煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計思路探討

張興強(qiáng)

摘 要：隨著我國工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的加快以及工業(yè)體系的推進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)過程中對于能源的消耗也在迅速增加，與此同時，也對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，基于此，我國積極倡導(dǎo)節(jié)能減排。在這樣的背景下，節(jié)能減排技術(shù)大量涌現(xiàn)，并在我國各行各業(yè)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用，其中也包括煤礦行業(yè)，煤礦是一種不可再生資源，在煤礦行業(yè)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)顯得更為重要。在煤礦的生產(chǎn)、運(yùn)行過程中，對電能資源的消耗相對來說較為嚴(yán)重。基于此，本篇論文中，筆者主要對煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計的思路進(jìn)行了簡要分析，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；電氣自動化；節(jié)能設(shè)計；設(shè)計思路

我國擁有眾多大型煤礦，這些煤礦對電能的消耗相對來說較為嚴(yán)重，在節(jié)能環(huán)保理念越來越深入人心的當(dāng)今時代下，如何在煤礦生產(chǎn)、管理以及運(yùn)行的過程中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排，這不僅是現(xiàn)階段煤礦企業(yè)面臨的一大重點(diǎn)問題，也是廣大群眾普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。電氣自動化節(jié)能技術(shù)是一種新興的節(jié)能技術(shù)，為煤礦的節(jié)能問題指出了發(fā)展方向，加強(qiáng)對煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計思路的研究，有重要的意義。

1 煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

1）經(jīng)濟(jì)性原則。對于一個企業(yè)來說，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益是其進(jìn)行生產(chǎn)、經(jīng)營的最終目標(biāo)，煤礦企業(yè)也不例外。因此，經(jīng)濟(jì)性原則是煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)遵循的一項(xiàng)最基本的原則，也就是說，不能因?yàn)樽非蠊?jié)能、減排效果，而盲目開展投資，在倡導(dǎo)節(jié)能的同時，也要兼顧回收效益。2）技術(shù)性原則。煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能多地利用目前最新的技術(shù)，以便于事半功倍地實(shí)現(xiàn)煤礦節(jié)能、減排的目標(biāo)。如在選擇自動化設(shè)備時，也要考慮其技術(shù)含量。3）功能性原則。煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮生產(chǎn)用電需求，不能只注重節(jié)能，而忽略照明設(shè)備的正常功能、生產(chǎn)設(shè)備的正常功能。也就是說，必須在滿足煤礦正常生產(chǎn)需求的前提下，才能進(jìn)行電氣自動化節(jié)能設(shè)計。

2 煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計思路解析

2.1 減少電氣傳輸過程中的電能消耗

為了使煤礦日常生產(chǎn)中對電能這一重要資源所造成的消耗、損耗得到切實(shí)有效的降低，就必須降低電氣傳輸過程中所產(chǎn)生的電能消耗問題，實(shí)現(xiàn)供電負(fù)荷的減少，最終實(shí)現(xiàn)總電耗的減少。在電能傳輸中，一般情況下，導(dǎo)線的電阻也會產(chǎn)生一定的電能，從而出現(xiàn)消耗功率的現(xiàn)象，使煤礦生產(chǎn)的供電電流處于不穩(wěn)定狀態(tài)。基于這樣的現(xiàn)象，為了有效減少傳輸過程中的電能消耗、損耗，就要使導(dǎo)線的電阻降低。根據(jù)物理學(xué)中電阻的公式 R=ρL/S （ρ=電阻率，L=導(dǎo)線長度，S=導(dǎo)線的橫截面積），可以知道，導(dǎo)線的電阻與電阻率和長度成正比，與橫截面積成反比[ 1 ]。基于這樣的原因，為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線電阻的有效降低，就可以從導(dǎo)線橫截面積、導(dǎo)線長度、電阻率入手：1）由于導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線橫截面積成反比，因此，要想得到較低的電阻，在對導(dǎo)線進(jìn)行選擇的時候，應(yīng)當(dāng)盡可能地選擇橫截面積相對來說較大的導(dǎo)線；2）由于導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線長度成正比，因此，要想得到較低的電阻，在設(shè)計傳輸線路、進(jìn)行布線時，應(yīng)當(dāng)盡可能地利用直線布線方法，避免復(fù)雜的、彎曲的線路，最大限度地使導(dǎo)線的長度縮短；3）由于導(dǎo)線的電阻與電阻率成正比，因此，要想得到較低的電阻，在選擇電能傳輸導(dǎo)線時，應(yīng)當(dāng)盡量選擇電阻率相對來說較小的導(dǎo)線；4）此外，應(yīng)盡可能地使供電設(shè)備、負(fù)荷間的距離縮短，從本質(zhì)上來說，這也是使導(dǎo)線傳輸長度縮短。

2.2 變壓器的合理選擇

在煤礦的生產(chǎn)過程中，變壓器在電能進(jìn)行傳輸時承擔(dān)著升降電壓、匹配阻抗的作用，基于這樣的原因，為實(shí)現(xiàn)煤礦的節(jié)能，必須合理選擇變壓器。在選擇變壓器時，需要考慮下面兩點(diǎn)：第一，盡量選擇功率相對來說較小的變壓器，以降低變壓器的傳輸損失、功率損耗；第二，盡量選擇單相自動補(bǔ)償、三相四線制的變壓器，之所以選擇這種變壓器是因?yàn)槠淠軌蛄己玫仄胶庳?fù)荷，從而能夠使電流在電能的傳輸過程中始終保持在平衡狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)變壓器電能消耗的降低。

2.3應(yīng)用無功補(bǔ)償設(shè)備

電氣自動化系統(tǒng)之中，主要有有功功率、無功功率兩種功率。在電能的傳輸過程中，無功功率占的比例相對來說比較大，因此，實(shí)際進(jìn)行電氣自動化節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)選擇無功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償無功功率造成的電能消耗。一般情況下，選擇無功補(bǔ)償設(shè)備需注意以下幾點(diǎn)：第一，應(yīng)參照實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理選擇，與此同時，也要考慮容量、電壓等級、功率因數(shù)、供電系統(tǒng)的具體情況等進(jìn)行來對無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行選擇；第二，需要對無功補(bǔ)償設(shè)備具有的投切方式進(jìn)行合理選擇，選擇投切方式的時候，參考無功功率投切參數(shù)的物理量進(jìn)行選擇，不僅適用范圍廣、準(zhǔn)確系數(shù)高，還可以有效預(yù)防倒送、振蕩；第三，參考煤礦供電系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行選擇，選擇無功補(bǔ)償設(shè)備時會受到很多因素的影響，如補(bǔ)償位置、負(fù)荷情況、補(bǔ)償線路等，以負(fù)荷情況為例，負(fù)荷情況不同，補(bǔ)償手段也會相應(yīng)的有所不同，在負(fù)荷情況較小時，無功補(bǔ)償設(shè)備也要選擇靜態(tài)的，在負(fù)荷情況較大時，無功補(bǔ)償設(shè)備也要選擇動態(tài)的，以實(shí)際情況為根據(jù)進(jìn)行合理搭配，從而能夠有效降低供電電能損耗[ 2 ]；第四，對無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行就地安裝，從而實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，有效降低了電能消耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

2.4 選擇有源濾波器

煤礦日常運(yùn)行過程中，應(yīng)用了諸多先進(jìn)的技術(shù)，這樣的情況下，電氣設(shè)備數(shù)量，如變頻器、增整流器等不斷增加，這就導(dǎo)致很多諧波的產(chǎn)生，這些諧波均會在一定程度上損害供電設(shè)備，最終使電能傳輸效率、供電設(shè)備的可靠性降低，不僅在很大程度上增加了電能損耗，與此同時，也對供電質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。供電設(shè)備處于工作狀態(tài)時，產(chǎn)生的諧波還會對電網(wǎng)中的電壓造成影響，造成電流不穩(wěn)定，最終會對設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響[ 3 ]。應(yīng)用有源濾波器之后，不僅可以起到有效抑制諧波的作用，還有利于補(bǔ)償無功。此外，有源濾波器的濾波功能相對來說比較強(qiáng)，若對有源濾波器進(jìn)行并聯(lián)，能夠消除電流諧波，這就有利于確保安全；若對有源濾波器進(jìn)行串聯(lián)，能夠消除電壓諧波。基于這樣的原因，有源濾波器的使用，不僅能夠有效降低電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險，還可以消除諧波所造成的危害，也有利于改善電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，確保供電設(shè)備安全。

2.5 選擇應(yīng)用高效光源

在煤礦之中的生產(chǎn)過程中，各種廠房、車間以及礦井下的巷道均需應(yīng)用眾多照明裝置。基于此，煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計過程中，需要加強(qiáng)在照明裝置方面的節(jié)能設(shè)計。應(yīng)用有節(jié)能效果的照明燈，既可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，還有利于提高員工的節(jié)能意識。而在煤礦生產(chǎn)過程中，使用高效光源這種新型的節(jié)能照明產(chǎn)品，是一個有效方法，相比較于普通光源，高效光源具有耐用、亮度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，可以對煤礦照明裝置的節(jié)能設(shè)計起到非常大的幫助。[ 4 ]

3 結(jié)語

綜上所述，在節(jié)能環(huán)保理念越來越深入人心的當(dāng)今時代下，加強(qiáng)對煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計的研究具有重要的意義。本人認(rèn)為煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計的思路主要包括減少電氣傳輸過程中的電能消耗，合理選擇變壓器，應(yīng)用無功補(bǔ)償設(shè)備、有源濾波器以及高效光源等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔麗江.煤礦電氣自動化節(jié)能設(shè)計思路解析[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報，2015，03：43-45.

[2]曹亞紅.煤礦電氣設(shè)備節(jié)能技術(shù)探究[J].能源與節(jié)能，2016，01：92-93.

[3] 許澤.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計思路[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，04：160+175.

[4] 沙春，羅霽.電氣自動化結(jié)構(gòu)與煤礦建筑設(shè)計解析[J].煤炭技術(shù)，2013，11：156-157.