煤礦井下采掘機電設備的節電策略分析

陳文昱 國能榆林能源有限責任公司

一、引言

無論是在工業生產，還是人們生活中，都離不開煤炭資源。隨著淺層地表煤炭資源不斷被開采，深層的煤炭資源開采逐漸進入人們的視野，這也對煤礦相關設備的性能提出了提高的要求，特別是在遠離地表的煤礦井下進行作業，對相關設備的性能要求也越來越高，相應的設備運轉過程中的能量消耗也不斷增加。如何解決煤礦井下機電設備的能量損耗問題，是煤礦井下作業的重點。

二、概述

對煤礦開采使用的井下機電設備進行科學維護和使用，可將設備的使用期限大大延長，并且能夠提升設備工作期間井下開采的煤礦質量和工作效率。機電設備的優化改進不但能夠提升煤礦的生產效率，還能解決存在著的一些現實問題。由于外界因素的影響，機電設備因為煤炭企業對機電設備進行不正當操作以及企業管理模式出現問題，從而使機器不能正常運行。為了確保煤炭能源在經濟發展中起到顯著作用，我國政府通過相關措施對其進行督促。并且為了穩定煤炭開采的產量和質量，煤礦企業需要不斷調整企業內部的管理體制和相關政策。總而言之，煤炭企業日常操作、管理模式、井下機電設備應用情況都密切聯系著企業的未來發展。但是，因為眾多因素的限制，相關政策沒有得到有效落實，技術優化方案、管理方案等也未能實施。致使煤礦企業管理的效果受到影響，大量管理技術不能得到突破和提升，最終影響了煤炭行業的發展。基于井下掘進機的應用標準，企業更加青睞功率低一些的設備，這對企業的工作效率造成嚴重影響，從機電設備技術性能自身考慮，中外設備技術之間具有顯著差距，因此急需進行技術的優化和改良。

三、煤礦井下采掘機電設備的節電策略

（一）合理選用變壓器

動力變壓器是煤礦生產工作中不可或缺的設備之一，其中井下采掘生產活動應用最為普遍。若想實現機電設備的科學應用，第一步就是選用合適的移動變電站，在滿足生產需求的基礎之上盡可能地降低資源損耗，在提升安全性的同時，不以犧牲節電節能效果為前提。在一系列實踐研究中，人們發現節能型的動力變壓器不同于普通的動力變壓器，其能在極大程度上減少電能的浪費。這就提示相關的企業，在生產之前選擇符合實際需求的節能型動力變壓器，就能順利解決能源消耗大的問題。研究表明，煤礦井下常用平均負荷率不超過百分之三十，導致變壓器空載運行現象嚴重，電能大部分都沒有發揮出應有的作用，與其對比，負荷率在百分之五十以上的變壓器可發揮出最佳效果。另外，機電設備在進行空載運行的過程中會呈現出嚴重的能源浪費現象，此時不能單純依靠節能型動力變壓器，更要實現容量方面的科學配置。做到最大化降低空載運行現象出現的可能性，節約部分資源。

（二）變頻技術

就變頻技術的原理來說，主要是利用變頻器來管控電流頻率。變頻控制技術是由多種微機處理技術、電力電子技術、電氣傳動技術等組成的綜合應用技術，其主要工作原理是電壓變換和調速，通過電子驅動技術和危機處理技術的結合，將設備所需的電源混合起來。在煤礦機電設備的運行中，利用功率半導體的通斷功能，完成工頻電源與其它頻率電源的相互轉換功能。另外，變頻控制技術可以實現交流電壓和直流電壓的交互作用。為了降低調速模式下的損耗，采用交流電壓作為驅動電源，最終實現無級調速。從另一方面來講，運用了變頻技術的設備，既可以根據煤礦井下作業的實際情況和真實需要，對設備的運行情況進行科學合理的調節，從而提升機電設備的節能效果。

（三）確定供電電壓

現在大部分煤礦工作面供電電壓為1140v或者660v，相比較之前的380v，變化十分明顯。部分情況允許的條件下，最好選擇3300v或者1140v，可有效降低線路損耗。盡可能將低壓供電距離降低，從而節約電能，這是因為供電距離和線路上的阻抗之間成正比，線路越長，損耗就越高。為了節約電能源，可將移動變電站用于井下采掘面中，使其與工作面一起移動，變電站不斷移動可將供電距離有效降低，從而起到節電、降低低壓線路損耗的效果。

（四）加強設備管理

（1）科學應用煤礦設備，提高利用率。如果想要優化煤礦機電設備設計的機電節能一定要科學的去應用煤礦的設備，提高設備的利用率，從而達到節能減耗的目標。如果不能提高煤礦資源的利用率是會給煤礦企業造成浪費經濟上的損失以及資源上的浪費的。因此，煤礦企業的管理者可以通過嚴格管理各個設備使用的正確性或者是利用煤礦機電設備的自動化監督系統，來達到機電設備工作的高效性，從而減少煤礦機電設備的耗能情況。（2）注意節約煤礦設備的用水用電量。對煤礦機電設備設計進行機電節能措施點實施不僅需要節能減耗，還需要注意節約煤礦設備的用水情況。通過建立節能減耗的部門讓它對設備的節水節電的工作加以完成，比如說設備在應用時對它進行計量管理，從而實現對用電用水情況的控制，達到煤礦設備節約用水的目標。

四、煤礦井下采掘節能機電設備的應用

（一）采煤機

采煤機是煤礦開采中比較重要的一類設備，其與電氣系統、液壓系統等都有關系，在其使用中應用變頻節能技術的好處眾多。首先，在針對變頻采煤機進行分析的過程中，將其組成方式進行分析，該采煤機主要是由切割部分、裝載部分和行走系統來構成的。在針對該采煤機的切割部分進行改裝的過程中，需要針對不同的工作環境進行具體的改裝，實現在不同工作環境下進行科學的生產。工作面越大調設的功率也就越高，這樣便于加快工作進度，使大工作面下的煤礦能夠盡快采入裝載系統，如果工作面比較深，則需要降低功率，這樣不僅能夠滿足工作要求，同時也是對電能的一種節省。對于裝載系統而言，其功率的調整需要依據采煤量，裝載速度與采煤速度相匹配時，其功率最佳。例如，在進行變頻裝置進行實際應用的過程中，能夠更好的提高相關設備的運行自主能力。另外，在采用該裝置在進行生產的過程中，其能夠實現對電路的護理調控，并且能夠對設備的輸入及輸出端口進行有效的監控。

（二）帶式運輸機

皮帶運輸機是煤礦主要運輸設備，也是礦井生產運輸系統的咽喉。近年我國煤礦自動化水平逐步提高，皮帶運輸系統能夠實現自動啟停，但是在礦井的正常生產過程中，由于皮帶運輸機多為定速運輸，礦井出煤量不穩定時，皮帶運輸系統存在空載運行和少煤快轉的現象，造成皮帶能耗大，經濟效益低的問題。將變頻技術應用于皮帶運輸系統中，能夠提高皮帶運輸機使用效率，降低設備能耗和機械磨損，提升礦井經濟效益，在實現“有煤開車、無煤停車，煤多快轉、煤少慢轉”的基礎上，還可以提升礦井自動化水平。不僅如此，變頻節能技術還可以減少帶式運輸機在輸送過程中的發熱現象，減小電流波動，從而提高帶式運輸機的使用壽命。變頻技術在煤礦機電設備中的應用，可以提高煤炭的生產效率，也可以在各方面發揮良好的效果。另外，隨著人們對節能環保的重視，變頻節能技術可以達到環保的目的。

（三）通風機

從風機選型、調速節能技術、風機與通風網絡匹配三個方面進行節能。在選擇風機類型時，應選擇合適的風機和電機。在保證風量和風壓的要求下，應選擇最佳的調節方案和節能方案，并注意運行的經濟性。通過調節風機風量和風壓，使之與通風網絡相匹配，達到高效運行的目的，在風機允許的最大轉速內，這是一個很好的方法來調整風扇轉速。目前，變頻調速節能技術得到了廣泛的應用。因此，可以考慮采用變頻調速技術對礦井風機進行改造，達到節能的目的。高效風機不一定能帶來節能效果，還取決于風機特性曲線與風網特性的匹配。要通過技術測量掌握礦井通風阻力分布和主風機運行特性，然后根據礦井用風需求，從改變主風機運行特性和風網特性入手，從而使風機運行合理，更加節能。當風機正常運行時的送風量低于井下安全生產時，應加大風機葉片的安裝角度，以增加風機的送風量。

五、結束語

總的來說，節能降耗是時代發展的硬性需求，也是煤礦機電設備優化升級的具體方向。對機電設備實施節能措施不只是為了響應國家的號召，更是為了保證煤礦企業的市場競爭優勢。借助節流來實現經濟收益的最大化是企業的不二之選，也是生產發展的剛需。