煤礦井下采掘機(jī)電設(shè)備的節(jié)能途徑

李飛

（潞安集團(tuán)常村煤礦，山西長(zhǎng)治046102）

引言

我國(guó)政府在“十一五”期間，將“節(jié)能減排”這四個(gè)字視作強(qiáng)化宏觀調(diào)控的工作重點(diǎn)和改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形式的切入點(diǎn)。煤炭企業(yè)是我國(guó)九大節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)之一，如何響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，順應(yīng)時(shí)代形勢(shì)的變化，承擔(dān)起應(yīng)有的社會(huì)職責(zé)，是我國(guó)整個(gè)煤炭行業(yè)共同面臨的難題。近年來(lái)，社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得煤炭開(kāi)采工作的自動(dòng)化程度、機(jī)械化程度得到了提高，采掘煤炭所用的機(jī)電設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)，單機(jī)容量及總?cè)萘吭絹?lái)越高。因此，加大對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理力度，完善管理政策，做到科學(xué)用電、節(jié)約用電是非常重要的一項(xiàng)工作。然而，一般來(lái)說(shuō)，煤炭采掘所用的機(jī)電設(shè)備不僅種類繁多、使用范圍較大、運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)、供電管線鋪設(shè)距離較遠(yuǎn)，所以煤炭采掘所用機(jī)電設(shè)備的電能節(jié)約，需要在全方面、多方位進(jìn)行解決。

1 科學(xué)選用供電裝備

合理、科學(xué)的選用供電裝備，有效減小采掘過(guò)程中電能的浪費(fèi)，是節(jié)省電能的首要任務(wù)。通常來(lái)說(shuō)，煤礦井中的生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，不僅生產(chǎn)空間狹窄，而且充滿了瓦斯、甲烷等各種容易引起爆炸的氣體，所以，煤礦井下是不允許使用燃油設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采的。因此，煤礦井開(kāi)采必然會(huì)應(yīng)用機(jī)電設(shè)備，而科學(xué)選用供電設(shè)備便能夠顯著降低電能的消耗[1]。

1.1 科學(xué)選擇動(dòng)力變壓器的類型及容量

動(dòng)力變壓器是煤礦井下采掘機(jī)電必不可少的一種供電設(shè)備，所以動(dòng)力變壓器的選擇必須謹(jǐn)慎，既要考慮到工作動(dòng)力，還要考慮電能節(jié)約。在動(dòng)力變壓器的選擇上主要傾向于考慮節(jié)能化、干式化種類的動(dòng)力變壓器，若有特殊需要，也可考慮油浸式的動(dòng)力變壓器，但同樣要選擇能夠節(jié)約電能的。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，一般煤礦井中的平均負(fù)荷率小于30%，導(dǎo)致動(dòng)力變壓器經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的空載運(yùn)行現(xiàn)象，造成大量電能的浪費(fèi)，相比之下若負(fù)荷率能夠大于50%，動(dòng)力變壓器就能達(dá)到最佳效率。因此，在動(dòng)力變壓器的選擇上要盡量選擇節(jié)能效果好、范圍大的動(dòng)力變壓器的種類和容量，從而顯著節(jié)約電能的消耗，最大化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)收益。

1.2 合理選用煤炭輸送機(jī)

一般來(lái)說(shuō)，煤礦井采掘所用的輸送機(jī)種類有兩種，一種是帶式運(yùn)輸機(jī)，一種是刮板式運(yùn)輸機(jī)，其主要工作是將掘進(jìn)設(shè)備挖掘出的煤炭輸送到指定位置上。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)SJ-80型號(hào)的帶式輸送機(jī)可以輸送800 m的距離，一小時(shí)之內(nèi)可以輸送大概400 t的煤炭，而一臺(tái)型號(hào)為SGW-80 t的刮板式輸送機(jī)的輸送距離僅為160 m，1 h僅可以輸送150 t煤炭，比較之下可知，選用帶式輸送機(jī)不僅可以提高煤礦的生產(chǎn)效率，還可以降低電能的消耗。

2 合理選用機(jī)電供電所用電壓

當(dāng)用電設(shè)備的功率為定值時(shí)，該設(shè)備中的工作電壓和工作電流之間呈現(xiàn)反比例關(guān)系，即R=U/I，由此可知供電的電壓越大，供電的電流就越小，而工作電流下勢(shì)必會(huì)造成供電線路消耗壓降和功率的減小。因此，現(xiàn)階段我國(guó)絕大部分煤礦的供電電壓均由之前的380 V，提高到了6 60 V甚至1 140 V。而那些客觀條件允許的工作面則要盡量選擇1 140 V或3 300 V的供電電壓，力求最大程度上降低供電線路的損耗。此外，減小低壓供電的供電距離也是節(jié)約電能的重要途徑。供電距離越長(zhǎng)，供電線路上的電阻越大，根據(jù)公式Q=I2Rt可知，供電的線路越長(zhǎng)，電能的損耗就越大。所以，為做到節(jié)約用電，煤礦井下的采掘應(yīng)盡量使用移動(dòng)的變電站，隨著工作面的移動(dòng)而進(jìn)行移動(dòng)，以減小供電距離，從而有效降低在低壓供電線路中的電能的損失消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)電作用[2]。

3 選擇變頻調(diào)速的節(jié)能設(shè)備

根據(jù)近年來(lái)的實(shí)踐統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)消耗的電量占機(jī)電設(shè)備消耗電量的60%之上，通過(guò)在啟動(dòng)、過(guò)載和安全系統(tǒng)等方面的分析觀察，可以發(fā)現(xiàn)大部分高效電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處在一種低效運(yùn)行的狀態(tài)之中，造成了電能的嚴(yán)重浪費(fèi)。而用變頻調(diào)速來(lái)控制異步交流電動(dòng)機(jī)，則可以顯著的降低電能消耗。而目前市面上煤礦井采掘機(jī)電設(shè)備的電動(dòng)機(jī)種類較多，這便需要根據(jù)不同的作業(yè)要求、不同的負(fù)荷對(duì)變頻器進(jìn)行合理的選擇和安裝，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目標(biāo)。

4 節(jié)能的措施

4.1 提高機(jī)電設(shè)備的功率因素

實(shí)際上，功率因素是決定供電設(shè)備工作效率的主要原因。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，大部分煤礦井供電設(shè)備的功率因素都比較低，致使供電工程會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)功功率，無(wú)法保證供電的電壓質(zhì)量，所以煤礦井下中的采掘設(shè)備必須配有相應(yīng)的就地安裝補(bǔ)償設(shè)備，以有效地提高供電的功率因素，從而減小機(jī)電設(shè)備中電能的損耗，提高供電效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的[3]。

4.2 挖掘掘進(jìn)設(shè)備的工作潛能

首先，要用先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)機(jī)電設(shè)備的工作能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，不能盲目的使用，以免損壞機(jī)電設(shè)備，最重要的是應(yīng)盡可能地降低機(jī)電設(shè)備在額定工作條件下，機(jī)電設(shè)備自身所消耗的功率。目前，大部分煤礦使用的掘進(jìn)設(shè)備的功率都比較低，在運(yùn)行時(shí)機(jī)電設(shè)備消耗的電量在總消耗電量中占有較大的比例，運(yùn)行所用消耗與工作的消耗是持平的，所以必須盡量讓機(jī)電設(shè)備在平穩(wěn)、勻速的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，保證輸送機(jī)每時(shí)每刻都有要傳輸?shù)拿禾?，切勿發(fā)生時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象[4]。

4.3 合理保養(yǎng)維護(hù)設(shè)備

即便是最先進(jìn)、最便捷的設(shè)備都需要科學(xué)、合理的養(yǎng)護(hù)維修，才能確保設(shè)備進(jìn)行正常工作。在日常機(jī)電設(shè)備的使用中，應(yīng)避免將其放在陰暗潮濕、充滿粉塵的工作環(huán)境中，以免機(jī)電設(shè)備中滲入粉塵或者被腐蝕，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的功能受到影響，無(wú)法正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)該熟悉設(shè)備的工作特點(diǎn)和設(shè)備工作性能，在此基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)維修。綜上可知，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)和科學(xué)維修，完善機(jī)電設(shè)備的管理制度，是極其重要的一項(xiàng)工作。通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備的定期清理、加潤(rùn)滑油，來(lái)保證機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，顯著提高設(shè)備的傳動(dòng)效率，進(jìn)而有效地降低電能損耗[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

煤炭是人類生存所需的基礎(chǔ)能源，也是工業(yè)發(fā)展所需的重要能源，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，降低能源的消耗對(duì)節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有極其重要的意義。所以，要根據(jù)實(shí)際情況選擇現(xiàn)代化的、節(jié)能的、先進(jìn)的采掘機(jī)電設(shè)備。科學(xué)地選用供電裝備和供電所用電壓，減小低壓的供電距離，將掘進(jìn)設(shè)備的工作潛能充分挖掘出來(lái)，最大程度實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，實(shí)現(xiàn)煤礦的高效開(kāi)采。

[1]張旭.煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用探究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（6）：119-120.

[2]王濤，劉利.煤礦井下采掘機(jī)電設(shè)備的節(jié)電途徑與措施[J].能源技術(shù)與管理，2009（4）：64.

[3]劉懷忠.煤礦井下采掘機(jī)電設(shè)備的節(jié)電途徑與措施[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（5）：79-80.

[4]張念超.我國(guó)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].商業(yè)文化（學(xué)術(shù)版），2008（3）：49-50.

[5]席崗.煤礦掘進(jìn)設(shè)備的節(jié)能應(yīng)用分析[J].能源與節(jié)能，2016（8）：54-55.