煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能措施探究

許 春

（河南錦源建設(shè)有限公司，鄭州 450000）

隨著近年來(lái)我國(guó)煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的逐步深入和節(jié)能減排理念的不斷強(qiáng)化，煤礦企業(yè)為了適應(yīng)政策、行業(yè)、市場(chǎng)發(fā)展的需求，開(kāi)始探索從技術(shù)工藝方面進(jìn)行優(yōu)化，確保煤炭開(kāi)采與生產(chǎn)工作的持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)展。掘進(jìn)設(shè)備是井下作業(yè)中的基礎(chǔ)性設(shè)備，其在煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中所耗費(fèi)的能源相對(duì)比較大，是企業(yè)落實(shí)節(jié)能減排和提升生產(chǎn)效益的重要切入點(diǎn)。因此，對(duì)于煤炭企業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)一系列節(jié)能技術(shù)和管理手段的應(yīng)用來(lái)強(qiáng)化煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能建設(shè)的力度，提升井下煤炭開(kāi)采的工作效率，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是新時(shí)代企業(yè)發(fā)展的重要使命和責(zé)任。就目前煤礦井下掘進(jìn)設(shè)備的使用情況來(lái)看，設(shè)備節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)從設(shè)備選擇和設(shè)備使用兩個(gè)方面入手開(kāi)展，而這兩方面的技能方式探索也是理論與實(shí)踐研究中的熱點(diǎn)。

1 合理選擇煤礦井下掘進(jìn)設(shè)備

煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備具有線路鋪設(shè)距離遠(yuǎn)、適用范圍廣、種類(lèi)繁多、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，而這些設(shè)備性能和應(yīng)用的實(shí)際情況為煤礦井下掘進(jìn)設(shè)備的選擇提供了重要的參考標(biāo)準(zhǔn)[1]。當(dāng)然，在選擇井下掘進(jìn)設(shè)備時(shí)，還要根據(jù)設(shè)備使用的空間環(huán)境情況來(lái)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證設(shè)備使用的安全、高效、節(jié)能。一般來(lái)說(shuō)，煤礦井下掘進(jìn)設(shè)備主要包括變壓器、輸送控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)等作業(yè)設(shè)備，在對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，要因情況而異，避免出現(xiàn)選擇性的失誤。

1.1 井下掘進(jìn)變壓器設(shè)備的合理選擇

作為井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備中電力調(diào)動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，變壓器是影響井下作業(yè)節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度的關(guān)鍵因素。對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果不能合理地選擇和使用變壓器，勢(shì)必會(huì)造成電能的浪費(fèi)，因此，在實(shí)際的井下作業(yè)過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員要定期對(duì)變壓器的負(fù)荷率進(jìn)行檢查，及時(shí)替換、調(diào)整那些平均負(fù)荷小于30%的變壓器，確保變壓器的平均負(fù)荷率保持在50%的水平。而面對(duì)多種類(lèi)型的動(dòng)力變壓器，如何進(jìn)行合理的選擇來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)和節(jié)能的需要，是變壓器設(shè)備選擇中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。在選擇變壓器時(shí)，一方面要識(shí)別變壓器的能源消耗量是否在節(jié)能減排所要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以保證變壓器投入使用后能夠保持在合理的能源損耗區(qū)間，避免超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的能源損耗和浪費(fèi)情況的出現(xiàn)，另一方面要兼顧節(jié)能和使用效益，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的設(shè)備使用視角來(lái)進(jìn)行選擇。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些煤炭企業(yè)通常選擇使用S7型變壓器，該型號(hào)的變壓器是20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，在性能和電力能源使用率等方面嚴(yán)重滯后于井下作業(yè)的要求，導(dǎo)致設(shè)備使用過(guò)程中耗費(fèi)的電量偏大，并且設(shè)備缺乏相應(yīng)的減震抗噪處理技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音，影響井下作業(yè)的環(huán)境和進(jìn)度[2]。因此，在選擇變壓器時(shí)，可以考慮選擇S11、S15等新型變壓器，其中S15型變壓器使用了新的非晶合金材料，不僅能夠減低噪音污染，還能夠節(jié)約80%左右的能耗，提升節(jié)能率。

除了要做到合理選擇變壓器的型號(hào)以外，還要對(duì)變壓器的臺(tái)數(shù)進(jìn)行合理確定，以確保變壓器綜合運(yùn)行效益的最大化。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，負(fù)荷絕大部分為三級(jí)的，宜裝設(shè)一臺(tái)變壓器，而一、二級(jí)負(fù)荷所占比重較大，需兩個(gè)電源進(jìn)行供電，宜裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，而對(duì)于那些因?yàn)榫逻\(yùn)輸和作業(yè)條件限制無(wú)法使用大容量變壓器的，則可以選擇使用多臺(tái)小容量的變壓器。

1.2 井下掘進(jìn)輸送機(jī)的合理選擇

井下掘進(jìn)輸送機(jī)是井下掘進(jìn)輸送控制系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，是在開(kāi)展井下作業(yè)過(guò)程中，將人、設(shè)備、開(kāi)采物輸送到相應(yīng)地點(diǎn)的重要工具。

當(dāng)前，煤礦井下作業(yè)所使用的輸送機(jī)主要有帶式輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)兩種類(lèi)型。從性能上來(lái)看，帶式輸送機(jī)的輸送距離和輸送量要明顯高于刮板輸送機(jī)，例如，SJ-80型號(hào)的帶式輸送機(jī)輸送的最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到800 m，輸送量可以達(dá)到400 t/h，而SGW-80T型號(hào)的刮板式輸送機(jī)的輸送距離則只有160 m，輸送量為150 t/h，通過(guò)對(duì)比這兩種類(lèi)型的輸送機(jī)可以看出，刮板式輸送機(jī)在輸送效能方面要明顯弱于帶式輸送機(jī)，在輸送同一標(biāo)準(zhǔn)的重量時(shí)，刮板式輸送機(jī)所耗費(fèi)的電能要高于帶式輸送機(jī)。因此，對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，宜選擇使用帶式輸送機(jī)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高效的目標(biāo)。

同時(shí)，與變壓器設(shè)備的使用相同，用于井下作業(yè)的輸送機(jī)往往是保持全天候運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這種運(yùn)行模式容易導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的電力能源損耗長(zhǎng)期保持在較高的水平，對(duì)電力使用的調(diào)度和負(fù)荷運(yùn)行提出了更高的要求。因此，在輸送機(jī)設(shè)備的選擇時(shí)，要兼顧使用周期和使用載荷等情況，并定期對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況和性能進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)淘汰落后設(shè)備，確保輸送機(jī)使用的最佳化[3]。

2 科學(xué)使用煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備

對(duì)于煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，合理選擇掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備僅僅是第一步，最重要的是對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)、高效、節(jié)能的使用，換而言之，如果不能遵循科學(xué)的設(shè)備使用方法，即使選擇了節(jié)能率高的設(shè)備，也無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。因此，對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，要在實(shí)際煤礦井下作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的使用和管理，確保設(shè)備效能的最大化發(fā)揮。

2.1 對(duì)井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)評(píng)估

使用井下掘井機(jī)電設(shè)備的主要目的在于確保井下開(kāi)采活動(dòng)的高效、安全開(kāi)展，因此，在掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備使用過(guò)程中，企業(yè)要圍繞井下設(shè)備使用進(jìn)行合理的評(píng)估和科學(xué)的使用，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的最佳化。例如，一些井下作業(yè)人員為了減少麻煩、提升開(kāi)采的進(jìn)度，經(jīng)常會(huì)在未遇到巖石時(shí)就開(kāi)啟乳化液泵，導(dǎo)致其過(guò)多、過(guò)早運(yùn)行，造成電力能源損耗。

為了確保相關(guān)設(shè)備使用狀態(tài)和效果的最佳化，在設(shè)備投入使用前、使用過(guò)程中，要通過(guò)嚴(yán)格的使用性能測(cè)評(píng)來(lái)掌握其在能源消耗方面的實(shí)際情況，對(duì)于超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，要及時(shí)淘汰、更換，確保設(shè)備使用的持續(xù)性和高效性。例如，對(duì)于乳化液泵問(wèn)題，可以根據(jù)實(shí)際開(kāi)采情況來(lái)靈活調(diào)整，使乳化液泵的使用更加合理、有效。同時(shí)，企業(yè)技術(shù)人員要對(duì)掘進(jìn)機(jī)等經(jīng)常使用的設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)估，保證設(shè)備在工作狀態(tài)下能夠持續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行，避免出現(xiàn)諸如時(shí)快時(shí)慢等消耗能源情況[4]。

2.2 提高掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)

功率因數(shù)是影響煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效率高低的重要因素，而功率因數(shù)偏低是目前我國(guó)多數(shù)煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，這就導(dǎo)致井下設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生了大量的無(wú)用功率?；诖耍旱V企業(yè)要通過(guò)井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)的提高來(lái)降低設(shè)備運(yùn)行中的無(wú)用功率，降低機(jī)電設(shè)備的損耗。具體來(lái)說(shuō)，企業(yè)可以通過(guò)為掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備裝設(shè)一種就地補(bǔ)償裝置，該裝置是針對(duì)設(shè)備功率因數(shù)偏高這一實(shí)際情況而開(kāi)發(fā)的新型裝置，可以有效地降低機(jī)電設(shè)備的能源損耗，從而將電能損耗控制在較小的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目標(biāo)[5]。

2.3 合理控制低壓供電距離

供電距離是影響掘井機(jī)電設(shè)備能源損耗的重要因素之一，也是在設(shè)備使用過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。一般情況下，井下掘井機(jī)電設(shè)備的功率是固定的，設(shè)備自身的運(yùn)行電流對(duì)供電電壓有直接影響，當(dāng)供電電壓量較高時(shí)，設(shè)備的電流量就會(huì)相應(yīng)地減少。在這樣的情況下，如果低電壓的供電線路過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成線路的阻抗性增加，進(jìn)而導(dǎo)致大量電能損失，能源損耗率提升。因此，在掘井機(jī)電設(shè)備布局過(guò)程中，要盡可能降低低壓供電的距離，提升能源傳輸率，減少能源傳輸過(guò)程中的損耗。

2.4 加強(qiáng)設(shè)備的日常保養(yǎng)與維護(hù)

煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備通常是在井下運(yùn)行的，而井下的空氣相對(duì)潮濕，且其中充滿(mǎn)了各種粉塵，如果這些粉塵、渣滓附著到一些高精密的掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的滾軸等部位，勢(shì)必會(huì)增加設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力，造成設(shè)備運(yùn)行緩慢，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，需要通過(guò)常態(tài)化的設(shè)備檢查、保養(yǎng)與維護(hù)工作來(lái)保證其運(yùn)行的正常和高效。同時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備的維護(hù)可以使設(shè)備保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，避免設(shè)備運(yùn)行中的磨損，消除容易造成機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中能耗提高的因素。

首先，煤礦企業(yè)要制定嚴(yán)格的設(shè)備日常保養(yǎng)與維護(hù)制度，明確相關(guān)部門(mén)和人員的職責(zé)，確保設(shè)備維護(hù)工作能夠以常態(tài)化、實(shí)效化的狀態(tài)開(kāi)展；其次，企業(yè)要安排專(zhuān)門(mén)技術(shù)人員進(jìn)行檢修、保養(yǎng)與維護(hù)工作，確保設(shè)備使用的正常；第三，企業(yè)要定期對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其能夠?qū)υO(shè)備性能有更深入、系統(tǒng)的掌握，確保保養(yǎng)與維護(hù)工作的持續(xù)性和有效性。

2.5 加強(qiáng)乳化液泵使用管理

乳化液泵作為現(xiàn)代化煤礦進(jìn)行綜合機(jī)械化開(kāi)采中的專(zhuān)用設(shè)備，在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用較為普遍。在開(kāi)展煤礦開(kāi)采時(shí)，多數(shù)企業(yè)會(huì)借助乳化液來(lái)處理堅(jiān)硬的巖石問(wèn)，保證井下作業(yè)的順暢。而乳化液作為一種化學(xué)品，其在為井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)便利的同時(shí)也增加了設(shè)備使用中的風(fēng)險(xiǎn)。在乳化液泵的實(shí)際使用過(guò)程中，企業(yè)往往重視使用的結(jié)果，而對(duì)其使用的過(guò)程缺乏高度的關(guān)注和精確的控制，導(dǎo)致乳化液泵的使用過(guò)于隨意，進(jìn)而造成電力能源的明顯損耗，以及水資源和乳化液體等資源的浪費(fèi)。同時(shí)，雖然井下乳化液泵通常處于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，但其真正有效的工作時(shí)間比較短，這就導(dǎo)致該設(shè)備的電能損耗比較高。因此，煤礦企業(yè)要根據(jù)煤炭開(kāi)采的實(shí)際情況，制定規(guī)范的乳化液泵使用流程，使乳化液泵設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)保持在科學(xué)、高效的水平，降低能源損耗。例如，企業(yè)可以將乳化液泵工作改為變頻器恒壓供液控制，在控制閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，由變頻器控制泵站電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗芫W(wǎng)的流量、壓力，使供電量與需求量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而減少電力資源浪費(fèi)[6]。

2.6 科學(xué)應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)是時(shí)代發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，其可以提升設(shè)備運(yùn)行效率和控制程度，從而實(shí)現(xiàn)井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的最佳化。雖然目前電氣自動(dòng)化技術(shù)在井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用尚處于探索階段，但一些性能和節(jié)能效果明顯的設(shè)備已經(jīng)逐漸在煤礦開(kāi)采中應(yīng)用。例如，用于煤礦運(yùn)輸?shù)哪z帶運(yùn)輸機(jī)、用于煤礦采掘的煤礦采掘自動(dòng)化設(shè)備等，其在井下作業(yè)中的應(yīng)用體現(xiàn)出積極的效果。這些電氣自動(dòng)化技術(shù)是基于節(jié)能環(huán)保理念開(kāi)發(fā)出來(lái)的，具有明顯的節(jié)能效果，在井下的應(yīng)用可以有效降低能源消耗。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，推行節(jié)能減排既是適應(yīng)國(guó)家相關(guān)能源政策的客觀要求，也是鞏固和提升自身行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的明顯需要。同時(shí)，井下掘井機(jī)電設(shè)備是影響企業(yè)節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要因素。因此，企業(yè)要合理選擇和科學(xué)使用煤礦井下掘井設(shè)備，降低掘井機(jī)電設(shè)備使用過(guò)程中的能源消耗，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)能目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。