基于機電節能的煤礦機電設備優化設計

張新東

摘 要：當前，隨著礦山企業開采深度的逐漸增加，對礦井機電設備應用提出了更高的要求，這就需要礦山企業不斷優化煤礦機電應用，從設計源頭入手，既要滿足礦山開采要求，又要滿足節電節能要求，這就為煤礦企業機電設計部門提出了新的課題。文章以礦山優化煤礦機電設備為例，討論如何通過優化煤礦機電設備設計實現機電節能。

關鍵詞：設計優化;機電設備;節能理論;性能高效

中圖分類號：TD40;TD60 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）03-022-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.010

礦山企業在優化機電設備設計的過程中，要將設計理念融入智能化發展之中，只有在機電設計過程中全面實現數字調控、網絡控制、局域信息融合等，才能實現機電設備智能調控，才能達到機電節能的目標。礦井機電設備多數處在環境特點復雜的施工環節，因此要求在優化礦山機電設計時，要完善機電設備運行定位系統及信息通信系統，構建完善的機電設計智能系統。若想完成智能系統對機電設備應用技術的不斷優化，就需要礦井根據實際需求，完善機電設備設計標準，保障機電設備節能安全。

1 機電設備設計應實現設計理念創新

在已有技術背景下，若想機電設備更加安全節能，就需要煤礦機電設計人員針對人為因素和設備節能等方面進行深入研究，要從機電設備節能等方面入手，保障機電設備使用安全和節能效果。從設計方面來講，需要在設計時考慮合理設置井下機電設備，確保機電設備節能系統的安全，將提升設備安全性和節能性作為設計的最終目標。在已有機電設備應用的基礎上引用更加先進的節能方案和智能化概念，構建完善的節能系統，只有這樣才能保障機電設備設計節能的最終數據分析更加準確，同時也能避免出現機電設備耗損等情況[1]。

優化機電設備設計時，要將機電設備節能水平數據加以融合，綜合分析節能系統的相關數據，使機電設備節能數據技術反映到礦井作業實際應用中，要求礦山機電設備節能技術更加合理，各種數據信息技術準確無誤，保障相關數據由礦山總臺加以控制。其包含了多種網絡機電設備監控技術，由信息數據交換方式確定機電設備節能水平。因此，礦山企業在優化機電設備設計的過程中，需要對設計技術進行合理應用，完成數據的收集、處理和轉換，從而不斷提高數據的處理精度。優化機電設備設計時，必須合理利用大數據技術，建立完善的數據分析系統，建立完善的指標預警模型，對機電設備使用過程中的故障和風險能夠提前研判。只有這樣，才能為礦山系統和機電設備節能提供良好的環境。

煤礦企業機電設備設計應實現智能化節能需求，在設備設計過程中，需要融合數據分析系統，整體籌劃機電設備智能化工作面，不斷增加機電設備節能管理水準，提升礦井作業機電設備使用的安全性。在礦山企業機電設備設計中，要涉及機電專業各種理論，機電設備設計實現專業模型創建，需協調機電專業與設計理念的融合，機電設備設計在礦山企業應用領域占有很大比例。要將機電設備節能與機電設備結構協同設計，培養設計人員的創新設計意識、綜合設計能力與團隊協作精神;加強設計人員動手能力的培養和工程實踐的訓練，提高設計人員針對實際需求，通過創新思維進行機械設計和工藝制作等實際工作的能力。

要積極吸引、鼓勵設計人員踴躍參加機電設備節能優化工作，為優秀的設計人才脫穎而出創造條件。設計團隊要有協作能力與科技創新精神，礦山企業要通過“以賽促學、以賽促教、以賽促用”的方式，不斷培養設計人員將理論與機電設備節能應用相結合的能力，提高設計人員的創新創造能力。礦山機電設備優化設計過程中，要滿足現場安裝使用和成本控制需求。隨著國內礦山企業發展的需要，對機電設備節能應用的要求越來越高，這就需要礦山企業通過核心設計技術提升企業競爭力，滿足機電設備節能減排需求。

2 機電設備設計優化及設計人員崗位職責

礦山企業在優化機電設備節能設計的過程中，應做好設備建模工作，提前對機電設備設計進行統籌管理，建立模擬化系統，為機電設備設計理念創新提供理論基礎。礦山企業設計團隊應通過自主研發，使機電設備在設計時，要基于物聯網技術在礦山井下的安全避險信息系統，突破機電設備三維節能軟件平臺等多項技術難題，掌握機電設備系統核心技術，使機電設備在井下安裝使用時可以為企業節約大量資金，通過設計數據并制定機電設備節能控制策略，實現機電設備自動控制等關鍵系統的詳細設計。數字礦山是優化機電設備設計的重要內容，需要礦山企業設計人員不斷探索實踐。

礦山企業設計人員要強化崗位職責，明確機電設備設計工程師崗位職責，編制機電設備設計策劃方案，對機電設備設計進行協調管理，不斷完成機電設備設計任務，實現系統設計、設備參數計算、系統優化等。現場責任工程師的相關設計職責有合同圖紙會審，參與機電設備設計策劃;機電設備設計圖紙審核會簽;機電設備設計圖與現場核對工作;繪制簡單機電設備設計圖紙，設計變更，機電設備設計圖紙修改，竣工圖等。

礦山企業在機電設備設計時，要提前編制機電設備設計策劃方案，為最終實現機電設備節能目標提供保障。礦山企業在優化機電設備設計前，要明確設計工作目標，保證機電設備后期施工工程進度，提前確定設計工作內容，劃分設計人員的職責和設計工作界面;規范機電設備設計工作流程。要確保機電設備設計策劃流程，機電設備設計策劃和機電設備設計板塊共同完成[2]。

優化機電設備設計時，機電設備設計總工（技術負責人）和機電設備設計人要策劃和做好設計方案編制工作，機電設備設計策劃方案應由機電設備設計板塊相關經理審核并最終由機電設備設計總經理批準。礦山企業在面對礦山信息化、數字化、智能化發展的過程中，要始終將目光瞄準礦業科技前沿，以數字礦山建設統領機電設備節能發展的全過程，實現節電設備節能管理扁平化并提升效率，同時將礦山企業打造成具有持續盈利能力和競爭力的現代化礦山。該項設計已經通過相關部門驗收，設計方案及相關內容正在礦山機電設備應用領域逐步開始實施。

3 機電設備設計理念優化

礦山企業在優化機電設備設計的過程中，要處理好新舊機電設備在眾多礦山的交互面，這是新的設計理念確保機電設備優化項目平順推進的重中之重。為了應對這些挑戰，需要項目設計團隊通過高效的創新設計方案解決實際問題，從而滿足機電設備優化過程中復雜的設計要求。項目設計團隊應采用BIM三維數字化設計流程創建數字孿生模型，提高設計效率并減少施工現場返工，避免造成項目延誤，增加不必要的成本。

優化設計方案前，設計團隊應對多個設計方案進行優中選優，現在礦山企業對于優化機電設備的設計方案多選擇Bentley解決方案。通過利用OpenPlant Modeler軟件，項目設計團隊可以預先解決設計中存在的600余處碰撞問題，大幅減少設計變更和施工返工，提升機電設備項目節能質量。這種設計方案有別于傳統的二維設計、三維設計，極大加強了機電設備設計的深度和廣度。BIM技術的引入極大提高了設計團隊的工作效率，項目設計團隊還使用OpenBuildings Designer建立機電設備模型庫，隨后將其用于設計制定和施工計劃。通過嚴格的機電設備設計，團隊能夠進行詳細的設計分析、細化和改進[3]。

優化機電設備設計時，可能通過使用移動端Navigator軟件實現三維模型的移動端展示，方便查看機電設備、節能屬性。使用LumenRT軟件生成模型程序，可以給設計方、機電設施安裝施工方、礦山企業提供沉浸式審查。利用Bentley的iTwin服務和云技術，可以隨時隨地查看機電設備的三維模型。利用模型可以查看機電設備節能情況，為優化礦山企業機電設備提供重要依據。同時，設計團隊可以通過模型對機電設備進行全生命周期管理，提高企業節能管理效率。

設計團隊應用AutoPIPE軟件技術，就可以對機電設備進行動、靜荷載下的節能應用計算。在實際運營中，AutoPIPE的三維熱碰撞檢測功能可以在機電設備升溫時，提醒工程師設備已經產生了熱位移，從而避免因機電設備故障導致礦山企業停產。設計團隊通過使用Bentley的ProjectWise技術，可以對機電設備進行全程在線BIM協同監控，提高可視化程度，使礦山機電設備設計更為緊湊，設計現場布置更為合理和美觀。

4 結語

綜上所述，礦山企業在優化機電設備節能設計時，要充分利用Bentley技術，創新高效解決機電設備節能的方案，應用BIM三維數字化設計，為機電設備創建數字孿生模型。在交付高質量機電設備節能的同時，提高設計院的競爭力，使用Bentley軟件進行礦山機電設備全生命周期管理，這是設計軟件基于Bentley的BIM技術在礦山企業的應用，這種設計可以為礦山企業節省工程成本和機電設備運營使用成本，使礦山企業實現機電設備優化節能的目標。

參考文獻

[1] 李晚秋.淺析礦山機電設備節能設計智能化應用[J].河南建材，2016（6）：159-160.

[2] 張海山.探討礦山機電設備節能優化的設計技術[J].科技展望，2017，27（1）：164.

[3] 趙匡成.礦山機電設備設計理念節能應用研究[J].科技展望，2017，27（3）：101，103.