煤矿井下采掘机电设备的节电策略分析

2021-01-16陈文昱国能榆林能源有限责任公司

环球市场 2021年26期

陈文昱国能榆林能源有限责任公司

一、引言

无论是在工业生产，还是人们生活中，都离不开煤炭资源。随着浅层地表煤炭资源不断被开采，深层的煤炭资源开采逐渐进入人们的视野，这也对煤矿相关设备的性能提出了提高的要求，特别是在远离地表的煤矿井下进行作业，对相关设备的性能要求也越来越高，相应的设备运转过程中的能量消耗也不断增加。如何解决煤矿井下机电设备的能量损耗问题，是煤矿井下作业的重点。

二、概述

对煤矿开采使用的井下机电设备进行科学维护和使用，可将设备的使用期限大大延长，并且能够提升设备工作期间井下开采的煤矿质量和工作效率。机电设备的优化改进不但能够提升煤矿的生产效率，还能解决存在着的一些现实问题。由于外界因素的影响，机电设备因为煤炭企业对机电设备进行不正当操作以及企业管理模式出现问题，从而使机器不能正常运行。为了确保煤炭能源在经济发展中起到显著作用，我国政府通过相关措施对其进行督促。并且为了稳定煤炭开采的产量和质量，煤矿企业需要不断调整企业内部的管理体制和相关政策。总而言之，煤炭企业日常操作、管理模式、井下机电设备应用情况都密切联系着企业的未来发展。但是，因为众多因素的限制，相关政策没有得到有效落实，技术优化方案、管理方案等也未能实施。致使煤矿企业管理的效果受到影响，大量管理技术不能得到突破和提升，最终影响了煤炭行业的发展。基于井下掘进机的应用标准，企业更加青睐功率低一些的设备，这对企业的工作效率造成严重影响，从机电设备技术性能自身考虑，中外设备技术之间具有显著差距，因此急需进行技术的优化和改良。

三、煤矿井下采掘机电设备的节电策略

（一）合理选用变压器

动力变压器是煤矿生产工作中不可或缺的设备之一，其中井下采掘生产活动应用最为普遍。若想实现机电设备的科学应用，第一步就是选用合适的移动变电站，在满足生产需求的基础之上尽可能地降低资源损耗，在提升安全性的同时，不以牺牲节电节能效果为前提。在一系列实践研究中，人们发现节能型的动力变压器不同于普通的动力变压器，其能在极大程度上减少电能的浪费。这就提示相关的企业，在生产之前选择符合实际需求的节能型动力变压器，就能顺利解决能源消耗大的问题。研究表明，煤矿井下常用平均负荷率不超过百分之三十，导致变压器空载运行现象严重，电能大部分都没有发挥出应有的作用，与其对比，负荷率在百分之五十以上的变压器可发挥出最佳效果。另外，机电设备在进行空载运行的过程中会呈现出严重的能源浪费现象，此时不能单纯依靠节能型动力变压器，更要实现容量方面的科学配置。做到最大化降低空载运行现象出现的可能性，节约部分资源。

（二）变频技术

就变频技术的原理来说，主要是利用变频器来管控电流频率。变频控制技术是由多种微机处理技术、电力电子技术、电气传动技术等组成的综合应用技术，其主要工作原理是电压变换和调速，通过电子驱动技术和危机处理技术的结合，将设备所需的电源混合起来。在煤矿机电设备的运行中，利用功率半导体的通断功能，完成工频电源与其它频率电源的相互转换功能。另外，变频控制技术可以实现交流电压和直流电压的交互作用。为了降低调速模式下的损耗，采用交流电压作为驱动电源，最终实现无级调速。从另一方面来讲，运用了变频技术的设备，既可以根据煤矿井下作业的实际情况和真实需要，对设备的运行情况进行科学合理的调节，从而提升机电设备的节能效果。

（三）确定供电电压

现在大部分煤矿工作面供电电压为1140v或者660v，相比较之前的380v，变化十分明显。部分情况允许的条件下，最好选择3300v或者1140v，可有效降低线路损耗。尽可能将低压供电距离降低，从而节约电能，这是因为供电距离和线路上的阻抗之间成正比，线路越长，损耗就越高。为了节约电能源，可将移动变电站用于井下采掘面中，使其与工作面一起移动，变电站不断移动可将供电距离有效降低，从而起到节电、降低低压线路损耗的效果。

（四）加强设备管理

（1）科学应用煤矿设备，提高利用率。如果想要优化煤矿机电设备设计的机电节能一定要科学的去应用煤矿的设备，提高设备的利用率，从而达到节能减耗的目标。如果不能提高煤矿资源的利用率是会给煤矿企业造成浪费经济上的损失以及资源上的浪费的。因此，煤矿企业的管理者可以通过严格管理各个设备使用的正确性或者是利用煤矿机电设备的自动化监督系统，来达到机电设备工作的高效性，从而减少煤矿机电设备的耗能情况。（2）注意节约煤矿设备的用水用电量。对煤矿机电设备设计进行机电节能措施点实施不仅需要节能减耗，还需要注意节约煤矿设备的用水情况。通过建立节能减耗的部门让它对设备的节水节电的工作加以完成，比如说设备在应用时对它进行计量管理，从而实现对用电用水情况的控制，达到煤矿设备节约用水的目标。

四、煤矿井下采掘节能机电设备的应用

（一）采煤机

采煤机是煤矿开采中比较重要的一类设备，其与电气系统、液压系统等都有关系，在其使用中应用变频节能技术的好处众多。首先，在针对变频采煤机进行分析的过程中，将其组成方式进行分析，该采煤机主要是由切割部分、装载部分和行走系统来构成的。在针对该采煤机的切割部分进行改装的过程中，需要针对不同的工作环境进行具体的改装，实现在不同工作环境下进行科学的生产。工作面越大调设的功率也就越高，这样便于加快工作进度，使大工作面下的煤矿能够尽快采入装载系统，如果工作面比较深，则需要降低功率，这样不仅能够满足工作要求，同时也是对电能的一种节省。对于装载系统而言，其功率的调整需要依据采煤量，装载速度与采煤速度相匹配时，其功率最佳。例如，在进行变频装置进行实际应用的过程中，能够更好的提高相关设备的运行自主能力。另外，在采用该装置在进行生产的过程中，其能够实现对电路的护理调控，并且能够对设备的输入及输出端口进行有效的监控。

（二）带式运输机

皮带运输机是煤矿主要运输设备，也是矿井生产运输系统的咽喉。近年我国煤矿自动化水平逐步提高，皮带运输系统能够实现自动启停，但是在矿井的正常生产过程中，由于皮带运输机多为定速运输，矿井出煤量不稳定时，皮带运输系统存在空载运行和少煤快转的现象，造成皮带能耗大，经济效益低的问题。将变频技术应用于皮带运输系统中，能够提高皮带运输机使用效率，降低设备能耗和机械磨损，提升矿井经济效益，在实现“有煤开车、无煤停车，煤多快转、煤少慢转”的基础上，还可以提升矿井自动化水平。不仅如此，变频节能技术还可以减少带式运输机在输送过程中的发热现象，减小电流波动，从而提高带式运输机的使用寿命。变频技术在煤矿机电设备中的应用，可以提高煤炭的生产效率，也可以在各方面发挥良好的效果。另外，随着人们对节能环保的重视，变频节能技术可以达到环保的目的。

（三）通风机

从风机选型、调速节能技术、风机与通风网络匹配三个方面进行节能。在选择风机类型时，应选择合适的风机和电机。在保证风量和风压的要求下，应选择最佳的调节方案和节能方案，并注意运行的经济性。通过调节风机风量和风压，使之与通风网络相匹配，达到高效运行的目的，在风机允许的最大转速内，这是一个很好的方法来调整风扇转速。目前，变频调速节能技术得到了广泛的应用。因此，可以考虑采用变频调速技术对矿井风机进行改造，达到节能的目的。高效风机不一定能带来节能效果，还取决于风机特性曲线与风网特性的匹配。要通过技术测量掌握矿井通风阻力分布和主风机运行特性，然后根据矿井用风需求，从改变主风机运行特性和风网特性入手，从而使风机运行合理，更加节能。当风机正常运行时的送风量低于井下安全生产时，应加大风机叶片的安装角度，以增加风机的送风量。