煤礦井下采掘機電設備的節能途徑

李飛

（潞安集團常村煤礦，山西長治046102）

引言

我國政府在“十一五”期間，將“節能減排”這四個字視作強化宏觀調控的工作重點和改變經濟增長形式的切入點。煤炭企業是我國九大節能減排的重點行業之一，如何響應國家的號召，順應時代形勢的變化，承擔起應有的社會職責，是我國整個煤炭行業共同面臨的難題。近年來，社會的發展、科學技術的進步使得煤炭開采工作的自動化程度、機械化程度得到了提高，采掘煤炭所用的機電設備也越來越先進，單機容量及總容量越來越高。因此，加大對機電設備的管理力度，完善管理政策，做到科學用電、節約用電是非常重要的一項工作。然而，一般來說，煤炭采掘所用的機電設備不僅種類繁多、使用范圍較大、運行的時間較長、供電管線鋪設距離較遠，所以煤炭采掘所用機電設備的電能節約，需要在全方面、多方位進行解決。

1 科學選用供電裝備

合理、科學的選用供電裝備，有效減小采掘過程中電能的浪費，是節省電能的首要任務。通常來說，煤礦井中的生產環境比較惡劣，不僅生產空間狹窄，而且充滿了瓦斯、甲烷等各種容易引起爆炸的氣體，所以，煤礦井下是不允許使用燃油設備進行開采的。因此，煤礦井開采必然會應用機電設備，而科學選用供電設備便能夠顯著降低電能的消耗[1]。

1.1 科學選擇動力變壓器的類型及容量

動力變壓器是煤礦井下采掘機電必不可少的一種供電設備，所以動力變壓器的選擇必須謹慎，既要考慮到工作動力，還要考慮電能節約。在動力變壓器的選擇上主要傾向于考慮節能化、干式化種類的動力變壓器，若有特殊需要，也可考慮油浸式的動力變壓器，但同樣要選擇能夠節約電能的。通過實踐發現，一般煤礦井中的平均負荷率小于30%，導致動力變壓器經常發生嚴重的空載運行現象，造成大量電能的浪費，相比之下若負荷率能夠大于50%，動力變壓器就能達到最佳效率。因此，在動力變壓器的選擇上要盡量選擇節能效果好、范圍大的動力變壓器的種類和容量，從而顯著節約電能的消耗，最大化生產運營的經濟收益。

1.2 合理選用煤炭輸送機

一般來說，煤礦井采掘所用的輸送機種類有兩種，一種是帶式運輸機，一種是刮板式運輸機，其主要工作是將掘進設備挖掘出的煤炭輸送到指定位置上。通過實際生產過程可以發現，一臺SJ-80型號的帶式輸送機可以輸送800 m的距離，一小時之內可以輸送大概400 t的煤炭，而一臺型號為SGW-80 t的刮板式輸送機的輸送距離僅為160 m，1 h僅可以輸送150 t煤炭，比較之下可知，選用帶式輸送機不僅可以提高煤礦的生產效率，還可以降低電能的消耗。

2 合理選用機電供電所用電壓

當用電設備的功率為定值時，該設備中的工作電壓和工作電流之間呈現反比例關系，即R=U/I，由此可知供電的電壓越大，供電的電流就越小，而工作電流下勢必會造成供電線路消耗壓降和功率的減小。因此，現階段我國絕大部分煤礦的供電電壓均由之前的380 V，提高到了6 60 V甚至1 140 V。而那些客觀條件允許的工作面則要盡量選擇1 140 V或3 300 V的供電電壓，力求最大程度上降低供電線路的損耗。此外，減小低壓供電的供電距離也是節約電能的重要途徑。供電距離越長，供電線路上的電阻越大，根據公式Q=I2Rt可知，供電的線路越長，電能的損耗就越大。所以，為做到節約用電，煤礦井下的采掘應盡量使用移動的變電站，隨著工作面的移動而進行移動，以減小供電距離，從而有效降低在低壓供電線路中的電能的損失消耗，實現節電作用[2]。

3 選擇變頻調速的節能設備

根據近年來的實踐統計發現，電動機消耗的電量占機電設備消耗電量的60%之上，通過在啟動、過載和安全系統等方面的分析觀察，可以發現大部分高效電動機經常處在一種低效運行的狀態之中，造成了電能的嚴重浪費。而用變頻調速來控制異步交流電動機，則可以顯著的降低電能消耗。而目前市面上煤礦井采掘機電設備的電動機種類較多，這便需要根據不同的作業要求、不同的負荷對變頻器進行合理的選擇和安裝，從而實現節約電能的目標。

4 節能的措施

4.1 提高機電設備的功率因素

實際上，功率因素是決定供電設備工作效率的主要原因。經過實際調查可以發現，大部分煤礦井供電設備的功率因素都比較低，致使供電工程會產生大量的無功功率，無法保證供電的電壓質量，所以煤礦井下中的采掘設備必須配有相應的就地安裝補償設備，以有效地提高供電的功率因素，從而減小機電設備中電能的損耗，提高供電效率，實現節電的目的[3]。

4.2 挖掘掘進設備的工作潛能

首先，要用先進的技術手段對機電設備的工作能力進行預測，不能盲目的使用，以免損壞機電設備，最重要的是應盡可能地降低機電設備在額定工作條件下，機電設備自身所消耗的功率。目前，大部分煤礦使用的掘進設備的功率都比較低，在運行時機電設備消耗的電量在總消耗電量中占有較大的比例，運行所用消耗與工作的消耗是持平的，所以必須盡量讓機電設備在平穩、勻速的狀態下運轉，保證輸送機每時每刻都有要傳輸的煤炭，切勿發生時快時慢的現象[4]。

4.3 合理保養維護設備

即便是最先進、最便捷的設備都需要科學、合理的養護維修，才能確保設備進行正常工作。在日常機電設備的使用中，應避免將其放在陰暗潮濕、充滿粉塵的工作環境中，以免機電設備中滲入粉塵或者被腐蝕，導致機電設備的功能受到影響，無法正常工作運轉。同時，對設備進行維修時，應該熟悉設備的工作特點和設備工作性能，在此基礎上，對設備進行科學維修。綜上可知，對機電設備進行定期養護和科學維修，完善機電設備的管理制度，是極其重要的一項工作。通過對機電設備的定期清理、加潤滑油，來保證機電設備的穩定運行、高效運轉，顯著提高設備的傳動效率，進而有效地降低電能損耗[5]。

5 結語

煤炭是人類生存所需的基礎能源，也是工業發展所需的重要能源，在煤炭開采過程中，降低能源的消耗對節能減排和生態環境保護具有極其重要的意義。所以，要根據實際情況選擇現代化的、節能的、先進的采掘機電設備。科學地選用供電裝備和供電所用電壓，減小低壓的供電距離，將掘進設備的工作潛能充分挖掘出來，最大程度實現節約電能，實現煤礦的高效開采。

[1]張旭.煤礦機電一體化技術應用探究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010（6）：119-120.

[2]王濤，劉利.煤礦井下采掘機電設備的節電途徑與措施[J].能源技術與管理，2009（4）：64.

[3]劉懷忠.煤礦井下采掘機電設備的節電途徑與措施[J].科技創業家，2013（5）：79-80.

[4]張念超.我國煤礦機電一體化技術的發展現狀淺析[J].商業文化（學術版），2008（3）：49-50.

[5]席崗.煤礦掘進設備的節能應用分析[J].能源與節能，2016（8）：54-55.