徐援軍

（金建工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 煙臺(tái) 264670）

隨著能源的過(guò)渡開(kāi)采，造成了資源趨于枯竭，但是由于社會(huì)的發(fā)展需要和人們的生活需求，能源的需求量卻與日俱增，能源危機(jī)已成為各國(guó)必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。為了緩解能源緊張，政府和礦山企業(yè)將節(jié)能作為主要的研究目標(biāo)，但是大多數(shù)礦山生產(chǎn)作業(yè)中的電力消耗集中在電氣設(shè)備上。隨著電氣設(shè)備的自動(dòng)化水平不斷提升，其耗能也隨著增加。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為了有效降低成本，提高電能利用率，積極研究電氣節(jié)能技術(shù)，確保工程的安全可靠，降低電能消耗，才能使礦山生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，對(duì)于提升礦山企業(yè)落實(shí)節(jié)能減排理念具有現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 在礦山應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的積極作用

目前，節(jié)能減排發(fā)展理念被各行各業(yè)廣泛推崇，節(jié)能改造的作用在礦山生產(chǎn)行業(yè)中得到發(fā)揮。電氣節(jié)能上，從技術(shù)和理念上均有巨大的發(fā)展空間。與其他行業(yè)相比，礦山生產(chǎn)的耗電量巨大，因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備主要會(huì)消耗水、電、燃料等，用水是電能支撐的，使循環(huán)供水系統(tǒng)得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然而，部分燃料的消耗也需要耗費(fèi)電能，并且我國(guó)大中型礦山能源消耗較多，存在缺乏一些節(jié)能措施、節(jié)能技術(shù)較為落后等問(wèn)題。因此，礦山企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中要改造設(shè)備，提高工藝水平，以實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能為目標(biāo)。在實(shí)際改造的過(guò)程中，企業(yè)要考慮多方因素，使節(jié)能技術(shù)既能降低能源消耗，又能符合綠色生態(tài)的環(huán)保要求。工作人員選擇新的設(shè)備和技術(shù)，積極掌握設(shè)備自身的性能，對(duì)其效率、原理、實(shí)用性等多方面進(jìn)行全面分析和了解。企業(yè)使用性?xún)r(jià)比最好的設(shè)備，在符合節(jié)能理念的基礎(chǔ)上，提高工作效率。從社會(huì)角度出發(fā)，企業(yè)使用電氣節(jié)能技術(shù)能夠緩解日益惡化的環(huán)境污染問(wèn)題，減少資源浪費(fèi)，提升礦山生產(chǎn)的綜合效益。

2 礦山電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

低碳環(huán)保、綠色生態(tài)的理念，不但是人們所追尋的，也是礦山生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)遵守和落實(shí)的思想。礦山電氣設(shè)計(jì)的工作中，要遵守一定的原則，使節(jié)能設(shè)計(jì)更符合實(shí)際的運(yùn)行情況。

一是實(shí)際性原則。礦山企業(yè)在電氣工程施工過(guò)程中，以經(jīng)濟(jì)效益為中心，最大化節(jié)能效果。節(jié)能設(shè)備、材料的選擇和采購(gòu)以礦山的實(shí)際情況出發(fā)。合理利用有限的資金，減少節(jié)能成本的支出，在達(dá)到節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)，力爭(zhēng)在今后的生產(chǎn)活動(dòng)中收回成本。

二是適用性原則。企業(yè)在設(shè)計(jì)節(jié)能方案時(shí)，通過(guò)平衡利益和節(jié)能，避免發(fā)生過(guò)度追求節(jié)能的情況，達(dá)到符合礦山生產(chǎn)的實(shí)際能源需要，確保充足供應(yīng)能源。企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中，實(shí)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整節(jié)能改造和設(shè)計(jì)的方案。

三是節(jié)能性原則。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)是減少電能的消耗量，因此，工作人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，亟須掌握礦山的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，便于有效管控能源的使用情況，并且事先規(guī)劃出合理的節(jié)能措施，以便工作人員針對(duì)一些設(shè)備出現(xiàn)損耗的情況，使用相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)策略，落實(shí)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)理念，使節(jié)能技術(shù)在礦山生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)揮出最大的功效[2]。

3 礦山電氣節(jié)能技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用

（1）軟啟動(dòng)裝置的改造。實(shí)踐證實(shí)，與傳統(tǒng)電氣設(shè)備直接啟動(dòng)或Y/D啟動(dòng)相比，軟啟動(dòng)設(shè)備具備優(yōu)勢(shì)顯著，其是一種多功能保護(hù)的電機(jī)控制設(shè)備。在電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，軟啟動(dòng)設(shè)備本身有電流經(jīng)過(guò)，電流值通常從零開(kāi)始，最大值不超過(guò)額定電流值的范圍。此時(shí)，為了改變直接啟動(dòng)的狀態(tài)，企業(yè)可以在電動(dòng)機(jī)相關(guān)設(shè)備上配置軟啟動(dòng)補(bǔ)償控制裝置，有效達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。因?yàn)樵谠O(shè)備啟動(dòng)時(shí)，電流值會(huì)超過(guò)額定電流4至7倍，所以這種做法能夠有效防止對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)過(guò)大的沖擊，使設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命得以延長(zhǎng)，然而，通過(guò)上述方法能夠控制電動(dòng)機(jī)的電壓，在啟動(dòng)過(guò)程中逐步提升電壓，有效控制了電流，使設(shè)備的啟動(dòng)動(dòng)作更加平滑。通常情況下，軟啟動(dòng)設(shè)備在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，會(huì)作為旁路運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較低，軟啟動(dòng)設(shè)備會(huì)輸出較低值的電壓，從而減小了輸出電流，有效降低了電動(dòng)機(jī)的功率損耗，并且間接為礦山企業(yè)降低了設(shè)備的維護(hù)成本[3]。

（2）節(jié)能型配電系統(tǒng)的使用。在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)占據(jù)重要位置，是生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)和保障。因?yàn)樵跇?gòu)建和發(fā)展節(jié)能配電過(guò)程中，要設(shè)計(jì)和優(yōu)化系統(tǒng)，確保電壓的合理性。因此，控制電壓的大小，以礦山企業(yè)實(shí)際運(yùn)行的電容量、供電負(fù)荷的大小等因素為主要參考依據(jù)，為企業(yè)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃和選擇。

（3）低電阻電纜的使用。供配電的輸電線路運(yùn)行過(guò)程中存在一定值的電阻，輸電線路越長(zhǎng)，電阻越大，電能損耗越嚴(yán)重，而且伴隨熱量的散發(fā)。因此，企業(yè)在礦山經(jīng)營(yíng)時(shí)，盡量降低輸電線路的損耗，使用合適的低電阻電纜，并在選擇截面時(shí)，以電流密度的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性為基礎(chǔ)，有效保證能源的節(jié)約，滿足節(jié)能的需求，降低因熱量堆積導(dǎo)致電能事故的發(fā)生幾率，使用電更加安全可靠。

（4）電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的使用。電動(dòng)機(jī)在電能總體消耗中占比較大，因此，為了降低其電能損耗，提升電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，使其工作效率穩(wěn)步提升，礦山企業(yè)應(yīng)使用高效節(jié)能的三相異步電動(dòng)機(jī)。選用新型高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)，其效果較為良好，能夠提高工作效率百分之3至6，使總電能損耗降低百分之20至30，符合國(guó)家節(jié)能評(píng)價(jià)的規(guī)范。該類(lèi)型電動(dòng)機(jī)還具有振動(dòng)低、噪音小、使用壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等功能。

（5）綠色環(huán)保照明節(jié)能燈的使用。我國(guó)是一個(gè)積極提倡綠色節(jié)能、低碳環(huán)保的國(guó)家，但許多礦山依舊使用白熾燈、高壓汞燈，而車(chē)間辦公室的使用低效熒光燈進(jìn)行照明，該使用不符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)需要改進(jìn)和禁止。因?yàn)榘谉霟襞莅l(fā)光面積小、光照不均勻，照明效果較差，導(dǎo)致電能損耗加重，造成能源的浪費(fèi)。井下作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，滴水、漏水現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，白熾燈在工作中發(fā)熱較多，遇到水發(fā)生炸裂，使得燈泡更換頻率增加。此外，在照明主要電源線路安排上，設(shè)計(jì)好三相供電，減少電壓損耗。為了降低照明系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)受到的外界不良影響，應(yīng)該充分利用三相照明負(fù)荷平衡的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

大型礦山企業(yè)需要照明的面積較大，節(jié)能燈的潛力較大。因此，在選擇照明燈具上，企業(yè)根據(jù)工作場(chǎng)地實(shí)際條件進(jìn)行選擇，并符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。高壓鈉燈、緊湊型熒光燈、金屬鹵化物燈、LED燈等綠色環(huán)保燈具與傳統(tǒng)照明燈具相比，不但發(fā)光效果、色溫、顯色性能更為優(yōu)越，而且節(jié)電效果較為明顯。其中，熒光燈和氣體放電燈的選擇要保持單燈功率因數(shù)分別不超過(guò)0.9和0.8為最佳。因此，企業(yè)將井下所有白熾燈換成符合綠色環(huán)保照明標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能燈具，不但確保了照明效果，也極大地降低了電能損耗，同時(shí)，降低了安全事故的發(fā)生。

（6）節(jié)能型變壓器的使用。礦山企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中，在輸電環(huán)節(jié)上，變壓器始終是電能耗費(fèi)的主要源頭之一，其損耗量甚至?xí)_(dá)到電能總量的十分之一。為了提升電氣節(jié)能效果，要使用節(jié)能型變壓器。條件允許時(shí)要用干式變壓器，同時(shí)也要合理改造油浸式變壓器，能夠有效降低無(wú)功消耗，使電能使用率有所保障。企業(yè)在選擇變壓器的型號(hào)和容量過(guò)程中，要依據(jù)礦山配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，選擇高效能、低損耗的種類(lèi)，確保其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)介于0.7至0.8之間，以達(dá)到變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。

礦山企業(yè)的生產(chǎn)是以最小量能源獲得最大收益為目的，因此，調(diào)整節(jié)能方式是符合企業(yè)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的，節(jié)能方式的調(diào)整通過(guò)加大變壓器的功率因數(shù)，采取一定的手段提升其功率因數(shù)，減少電能消耗，為綠色生產(chǎn)提供了可行性支持。采用的措施可以使用人工方法，經(jīng)典電容是人工補(bǔ)償時(shí)的通用做法，即分散和集中式補(bǔ)償。另外，對(duì)于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式也要有所考慮，比如，夏季通過(guò)在變壓器控制室增加移動(dòng)式風(fēng)機(jī)達(dá)到有效降溫的目的，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命。應(yīng)用于配電裝置時(shí)，要盡量使其與負(fù)荷中心的距離較近，便于縮短電纜長(zhǎng)度，減少供電線路的電壓。一些非生產(chǎn)性的車(chē)間中，如果供電時(shí)間較長(zhǎng)，可以只使用一臺(tái)變壓器[4,5]。

（7）變頻技術(shù)的使用。在信息技術(shù)、電子技術(shù)等發(fā)展的過(guò)程中，變頻器應(yīng)運(yùn)而生，其具有變頻調(diào)速的功能，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)活動(dòng)降低啟動(dòng)電流，以此適應(yīng)負(fù)載和轉(zhuǎn)速的變化，同時(shí)，其具有設(shè)備保護(hù)的過(guò)流、過(guò)壓等功能。變頻器的使用可以提高電機(jī)輕載時(shí)的工作效率，也符合節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，是電氣傳動(dòng)中的中心設(shè)備。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度并非穩(wěn)定，且啟動(dòng)時(shí)會(huì)耗費(fèi)較多電量，縮短了電機(jī)的使用壽命。例如，風(fēng)機(jī)水泵轉(zhuǎn)速的立方，與其消耗功率是成正比的，當(dāng)用水和風(fēng)量不大時(shí)，利用變頻器降低其轉(zhuǎn)速，輸入既定功率，便可獲得顯著的節(jié)能效果，可降低水泵能耗百分之15至20，節(jié)電百分之20至50。

（8）無(wú)功與就地補(bǔ)償技術(shù)的使用。礦山企業(yè)在工作過(guò)程中，電氣設(shè)備的使用量相對(duì)較大，其中存在感性負(fù)載的情況，無(wú)功消耗量較多，降低電能的利用效能，進(jìn)而導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。因此，企業(yè)提供供電部分的功率因數(shù)，使用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備解決這一難題。設(shè)備安裝時(shí)，使設(shè)備設(shè)置在變電所低壓一側(cè)，10kV的功率因數(shù)大于0.93，如果功率負(fù)載較大，通過(guò)使用就地補(bǔ)償設(shè)備提升功率因數(shù)0.1左右，顯著減少電能運(yùn)輸線路上的無(wú)功負(fù)荷。設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備使用過(guò)程中，工作人員要詳細(xì)分析負(fù)載情況，使補(bǔ)償電容量的計(jì)算數(shù)值準(zhǔn)確無(wú)誤，防止補(bǔ)償?shù)倪^(guò)多或過(guò)少。

（9）供電電壓等級(jí)的控制。為了提高電源電壓等級(jí)，降低線路損耗，控制供電電壓要充分考慮到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的綜合情況，供電距離、容量、回路數(shù)等因素都是其中的重點(diǎn)。比如，供電系統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，10kV的損耗小于6kV，但電壓技術(shù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)卻高于6kV，因此，企業(yè)將10kV高壓配電電壓作為最優(yōu)的選擇。如果6kV設(shè)備居多、容量較大，可以使用6kV。如果存在一些電動(dòng)機(jī)為660V的情況下，企業(yè)使用專(zhuān)用高壓回路，便于為電動(dòng)機(jī)直接提供電源。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)我國(guó)能源供不應(yīng)求的趨勢(shì)，礦山要以可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略眼光進(jìn)行工作，在節(jié)能的同時(shí)，提高供應(yīng)量。因此，礦山企業(yè)做好環(huán)保工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的理念，全面利用節(jié)能減排技術(shù)，降低能源消耗，提升設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的利用率，有效降低礦山企業(yè)自身的運(yùn)營(yíng)成本。工作人員的理念轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)能理念，使用最新的先進(jìn)電氣節(jié)能技術(shù)，使電氣節(jié)能技術(shù)在礦山的生產(chǎn)過(guò)程中，能夠更合理地、有效地得到應(yīng)用，顯著減少用電量，有助于礦山企業(yè)在行業(yè)內(nèi)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。