煤礦井下掘進機電設備節能措施研究

苗鑫，左影輝，鄭啟楷，閆榮

（陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司，陜西 神木 719300）

無論是在工業生產，還是人們生活中，都離不開煤炭資源。隨著淺層地表煤炭資源不斷被開采，深層的煤炭資源開采逐漸進入人們的視野，這也對煤礦相關設備的性能提出了提高的要求，特別是在遠離地表的煤礦井下進行作業，對相關設備的性能要求也越來越高，相應的設備運轉過程中的能量消耗也不斷增加。如何解決煤礦井下掘進機電設備的能量損耗問題，是煤礦井下作業的重點。

1 機電設備的故障診斷

在實際煤礦井下工作中，相關機電設備故障是造成資源損耗重要原因之一。不但對機電設備會造成損傷，還會對煤礦井下生產也會造成影響。因此，必須重視對機電設備的故障診斷。

1.1 通風機排查

在煤礦井下生產的過程中，持續運作與安全生產始終是生產的最高準則，通風機作為煤礦井下的重要設備，擔負著維持生產、保護作業人員安全的重要責任，一旦出現問題，對井下安全會造成嚴重的威脅，對于通風機故障排查的分析與診斷應從五個方面展開，一是分析、設計通風機的診斷步驟。二是運用科學診斷設備對所設計的規劃點展開針對性診斷。三是把不同監測點所檢測到的數據一起匯總入計算機中，并展開數據的分析處理。四是分別設計各個監測點的時間。五是對各監測點的檢測情況和診斷結果進行分析。

1.2 電動機檢測

煤礦井下掘進的進程，在很大程度上是由電動機決定的，電動機為相關設備提供了源源不斷的動力，所以，電動機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，相關人員必須牢固掌握電動機整體結構和布局。其次，是對電動機電量參數與運行參數進行測量。最后，是對井下掘進機電設備的工作環境參數進行分析與測量。

2 煤礦井下掘進機電設備節能措施

2.1 應用變頻技術

就變頻技術的原理來說，主要是利用變頻器來管控電頻頻率。一般來說，變頻設備的主要構成包括電源板、電容、電極、相關控制面板等，其結構比較復雜。對還沒有應用變頻技術的煤礦井下掘進機電設備而言，電流的頻率很難改變的，所以，相關裝備在長時間內只能以恒定的狀態來運行，從而致使設備產生較多能耗。但從另一方面來講，運用了變頻技術的設備，既可以根據煤礦井下作業的實際情況和真實需要，對設備的運行情況進行科學合理的調節，從而提升機電設備的節能效果。整體而言，在相關裝備中應用變頻技術的優點，主要體現在以下四方面：第一，優化功率器件。通過應用智能化功率模塊（IPM），實現對功率變頻調節的目的。第二，改進傳統壓頻比管控模式，拓展壓頻比管控模式的應用范圍。第三，優化管控系統。從而建構專用化集成電路。第四設備具有調節通信、速度、編程參數辨識度等多方面作用，設備功能得到增強。在以上四項技術優點的基礎上，根據實際情況和真實需要來選擇應用，從而建立科學合理的機電設備節能措施。

2.2 減少低壓供電的距離

眾所周知，電能在傳導的過程中，會產生難以避免的電能微量損失。所以，煤礦企業如果設置了較長的供電的距離，會加大煤礦井下掘進機電設備的電能消耗量，對機電設備的有效運轉有較大影響。所以，必須提升對低壓供電距離的關注。一般來說，煤礦井下掘進機電設備功率都是恒定的。所以，機電裝備運行中的電流會對供電設備的電壓產生直接影響。若供電設備的電壓量過高，相關裝備電流量反而會減少。從這個意義來看，低壓供電如果供電距離過遠，那么，就會使供電線路遇到的阻礙增多，其抗阻性也大大增加，從而導致出現更大量的電能損耗。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機電設備的能源消耗。

2.3 應用電氣自動化技術

電氣自動化技術就其本身來講，節能一直是其發展的核心，其研發與生產一直是圍繞節能展開的。將電氣自動化技術應用在煤礦井下掘進機電設備中，是提升機電設備節能成效的關鍵。企業所使用的傳統掘進機普遍存在成本高、效率低、能耗大的缺點，因此，使用電氣化自動裝備是許多煤礦企業必然的選擇。比如，挖煤使用EBZ120 掘進機，其后，搭配QZP160 橋式轉載機或DSJ8040 帶式運輸機、SGB620 刮板輸送機等組成的綜合性機械掘進系統，所有機械設備均使用真空磁力來控制設備的啟動與暫停，其供電電壓是1140V。

2.4 提升機電設備功率因數

煤礦井下掘進機電設備的供電效率對機電設備功率因數有重要影響。當下，我國多數煤礦所使用的供電設備都存在著功率因數低的問題，從而造成供電過程中存在大量無意義的功率消耗，直接影響了供電設備的電壓質量。煤礦井下掘進機設備的功率越低，其工作中造成的電能消耗也就增加。因此，提升煤礦井下掘進機電設備功率因數就很有必要，隨著掘進機電設備功率因數的提高，機電設備的工作效率也得到了提高，從而達到了節能的目的。

2.5 科學選擇供電設備

在煤礦井下生產的過程中，動力變壓器在供電設備中發揮著不可或缺的作用，因此，合理選擇動力變壓器的作用就顯得格外重要。在選擇動力變壓器的時候，不但要考慮掘進設備所需要的動力，還要考慮設備的能耗要求。一般選擇煤礦掘進機電設備的動力變壓器，主要包括干式化、節能化兩種類型。在調查研究煤礦井下生產后發現，節能性能好、應用范圍大動力變壓器是許多煤礦生產的首選，是企業生產效益最大化的最佳途徑。

當下，煤礦井下掘進作業中，所挖掘的煤炭是通過輸送機運送到特定區域，其中帶式運輸機與刮板式運輸機是應用最多的兩種運輸機。帶式運輸機可以輸送的最大距離是800米以上，每小時的輸送量可以達到400 噸。二刮板式運輸機可以輸送的最大距離160 米，而且每小時的輸送量只有150 噸，由此可見，帶式運輸機的運輸效率和運輸質量要遠高于刮板式運輸機，因此，在相關企業要提升生產效率就必須盡快將刮板式運輸機更換為帶式運輸機。以此提升煤礦生產的運輸效率，確保煤礦企業經濟利益增長，同時，又達到節約能源的目的。

2.6 強化設備的維護與保養

煤礦井下掘進機電設備一旦發生故障，若是不能及時得到處理，就會出現較大程度的能源消耗。所以，必須加強對機電設備和相關設施的日常維護與保養，進而確保相關設備和設設施的功能與性能可以正常運轉。首先，從煤礦企業的角度而言，建立完善的日常維護、檢修相關程序、機制、規范、標準等。例如，相關作業人員在每次用完設備后，都要對設備與設施進行相應的清理、檢查、維護。特別是一些裝備，其關鍵部位特別容易出現問題和故障，因此，要著重對設備關鍵部位進行嚴格、詳細的檢查。對于在檢查中發現的故障和問題，要及時進行處理、更換或維護。就設備日常保養工作來說，主要是對相關設備進行精準的清潔，例如，縫隙內的雜質、灰塵等。再就是檢查潤滑油充足與否。另外，還要做好日常檢查、檢修、維修保養的記錄工作，通過構建各種裝備和設施的檢修日志與維護日志，以此為以后其他工作的展開提供重要的參考。其次，是建立完善的裝備與設施管理制度。通過建立精細化的設備設施檢查方案，以此為定期檢查工作的開展，提供制度保障。如果想建立科學化、規范化的設備設施管理程序，在具體操作上可以通過建立專項化、專門化的設備管理機構，從而展開專項化設備管理工作。

除此以外，還要對工作人員的工作和職責進行明確的劃分，并建立相應的崗位責任制度，將具體工作責任落實到具體人員身上，進而避免出現問題后，相關工作人員責任混亂、互相推卸責任的情況出現。最后，是通過對工作人員進行培訓，以此提升相關工作人員檢修設備的水平。例如，適時組織人員展培訓活動，利用技術交流的形式廣泛吸收國內外先進的設備進修技術，從根本上提升相關工作人員的專業能力、實踐經驗、綜合素養等，通過建立固定的培訓制度，持續提升工作人員的技術水平，確保煤炭生產的順利進行，減少煤礦生產中的資源損耗。

3 結語

綜上所述，煤礦井下掘進作業對煤炭開采發揮著巨大作用，是煤炭開采的關鍵，降低煤礦井下掘進機電設備能量消耗，對提升企業的經濟效益有重要意義。煤炭企業要積極響應國家相關號召，始終跟隨時代發展脈絡，推動企業持續創新、升級，把節能作為企業發展的目標。