煤礦機電設計中的節能問題研究

馬文城

（陜西省何家塔煤礦，陜西 榆林 719300）

0 引 言

對于煤礦企業來說，主要財務支出之一就是企業生產過程中消耗的能源。因此，能源消耗對企業的經濟發展有直接影響。越來越多的企業已經認識到能源消耗與財務支出呈正比例關系，更加關注能源消耗問題，加大力度研究節能技術。企業應當在不影響生產質量的前提下，盡可能合理利用各項資源，增加企業核心競爭力，實現企業的長遠發展。煤礦企業想要在激烈的市場競爭中脫穎而出，必須盡量提高自己的經濟效益和社會效益，實現資源的合理配置。在企業的經營過程中，應更關注煤礦機電設計中的節能問題，實現企業發展與節能減排并存的目標。

1 煤礦企業節能技術概述

對每一個生產企業來說，能源消耗產生的財務支出成本都不容忽視。大多數企業重視經濟效益，因此煤炭企業發展中的重點關注問題是如何節能且不降低企業生產質量。實際上，節能與降低質量之間沒有本質的因果關系，也不是等同關系，而是企業應當在節能減排的基礎上，必須確保生產質量與生產安全，提高各項能源的利用率，減少因能源消耗帶來的經濟損失，進而提升企業的生產經濟效益。在煤礦機電設計中，要將電能消耗指標作為技術經濟分析的重要指標之一，但煤礦生產工作的特殊性使其必須重視生產的安全問題。因此，煤礦企業機電設計中的節能問題需要以技術先進性、安全性、可操作性和節能性為前提基礎條件，通過科學計算選擇合適的機電設備，并選擇合理的機電控制方式，最終在實現節能減排的同時有效促進企業發展，增加經濟效益。

2 煤礦機電設計中的節能問題研究

2.1 合理選擇供電系統和變壓器

2.1.1 合理的電壓等級

電壓等級的確定是研究節能技術的基礎條件。工作人員應充分考慮供電距離對電壓的影響，結合煤礦企業的實際情況選擇適合供電系統的電壓等級。只有煤礦機電設備的電壓等級和供電系統的電壓等級合理，才能確保機電設備的運行，然后在這個基礎上再次思考機電設計的節能技術。一般情況下，煤礦企業的井下生產選擇的供電等級為660 V和1 140 V[1]。

2.1.2 合理的變壓器

在煤礦企業的礦井機電設計中，供電系統的合理性與變壓器的合理性選擇有著直接關系。目前，大多數煤礦企業的礦井機電設計都選擇KBSG礦用隔爆型干式變壓器作為供電系統的一部分。想要實現機電設計中的節能效果，需要選擇變壓器容量。節能設計的前提是保證不影響煤炭企業的正常生產。井下工作具有較高的危險性，因此必須保證基礎設施的安全系數。變壓器中的某一臺如果出現故障，應立馬進行維修及更換，最大程度保證煤礦企業的生產安全。變壓器選擇過程中的節能需要，需在保證應用性能的前提下進行。其中，對變壓器進行應用性能測試的電力損耗實驗必不可少，應盡可能降低電力損耗實驗與變壓器選擇過程中造成的電力能耗，取得更好的節能效果。變壓器選擇中涉及的能源消耗影響因素很多，如鐵損、無功功率等，都是需要考慮的問題。通過研究這些影響因素，機電設計中電力系統的節能性能將會得到提升。

2.1.3 應用合理的用電方式

煤礦企業經營生產過程中存在一個共性問題，即生產中可應用的自然功率較小[2]。為了解決這個問題，一般企業往往采用提升設備的自然功率因數的方式進行高效的經營生產活動。因此，企業能耗大幅度增加。為了降低煤礦企業在這方面的能耗，可以采用高低壓混合供電方式或者靜電電容器補償方式滿足供電部門的實際需求與要求。煤礦企業機電設計中電容器的安裝過程包括靜電電容器的安裝，才能降低配電設備的容量，從而有效控制損耗。通過無功補償，無論是變壓器能耗還是輸電、送電線路能耗都可以隨之降低，節能效果顯著。此外，在進行電度表安裝時，需要將電度表安裝在位置通風的主要用電負荷處。同步電機上不僅要安裝電度表，還要安裝功率因數表。只有同時安裝才能實現在不同時間實時進行煤礦電力系統的負載情況檢測的要求。數據的及時儲存為企業進行后續管理與決策提供了數據支持。

2.2 應用合理的變頻技術

煤礦企業在進行煤炭生產時，采用合理的變頻技術可以在很大程度上實現有效的節能作用。合理的變頻技術有著促進煤礦機電設計工作的積極意義。具體應用變頻技術的操作方法是：使用可以對功率變化進行控制的轉換器，確保煤礦中電動機電源的可靠性和安全性，然后對電動機的轉速進行調節控制，實現最終的交流電流變頻與調速目的。通常，想要實現電動機轉速的調節，可以通過3個方式進行——調節轉差率、調節供電頻率和調節磁極對數[2]。通過實踐研究發現，調節轉差率與調節磁極對數并不完全適合煤礦企業，實際應用于煤礦企業的生產過程時存在一定的漏洞。例如，通過調節轉差率控制轉速不適用于低速情況，因為低速時產生的轉差率極大，在轉差過程中對能量有較大需求，不僅會造成過大的損耗，而且會造成效率低等的劣勢現象，無法滿足煤礦企業生產過程的實際需求。而采用調節供電頻率的方式可以維持轉差率穩定在一個范圍內。此外，調節供電頻率使調節速度與范圍都得到了正比例增加，在這個基礎上，煤礦機電設計實現無極調速變得更加容易。目前，煤礦企業都認識到了節能減排對企業經濟效益和社會效益的積極影響，都在思考煤礦機電設計中的節能途徑。很多企業通風機風量調節工作都選擇了增加風門，即節流-加阻模式。煤礦機電設計在實際應用這一調節模式時，往往風量控制過程會消耗極多電能，在這個過程中借助變頻調速模式可以在很大程度上降低在風量調節與控制中產生的能源消耗，進一步節約企業生產成本，提高經濟效益。

2.3 選擇合理的照明設備

煤炭企業在進行生產經營活動時，大多數需要在礦井下完成。井下環境無光黑暗，而完全黑暗的條件下無法完成煤炭開采工作，因此照明設備成為煤炭企業生產經營中必不可少的設備。照明設備是利用電能進行發光的技術，因為井下面積較大，導致需要照明設備的數量龐大。因此，在這個過程中無疑需要消耗大量的電量來維持照明設備的正常使用。煤炭企業必須要盡可能選擇合適的照明設備，選擇節能減排且不影響照明效果的設備。一般情況下，企業選擇照明設備時大多選擇氣體放電燈[1]，因為這類照明設備具有相較于其他照明設備更高的發光效率，可以減少照明設備的應用數量。氣體放電燈還能夠有效減少煤炭企業經營生產過程中產生的能耗，降低企業生產成本，增加企業經濟效益，使煤炭企業得到長遠發展。

3 結 論

綜上所述，研究煤礦機電設備中的節能技術對企業經營發展有著極其重要的意義。中小型企業的數量遠超于大型企業，隨著中小型企業數量的極速增多，能源需求越來越大，企業需要負擔的能源消耗成本增多，對企業的經濟效益有著不良影響，長久以往甚至會影響中小型企業的穩定發展與生存。面對這一現狀，企業需要加強對節能技術在企業生產活動中應用的重視度，選擇合理的電壓等級、變壓器、用電方式、變頻技術以及照明設備，實現有效的節能，提高企業的經濟效益，使企業實現可持續發展。