охлаждения на базе природоподобной соразмерности // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2023. — № 4. — С. 55— 67. DOI: 10.21440/0536-1028-2023-4-55-67. 

12. Яншина Э. Р., Брацук А. А., Иванова Л. А. Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции // Молодой ученый. — 2016. — № 10 (114). — С. 333—337. 

13. Клепиков Н. П., Соколов С.Н.  Анализ и планирование эксперимента методом максимального правдоподобия. — М.: Наука, 2017. — 194 с. 

14. Боровков В. С., Майрановский Ф. Г. Аэрогидродинамика систем вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Стройиздат, 2017. — 120 с. 

15. Юл Дж. Эдни, Кэндел М. Дж. Теория статистики: пер. с англ. — М.: Наука, 2019. — 780 с. 

16. Хворов Г. А., Юмашев М. В. Анализ энергосберегающих технологий по материалам охлаждения газа на основе аппаратов воздушного охлаждения в транспорте газа ПАО «Газпром» // Территория нефтегаз. — 2016. — № 91. — С. 127—132. 

17. Суворов А. А., Иванов Ю. А. Факторы, определяющие эффективность работы естественной вентиляции в жилых домах // Энерго- и ресурсосбережения. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика. — 2023. — С. 226—232. 

18. Shivani Kaustubh Chitale, Pranjal Nitin Jadhav, Snehal Suresh Dhoble, Dr. Mr. Satyajeet Deshmukh Parameters affecting efficiency of centrifugal pump — A review // International Journal of Scientific Research in Science. 2021, vol. 8, pp. 49—58. DOI: 10.32628/IJSRST218573. 

19. Макаров Н. В., Антропов Л. А., Макаров В. Н., Баландин В. Н. Разработка методологии создания энергоэффективных вентиляторов для аппаратов воздушного охлаждения // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — № 4. — Т. 14. — С. 1081—1089. DOI: 10.21177/19984502-2023-15-4-1081-1089. 

20. Шабанов В. А., Пашкин В. В., Ивашкин О. Н. Анализ электролитического устройства воздушного охлаждения газа // Электричество и информационные комплексы и системы. — 2014. — Т. 10. — № 1. — С. 18—24. 

21. Zhou S., Lin P., Zhang W., Zhu Z. Evolution characteristics of separated vortices and near-wall flow in a centrifugal impeller in an off-designed condition // Applied Sciences. 2020, vol. 10, no. 22, pp. 1—17. DOI: 10.3390/app 10228209. 

22. Fair R., Laar J. H., Nell K., Nell D., Mathews E. H. Simulating the sensitivity of underground ventilation networks to fluctuating ambient conditions // South African Journal of Industrial Engineering. 2021, vol. 32, no. 3, pp. 42—51. DOI: 10.7166/32-3-2616. 

23. Хамзаев А. А., Мусурманов Э. Ш., Хайдарова М. Э. Повышение энергоэффективности вентиляторных установок // Молодой ученый. — 2017. — № 7 (141). — С. 95—98.