淺談煤礦井下掘進機電設備的節能策略

張 斐

(山西陽泉煤業集團有限責任公司五礦，山西 陽泉 045209)

0 引言

近年來，加強節能減排、保護環境、建立綠色地球是世界人民共同的愿望。節能減排的概念一經推出就成為國家的重點發展方向。煤礦企業作為國家能源供應的基礎，成為節能減排的重點改革對象。煤礦行業所采取的節能措施雖然有一定的功效，但是距離真正的節能型綠色礦山還有很大差距。因此加強井下掘進機電設備的節能也是煤礦節能工作的重要內容。

1 煤礦井下機電設備的節能

1.1 帶式煤炭輸送機的合理選擇

煤礦所用的煤炭輸送機大多數為帶式輸送機和刮板輸送機，2種輸送機相比較，帶式輸送機的輸送能力更強、運輸距離更遠、比刮板輸送機更節能，但帶式輸送機還需不斷地優化挖潛，才能最大程度達到節能的目的。例如某企業最開始使用SGW-80T型輸送機，每次僅能輸送160 m，每小時僅能運輸150 t煤炭。后來改用SJ-80型輸送機，輸送長度從160 m變成800 m，每小時的輸送煤炭量也從150 t增到800 t。在此基礎上進一步對帶式輸送的控制設備進行改造，加入延時傳感器的系統，對礦井煤礦運輸進行有效地控制，實現全機械化操作[1]。通過上述方法實現節約電能的同時，還要保持運輸帶的干凈和清潔，在設備中加適量的潤滑油保證設備的正常運作。

1.2 節能電動機的合理選擇

在煤礦井下電動機的應用最為廣泛，傳統煤礦使用的電動機節能效果較差。節能電動機是在傳統的電動機的基礎上，利用新型材料對傳統電動機進行改造，通過減少機電設備的運動能量損耗進而降低電磁能，提升電動機的運行效率。在煤礦開采過程中除了節能，還面臨著噪音污染的現象，使用節能電動機有效降低噪音，解決了煤礦的噪音污染。以某煤礦企業為例，在挑選電動機時，主要考察電動機的2大方面，通過對電動機的熱能效應和電磁能損耗的觀察，在確認能夠提高電動機的工作效率的基礎上降低噪音，從根本上改變傳統電動機的工作模式，利用新型高效的制作材料，創造出節能高效的電動機[2]。

1.3 變壓器的合理選擇

結合煤礦井下的實際情況選擇合適的節能變壓器，同時根據煤礦開采的目標數量和開采時間以及礦井的內部情況，科學地制定變壓器配置計劃，包括變壓器的數量和類型等具體信息的規劃。節能變壓器相較于普通變壓器，具有能耗低、效率高等特點，通過降低變壓器的損耗，減少因為漏磁、激磁等原因而導致的線路損耗、電能增加的問題，通過圖1所示，可以清晰地看出供電系統中變壓器和線路電能損失之間的關系。機械設備在運行過程中還會消耗無功功率，變壓器的效率降低進而導致整體電網的功率惡化，形成惡性循環。以國家的某個煤礦工程為例，該工程之前選用S7型變壓器，這種變壓器已經過于老套，在工作中所需要的能耗較大，且會產生大量噪音。通過比選最終決定選擇了S15系列變壓器，最大程度地降低了變壓器本身的能耗，而且噪音問題也得到了解決。這是因為S15型變壓器使用的非晶合金材質是新型合金材質，鐵損小，具有極大的市場[3]。

圖1 變壓器和線路電能消耗示意圖

1.4 提高機電設備的運行效率

國家關于煤礦井下開采功率的調查結果顯示，現階段的煤炭機電設備的效率較低，會產生大量的無功功率，導致在掘進機工作的過程中占用大量的電能，嚴重阻礙了煤礦的節能工作。因此某煤礦開采企業，在井下掘進機供電系統中安裝了防爆無功補償裝置，通過這種就地補償的系統對掘進機的供電功率因數進行提升，在相關技術人員進行統計計算后發現，掘進機的功率因數得到了有效提升，從根本上達到了節能的目的[4]。

2 井下機電設備節能技術升級的途徑

2.1 選擇合適機電設備的控制系統

國家各個采煤企業的工作面一般平均保持在-1 000 m左右，距離礦井較遠，路線較長，須使用相應的運輸機電設備，才能夠加強礦井和工作面的運輸效率。有些煤礦開采區需要設置多個運輸機電設備，選擇合理的控制系統，對運輸機電設備進行集中控制，運用計算機技術設置相關管理程序，減少設備的空轉產生的電能浪費和消耗。某煤礦企業對井下作業中采用的掘進和運輸的機電設備進行了科學合理的改造，在改造之前功率因素為0.65～0.75，過低的機電設備功率因數使得整體消耗值過大，經過節能改造后，利用補償裝置，提高了系統整體的功率因數，降低了電力傳輸的線路損耗[5]。在提升工作效率的基礎上，對電器設備裝置進行改造，進一步節省了電量，還可以提高對帶式輸送機的控制，做到有煤運輸，無煤停運的控制，節省資源消耗的同時，節省了大量的運輸時間。

2.2 變壓器容量和設備功率合理配置

變壓器作為煤礦井下開采過程中主要的供電設備，除了選擇具有節能功能的變壓器之外，還要對變壓器的容量和設備的功率進行科學匹配，保證變壓器能夠充分提供電力進行采煤作業的同時，進一步提升變壓器的節能性能。當前很多小型煤礦企業或者私人煤礦企業，使用大礦退下來的二手設備，電能消耗過大，造成大量的能源浪費。選擇節能變壓器的同時，還要注意與采煤工作的設備功率匹配，在節能的基礎上提高企業的經濟效益。要使井下掘進機電設備發揮出最大的效率，就要從根本上控制變壓器的負荷率，保證負荷率在55%～75%之間浮動，必須要根據煤礦開采所使用的掘進機電設備的最大效率進行選擇，如果變壓器的容量設置過大，直接導致出現“大馬拉小車”的浪費現象[6]。

3 結語

合理地開發煤炭資源，促進節能環保的工作進展，使得資源開發能夠良性發展，就要從節能技術和選擇節能設備的方向上不斷細化，提高煤礦井下掘進機電設備的節能管理，從而使得煤炭資源得到合理開發、高效利用。