煤礦機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能問題研究

馬文城

（陜西省何家塔煤礦，陜西 榆林 719300）

0 引 言

對于煤礦企業(yè)來說，主要財務(wù)支出之一就是企業(yè)生產(chǎn)過程中消耗的能源。因此，能源消耗對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有直接影響。越來越多的企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到能源消耗與財務(wù)支出呈正比例關(guān)系，更加關(guān)注能源消耗問題，加大力度研究節(jié)能技術(shù)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，盡可能合理利用各項資源，增加企業(yè)核心競爭力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。煤礦企業(yè)想要在激烈的市場競爭中脫穎而出，必須盡量提高自己的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。在企業(yè)的經(jīng)營過程中，應(yīng)更關(guān)注煤礦機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能問題，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與節(jié)能減排并存的目標(biāo)。

1 煤礦企業(yè)節(jié)能技術(shù)概述

對每一個生產(chǎn)企業(yè)來說，能源消耗產(chǎn)生的財務(wù)支出成本都不容忽視。大多數(shù)企業(yè)重視經(jīng)濟(jì)效益，因此煤炭企業(yè)發(fā)展中的重點(diǎn)關(guān)注問題是如何節(jié)能且不降低企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。實(shí)際上，節(jié)能與降低質(zhì)量之間沒有本質(zhì)的因果關(guān)系，也不是等同關(guān)系，而是企業(yè)應(yīng)當(dāng)在節(jié)能減排的基礎(chǔ)上，必須確保生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)安全，提高各項能源的利用率，減少因能源消耗帶來的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而提升企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。在煤礦機(jī)電設(shè)計中，要將電能消耗指標(biāo)作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的重要指標(biāo)之一，但煤礦生產(chǎn)工作的特殊性使其必須重視生產(chǎn)的安全問題。因此，煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能問題需要以技術(shù)先進(jìn)性、安全性、可操作性和節(jié)能性為前提基礎(chǔ)條件，通過科學(xué)計算選擇合適的機(jī)電設(shè)備，并選擇合理的機(jī)電控制方式，最終在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的同時有效促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤礦機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能問題研究

2.1 合理選擇供電系統(tǒng)和變壓器

2.1.1 合理的電壓等級

電壓等級的確定是研究節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)條件。工作人員應(yīng)充分考慮供電距離對電壓的影響，結(jié)合煤礦企業(yè)的實(shí)際情況選擇適合供電系統(tǒng)的電壓等級。只有煤礦機(jī)電設(shè)備的電壓等級和供電系統(tǒng)的電壓等級合理，才能確保機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行，然后在這個基礎(chǔ)上再次思考機(jī)電設(shè)計的節(jié)能技術(shù)。一般情況下，煤礦企業(yè)的井下生產(chǎn)選擇的供電等級為660 V和1 140 V[1]。

2.1.2 合理的變壓器

在煤礦企業(yè)的礦井機(jī)電設(shè)計中，供電系統(tǒng)的合理性與變壓器的合理性選擇有著直接關(guān)系。目前，大多數(shù)煤礦企業(yè)的礦井機(jī)電設(shè)計都選擇KBSG礦用隔爆型干式變壓器作為供電系統(tǒng)的一部分。想要實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能效果，需要選擇變壓器容量。節(jié)能設(shè)計的前提是保證不影響煤炭企業(yè)的正常生產(chǎn)。井下工作具有較高的危險性，因此必須保證基礎(chǔ)設(shè)施的安全系數(shù)。變壓器中的某一臺如果出現(xiàn)故障，應(yīng)立馬進(jìn)行維修及更換，最大程度保證煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全。變壓器選擇過程中的節(jié)能需要，需在保證應(yīng)用性能的前提下進(jìn)行。其中，對變壓器進(jìn)行應(yīng)用性能測試的電力損耗實(shí)驗必不可少，應(yīng)盡可能降低電力損耗實(shí)驗與變壓器選擇過程中造成的電力能耗，取得更好的節(jié)能效果。變壓器選擇中涉及的能源消耗影響因素很多，如鐵損、無功功率等，都是需要考慮的問題。通過研究這些影響因素，機(jī)電設(shè)計中電力系統(tǒng)的節(jié)能性能將會得到提升。

2.1.3 應(yīng)用合理的用電方式

煤礦企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)過程中存在一個共性問題，即生產(chǎn)中可應(yīng)用的自然功率較小[2]。為了解決這個問題，一般企業(yè)往往采用提升設(shè)備的自然功率因數(shù)的方式進(jìn)行高效的經(jīng)營生產(chǎn)活動。因此，企業(yè)能耗大幅度增加。為了降低煤礦企業(yè)在這方面的能耗，可以采用高低壓混合供電方式或者靜電電容器補(bǔ)償方式滿足供電部門的實(shí)際需求與要求。煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)計中電容器的安裝過程包括靜電電容器的安裝，才能降低配電設(shè)備的容量，從而有效控制損耗。通過無功補(bǔ)償，無論是變壓器能耗還是輸電、送電線路能耗都可以隨之降低，節(jié)能效果顯著。此外，在進(jìn)行電度表安裝時，需要將電度表安裝在位置通風(fēng)的主要用電負(fù)荷處。同步電機(jī)上不僅要安裝電度表，還要安裝功率因數(shù)表。只有同時安裝才能實(shí)現(xiàn)在不同時間實(shí)時進(jìn)行煤礦電力系統(tǒng)的負(fù)載情況檢測的要求。數(shù)據(jù)的及時儲存為企業(yè)進(jìn)行后續(xù)管理與決策提供了數(shù)據(jù)支持。

2.2 應(yīng)用合理的變頻技術(shù)

煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤炭生產(chǎn)時，采用合理的變頻技術(shù)可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能作用。合理的變頻技術(shù)有著促進(jìn)煤礦機(jī)電設(shè)計工作的積極意義。具體應(yīng)用變頻技術(shù)的操作方法是：使用可以對功率變化進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)換器，確保煤礦中電動機(jī)電源的可靠性和安全性，然后對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)最終的交流電流變頻與調(diào)速目的。通常，想要實(shí)現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，可以通過3個方式進(jìn)行——調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率、調(diào)節(jié)供電頻率和調(diào)節(jié)磁極對數(shù)[2]。通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率與調(diào)節(jié)磁極對數(shù)并不完全適合煤礦企業(yè)，實(shí)際應(yīng)用于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程時存在一定的漏洞。例如，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率控制轉(zhuǎn)速不適用于低速情況，因為低速時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差率極大，在轉(zhuǎn)差過程中對能量有較大需求，不僅會造成過大的損耗，而且會造成效率低等的劣勢現(xiàn)象，無法滿足煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)際需求。而采用調(diào)節(jié)供電頻率的方式可以維持轉(zhuǎn)差率穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)。此外，調(diào)節(jié)供電頻率使調(diào)節(jié)速度與范圍都得到了正比例增加，在這個基礎(chǔ)上，煤礦機(jī)電設(shè)計實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速變得更加容易。目前，煤礦企業(yè)都認(rèn)識到了節(jié)能減排對企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的積極影響，都在思考煤礦機(jī)電設(shè)計中的節(jié)能途徑。很多企業(yè)通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)工作都選擇了增加風(fēng)門，即節(jié)流-加阻模式。煤礦機(jī)電設(shè)計在實(shí)際應(yīng)用這一調(diào)節(jié)模式時，往往風(fēng)量控制過程會消耗極多電能，在這個過程中借助變頻調(diào)速模式可以在很大程度上降低在風(fēng)量調(diào)節(jié)與控制中產(chǎn)生的能源消耗，進(jìn)一步節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 選擇合理的照明設(shè)備

煤炭企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營活動時，大多數(shù)需要在礦井下完成。井下環(huán)境無光黑暗，而完全黑暗的條件下無法完成煤炭開采工作，因此照明設(shè)備成為煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中必不可少的設(shè)備。照明設(shè)備是利用電能進(jìn)行發(fā)光的技術(shù)，因為井下面積較大，導(dǎo)致需要照明設(shè)備的數(shù)量龐大。因此，在這個過程中無疑需要消耗大量的電量來維持照明設(shè)備的正常使用。煤炭企業(yè)必須要盡可能選擇合適的照明設(shè)備，選擇節(jié)能減排且不影響照明效果的設(shè)備。一般情況下，企業(yè)選擇照明設(shè)備時大多選擇氣體放電燈[1]，因為這類照明設(shè)備具有相較于其他照明設(shè)備更高的發(fā)光效率，可以減少照明設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量。氣體放電燈還能夠有效減少煤炭企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，使煤炭企業(yè)得到長遠(yuǎn)發(fā)展。

3 結(jié) 論

綜上所述，研究煤礦機(jī)電設(shè)備中的節(jié)能技術(shù)對企業(yè)經(jīng)營發(fā)展有著極其重要的意義。中小型企業(yè)的數(shù)量遠(yuǎn)超于大型企業(yè)，隨著中小型企業(yè)數(shù)量的極速增多，能源需求越來越大，企業(yè)需要負(fù)擔(dān)的能源消耗成本增多，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著不良影響，長久以往甚至?xí)绊懼行⌒推髽I(yè)的穩(wěn)定發(fā)展與生存。面對這一現(xiàn)狀，企業(yè)需要加強(qiáng)對節(jié)能技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用的重視度，選擇合理的電壓等級、變壓器、用電方式、變頻技術(shù)以及照明設(shè)備，實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。