浅谈煤矿井下掘进机电设备的节能策略

2018-08-20张斐

陕西煤炭 2018年4期

张斐

(山西阳泉煤业集团有限责任公司五矿，山西阳泉 045209)

0 引言

近年来，加强节能减排、保护环境、建立绿色地球是世界人民共同的愿望。节能减排的概念一经推出就成为国家的重点发展方向。煤矿企业作为国家能源供应的基础，成为节能减排的重点改革对象。煤矿行业所采取的节能措施虽然有一定的功效，但是距离真正的节能型绿色矿山还有很大差距。因此加强井下掘进机电设备的节能也是煤矿节能工作的重要内容。

1 煤矿井下机电设备的节能

1.1 带式煤炭输送机的合理选择

煤矿所用的煤炭输送机大多数为带式输送机和刮板输送机，2种输送机相比较，带式输送机的输送能力更强、运输距离更远、比刮板输送机更节能，但带式输送机还需不断地优化挖潜，才能最大程度达到节能的目的。例如某企业最开始使用SGW-80T型输送机，每次仅能输送160 m，每小时仅能运输150 t煤炭。后来改用SJ-80型输送机，输送长度从160 m变成800 m，每小时的输送煤炭量也从150 t增到800 t。在此基础上进一步对带式输送的控制设备进行改造，加入延时传感器的系统，对矿井煤矿运输进行有效地控制，实现全机械化操作[1]。通过上述方法实现节约电能的同时，还要保持运输带的干净和清洁，在设备中加适量的润滑油保证设备的正常运作。

1.2 节能电动机的合理选择

在煤矿井下电动机的应用最为广泛，传统煤矿使用的电动机节能效果较差。节能电动机是在传统的电动机的基础上，利用新型材料对传统电动机进行改造，通过减少机电设备的运动能量损耗进而降低电磁能，提升电动机的运行效率。在煤矿开采过程中除了节能，还面临着噪音污染的现象，使用节能电动机有效降低噪音，解决了煤矿的噪音污染。以某煤矿企业为例，在挑选电动机时，主要考察电动机的2大方面，通过对电动机的热能效应和电磁能损耗的观察，在确认能够提高电动机的工作效率的基础上降低噪音，从根本上改变传统电动机的工作模式，利用新型高效的制作材料，创造出节能高效的电动机[2]。

1.3 变压器的合理选择

结合煤矿井下的实际情况选择合适的节能变压器，同时根据煤矿开采的目标数量和开采时间以及矿井的内部情况，科学地制定变压器配置计划，包括变压器的数量和类型等具体信息的规划。节能变压器相较于普通变压器，具有能耗低、效率高等特点，通过降低变压器的损耗，减少因为漏磁、激磁等原因而导致的线路损耗、电能增加的问题，通过图1所示，可以清晰地看出供电系统中变压器和线路电能损失之间的关系。机械设备在运行过程中还会消耗无功功率，变压器的效率降低进而导致整体电网的功率恶化，形成恶性循环。以国家的某个煤矿工程为例，该工程之前选用S7型变压器，这种变压器已经过于老套，在工作中所需要的能耗较大，且会产生大量噪音。通过比选最终决定选择了S15系列变压器，最大程度地降低了变压器本身的能耗，而且噪音问题也得到了解决。这是因为S15型变压器使用的非晶合金材质是新型合金材质，铁损小，具有极大的市场[3]。

图1 变压器和线路电能消耗示意图

1.4 提高机电设备的运行效率

国家关于煤矿井下开采功率的调查结果显示，现阶段的煤炭机电设备的效率较低，会产生大量的无功功率，导致在掘进机工作的过程中占用大量的电能，严重阻碍了煤矿的节能工作。因此某煤矿开采企业，在井下掘进机供电系统中安装了防爆无功补偿装置，通过这种就地补偿的系统对掘进机的供电功率因数进行提升，在相关技术人员进行统计计算后发现，掘进机的功率因数得到了有效提升，从根本上达到了节能的目的[4]。

2 井下机电设备节能技术升级的途径

2.1 选择合适机电设备的控制系统

国家各个采煤企业的工作面一般平均保持在-1 000 m左右，距离矿井较远，路线较长，须使用相应的运输机电设备，才能够加强矿井和工作面的运输效率。有些煤矿开采区需要设置多个运输机电设备，选择合理的控制系统，对运输机电设备进行集中控制，运用计算机技术设置相关管理程序，减少设备的空转产生的电能浪费和消耗。某煤矿企业对井下作业中采用的掘进和运输的机电设备进行了科学合理的改造，在改造之前功率因素为0.65～0.75，过低的机电设备功率因数使得整体消耗值过大，经过节能改造后，利用补偿装置，提高了系统整体的功率因数，降低了电力传输的线路损耗[5]。在提升工作效率的基础上，对电器设备装置进行改造，进一步节省了电量，还可以提高对带式输送机的控制，做到有煤运输，无煤停运的控制，节省资源消耗的同时，节省了大量的运输时间。

2.2 变压器容量和设备功率合理配置

变压器作为煤矿井下开采过程中主要的供电设备，除了选择具有节能功能的变压器之外，还要对变压器的容量和设备的功率进行科学匹配，保证变压器能够充分提供电力进行采煤作业的同时，进一步提升变压器的节能性能。当前很多小型煤矿企业或者私人煤矿企业，使用大矿退下来的二手设备，电能消耗过大，造成大量的能源浪费。选择节能变压器的同时，还要注意与采煤工作的设备功率匹配，在节能的基础上提高企业的经济效益。要使井下掘进机电设备发挥出最大的效率，就要从根本上控制变压器的负荷率，保证负荷率在55%～75%之间浮动，必须要根据煤矿开采所使用的掘进机电设备的最大效率进行选择，如果变压器的容量设置过大，直接导致出现“大马拉小车”的浪费现象[6]。