新建煤礦采煤生產(chǎn)系統(tǒng)電能損耗分析

姚雪松

（七臺河精煤集團公司新建煤礦，黑龍江 七臺河 154600）

1 礦井采煤生產(chǎn)系統(tǒng)概述

煤礦企業(yè)和其他企業(yè)一樣，也有很多生產(chǎn)系統(tǒng)，而且每個生產(chǎn)系統(tǒng)在運行的可靠性方面比其他企業(yè)要求更嚴(yán)格。只有各個生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行，才能保證煤礦井下安全生產(chǎn)。

采煤生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣設(shè)備工作環(huán)境較為惡劣（作業(yè)空間存在瓦斯、空氣潮濕、煤塵粉塵含量大等）。由于采煤工作面工作空間狹窄，采煤機、液壓支架、刮板輸送機等電氣設(shè)備移動頻繁，設(shè)備電動機容量較大，并且長時間運行導(dǎo)致負荷變化率大，故對采煤系統(tǒng)供電的沖擊影響較大。這就要求供電系統(tǒng)做到以下3點：（1）容量大，供電安全系數(shù)高、可靠性強；（2）大型電氣設(shè)備采用隔爆型或本質(zhì)安全性；（3）電動機啟動電流小、啟動力矩大、過負載能力強、功率因數(shù)高等。

2 礦山電力負荷級別的劃分及礦井電氣設(shè)備特點

2.1 礦山電力負荷級別的劃分

礦山電力負荷根據(jù)突然中斷供電后造成的后果不同，分為一級負荷，二級負荷和三級負荷。

一級負荷：因中斷供電造成人身傷亡或重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要很長時間才能恢復(fù)，從而給國民經(jīng)濟造成巨大損失者，屬于一級負荷。如主通風(fēng)機、井下排水泵、井口提升機等。

二級負荷：因中斷供電造成主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要較長時間才能恢復(fù)，從而給國民經(jīng)濟造成較大損失者，屬于二級負荷。如壓風(fēng)機、采煤機組、采取變電所等[1]。

三級負荷：不屬于一級負荷和二級負荷者，均為三級負荷。如辦公用電、宿舍照明等。

2.2 礦井電氣設(shè)備特點

電氣防爆：煤礦井下環(huán)境較為惡劣，常常伴有瓦斯和粉塵，當(dāng)其濃度達到爆炸極限時，伴隨著電氣設(shè)備產(chǎn)生的危險電弧、電火花或者是高溫就會發(fā)生爆炸和燃燒。因此煤礦井下的大型電氣設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備，并且在發(fā)生意外情況時，能及時切斷故障部分電源，確保人員、礦井和設(shè)備的安全。

防護性能好：井下空氣潮濕，相對濕度在90%～95%以上，并且還伴隨著瓦斯、一氧化碳等易燃易爆氣體；硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體。因此，井下大型電氣設(shè)備要具有防潮、防毒、防腐等防護措施[2]。

電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強：井上電網(wǎng)電壓的波動范圍一般為90%～110%，而井下電網(wǎng)電壓的波動范圍則可達75%～110%。因此，井下大型電氣設(shè)備使適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動的能力要強。

過載能力強：采煤機、掘進機、通風(fēng)機等電氣設(shè)備的起動工序繁瑣，并且井下的機電硐室及供電線路所在巷道溫度較高。因此，電氣設(shè)備要有足夠的過載能力，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

3 礦井采煤生產(chǎn)系統(tǒng)用電特點

煤礦是綜合性大企業(yè)，開采機械化水平較高，并且要求其不間斷供電。其用電特點分為直接生產(chǎn)、地面輔助生產(chǎn)單位、選煤廠加工利用、生活及其它照明用電。原煤從煤層中采落下來，經(jīng)過刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、膠帶輸送機及提升機等電氣設(shè)備的連續(xù)運輸，由井下移至地面，并伴隨著通風(fēng)、排水、壓風(fēng)等環(huán)節(jié)，耗電量相當(dāng)巨大[4]。并且這些設(shè)備分布較廣，利用率、負荷率、電能效率一般較低。采煤生產(chǎn)系統(tǒng)電能效率和用電量所占比例，如表2-1所示。

表2-1 礦井各生產(chǎn)系統(tǒng)電能效率及用電比例

煤炭生產(chǎn)的基本生產(chǎn)用電量約占總用電量的93%～95%，輔助用電量僅占5%～7%。煤礦用電負荷波動范圍較大，不同的礦井，不同的開采水平和開采方式，不用的提升運輸環(huán)節(jié)以及設(shè)備型號，均會使負荷變化很大。

掌握礦井電力負荷的特點及變化規(guī)律是擬定各種節(jié)電措施的基本依據(jù)。對于兩班半采煤、半班檢修的礦井，在采煤班次大部分生產(chǎn)機械都會開動，用電量較高，而檢修班次只有保安用電和其他輔助用電，因而用電量較低，其日負荷曲線如圖2-1所示。

圖2-1 兩班半采煤、半班檢修礦井的日負荷曲線

對于年內(nèi)正常生產(chǎn)的礦井，其年負荷曲線如圖2-2所示。由圖知，礦井在4～6月份用電量最低，7月份后由于雨水增多排水量增大，負荷開始增加，而10月份以后到第二年3月份，由于地面水滲入井下增加了排水量，同時地面采暖用電和照明用電的增加，形成的全年用電的高峰期。

圖2-2 礦井年負荷曲線

4 礦井采煤生產(chǎn)系統(tǒng)電能損耗分析

煤炭行業(yè)規(guī)模500萬噸以上礦井，平均每百萬噸產(chǎn)量的裝機功率達5000kw，運行裝機功率達3250Kw以上。這說明礦井高電能消耗主要集中在煤礦主要機電設(shè)備上，如通風(fēng)、排水、提升和長運距大功率的輸送設(shè)備等。這些大型機電設(shè)備分布廣泛，用電負荷變化頻繁，設(shè)備負載率、利用率都偏低，并且煤礦設(shè)備大多都比較陳舊，效率低、能耗高、空載率高、運行方式不合理，而且煤炭生產(chǎn)主要是通過電能轉(zhuǎn)變成機械能，經(jīng)過一系列運輸，提升機械把煤炭從地下運輸?shù)降孛嫔蟻恚@樣就造成電能的大量浪費、無功電耗比例高，因而整體行業(yè)能耗過大，浪費嚴(yán)重。由于行業(yè)整體節(jié)能技術(shù)與設(shè)備的落后，煤炭行業(yè)成為既是產(chǎn)能大戶又是耗能大戶。因此，礦井采煤生產(chǎn)系統(tǒng)電能損耗的原因是多形式、多變化的。

[1]李偉.淺談煤礦節(jié)電途徑 [J].煤炭技術(shù)，2005，(10).89-100.

[2]任慧，賈明清.煤礦節(jié)電技術(shù)及管理[J].煤礦安全，1999，(08).67-69.

[3]任志強，趙澤民.淺談煤礦節(jié)電[J].礦山機械，2002，(05).134-136.

[4]郝國珮.煤炭企業(yè)節(jié)電的意義[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2005，(02).36-38.

[5]楊世珍.對煤礦主要節(jié)電途徑的探討[J].同煤科技，2002，(04).65-66.