張 斐

(山西陽泉煤業(yè)集團有限責(zé)任公司五礦，山西 陽泉 045209)

0 引言

近年來，加強節(jié)能減排、保護環(huán)境、建立綠色地球是世界人民共同的愿望。節(jié)能減排的概念一經(jīng)推出就成為國家的重點發(fā)展方向。煤礦企業(yè)作為國家能源供應(yīng)的基礎(chǔ)，成為節(jié)能減排的重點改革對象。煤礦行業(yè)所采取的節(jié)能措施雖然有一定的功效，但是距離真正的節(jié)能型綠色礦山還有很大差距。因此加強井下掘進機電設(shè)備的節(jié)能也是煤礦節(jié)能工作的重要內(nèi)容。

1 煤礦井下機電設(shè)備的節(jié)能

1.1 帶式煤炭輸送機的合理選擇

煤礦所用的煤炭輸送機大多數(shù)為帶式輸送機和刮板輸送機，2種輸送機相比較，帶式輸送機的輸送能力更強、運輸距離更遠(yuǎn)、比刮板輸送機更節(jié)能，但帶式輸送機還需不斷地優(yōu)化挖潛，才能最大程度達到節(jié)能的目的。例如某企業(yè)最開始使用SGW-80T型輸送機，每次僅能輸送160 m，每小時僅能運輸150 t煤炭。后來改用SJ-80型輸送機，輸送長度從160 m變成800 m，每小時的輸送煤炭量也從150 t增到800 t。在此基礎(chǔ)上進一步對帶式輸送的控制設(shè)備進行改造，加入延時傳感器的系統(tǒng)，對礦井煤礦運輸進行有效地控制，實現(xiàn)全機械化操作[1]。通過上述方法實現(xiàn)節(jié)約電能的同時，還要保持運輸帶的干凈和清潔，在設(shè)備中加適量的潤滑油保證設(shè)備的正常運作。

1.2 節(jié)能電動機的合理選擇

在煤礦井下電動機的應(yīng)用最為廣泛，傳統(tǒng)煤礦使用的電動機節(jié)能效果較差。節(jié)能電動機是在傳統(tǒng)的電動機的基礎(chǔ)上，利用新型材料對傳統(tǒng)電動機進行改造，通過減少機電設(shè)備的運動能量損耗進而降低電磁能，提升電動機的運行效率。在煤礦開采過程中除了節(jié)能，還面臨著噪音污染的現(xiàn)象，使用節(jié)能電動機有效降低噪音，解決了煤礦的噪音污染。以某煤礦企業(yè)為例，在挑選電動機時，主要考察電動機的2大方面，通過對電動機的熱能效應(yīng)和電磁能損耗的觀察，在確認(rèn)能夠提高電動機的工作效率的基礎(chǔ)上降低噪音，從根本上改變傳統(tǒng)電動機的工作模式，利用新型高效的制作材料，創(chuàng)造出節(jié)能高效的電動機[2]。

1.3 變壓器的合理選擇

結(jié)合煤礦井下的實際情況選擇合適的節(jié)能變壓器，同時根據(jù)煤礦開采的目標(biāo)數(shù)量和開采時間以及礦井的內(nèi)部情況，科學(xué)地制定變壓器配置計劃，包括變壓器的數(shù)量和類型等具體信息的規(guī)劃。節(jié)能變壓器相較于普通變壓器，具有能耗低、效率高等特點，通過降低變壓器的損耗，減少因為漏磁、激磁等原因而導(dǎo)致的線路損耗、電能增加的問題，通過圖1所示，可以清晰地看出供電系統(tǒng)中變壓器和線路電能損失之間的關(guān)系。機械設(shè)備在運行過程中還會消耗無功功率，變壓器的效率降低進而導(dǎo)致整體電網(wǎng)的功率惡化，形成惡性循環(huán)。以國家的某個煤礦工程為例，該工程之前選用S7型變壓器，這種變壓器已經(jīng)過于老套，在工作中所需要的能耗較大，且會產(chǎn)生大量噪音。通過比選最終決定選擇了S15系列變壓器，最大程度地降低了變壓器本身的能耗，而且噪音問題也得到了解決。這是因為S15型變壓器使用的非晶合金材質(zhì)是新型合金材質(zhì)，鐵損小，具有極大的市場[3]。

圖1 變壓器和線路電能消耗示意圖

1.4 提高機電設(shè)備的運行效率

國家關(guān)于煤礦井下開采功率的調(diào)查結(jié)果顯示，現(xiàn)階段的煤炭機電設(shè)備的效率較低，會產(chǎn)生大量的無功功率，導(dǎo)致在掘進機工作的過程中占用大量的電能，嚴(yán)重阻礙了煤礦的節(jié)能工作。因此某煤礦開采企業(yè)，在井下掘進機供電系統(tǒng)中安裝了防爆無功補償裝置，通過這種就地補償?shù)南到y(tǒng)對掘進機的供電功率因數(shù)進行提升，在相關(guān)技術(shù)人員進行統(tǒng)計計算后發(fā)現(xiàn)，掘進機的功率因數(shù)得到了有效提升，從根本上達到了節(jié)能的目的[4]。

2 井下機電設(shè)備節(jié)能技術(shù)升級的途徑

2.1 選擇合適機電設(shè)備的控制系統(tǒng)

國家各個采煤企業(yè)的工作面一般平均保持在-1 000 m左右，距離礦井較遠(yuǎn)，路線較長，須使用相應(yīng)的運輸機電設(shè)備，才能夠加強礦井和工作面的運輸效率。有些煤礦開采區(qū)需要設(shè)置多個運輸機電設(shè)備，選擇合理的控制系統(tǒng)，對運輸機電設(shè)備進行集中控制，運用計算機技術(shù)設(shè)置相關(guān)管理程序，減少設(shè)備的空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電能浪費和消耗。某煤礦企業(yè)對井下作業(yè)中采用的掘進和運輸?shù)臋C電設(shè)備進行了科學(xué)合理的改造，在改造之前功率因素為0.65～0.75，過低的機電設(shè)備功率因數(shù)使得整體消耗值過大，經(jīng)過節(jié)能改造后，利用補償裝置，提高了系統(tǒng)整體的功率因數(shù)，降低了電力傳輸?shù)木€路損耗[5]。在提升工作效率的基礎(chǔ)上，對電器設(shè)備裝置進行改造，進一步節(jié)省了電量，還可以提高對帶式輸送機的控制，做到有煤運輸，無煤停運的控制，節(jié)省資源消耗的同時，節(jié)省了大量的運輸時間。

2.2 變壓器容量和設(shè)備功率合理配置

變壓器作為煤礦井下開采過程中主要的供電設(shè)備，除了選擇具有節(jié)能功能的變壓器之外，還要對變壓器的容量和設(shè)備的功率進行科學(xué)匹配，保證變壓器能夠充分提供電力進行采煤作業(yè)的同時，進一步提升變壓器的節(jié)能性能。當(dāng)前很多小型煤礦企業(yè)或者私人煤礦企業(yè)，使用大礦退下來的二手設(shè)備，電能消耗過大，造成大量的能源浪費。選擇節(jié)能變壓器的同時，還要注意與采煤工作的設(shè)備功率匹配，在節(jié)能的基礎(chǔ)上提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。要使井下掘進機電設(shè)備發(fā)揮出最大的效率，就要從根本上控制變壓器的負(fù)荷率，保證負(fù)荷率在55%～75%之間浮動，必須要根據(jù)煤礦開采所使用的掘進機電設(shè)備的最大效率進行選擇，如果變壓器的容量設(shè)置過大，直接導(dǎo)致出現(xiàn)“大馬拉小車”的浪費現(xiàn)象[6]。

3 結(jié)語

合理地開發(fā)煤炭資源，促進節(jié)能環(huán)保的工作進展，使得資源開發(fā)能夠良性發(fā)展，就要從節(jié)能技術(shù)和選擇節(jié)能設(shè)備的方向上不斷細(xì)化，提高煤礦井下掘進機電設(shè)備的節(jié)能管理，從而使得煤炭資源得到合理開發(fā)、高效利用。