煤礦機電設計中的節(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)濟發(fā)展有直接影響。越來越多的企業(yè)已經(jīng)認識到能源消耗與財務支出呈正比例關系，更加關注能源消耗問題，加大力度研究節(jié)能技術。企業(yè)應當在不影響生產(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，實現(xiàn)企業(yè)的長遠發(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)濟效益和社會效益，實現(xiàn)資源的合理配置。在企業(yè)的經(jīng)營過程中，應更關注煤礦機電設計中的節(jié)能問題，實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展與節(jié)能減排并存的目標。

1 煤礦企業(yè)節(jié)能技術概述

對每一個生產(chǎn)企業(yè)來說，能源消耗產(chǎn)生的財務支出成本都不容忽視。大多數(shù)企業(yè)重視經(jīng)濟效益，因此煤炭企業(yè)發(fā)展中的重點關注問題是如何節(jié)能且不降低企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。實際上，節(jié)能與降低質(zhì)量之間沒有本質(zhì)的因果關系，也不是等同關系，而是企業(yè)應當在節(jié)能減排的基礎上，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)濟損失，進而提升企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟效益。在煤礦機電設計中，要將電能消耗指標作為技術經(jīng)濟分析的重要指標之一，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)機電設計中的節(jié)能問題需要以技術先進性、安全性、可操作性和節(jié)能性為前提基礎條件，通過科學計算選擇合適的機電設備，并選擇合理的機電控制方式，最終在實現(xiàn)節(jié)能減排的同時有效促進企業(yè)發(fā)展，增加經(jīng)濟效益。

2 煤礦機電設計中的節(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)能技術的基礎條件。工作人員應充分考慮供電距離對電壓的影響，結合煤礦企業(yè)的實際情況選擇適合供電系統(tǒng)的電壓等級。只有煤礦機電設備的電壓等級和供電系統(tǒng)的電壓等級合理，才能確保機電設備的運行，然后在這個基礎上再次思考機電設計的節(jié)能技術。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)的礦井機電設計中，供電系統(tǒng)的合理性與變壓器的合理性選擇有著直接關系。目前，大多數(shù)煤礦企業(yè)的礦井機電設計都選擇KBSG礦用隔爆型干式變壓器作為供電系統(tǒng)的一部分。想要實現(xiàn)機電設計中的節(jié)能效果，需要選擇變壓器容量。節(jié)能設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，因此必須保證基礎設施的安全系數(shù)。變壓器中的某一臺如果出現(xiàn)故障，應立馬進行維修及更換，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，需在保證應用性能的前提下進行。其中，對變壓器進行應用性能測試的電力損耗實驗必不可少，應盡可能降低電力損耗實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，機電設計中電力系統(tǒng)的節(jié)能性能將會得到提升。

2.1.3 應用合理的用電方式

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)往往采用提升設備的自然功率因數(shù)的方式進行高效的經(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償方式滿足供電部門的實際需求與要求。煤礦企業(yè)機電設計中電容器的安裝過程包括靜電電容器的安裝，才能降低配電設備的容量，從而有效控制損耗。通過無功補償，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，在進行電度表安裝時，需要將電度表安裝在位置通風的主要用電負荷處。同步電機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現(xiàn)在不同時間實時進行煤礦電力系統(tǒng)的負載情況檢測的要求。數(shù)據(jù)的及時儲存為企業(yè)進行后續(xù)管理與決策提供了數(shù)據(jù)支持。

2.2 應用合理的變頻技術

煤礦企業(yè)在進行煤炭生產(chǎn)時，采用合理的變頻技術可以在很大程度上實現(xiàn)有效的節(jié)能作用。合理的變頻技術有著促進煤礦機電設計工作的積極意義。具體應用變頻技術的操作方法是：使用可以對功率變化進行控制的轉換器，確保煤礦中電動機電源的可靠性和安全性，然后對電動機的轉速進行調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)最終的交流電流變頻與調(diào)速目的。通常，想要實現(xiàn)電動機轉速的調(diào)節(jié)，可以通過3個方式進行——調(diào)節(jié)轉差率、調(diào)節(jié)供電頻率和調(diào)節(jié)磁極對數(shù)[2]。通過實踐研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)轉差率與調(diào)節(jié)磁極對數(shù)并不完全適合煤礦企業(yè)，實際應用于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程時存在一定的漏洞。例如，通過調(diào)節(jié)轉差率控制轉速不適用于低速情況，因為低速時產(chǎn)生的轉差率極大，在轉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)過程的實際需求。而采用調(diào)節(jié)供電頻率的方式可以維持轉差率穩(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，在這個基礎上，煤礦機電設計實現(xiàn)無極調(diào)速變得更加容易。目前，煤礦企業(yè)都認識到了節(jié)能減排對企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的積極影響，都在思考煤礦機電設計中的節(jié)能途徑。很多企業(yè)通風機風量調(diào)節(jié)工作都選擇了增加風門，即節(jié)流-加阻模式。煤礦機電設計在實際應用這一調(diào)節(jié)模式時，往往風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量調(diào)節(jié)與控制中產(chǎn)生的能源消耗，進一步節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

2.3 選擇合理的照明設備

煤炭企業(yè)在進行生產(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，因此照明設備成為煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中必不可少的設備。照明設備是利用電能進行發(fā)光的技術，因為井下面積較大，導致需要照明設備的數(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備，選擇節(jié)能減排且不影響照明效果的設備。一般情況下，企業(yè)選擇照明設備時大多選擇氣體放電燈[1]，因為這類照明設備具有相較于其他照明設備更高的發(fā)光效率，可以減少照明設備的應用數(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)濟效益，使煤炭企業(yè)得到長遠發(fā)展。

3 結 論

綜上所述，研究煤礦機電設備中的節(jié)能技術對企業(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)需要負擔的能源消耗成本增多，對企業(yè)的經(jīng)濟效益有著不良影響，長久以往甚至會影響中小型企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展與生存。面對這一現(xiàn)狀，企業(yè)需要加強對節(jié)能技術在企業(yè)生產(chǎn)活動中應用的重視度，選擇合理的電壓等級、變壓器、用電方式、變頻技術以及照明設備，實現(xiàn)有效的節(jié)能，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，使企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。