淺談煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的節(jié)能策略

張 斐

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司五礦，山西 陽(yáng)泉 045209)

0 引言

近年來(lái)，加強(qiáng)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、建立綠色地球是世界人民共同的愿望。節(jié)能減排的概念一經(jīng)推出就成為國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展方向。煤礦企業(yè)作為國(guó)家能源供應(yīng)的基礎(chǔ)，成為節(jié)能減排的重點(diǎn)改革對(duì)象。煤礦行業(yè)所采取的節(jié)能措施雖然有一定的功效，但是距離真正的節(jié)能型綠色礦山還有很大差距。因此加強(qiáng)井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的節(jié)能也是煤礦節(jié)能工作的重要內(nèi)容。

1 煤礦井下機(jī)電設(shè)備的節(jié)能

1.1 帶式煤炭輸送機(jī)的合理選擇

煤礦所用的煤炭輸送機(jī)大多數(shù)為帶式輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)，2種輸送機(jī)相比較，帶式輸送機(jī)的輸送能力更強(qiáng)、運(yùn)輸距離更遠(yuǎn)、比刮板輸送機(jī)更節(jié)能，但帶式輸送機(jī)還需不斷地優(yōu)化挖潛，才能最大程度達(dá)到節(jié)能的目的。例如某企業(yè)最開(kāi)始使用SGW-80T型輸送機(jī)，每次僅能輸送160 m，每小時(shí)僅能運(yùn)輸150 t煤炭。后來(lái)改用SJ-80型輸送機(jī)，輸送長(zhǎng)度從160 m變成800 m，每小時(shí)的輸送煤炭量也從150 t增到800 t。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)帶式輸送的控制設(shè)備進(jìn)行改造，加入延時(shí)傳感器的系統(tǒng)，對(duì)礦井煤礦運(yùn)輸進(jìn)行有效地控制，實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化操作[1]。通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的同時(shí)，還要保持運(yùn)輸帶的干凈和清潔，在設(shè)備中加適量的潤(rùn)滑油保證設(shè)備的正常運(yùn)作。

1.2 節(jié)能電動(dòng)機(jī)的合理選擇

在煤礦井下電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，傳統(tǒng)煤礦使用的電動(dòng)機(jī)節(jié)能效果較差。節(jié)能電動(dòng)機(jī)是在傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，利用新型材料對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，通過(guò)減少機(jī)電設(shè)備的運(yùn)動(dòng)能量損耗進(jìn)而降低電磁能，提升電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中除了節(jié)能，還面臨著噪音污染的現(xiàn)象，使用節(jié)能電動(dòng)機(jī)有效降低噪音，解決了煤礦的噪音污染。以某煤礦企業(yè)為例，在挑選電動(dòng)機(jī)時(shí)，主要考察電動(dòng)機(jī)的2大方面，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的熱能效應(yīng)和電磁能損耗的觀察，在確認(rèn)能夠提高電動(dòng)機(jī)的工作效率的基礎(chǔ)上降低噪音，從根本上改變傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的工作模式，利用新型高效的制作材料，創(chuàng)造出節(jié)能高效的電動(dòng)機(jī)[2]。

1.3 變壓器的合理選擇

結(jié)合煤礦井下的實(shí)際情況選擇合適的節(jié)能變壓器，同時(shí)根據(jù)煤礦開(kāi)采的目標(biāo)數(shù)量和開(kāi)采時(shí)間以及礦井的內(nèi)部情況，科學(xué)地制定變壓器配置計(jì)劃，包括變壓器的數(shù)量和類(lèi)型等具體信息的規(guī)劃。節(jié)能變壓器相較于普通變壓器，具有能耗低、效率高等特點(diǎn)，通過(guò)降低變壓器的損耗，減少因?yàn)槁┐?、激磁等原因而?dǎo)致的線(xiàn)路損耗、電能增加的問(wèn)題，通過(guò)圖1所示，可以清晰地看出供電系統(tǒng)中變壓器和線(xiàn)路電能損失之間的關(guān)系。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)消耗無(wú)功功率，變壓器的效率降低進(jìn)而導(dǎo)致整體電網(wǎng)的功率惡化，形成惡性循環(huán)。以國(guó)家的某個(gè)煤礦工程為例，該工程之前選用S7型變壓器，這種變壓器已經(jīng)過(guò)于老套，在工作中所需要的能耗較大，且會(huì)產(chǎn)生大量噪音。通過(guò)比選最終決定選擇了S15系列變壓器，最大程度地降低了變壓器本身的能耗，而且噪音問(wèn)題也得到了解決。這是因?yàn)镾15型變壓器使用的非晶合金材質(zhì)是新型合金材質(zhì)，鐵損小，具有極大的市場(chǎng)[3]。

圖1 變壓器和線(xiàn)路電能消耗示意圖

1.4 提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率

國(guó)家關(guān)于煤礦井下開(kāi)采功率的調(diào)查結(jié)果顯示，現(xiàn)階段的煤炭機(jī)電設(shè)備的效率較低，會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致在掘進(jìn)機(jī)工作的過(guò)程中占用大量的電能，嚴(yán)重阻礙了煤礦的節(jié)能工作。因此某煤礦開(kāi)采企業(yè)，在井下掘進(jìn)機(jī)供電系統(tǒng)中安裝了防爆無(wú)功補(bǔ)償裝置，通過(guò)這種就地補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)對(duì)掘進(jìn)機(jī)的供電功率因數(shù)進(jìn)行提升，在相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，掘進(jìn)機(jī)的功率因數(shù)得到了有效提升，從根本上達(dá)到了節(jié)能的目的[4]。

2 井下機(jī)電設(shè)備節(jié)能技術(shù)升級(jí)的途徑

2.1 選擇合適機(jī)電設(shè)備的控制系統(tǒng)

國(guó)家各個(gè)采煤企業(yè)的工作面一般平均保持在-1 000 m左右，距離礦井較遠(yuǎn)，路線(xiàn)較長(zhǎng)，須使用相應(yīng)的運(yùn)輸機(jī)電設(shè)備，才能夠加強(qiáng)礦井和工作面的運(yùn)輸效率。有些煤礦開(kāi)采區(qū)需要設(shè)置多個(gè)運(yùn)輸機(jī)電設(shè)備，選擇合理的控制系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)輸機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中控制，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)置相關(guān)管理程序，減少設(shè)備的空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電能浪費(fèi)和消耗。某煤礦企業(yè)對(duì)井下作業(yè)中采用的掘進(jìn)和運(yùn)輸?shù)臋C(jī)電設(shè)備進(jìn)行了科學(xué)合理的改造，在改造之前功率因素為0.65～0.75，過(guò)低的機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)使得整體消耗值過(guò)大，經(jīng)過(guò)節(jié)能改造后，利用補(bǔ)償裝置，提高了系統(tǒng)整體的功率因數(shù)，降低了電力傳輸?shù)木€(xiàn)路損耗[5]。在提升工作效率的基礎(chǔ)上，對(duì)電器設(shè)備裝置進(jìn)行改造，進(jìn)一步節(jié)省了電量，還可以提高對(duì)帶式輸送機(jī)的控制，做到有煤運(yùn)輸，無(wú)煤停運(yùn)的控制，節(jié)省資源消耗的同時(shí)，節(jié)省了大量的運(yùn)輸時(shí)間。

2.2 變壓器容量和設(shè)備功率合理配置

變壓器作為煤礦井下開(kāi)采過(guò)程中主要的供電設(shè)備，除了選擇具有節(jié)能功能的變壓器之外，還要對(duì)變壓器的容量和設(shè)備的功率進(jìn)行科學(xué)匹配，保證變壓器能夠充分提供電力進(jìn)行采煤作業(yè)的同時(shí)，進(jìn)一步提升變壓器的節(jié)能性能。當(dāng)前很多小型煤礦企業(yè)或者私人煤礦企業(yè)，使用大礦退下來(lái)的二手設(shè)備，電能消耗過(guò)大，造成大量的能源浪費(fèi)。選擇節(jié)能變壓器的同時(shí)，還要注意與采煤工作的設(shè)備功率匹配，在節(jié)能的基礎(chǔ)上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。要使井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備發(fā)揮出最大的效率，就要從根本上控制變壓器的負(fù)荷率，保證負(fù)荷率在55%～75%之間浮動(dòng)，必須要根據(jù)煤礦開(kāi)采所使用的掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的最大效率進(jìn)行選擇，如果變壓器的容量設(shè)置過(guò)大，直接導(dǎo)致出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的浪費(fèi)現(xiàn)象[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

合理地開(kāi)發(fā)煤炭資源，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保的工作進(jìn)展，使得資源開(kāi)發(fā)能夠良性發(fā)展，就要從節(jié)能技術(shù)和選擇節(jié)能設(shè)備的方向上不斷細(xì)化，提高煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的節(jié)能管理，從而使得煤炭資源得到合理開(kāi)發(fā)、高效利用。