基于機(jī)電節(jié)能的煤礦機(jī)電設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)

張新東

摘 要：當(dāng)前，隨著礦山企業(yè)開采深度的逐漸增加，對礦井機(jī)電設(shè)備應(yīng)用提出了更高的要求，這就需要礦山企業(yè)不斷優(yōu)化煤礦機(jī)電應(yīng)用，從設(shè)計(jì)源頭入手，既要滿足礦山開采要求，又要滿足節(jié)電節(jié)能要求，這就為煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)計(jì)部門提出了新的課題。文章以礦山優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備為例，討論如何通過優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)機(jī)電節(jié)能。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)優(yōu)化;機(jī)電設(shè)備;節(jié)能理論;性能高效

中圖分類號：TD40;TD60 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）03-022-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.010

礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，要將設(shè)計(jì)理念融入智能化發(fā)展之中，只有在機(jī)電設(shè)計(jì)過程中全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)控制、局域信息融合等，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備智能調(diào)控，才能達(dá)到機(jī)電節(jié)能的目標(biāo)。礦井機(jī)電設(shè)備多數(shù)處在環(huán)境特點(diǎn)復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，因此要求在優(yōu)化礦山機(jī)電設(shè)計(jì)時，要完善機(jī)電設(shè)備運(yùn)行定位系統(tǒng)及信息通信系統(tǒng)，構(gòu)建完善的機(jī)電設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)。若想完成智能系統(tǒng)對機(jī)電設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的不斷優(yōu)化，就需要礦井根據(jù)實(shí)際需求，完善機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保障機(jī)電設(shè)備節(jié)能安全。

1 機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新

在已有技術(shù)背景下，若想機(jī)電設(shè)備更加安全節(jié)能，就需要煤礦機(jī)電設(shè)計(jì)人員針對人為因素和設(shè)備節(jié)能等方面進(jìn)行深入研究，要從機(jī)電設(shè)備節(jié)能等方面入手，保障機(jī)電設(shè)備使用安全和節(jié)能效果。從設(shè)計(jì)方面來講，需要在設(shè)計(jì)時考慮合理設(shè)置井下機(jī)電設(shè)備，確保機(jī)電設(shè)備節(jié)能系統(tǒng)的安全，將提升設(shè)備安全性和節(jié)能性作為設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。在已有機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)上引用更加先進(jìn)的節(jié)能方案和智能化概念，構(gòu)建完善的節(jié)能系統(tǒng)，只有這樣才能保障機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)節(jié)能的最終數(shù)據(jù)分析更加準(zhǔn)確，同時也能避免出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備耗損等情況[1]。

優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時，要將機(jī)電設(shè)備節(jié)能水平數(shù)據(jù)加以融合，綜合分析節(jié)能系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，使機(jī)電設(shè)備節(jié)能數(shù)據(jù)技術(shù)反映到礦井作業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，要求礦山機(jī)電設(shè)備節(jié)能技術(shù)更加合理，各種數(shù)據(jù)信息技術(shù)準(zhǔn)確無誤，保障相關(guān)數(shù)據(jù)由礦山總臺加以控制。其包含了多種網(wǎng)絡(luò)機(jī)電設(shè)備監(jiān)控技術(shù)，由信息數(shù)據(jù)交換方式確定機(jī)電設(shè)備節(jié)能水平。因此，礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，需要對設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，完成數(shù)據(jù)的收集、處理和轉(zhuǎn)換，從而不斷提高數(shù)據(jù)的處理精度。優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時，必須合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立完善的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，建立完善的指標(biāo)預(yù)警模型，對機(jī)電設(shè)備使用過程中的故障和風(fēng)險能夠提前研判。只有這樣，才能為礦山系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備節(jié)能提供良好的環(huán)境。

煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能化節(jié)能需求，在設(shè)備設(shè)計(jì)過程中，需要融合數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，整體籌劃機(jī)電設(shè)備智能化工作面，不斷增加機(jī)電設(shè)備節(jié)能管理水準(zhǔn)，提升礦井作業(yè)機(jī)電設(shè)備使用的安全性。在礦山企業(yè)機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)中，要涉及機(jī)電專業(yè)各種理論，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)專業(yè)模型創(chuàng)建，需協(xié)調(diào)機(jī)電專業(yè)與設(shè)計(jì)理念的融合，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)在礦山企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域占有很大比例。要將機(jī)電設(shè)備節(jié)能與機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識、綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神;加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員動手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高設(shè)計(jì)人員針對實(shí)際需求，通過創(chuàng)新思維進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝制作等實(shí)際工作的能力。

要積極吸引、鼓勵設(shè)計(jì)人員踴躍參加機(jī)電設(shè)備節(jié)能優(yōu)化工作，為優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人才脫穎而出創(chuàng)造條件。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要有協(xié)作能力與科技創(chuàng)新精神，礦山企業(yè)要通過“以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促用”的方式，不斷培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員將理論與機(jī)電設(shè)備節(jié)能應(yīng)用相結(jié)合的能力，提高設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。礦山機(jī)電設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，要滿足現(xiàn)場安裝使用和成本控制需求。隨著國內(nèi)礦山企業(yè)發(fā)展的需要，對機(jī)電設(shè)備節(jié)能應(yīng)用的要求越來越高，這就需要礦山企業(yè)通過核心設(shè)計(jì)技術(shù)提升企業(yè)競爭力，滿足機(jī)電設(shè)備節(jié)能減排需求。

2 機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化及設(shè)計(jì)人員崗位職責(zé)

礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)做好設(shè)備建模工作，提前對機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)籌管理，建立模擬化系統(tǒng)，為機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新提供理論基礎(chǔ)。礦山企業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)通過自主研發(fā)，使機(jī)電設(shè)備在設(shè)計(jì)時，要基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山井下的安全避險信息系統(tǒng)，突破機(jī)電設(shè)備三維節(jié)能軟件平臺等多項(xiàng)技術(shù)難題，掌握機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)核心技術(shù)，使機(jī)電設(shè)備在井下安裝使用時可以為企業(yè)節(jié)約大量資金，通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并制定機(jī)電設(shè)備節(jié)能控制策略，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備自動控制等關(guān)鍵系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。數(shù)字礦山是優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，需要礦山企業(yè)設(shè)計(jì)人員不斷探索實(shí)踐。

礦山企業(yè)設(shè)計(jì)人員要強(qiáng)化崗位職責(zé)，明確機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)工程師崗位職責(zé)，編制機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃方案，對機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，不斷完成機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備參數(shù)計(jì)算、系統(tǒng)優(yōu)化等?，F(xiàn)場責(zé)任工程師的相關(guān)設(shè)計(jì)職責(zé)有合同圖紙會審，參與機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃;機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙審核會簽;機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)圖與現(xiàn)場核對工作;繪制簡單機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)變更，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙修改，竣工圖等。

礦山企業(yè)在機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時，要提前編制機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃方案，為最終實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備節(jié)能目標(biāo)提供保障。礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)前，要明確設(shè)計(jì)工作目標(biāo)，保證機(jī)電設(shè)備后期施工工程進(jìn)度，提前確定設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，劃分設(shè)計(jì)人員的職責(zé)和設(shè)計(jì)工作界面;規(guī)范機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)工作流程。要確保機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃流程，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃和機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)板塊共同完成[2]。

優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)總工（技術(shù)負(fù)責(zé)人）和機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)人要策劃和做好設(shè)計(jì)方案編制工作，機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)策劃方案應(yīng)由機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)板塊相關(guān)經(jīng)理審核并最終由機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)總經(jīng)理批準(zhǔn)。礦山企業(yè)在面對礦山信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展的過程中，要始終將目光瞄準(zhǔn)礦業(yè)科技前沿，以數(shù)字礦山建設(shè)統(tǒng)領(lǐng)機(jī)電設(shè)備節(jié)能發(fā)展的全過程，實(shí)現(xiàn)節(jié)電設(shè)備節(jié)能管理扁平化并提升效率，同時將礦山企業(yè)打造成具有持續(xù)盈利能力和競爭力的現(xiàn)代化礦山。該項(xiàng)設(shè)計(jì)已經(jīng)通過相關(guān)部門驗(yàn)收，設(shè)計(jì)方案及相關(guān)內(nèi)容正在礦山機(jī)電設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域逐步開始實(shí)施。

3 機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)理念優(yōu)化

礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，要處理好新舊機(jī)電設(shè)備在眾多礦山的交互面，這是新的設(shè)計(jì)理念確保機(jī)電設(shè)備優(yōu)化項(xiàng)目平順推進(jìn)的重中之重。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過高效的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案解決實(shí)際問題，從而滿足機(jī)電設(shè)備優(yōu)化過程中復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求。項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)采用BIM三維數(shù)字化設(shè)計(jì)流程創(chuàng)建數(shù)字孿生模型，提高設(shè)計(jì)效率并減少施工現(xiàn)場返工，避免造成項(xiàng)目延誤，增加不必要的成本。

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對多個設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu)，現(xiàn)在礦山企業(yè)對于優(yōu)化機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)方案多選擇Bentley解決方案。通過利用OpenPlant Modeler軟件，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以預(yù)先解決設(shè)計(jì)中存在的600余處碰撞問題，大幅減少設(shè)計(jì)變更和施工返工，提升機(jī)電設(shè)備項(xiàng)目節(jié)能質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)方案有別于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)，極大加強(qiáng)了機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)的深度和廣度。BIM技術(shù)的引入極大提高了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還使用OpenBuildings Designer建立機(jī)電設(shè)備模型庫，隨后將其用于設(shè)計(jì)制定和施工計(jì)劃。通過嚴(yán)格的機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析、細(xì)化和改進(jìn)[3]。

優(yōu)化機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)時，可能通過使用移動端Navigator軟件實(shí)現(xiàn)三維模型的移動端展示，方便查看機(jī)電設(shè)備、節(jié)能屬性。使用LumenRT軟件生成模型程序，可以給設(shè)計(jì)方、機(jī)電設(shè)施安裝施工方、礦山企業(yè)提供沉浸式審查。利用Bentley的iTwin服務(wù)和云技術(shù)，可以隨時隨地查看機(jī)電設(shè)備的三維模型。利用模型可以查看機(jī)電設(shè)備節(jié)能情況，為優(yōu)化礦山企業(yè)機(jī)電設(shè)備提供重要依據(jù)。同時，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過模型對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全生命周期管理，提高企業(yè)節(jié)能管理效率。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用AutoPIPE軟件技術(shù)，就可以對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行動、靜荷載下的節(jié)能應(yīng)用計(jì)算。在實(shí)際運(yùn)營中，AutoPIPE的三維熱碰撞檢測功能可以在機(jī)電設(shè)備升溫時，提醒工程師設(shè)備已經(jīng)產(chǎn)生了熱位移，從而避免因機(jī)電設(shè)備故障導(dǎo)致礦山企業(yè)停產(chǎn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過使用Bentley的ProjectWise技術(shù)，可以對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全程在線BIM協(xié)同監(jiān)控，提高可視化程度，使礦山機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)更為緊湊，設(shè)計(jì)現(xiàn)場布置更為合理和美觀。

4 結(jié)語

綜上所述，礦山企業(yè)在優(yōu)化機(jī)電設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)時，要充分利用Bentley技術(shù)，創(chuàng)新高效解決機(jī)電設(shè)備節(jié)能的方案，應(yīng)用BIM三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，為機(jī)電設(shè)備創(chuàng)建數(shù)字孿生模型。在交付高質(zhì)量機(jī)電設(shè)備節(jié)能的同時，提高設(shè)計(jì)院的競爭力，使用Bentley軟件進(jìn)行礦山機(jī)電設(shè)備全生命周期管理，這是設(shè)計(jì)軟件基于Bentley的BIM技術(shù)在礦山企業(yè)的應(yīng)用，這種設(shè)計(jì)可以為礦山企業(yè)節(jié)省工程成本和機(jī)電設(shè)備運(yùn)營使用成本，使礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備優(yōu)化節(jié)能的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李晚秋.淺析礦山機(jī)電設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)智能化應(yīng)用[J].河南建材，2016（6）：159-160.

[2] 張海山.探討礦山機(jī)電設(shè)備節(jié)能優(yōu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)[J].科技展望，2017，27（1）：164.

[3] 趙匡成.礦山機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)理念節(jié)能應(yīng)用研究[J].科技展望，2017，27（3）：101，103.