煤礦井下掘進機電設備節能措施探究

許 春

（河南錦源建設有限公司，鄭州 450000）

隨著近年來我國煤炭供給側結構性改革的逐步深入和節能減排理念的不斷強化，煤礦企業為了適應政策、行業、市場發展的需求，開始探索從技術工藝方面進行優化，確保煤炭開采與生產工作的持續穩定開展。掘進設備是井下作業中的基礎性設備，其在煤炭資源開采過程中所耗費的能源相對比較大，是企業落實節能減排和提升生產效益的重要切入點。因此，對于煤炭企業來說，通過一系列節能技術和管理手段的應用來強化煤礦井下掘進機電設備節能建設的力度，提升井下煤炭開采的工作效率，實現良好的經濟效益和社會效益，是新時代企業發展的重要使命和責任。就目前煤礦井下掘進設備的使用情況來看，設備節能目標的實現主要應從設備選擇和設備使用兩個方面入手開展，而這兩方面的技能方式探索也是理論與實踐研究中的熱點。

1 合理選擇煤礦井下掘進設備

煤礦井下掘進機電設備具有線路鋪設距離遠、適用范圍廣、種類繁多、運行時間長等特點，而這些設備性能和應用的實際情況為煤礦井下掘進設備的選擇提供了重要的參考標準[1]。當然，在選擇井下掘進設備時，還要根據設備使用的空間環境情況來進行適當調整，以保證設備使用的安全、高效、節能。一般來說，煤礦井下掘進設備主要包括變壓器、輸送控制系統、電動機等作業設備，在對這些設備進行選擇時，要因情況而異，避免出現選擇性的失誤。

1.1 井下掘進變壓器設備的合理選擇

作為井下掘進機電設備中電力調動系統中的核心部件，變壓器是影響井下作業節能目標實現程度的關鍵因素。對于煤礦企業來說，如果不能合理地選擇和使用變壓器，勢必會造成電能的浪費，因此，在實際的井下作業過程中，相關技術人員要定期對變壓器的負荷率進行檢查，及時替換、調整那些平均負荷小于30%的變壓器，確保變壓器的平均負荷率保持在50%的水平。而面對多種類型的動力變壓器，如何進行合理的選擇來滿足生產和節能的需要，是變壓器設備選擇中重點考慮的內容。在選擇變壓器時，一方面要識別變壓器的能源消耗量是否在節能減排所要求的標準范圍內，以保證變壓器投入使用后能夠保持在合理的能源損耗區間，避免超出規定標準的能源損耗和浪費情況的出現，另一方面要兼顧節能和使用效益，從長遠的設備使用視角來進行選擇。

調查發現，一些煤炭企業通常選擇使用S7型變壓器，該型號的變壓器是20世紀80年代的產品，在性能和電力能源使用率等方面嚴重滯后于井下作業的要求，導致設備使用過程中耗費的電量偏大，并且設備缺乏相應的減震抗噪處理技術，在實際運行中會產生巨大的噪音，影響井下作業的環境和進度[2]。因此，在選擇變壓器時，可以考慮選擇S11、S15等新型變壓器，其中S15型變壓器使用了新的非晶合金材料，不僅能夠減低噪音污染，還能夠節約80%左右的能耗，提升節能率。

除了要做到合理選擇變壓器的型號以外，還要對變壓器的臺數進行合理確定，以確保變壓器綜合運行效益的最大化。根據以往的經驗，負荷絕大部分為三級的，宜裝設一臺變壓器，而一、二級負荷所占比重較大，需兩個電源進行供電，宜裝設兩臺變壓器，而對于那些因為井下運輸和作業條件限制無法使用大容量變壓器的，則可以選擇使用多臺小容量的變壓器。

1.2 井下掘進輸送機的合理選擇

井下掘進輸送機是井下掘進輸送控制系統的重要構成部分，是在開展井下作業過程中，將人、設備、開采物輸送到相應地點的重要工具。

當前，煤礦井下作業所使用的輸送機主要有帶式輸送機和刮板輸送機兩種類型。從性能上來看，帶式輸送機的輸送距離和輸送量要明顯高于刮板輸送機，例如，SJ-80型號的帶式輸送機輸送的最遠距離可以達到800 m，輸送量可以達到400 t/h，而SGW-80T型號的刮板式輸送機的輸送距離則只有160 m，輸送量為150 t/h，通過對比這兩種類型的輸送機可以看出，刮板式輸送機在輸送效能方面要明顯弱于帶式輸送機，在輸送同一標準的重量時，刮板式輸送機所耗費的電能要高于帶式輸送機。因此，對于煤礦企業來說，宜選擇使用帶式輸送機，以實現節能、高效的目標。

同時，與變壓器設備的使用相同，用于井下作業的輸送機往往是保持全天候運轉的狀態，這種運行模式容易導致設備運行過程中的電力能源損耗長期保持在較高的水平，對電力使用的調度和負荷運行提出了更高的要求。因此，在輸送機設備的選擇時，要兼顧使用周期和使用載荷等情況，并定期對設備的運行情況和性能進行檢測，及時淘汰落后設備，確保輸送機使用的最佳化[3]。

2 科學使用煤礦井下掘進機電設備

對于煤礦井下掘進機電設備節能目標的實現來說，合理選擇掘進機電設備僅僅是第一步，最重要的是對相關設備進行科學、高效、節能的使用，換而言之，如果不能遵循科學的設備使用方法，即使選擇了節能率高的設備，也無法有效地實現節能目標。因此，對于煤礦企業來說，要在實際煤礦井下作業開展過程中，對相關設備進行科學的使用和管理，確保設備效能的最大化發揮。

2.1 對井下掘進機電設備應用進行科學評估

使用井下掘井機電設備的主要目的在于確保井下開采活動的高效、安全開展，因此，在掘進機電設備使用過程中，企業要圍繞井下設備使用進行合理的評估和科學的使用，確保設備運行狀態的最佳化。例如，一些井下作業人員為了減少麻煩、提升開采的進度，經常會在未遇到巖石時就開啟乳化液泵，導致其過多、過早運行，造成電力能源損耗。

為了確保相關設備使用狀態和效果的最佳化，在設備投入使用前、使用過程中，要通過嚴格的使用性能測評來掌握其在能源消耗方面的實際情況，對于超出相應標準的設備，要及時淘汰、更換，確保設備使用的持續性和高效性。例如，對于乳化液泵問題，可以根據實際開采情況來靈活調整，使乳化液泵的使用更加合理、有效。同時，企業技術人員要對掘進機等經常使用的設備進行嚴格評估，保證設備在工作狀態下能夠持續、穩定地運行，避免出現諸如時快時慢等消耗能源情況[4]。

2.2 提高掘進機電設備功率因數

功率因數是影響煤礦井下掘進機電設備實際運行效率高低的重要因素，而功率因數偏低是目前我國多數煤礦井下掘進機電設備使用過程中存在的問題，這就導致井下設備運行過程中產生了大量的無用功率。基于此，煤礦企業要通過井下掘進機電設備功率因數的提高來降低設備運行中的無用功率，降低機電設備的損耗。具體來說，企業可以通過為掘進機電設備裝設一種就地補償裝置，該裝置是針對設備功率因數偏高這一實際情況而開發的新型裝置，可以有效地降低機電設備的能源損耗，從而將電能損耗控制在較小的范圍內，實現節約能源的目標[5]。

2.3 合理控制低壓供電距離

供電距離是影響掘井機電設備能源損耗的重要因素之一，也是在設備使用過程中需要重點關注的內容。一般情況下，井下掘井機電設備的功率是固定的，設備自身的運行電流對供電電壓有直接影響，當供電電壓量較高時，設備的電流量就會相應地減少。在這樣的情況下，如果低電壓的供電線路過長，會造成線路的阻抗性增加，進而導致大量電能損失，能源損耗率提升。因此，在掘井機電設備布局過程中，要盡可能降低低壓供電的距離，提升能源傳輸率，減少能源傳輸過程中的損耗。

2.4 加強設備的日常保養與維護

煤礦井下掘進機電設備通常是在井下運行的，而井下的空氣相對潮濕，且其中充滿了各種粉塵，如果這些粉塵、渣滓附著到一些高精密的掘進機電設備的滾軸等部位，勢必會增加設備運行過程中的摩擦力，造成設備運行緩慢，嚴重時甚至會導致設備無法正常運轉，影響設備動力系統的運行。因此，需要通過常態化的設備檢查、保養與維護工作來保證其運行的正常和高效。同時，通過對機電設備的維護可以使設備保持在最佳的運行狀態，避免設備運行中的磨損，消除容易造成機電設備運行中能耗提高的因素。

首先，煤礦企業要制定嚴格的設備日常保養與維護制度，明確相關部門和人員的職責，確保設備維護工作能夠以常態化、實效化的狀態開展；其次，企業要安排專門技術人員進行檢修、保養與維護工作，確保設備使用的正常；第三，企業要定期對技術人員進行技術培訓，使其能夠對設備性能有更深入、系統的掌握，確保保養與維護工作的持續性和有效性。

2.5 加強乳化液泵使用管理

乳化液泵作為現代化煤礦進行綜合機械化開采中的專用設備，在煤礦井下掘進中的應用較為普遍。在開展煤礦開采時，多數企業會借助乳化液來處理堅硬的巖石問，保證井下作業的順暢。而乳化液作為一種化學品，其在為井下掘進機電設備運行帶來便利的同時也增加了設備使用中的風險。在乳化液泵的實際使用過程中，企業往往重視使用的結果，而對其使用的過程缺乏高度的關注和精確的控制，導致乳化液泵的使用過于隨意，進而造成電力能源的明顯損耗，以及水資源和乳化液體等資源的浪費。同時，雖然井下乳化液泵通常處于長期連續運行的狀態，但其真正有效的工作時間比較短，這就導致該設備的電能損耗比較高。因此，煤礦企業要根據煤炭開采的實際情況，制定規范的乳化液泵使用流程，使乳化液泵設備的運轉保持在科學、高效的水平，降低能源損耗。例如，企業可以將乳化液泵工作改為變頻器恒壓供液控制，在控制閥門打開時，由變頻器控制泵站電動機的轉速轉變為液管網的流量、壓力，使供電量與需求量達到動態平衡，從而減少電力資源浪費[6]。

2.6 科學應用電氣自動化技術

電氣自動化技術是時代發展和技術進步的產物，其可以提升設備運行效率和控制程度，從而實現井下掘進機電設備運行狀態的最佳化。雖然目前電氣自動化技術在井下掘進機電設備中的應用尚處于探索階段，但一些性能和節能效果明顯的設備已經逐漸在煤礦開采中應用。例如，用于煤礦運輸的膠帶運輸機、用于煤礦采掘的煤礦采掘自動化設備等，其在井下作業中的應用體現出積極的效果。這些電氣自動化技術是基于節能環保理念開發出來的，具有明顯的節能效果，在井下的應用可以有效降低能源消耗。

3 結語

對于煤礦企業來說，推行節能減排既是適應國家相關能源政策的客觀要求，也是鞏固和提升自身行業競爭力的明顯需要。同時，井下掘井機電設備是影響企業節能目標實現的重要因素。因此，企業要合理選擇和科學使用煤礦井下掘井設備，降低掘井機電設備使用過程中的能源消耗，促進煤礦生產環節節能目標的有效實現。