張玉

摘 要：近年來煤礦產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。越來越向著現(xiàn)代化、智能化、無人化的方向發(fā)展，由于采煤事業(yè)機(jī)械化電氣化程度越來越高，因此損耗電能越來越多。一些采煤機(jī)器中電動(dòng)機(jī)以及其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的摩擦使得大量電能被消耗。另外在供電和傳輸電能線路中也消耗了大量的電能，如何充分的發(fā)掘這些影響因素進(jìn)而改進(jìn)功率因數(shù)是十分重要的。文章將對煤礦網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的影響因素進(jìn)行分析，并探討如何科學(xué)、有效的提高煤礦供電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦；供電網(wǎng)絡(luò)；功率；因素；研究

中圖分類號：TD61 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0181-02

引言

近年來，我國采煤事業(yè)在不斷的發(fā)展，越來越多的煤礦向著現(xiàn)代化、無人化、機(jī)電化方向發(fā)展，在這個(gè)過程中，越來越多的機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備被投入使用。大型化機(jī)械電氣設(shè)備對于電能的消耗是十分巨大的，然而在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行中，設(shè)備不僅消耗電能用于有用功，還有很多一部分電能被用于無用功中，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前大多數(shù)采煤設(shè)備功率因數(shù)都在80%，只要為數(shù)不多的能夠達(dá)到90%。由于電氣設(shè)備功率因數(shù)較低，機(jī)械設(shè)備的摩擦等等原因使得在采煤運(yùn)轉(zhuǎn)過程中增加了好多無用功，如何挖掘該過程中的導(dǎo)致功率因數(shù)降低的因素是十分重要的，通過發(fā)掘這些因素才能找到降低不利因素的途徑。

1 提高煤礦供電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的意義

供電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的降低會(huì)造成諸多不利因素，供電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)太低會(huì)對經(jīng)濟(jì)生態(tài)甚至安全造成巨大的影響。過低的功率因數(shù)會(huì)使得大量電能消耗，對于煤礦是一筆巨大的支出，另外這些能源的巨大消耗最終會(huì)對環(huán)境造成巨大的破壞，另外，一些降低功率的因素如摩擦?xí)沟昧慵植刻幱诟邷貭顟B(tài)，長期磨損會(huì)使得零件強(qiáng)度剛度大大降低，隨著時(shí)間的積累會(huì)增加設(shè)備的安全隱患因數(shù)。就系統(tǒng)而言，供電功率因數(shù)的降低會(huì)造成以下幾方面不利因素產(chǎn)生。

首先會(huì)使得供電網(wǎng)絡(luò)線損增加。根據(jù)電學(xué)知識可知，當(dāng)功率一定時(shí)，較低的煤礦功率因數(shù)將會(huì)使得傳輸電流增大，根據(jù)歐姆定理可知，當(dāng)電流增大時(shí)，在傳輸電線中線路損耗量將增大。另外，較低的功率因數(shù)還會(huì)造成變壓器銅損增加。由電磁學(xué)基本原理可知，變壓器銅損和功率因數(shù)的余弦值成反比，當(dāng)功率因數(shù)降低時(shí)，銅損相應(yīng)減小，因此增大功率因數(shù)有利于降低銅損，保護(hù)變壓器。因此，提高功率因數(shù)在各方面對于煤礦采煤系統(tǒng)都是有益處的。

2 影響功率因數(shù)的因素

影響功率因數(shù)的因素從宏觀角度講主要有兩大方面，一方面是機(jī)械原因，另外一方面屬于電氣原因。這兩方面對于煤礦功率因數(shù)的影響是十分重要的。由于目前大多數(shù)采煤機(jī)器還是比較粗糙的采煤裝置，在裝備制造過程中對于機(jī)械的制造工藝、裝配工藝等考慮都較少，因此在很多結(jié)構(gòu)中都存在摩擦較大，裝配精度較低，電機(jī)容易出現(xiàn)卡死等情況。摩擦過大時(shí)在采煤機(jī)器進(jìn)行長時(shí)間工作工程中將會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，由能量守恒定律可知大量的熱能必然會(huì)導(dǎo)致大量的電能消耗，大量無用電能的消耗和有用功的恒定輸出使得功率因數(shù)不斷降低。另外，長期的摩擦?xí)沟闷錅囟壬?，進(jìn)一步影響機(jī)器的工作效率進(jìn)而也會(huì)對功率因數(shù)降低產(chǎn)生一定的原因。此外裝配精度過低會(huì)使得機(jī)器經(jīng)常出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，超程等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)使得機(jī)器無形中多做一些無用功，這些無用功同時(shí)也降低了功率因數(shù)。最后也是最重要的一部分，電氣部分是對功率因數(shù)影響最大的一部分，由串并聯(lián)功率計(jì)算公式可知電氣設(shè)備功率因數(shù)的降低對整個(gè)電氣設(shè)備的功率影響是起累積效應(yīng)的。由于采煤設(shè)備中多采用異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)較低，對整個(gè)設(shè)備產(chǎn)生影響較大。

3 科學(xué)、有效的提高煤礦供電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的措施

根據(jù)影響功率因數(shù)的因素分析，可以提出一系列提高功率因數(shù)的措施。

3.1 采用合理的變壓器

變壓器對于大多數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都起著至關(guān)重要的作用，合理的變壓器將會(huì)使得變壓效率較高，能量損耗降低，銅損降低，變壓部分功率因數(shù)的提高將會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)的提高起到重要的作用。根據(jù)電廠實(shí)際變配電的性質(zhì)，選擇一個(gè)非常合理的變壓器，努力的降低損耗，是目前大多數(shù)電廠所采取的一個(gè)有效方法。

3.2 避免空載運(yùn)行

電機(jī)在空轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使得功率因數(shù)急劇降低。因此在采煤實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。避免該現(xiàn)象出現(xiàn)一方面可以從調(diào)度方面考慮，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因?qū)ζ鋫鬏斶\(yùn)載一直處于監(jiān)控狀態(tài)，盡量避免傳送帶處于空載狀態(tài)。另外一方面，從電學(xué)角度考慮，將電容器和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)可以避免空載狀態(tài)時(shí)功率因數(shù)急劇降低的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.3 可多采用同步電機(jī)

目前很多采煤企業(yè)還是采用異步電機(jī)進(jìn)行工作，異步電機(jī)在對功率因數(shù)要求較高的場合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如同步電機(jī)性能好，因此在采煤大功率網(wǎng)絡(luò)電路中可多采用同步電機(jī)進(jìn)行工作，并且合理調(diào)節(jié)同步機(jī)勵(lì)磁，這樣會(huì)達(dá)到較好的效果。

3.4 制造過程及潤滑選擇中的措施

對于機(jī)械設(shè)備在制造裝配過程中應(yīng)當(dāng)充分重視其制造工藝和裝配過程，避免一些空轉(zhuǎn)、超行程等現(xiàn)象的出現(xiàn)。通過改變機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)而降低摩擦等大量消耗電能的不利因素以期提高功率因數(shù)。在制造時(shí)，對于接觸型零件多進(jìn)行打磨拋光，降低零件表面的摩擦因數(shù)進(jìn)而降低能耗。裝配時(shí)，一些軸與軸承，軸與聯(lián)軸器之間采用合適的配合，并且要充分采用潤滑油等降低摩擦，常用的潤滑方式有油脂潤滑和油液潤滑兩種方式。油脂潤滑是數(shù)控機(jī)床的主軸支承軸承、滾珠絲杠支承軸承及低速滾動(dòng)線導(dǎo)軌最常采用的潤滑方式；高速滾動(dòng)直線導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌及變速齒輪等多采用油液潤滑方式；絲杠螺母副有采用油脂潤滑的，也有采用油液潤滑的。油脂潤滑不需要潤滑設(shè)備，工作可靠，不需要經(jīng)常添加和更換潤滑脂，維護(hù)方便，但摩擦阻力大。支承軸承油脂的封入量一般為潤滑空間容積的10%，滾珠絲杠螺母副油臘封入量一般為其內(nèi)部空間容積的1/3。封入的油脂過多，會(huì)加劇運(yùn)動(dòng)部件的發(fā)熱。采用油脂潤滑時(shí)，必須在結(jié)構(gòu)上采取有效的密封措施，以防止因冷卻液或潤滑油流入而使?jié)櫥スπ?。?shù)控機(jī)床的油液潤滑一般采用集中潤滑系統(tǒng)。即從一個(gè)潤滑油供給源把一定壓力的潤滑油，通過各主、次油路上的分配器，按所需油量分配到各潤滑點(diǎn)。同時(shí)，系統(tǒng)具備對潤滑時(shí)間、次數(shù)的監(jiān)控和故障報(bào)警以及停機(jī)等功能，以實(shí)現(xiàn)潤滑系統(tǒng)的自動(dòng)控制。集中潤滑系統(tǒng)的特點(diǎn)是定時(shí)、定量、準(zhǔn)確、高效，使用方便可靠，潤滑劑不被重復(fù)使用，有利于提高機(jī)床使用壽命。

3.5 采用功率因數(shù)高的子設(shè)備

采用功率因數(shù)高的子設(shè)備，也能提高其功率因數(shù)。由于電氣設(shè)備的功率具有累積降低的特點(diǎn)，因此對于每一環(huán)都要嚴(yán)格把控，盡量使用功率因數(shù)較高的子設(shè)備進(jìn)而提高整體功率因數(shù)，降低不必要的能耗。煤礦設(shè)備中電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)較多，對于這些大型電氣設(shè)備一定要正確選擇其型號，盡量選擇功率因數(shù)高的設(shè)備。如果這些大型的電氣設(shè)備都能合理的匹配，都具備較高的功率因數(shù)，將會(huì)大大的降低損耗，從而使得整體的發(fā)電能力會(huì)得到提高。

3.6 盡量減少欠載運(yùn)行

由于采煤傳輸與其他傳輸不同。采煤過程中，由于煤塊的重量體積是隨機(jī)的。因此，傳送帶必須要有一個(gè)余量，避免過載煤塊對傳送帶造成過載破壞。正是由于這個(gè)過載余量使得機(jī)器在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)造成大量電能損耗。因此，在實(shí)際采煤運(yùn)輸過程中，應(yīng)當(dāng)盡量減少欠載運(yùn)行，減少欠載運(yùn)行可以加大每次運(yùn)輸量。但我們也不能過大增加避免由于不確定性因素破壞采煤機(jī)構(gòu)。合理的選擇和匹配運(yùn)輸量，能夠提高其工作性能，提高其內(nèi)在的功率因數(shù)?？傊?，盡量減少欠載運(yùn)行，提高功率因數(shù)，也能夠大大的降低不必要的損耗，節(jié)約能源，從而提高效益。

4 結(jié)束語

總之，煤礦采集近年來仍然處于一個(gè)采集效率低、能耗大的現(xiàn)狀。由于該產(chǎn)業(yè)處于粗放型開采，且近年來國家和企業(yè)一般都集中安全因素考慮問題，對如何提高開采效率，降低開采能耗等問題還沒有引起足夠的重視，功率因數(shù)對于煤礦電力網(wǎng)絡(luò)的影響是極大的。它在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全等各方面都有著較大影響，較低的功率因數(shù)使得線路損耗增加，無形中增加了電費(fèi)，另外太低的功率因數(shù)對于硬件設(shè)備也有不利影響，尤其對于變壓器會(huì)產(chǎn)生十分不利的影響，另外長期功率因數(shù)降低會(huì)使得電氣設(shè)備安全隱患增多?？偟膩碚f，在采煤過程中，功率因數(shù)低的設(shè)備，機(jī)械精度不高的設(shè)備都會(huì)對整個(gè)采煤電力系統(tǒng)功率因數(shù)造成重要影響。本文對其中存在的影響因素進(jìn)行了全面地分析，從機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)對這些因素進(jìn)行了認(rèn)真分析并且指出了相應(yīng)的改進(jìn)的措施，對于改進(jìn)煤礦電力網(wǎng)絡(luò)功率有理論現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

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