陳文昱 國能榆林能源有限責(zé)任公司

一、引言

無論是在工業(yè)生產(chǎn)，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(jìn)入人們的視野，這也對煤礦相關(guān)設(shè)備的性能提出了提高的要求，特別是在遠(yuǎn)離地表的煤礦井下進(jìn)行作業(yè)，對相關(guān)設(shè)備的性能要求也越來越高，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的能量消耗也不斷增加。如何解決煤礦井下機(jī)電設(shè)備的能量損耗問題，是煤礦井下作業(yè)的重點(diǎn)。

二、概述

對煤礦開采使用的井下機(jī)電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)維護(hù)和使用，可將設(shè)備的使用期限大大延長，并且能夠提升設(shè)備工作期間井下開采的煤礦質(zhì)量和工作效率。機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)不但能夠提升煤礦的生產(chǎn)效率，還能解決存在著的一些現(xiàn)實(shí)問題。由于外界因素的影響，機(jī)電設(shè)備因?yàn)槊禾科髽I(yè)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行不正當(dāng)操作以及企業(yè)管理模式出現(xiàn)問題，從而使機(jī)器不能正常運(yùn)行。為了確保煤炭能源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到顯著作用，我國政府通過相關(guān)措施對其進(jìn)行督促。并且為了穩(wěn)定煤炭開采的產(chǎn)量和質(zhì)量，煤礦企業(yè)需要不斷調(diào)整企業(yè)內(nèi)部的管理體制和相關(guān)政策?？偠灾?，煤炭企業(yè)日常操作、管理模式、井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用情況都密切聯(lián)系著企業(yè)的未來發(fā)展。但是，因?yàn)楸姸嘁蛩氐南拗?，相關(guān)政策沒有得到有效落實(shí)，技術(shù)優(yōu)化方案、管理方案等也未能實(shí)施。致使煤礦企業(yè)管理的效果受到影響，大量管理技術(shù)不能得到突破和提升，最終影響了煤炭行業(yè)的發(fā)展?；诰戮蜻M(jìn)機(jī)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)更加青睞功率低一些的設(shè)備，這對企業(yè)的工作效率造成嚴(yán)重影響，從機(jī)電設(shè)備技術(shù)性能自身考慮，中外設(shè)備技術(shù)之間具有顯著差距，因此急需進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化和改良。

三、煤礦井下采掘機(jī)電設(shè)備的節(jié)電策略

（一）合理選用變壓器

動力變壓器是煤礦生產(chǎn)工作中不可或缺的設(shè)備之一，其中井下采掘生產(chǎn)活動應(yīng)用最為普遍。若想實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的科學(xué)應(yīng)用，第一步就是選用合適的移動變電站，在滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)之上盡可能地降低資源損耗，在提升安全性的同時(shí)，不以犧牲節(jié)電節(jié)能效果為前提。在一系列實(shí)踐研究中，人們發(fā)現(xiàn)節(jié)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(fèi)。這就提示相關(guān)的企業(yè)，在生產(chǎn)之前選擇符合實(shí)際需求的節(jié)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(fù)荷率不超過百分之三十，導(dǎo)致變壓器空載運(yùn)行現(xiàn)象嚴(yán)重，電能大部分都沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用，與其對比，負(fù)荷率在百分之五十以上的變壓器可發(fā)揮出最佳效果。另外，機(jī)電設(shè)備在進(jìn)行空載運(yùn)行的過程中會呈現(xiàn)出嚴(yán)重的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，此時(shí)不能單純依靠節(jié)能型動力變壓器，更要實(shí)現(xiàn)容量方面的科學(xué)配置。做到最大化降低空載運(yùn)行現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性，節(jié)約部分資源。

（二）變頻技術(shù)

就變頻技術(shù)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(shù)是由多種微機(jī)處理技術(shù)、電力電子技術(shù)、電氣傳動技術(shù)等組成的綜合應(yīng)用技術(shù)，其主要工作原理是電壓變換和調(diào)速，通過電子驅(qū)動技術(shù)和危機(jī)處理技術(shù)的結(jié)合，將設(shè)備所需的電源混合起來。在煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行中，利用功率半導(dǎo)體的通斷功能，完成工頻電源與其它頻率電源的相互轉(zhuǎn)換功能。另外，變頻控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)交流電壓和直流電壓的交互作用。為了降低調(diào)速模式下的損耗，采用交流電壓作為驅(qū)動電源，最終實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。從另一方面來講，運(yùn)用了變頻技術(shù)的設(shè)備，既可以根據(jù)煤礦井下作業(yè)的實(shí)際情況和真實(shí)需要，對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，從而提升機(jī)電設(shè)備的節(jié)能效果。

（三）確定供電電壓

現(xiàn)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(jié)約電能，這是因?yàn)楣╇娋嚯x和線路上的阻抗之間成正比，線路越長，損耗就越高。為了節(jié)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(jié)電、降低低壓線路損耗的效果。

（四）加強(qiáng)設(shè)備管理

（1）科學(xué)應(yīng)用煤礦設(shè)備，提高利用率。如果想要優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的機(jī)電節(jié)能一定要科學(xué)的去應(yīng)用煤礦的設(shè)備，提高設(shè)備的利用率，從而達(dá)到節(jié)能減耗的目標(biāo)。如果不能提高煤礦資源的利用率是會給煤礦企業(yè)造成浪費(fèi)經(jīng)濟(jì)上的損失以及資源上的浪費(fèi)的。因此，煤礦企業(yè)的管理者可以通過嚴(yán)格管理各個設(shè)備使用的正確性或者是利用煤礦機(jī)電設(shè)備的自動化監(jiān)督系統(tǒng)，來達(dá)到機(jī)電設(shè)備工作的高效性，從而減少煤礦機(jī)電設(shè)備的耗能情況。（2）注意節(jié)約煤礦設(shè)備的用水用電量。對煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)電節(jié)能措施點(diǎn)實(shí)施不僅需要節(jié)能減耗，還需要注意節(jié)約煤礦設(shè)備的用水情況。通過建立節(jié)能減耗的部門讓它對設(shè)備的節(jié)水節(jié)電的工作加以完成，比如說設(shè)備在應(yīng)用時(shí)對它進(jìn)行計(jì)量管理，從而實(shí)現(xiàn)對用電用水情況的控制，達(dá)到煤礦設(shè)備節(jié)約用水的目標(biāo)。

四、煤礦井下采掘節(jié)能機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用

（一）采煤機(jī)

采煤機(jī)是煤礦開采中比較重要的一類設(shè)備，其與電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等都有關(guān)系，在其使用中應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)的好處眾多。首先，在針對變頻采煤機(jī)進(jìn)行分析的過程中，將其組成方式進(jìn)行分析，該采煤機(jī)主要是由切割部分、裝載部分和行走系統(tǒng)來構(gòu)成的。在針對該采煤機(jī)的切割部分進(jìn)行改裝的過程中，需要針對不同的工作環(huán)境進(jìn)行具體的改裝，實(shí)現(xiàn)在不同工作環(huán)境下進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)。工作面越大調(diào)設(shè)的功率也就越高，這樣便于加快工作進(jìn)度，使大工作面下的煤礦能夠盡快采入裝載系統(tǒng)，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(shí)也是對電能的一種節(jié)省。對于裝載系統(tǒng)而言，其功率的調(diào)整需要依據(jù)采煤量，裝載速度與采煤速度相匹配時(shí)，其功率最佳。例如，在進(jìn)行變頻裝置進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中，能夠更好的提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行自主能力。另外，在采用該裝置在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，其能夠?qū)崿F(xiàn)對電路的護(hù)理調(diào)控，并且能夠?qū)υO(shè)備的輸入及輸出端口進(jìn)行有效的監(jiān)控。

（二）帶式運(yùn)輸機(jī)

皮帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦主要運(yùn)輸設(shè)備，也是礦井生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)的咽喉。近年我國煤礦自動化水平逐步提高，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動啟停，但是在礦井的正常生產(chǎn)過程中，由于皮帶運(yùn)輸機(jī)多為定速運(yùn)輸，礦井出煤量不穩(wěn)定時(shí)，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)存在空載運(yùn)行和少煤快轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，造成皮帶能耗大，經(jīng)濟(jì)效益低的問題。將變頻技術(shù)應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，能夠提高皮帶運(yùn)輸機(jī)使用效率，降低設(shè)備能耗和機(jī)械磨損，提升礦井經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)現(xiàn)“有煤開車、無煤停車，煤多快轉(zhuǎn)、煤少慢轉(zhuǎn)”的基礎(chǔ)上，還可以提升礦井自動化水平。不僅如此，變頻節(jié)能技術(shù)還可以減少帶式運(yùn)輸機(jī)在輸送過程中的發(fā)熱現(xiàn)象，減小電流波動，從而提高帶式運(yùn)輸機(jī)的使用壽命。變頻技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用，可以提高煤炭的生產(chǎn)效率，也可以在各方面發(fā)揮良好的效果。另外，隨著人們對節(jié)能環(huán)保的重視，變頻節(jié)能技術(shù)可以達(dá)到環(huán)保的目的。

（三）通風(fēng)機(jī)

從風(fēng)機(jī)選型、調(diào)速節(jié)能技術(shù)、風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)匹配三個方面進(jìn)行節(jié)能。在選擇風(fēng)機(jī)類型時(shí)，應(yīng)選擇合適的風(fēng)機(jī)和電機(jī)。在保證風(fēng)量和風(fēng)壓的要求下，應(yīng)選擇最佳的調(diào)節(jié)方案和節(jié)能方案，并注意運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓，使之與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相匹配，達(dá)到高效運(yùn)行的目的，在風(fēng)機(jī)允許的最大轉(zhuǎn)速內(nèi)，這是一個很好的方法來調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。目前，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，可以考慮采用變頻調(diào)速技術(shù)對礦井風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，達(dá)到節(jié)能的目的。高效風(fēng)機(jī)不一定能帶來節(jié)能效果，還取決于風(fēng)機(jī)特性曲線與風(fēng)網(wǎng)特性的匹配。要通過技術(shù)測量掌握礦井通風(fēng)阻力分布和主風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性，然后根據(jù)礦井用風(fēng)需求，從改變主風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性和風(fēng)網(wǎng)特性入手，從而使風(fēng)機(jī)運(yùn)行合理，更加節(jié)能。當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的送風(fēng)量低于井下安全生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)加大風(fēng)機(jī)葉片的安裝角度，以增加風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。

五、結(jié)束語

總的來說，節(jié)能降耗是時(shí)代發(fā)展的硬性需求，也是煤礦機(jī)電設(shè)備優(yōu)化升級的具體方向。對機(jī)電設(shè)備實(shí)施節(jié)能措施不只是為了響應(yīng)國家的號召，更是為了保證煤礦企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。借助節(jié)流來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益的最大化是企業(yè)的不二之選，也是生產(chǎn)發(fā)展的剛需。