能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦工作面的應(yīng)用

趙金升　趙巧　張新秀

摘 要：全國(guó)“十三五”能源規(guī)劃工作會(huì)議提出，堅(jiān)持“節(jié)約、清潔、安全”的發(fā)展方針，落實(shí)“節(jié)能優(yōu)先、立足國(guó)內(nèi)、 綠色低碳、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”四大戰(zhàn)略，能源行業(yè)控量節(jié)能成為新形勢(shì)下國(guó)家能源戰(zhàn)略的主題，采礦行業(yè)耗電量大，是能效監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)單位。將煤礦建設(shè)成為具備節(jié)能形勢(shì)分析、能效分析、碳排放分析等功能，為相關(guān)部門(mén)提高節(jié)能調(diào)控和管理措施的前瞻性、針對(duì)性和有效性，為企業(yè)提升能源精細(xì)化管理水平提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：綠色低碳；能源戰(zhàn)略；能源規(guī)劃；控量節(jié)能；能效監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）08-0138-01

為實(shí)時(shí)反饋工作面及重點(diǎn)耗能設(shè)備能效狀況，促進(jìn)工作面能效水平總體提升；同時(shí)在國(guó)家發(fā)改委對(duì)“千萬(wàn)噸級(jí)高效綜采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目”進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)能夠提供詳實(shí)的能效歷史數(shù)據(jù)支撐，開(kāi)發(fā)出一套能夠提升工作面的能效水平的系統(tǒng)成為高產(chǎn)礦井關(guān)注和研究的重點(diǎn)。

1 系統(tǒng)研究背景及意義

煤炭工業(yè)在發(fā)展過(guò)程中不協(xié)調(diào)、不平衡、不可持續(xù)問(wèn)題依然突出。“大馬拉小車(chē)”的傳統(tǒng)低效采煤模式普遍存在，生產(chǎn)過(guò)程能源消耗不合理，采煤機(jī)械化程度與先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家仍有較大差距。行業(yè)總體生產(chǎn)效率遠(yuǎn)低于先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家水平。

2 能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。系統(tǒng)綜合運(yùn)用測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)（主要是電量和產(chǎn)量）的綜合管理。

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以電量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)作為支撐，電量數(shù)據(jù)主要來(lái)自工作面組合開(kāi)關(guān)、變頻中心等設(shè)備，通過(guò)RS485或TCP/IP協(xié)議進(jìn)入礦井高速工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，設(shè)備利用Modbus RTU、OPC等接口對(duì)外發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的OPC傳輸通道。電量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)都集成到工作面數(shù)字化集成平臺(tái)的過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后經(jīng)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)。

3 系統(tǒng)功能

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x表、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和地面計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等構(gòu)成，對(duì)工作面煤炭產(chǎn)量、總用電量及主要耗能設(shè)備消耗電量進(jìn)行計(jì)量、采集、傳輸、存儲(chǔ)、匯總、分析、上報(bào)、評(píng)價(jià)、預(yù)警，具體實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）參數(shù)采集：所有時(shí)段工作面產(chǎn)量、總用電量、重點(diǎn)耗能設(shè)備用電量等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、過(guò)濾、存儲(chǔ)；（2）能效計(jì)算：根據(jù)采集的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)工作面總能效指標(biāo)、主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算；（3）能效指標(biāo)評(píng)估：對(duì)采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)等主要耗能設(shè)備工序能耗進(jìn)行計(jì)算，并與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值進(jìn)行比較，形成等級(jí)評(píng)價(jià)；（4）能效指標(biāo)預(yù)警：對(duì)工序能耗指標(biāo)超標(biāo)的重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，提示管理者進(jìn)行調(diào)整；（5）歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)：在任一設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)設(shè)備及整個(gè)19108工作面實(shí)際能效指標(biāo)查詢(xún)，評(píng)價(jià)情況查詢(xún)、預(yù)警指標(biāo)查詢(xún)等。（6）報(bào)表功能：多種報(bào)表的生成和打印功能。

4 成果展示

該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的展示實(shí)時(shí)用電情況，并能自動(dòng)生成各類(lèi)報(bào)表和圖表，月度用電餅狀圖如下圖1。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)測(cè)算，在工作面可持續(xù)生產(chǎn)的七年中，掘進(jìn)工程量預(yù)計(jì)減少6872m，平均每年減少981m。按照配置情況，掘進(jìn)機(jī)容量260KW，掘進(jìn)順槽皮帶四部4×2×75KW，壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行容量2×250KW（壓風(fēng)機(jī)約60%供給掘進(jìn)系統(tǒng)），忽略其他負(fù)荷，掘進(jìn)工程機(jī)械負(fù)荷合計(jì)1160KW。（260+2×4×75+2×250×0.6）裝備運(yùn)行負(fù)荷率按70%考慮，每年掘進(jìn)工程節(jié)電量為474萬(wàn)kwh，折583噸標(biāo)煤；七年累計(jì)節(jié)電3318萬(wàn)kwh，折4078噸標(biāo)煤。

6 社會(huì)效益分析

加快高新技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)滲透，有效地緩解制約煤礦安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)促進(jìn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在信息技術(shù)、新材料、先進(jìn)制造技術(shù)、先進(jìn)能源、自動(dòng)化等領(lǐng)域形成一大批有較大帶動(dòng)作用的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群。

7 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋煤礦工作面及重點(diǎn)耗能設(shè)備能效狀況，促進(jìn)工作面能效水平總體提升；同時(shí)在國(guó)家發(fā)改委對(duì)“千萬(wàn)噸級(jí)高效綜采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目”進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)能夠提供詳實(shí)的能效歷史數(shù)據(jù)支撐，時(shí)了解各生產(chǎn)用能環(huán)節(jié)能源利用狀況，根據(jù)能效目標(biāo)和能效現(xiàn)狀，為管理者提供科學(xué)調(diào)度和后續(xù)改進(jìn)數(shù)據(jù)參考。

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