煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能措施研究

苗鑫，左影輝，鄭啟楷，閆榮

（陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司，陜西 神木 719300）

無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)，還是人們生活中，都離不開(kāi)煤炭資源。隨著淺層地表煤炭資源不斷被開(kāi)采，深層的煤炭資源開(kāi)采逐漸進(jìn)入人們的視野，這也對(duì)煤礦相關(guān)設(shè)備的性能提出了提高的要求，特別是在遠(yuǎn)離地表的煤礦井下進(jìn)行作業(yè)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的性能要求也越來(lái)越高，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的能量消耗也不斷增加。如何解決煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的能量損耗問(wèn)題，是煤礦井下作業(yè)的重點(diǎn)。

1 機(jī)電設(shè)備的故障診斷

在實(shí)際煤礦井下工作中，相關(guān)機(jī)電設(shè)備故障是造成資源損耗重要原因之一。不但對(duì)機(jī)電設(shè)備會(huì)造成損傷，還會(huì)對(duì)煤礦井下生產(chǎn)也會(huì)造成影響。因此，必須重視對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障診斷。

1.1 通風(fēng)機(jī)排查

在煤礦井下生產(chǎn)的過(guò)程中，持續(xù)運(yùn)作與安全生產(chǎn)始終是生產(chǎn)的最高準(zhǔn)則，通風(fēng)機(jī)作為煤礦井下的重要設(shè)備，擔(dān)負(fù)著維持生產(chǎn)、保護(hù)作業(yè)人員安全的重要責(zé)任，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)井下安全會(huì)造成嚴(yán)重的威脅，對(duì)于通風(fēng)機(jī)故障排查的分析與診斷應(yīng)從五個(gè)方面展開(kāi)，一是分析、設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)的診斷步驟。二是運(yùn)用科學(xué)診斷設(shè)備對(duì)所設(shè)計(jì)的規(guī)劃點(diǎn)展開(kāi)針對(duì)性診斷。三是把不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)一起匯總?cè)胗?jì)算機(jī)中，并展開(kāi)數(shù)據(jù)的分析處理。四是分別設(shè)計(jì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間。五是對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)情況和診斷結(jié)果進(jìn)行分析。

1.2 電動(dòng)機(jī)檢測(cè)

煤礦井下掘進(jìn)的進(jìn)程，在很大程度上是由電動(dòng)機(jī)決定的，電動(dòng)機(jī)為相關(guān)設(shè)備提供了源源不斷的動(dòng)力，所以，電動(dòng)機(jī)故障的分析與診斷就顯得格外重要。就具體而言，主要包括以下三方面：首先，相關(guān)人員必須牢固掌握電動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)和布局。其次，是對(duì)電動(dòng)機(jī)電量參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。最后，是對(duì)井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的工作環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析與測(cè)量。

2 煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能措施

2.1 應(yīng)用變頻技術(shù)

就變頻技術(shù)的原理來(lái)說(shuō)，主要是利用變頻器來(lái)管控電頻頻率。一般來(lái)說(shuō)，變頻設(shè)備的主要構(gòu)成包括電源板、電容、電極、相關(guān)控制面板等，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。對(duì)還沒(méi)有應(yīng)用變頻技術(shù)的煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備而言，電流的頻率很難改變的，所以，相關(guān)裝備在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只能以恒定的狀態(tài)來(lái)運(yùn)行，從而致使設(shè)備產(chǎn)生較多能耗。但從另一方面來(lái)講，運(yùn)用了變頻技術(shù)的設(shè)備，既可以根據(jù)煤礦井下作業(yè)的實(shí)際情況和真實(shí)需要，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，從而提升機(jī)電設(shè)備的節(jié)能效果。整體而言，在相關(guān)裝備中應(yīng)用變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下四方面：第一，優(yōu)化功率器件。通過(guò)應(yīng)用智能化功率模塊（IPM），實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變頻調(diào)節(jié)的目的。第二，改進(jìn)傳統(tǒng)壓頻比管控模式，拓展壓頻比管控模式的應(yīng)用范圍。第三，優(yōu)化管控系統(tǒng)。從而建構(gòu)專用化集成電路。第四設(shè)備具有調(diào)節(jié)通信、速度、編程參數(shù)辨識(shí)度等多方面作用，設(shè)備功能得到增強(qiáng)。在以上四項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況和真實(shí)需要來(lái)選擇應(yīng)用，從而建立科學(xué)合理的機(jī)電設(shè)備節(jié)能措施。

2.2 減少低壓供電的距離

眾所周知，電能在傳導(dǎo)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生難以避免的電能微量損失。所以，煤礦企業(yè)如果設(shè)置了較長(zhǎng)的供電的距離，會(huì)加大煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的電能消耗量，對(duì)機(jī)電設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn)有較大影響。所以，必須提升對(duì)低壓供電距離的關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)，煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備功率都是恒定的。所以，機(jī)電裝備運(yùn)行中的電流會(huì)對(duì)供電設(shè)備的電壓產(chǎn)生直接影響。若供電設(shè)備的電壓量過(guò)高，相關(guān)裝備電流量反而會(huì)減少。從這個(gè)意義來(lái)看，低壓供電如果供電距離過(guò)遠(yuǎn)，那么，就會(huì)使供電線路遇到的阻礙增多，其抗阻性也大大增加，從而導(dǎo)致出現(xiàn)更大量的電能損耗。所以，如果要降低電能傳輸中的電能損失，就需要加強(qiáng)管控低壓供電的距離，盡可能地減少低壓供電的距離，以減少煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的能源消耗。

2.3 應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)就其本身來(lái)講，節(jié)能一直是其發(fā)展的核心，其研發(fā)與生產(chǎn)一直是圍繞節(jié)能展開(kāi)的。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備中，是提升機(jī)電設(shè)備節(jié)能成效的關(guān)鍵。企業(yè)所使用的傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)普遍存在成本高、效率低、能耗大的缺點(diǎn)，因此，使用電氣化自動(dòng)裝備是許多煤礦企業(yè)必然的選擇。比如，挖煤使用EBZ120 掘進(jìn)機(jī)，其后，搭配QZP160 橋式轉(zhuǎn)載機(jī)或DSJ8040 帶式運(yùn)輸機(jī)、SGB620 刮板輸送機(jī)等組成的綜合性機(jī)械掘進(jìn)系統(tǒng)，所有機(jī)械設(shè)備均使用真空磁力來(lái)控制設(shè)備的啟動(dòng)與暫停，其供電電壓是1140V。

2.4 提升機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)

煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的供電效率對(duì)機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)有重要影響。當(dāng)下，我國(guó)多數(shù)煤礦所使用的供電設(shè)備都存在著功率因數(shù)低的問(wèn)題，從而造成供電過(guò)程中存在大量無(wú)意義的功率消耗，直接影響了供電設(shè)備的電壓質(zhì)量。煤礦井下掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的功率越低，其工作中造成的電能消耗也就增加。因此，提升煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)就很有必要，隨著掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備功率因數(shù)的提高，機(jī)電設(shè)備的工作效率也得到了提高，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。

2.5 科學(xué)選擇供電設(shè)備

在煤礦井下生產(chǎn)的過(guò)程中，動(dòng)力變壓器在供電設(shè)備中發(fā)揮著不可或缺的作用，因此，合理選擇動(dòng)力變壓器的作用就顯得格外重要。在選擇動(dòng)力變壓器的時(shí)候，不但要考慮掘進(jìn)設(shè)備所需要的動(dòng)力，還要考慮設(shè)備的能耗要求。一般選擇煤礦掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力變壓器，主要包括干式化、節(jié)能化兩種類型。在調(diào)查研究煤礦井下生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，節(jié)能性能好、應(yīng)用范圍大動(dòng)力變壓器是許多煤礦生產(chǎn)的首選，是企業(yè)生產(chǎn)效益最大化的最佳途徑。

當(dāng)下，煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)中，所挖掘的煤炭是通過(guò)輸送機(jī)運(yùn)送到特定區(qū)域，其中帶式運(yùn)輸機(jī)與刮板式運(yùn)輸機(jī)是應(yīng)用最多的兩種運(yùn)輸機(jī)。帶式運(yùn)輸機(jī)可以輸送的最大距離是800米以上，每小時(shí)的輸送量可以達(dá)到400 噸。二刮板式運(yùn)輸機(jī)可以輸送的最大距離160 米，而且每小時(shí)的輸送量只有150 噸，由此可見(jiàn)，帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸效率和運(yùn)輸質(zhì)量要遠(yuǎn)高于刮板式運(yùn)輸機(jī)，因此，在相關(guān)企業(yè)要提升生產(chǎn)效率就必須盡快將刮板式運(yùn)輸機(jī)更換為帶式運(yùn)輸機(jī)。以此提升煤礦生產(chǎn)的運(yùn)輸效率，確保煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益增長(zhǎng)，同時(shí)，又達(dá)到節(jié)約能源的目的。

2.6 強(qiáng)化設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)

煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備一旦發(fā)生故障，若是不能及時(shí)得到處理，就會(huì)出現(xiàn)較大程度的能源消耗。所以，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備和相關(guān)設(shè)施的日常維護(hù)與保養(yǎng)，進(jìn)而確保相關(guān)設(shè)備和設(shè)設(shè)施的功能與性能可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。首先，從煤礦企業(yè)的角度而言，建立完善的日常維護(hù)、檢修相關(guān)程序、機(jī)制、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等。例如，相關(guān)作業(yè)人員在每次用完設(shè)備后，都要對(duì)設(shè)備與設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的清理、檢查、維護(hù)。特別是一些裝備，其關(guān)鍵部位特別容易出現(xiàn)問(wèn)題和故障，因此，要著重對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行嚴(yán)格、詳細(xì)的檢查。對(duì)于在檢查中發(fā)現(xiàn)的故障和問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行處理、更換或維護(hù)。就設(shè)備日常保養(yǎng)工作來(lái)說(shuō)，主要是對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的清潔，例如，縫隙內(nèi)的雜質(zhì)、灰塵等。再就是檢查潤(rùn)滑油充足與否。另外，還要做好日常檢查、檢修、維修保養(yǎng)的記錄工作，通過(guò)構(gòu)建各種裝備和設(shè)施的檢修日志與維護(hù)日志，以此為以后其他工作的展開(kāi)提供重要的參考。其次，是建立完善的裝備與設(shè)施管理制度。通過(guò)建立精細(xì)化的設(shè)備設(shè)施檢查方案，以此為定期檢查工作的開(kāi)展，提供制度保障。如果想建立科學(xué)化、規(guī)范化的設(shè)備設(shè)施管理程序，在具體操作上可以通過(guò)建立專項(xiàng)化、專門化的設(shè)備管理機(jī)構(gòu)，從而展開(kāi)專項(xiàng)化設(shè)備管理工作。

除此以外，還要對(duì)工作人員的工作和職責(zé)進(jìn)行明確的劃分，并建立相應(yīng)的崗位責(zé)任制度，將具體工作責(zé)任落實(shí)到具體人員身上，進(jìn)而避免出現(xiàn)問(wèn)題后，相關(guān)工作人員責(zé)任混亂、互相推卸責(zé)任的情況出現(xiàn)。最后，是通過(guò)對(duì)工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，以此提升相關(guān)工作人員檢修設(shè)備的水平。例如，適時(shí)組織人員展培訓(xùn)活動(dòng)，利用技術(shù)交流的形式廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)修技術(shù)，從根本上提升相關(guān)工作人員的專業(yè)能力、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、綜合素養(yǎng)等，通過(guò)建立固定的培訓(xùn)制度，持續(xù)提升工作人員的技術(shù)水平，確保煤炭生產(chǎn)的順利進(jìn)行，減少煤礦生產(chǎn)中的資源損耗。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)對(duì)煤炭開(kāi)采發(fā)揮著巨大作用，是煤炭開(kāi)采的關(guān)鍵，降低煤礦井下掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備能量消耗，對(duì)提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。煤炭企業(yè)要積極響應(yīng)國(guó)家相關(guān)號(hào)召，始終跟隨時(shí)代發(fā)展脈絡(luò)，推動(dòng)企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新、升級(jí)，把節(jié)能作為企業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。