摘要：煤炭是现代工业生产不可或缺的能源，也是人类赖以生存的重要能源。在当前深入贯彻落实科学发展观的背景下，煤炭开采也需要降低能源消耗，实现绿色开采。采掘机电设备是煤炭开采的主要设备，因此如何实现设备在井下作业时节能降耗是急待解决的问题。希望本文能够对同行业采掘机电设备的节能降耗有所帮助。本文对煤矿井下采掘机电设备的节能途径进行分析。
关键词：煤矿；井下采掘机电设备；节能途径
目前，我国政府把节能减排作为加强宏观调控的重点和转变经济增长方式的突破口及重要抓手。作为全国九大节能减排重点行业之一的煤矿企业，如何适应形势的变化，主动承担起社会责任，成为当前行业的重要课题。随着煤矿采掘机械化程度的提高，采掘机电设备的单机容量和总容量也在不断提高。因此，加强对采掘机电设备的管理，做到合理用电、节约用电是十分必要的。由于采掘机电设备种类多，使用范围大，运转时间长，管线铺设距离远，故采掘机电设备的节约用电，必须从全方位、多方面来解决。
1目前我国煤矿井下采掘机电设备的使用情况
煤矿企业管理、操作情况等直接影响了煤矿井下采掘机电设备的使用情况。为了满足国内煤矿的供应以及储备的需求，我国出台了一系列的相关政策和计划，企业也制定了一些相应的计划以响应国家的政策号召。但是，由于各种实际原因使得在管理过程中无法切实保证技术管理的有效性，甚至在推进技术管理的过程中也出现一些纰漏，这一系列的问题使得中国煤矿企业的管理水平不够先进，与世界一流管理存在较大的差距，这就促使了煤矿井下的采掘机电设备的使用效率较低，造成了一定的资源浪费。
2科学选配采掘机供电设备，从根本上降低采掘开发的电能消耗
2.1更换节能型电动机
电动机在煤矿中应用广泛，采用高效节能型电机，强制淘汰部分矿井仍然在运行的低效率电机是节能工作的措施之一。高效节能电机采用新工艺、新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出效率。高效节能电机普遍具有效率高、起动转矩大，噪音小等优点，通常情况下，高效节能电机与一般电机相比效率可提高3%―6%，可以有效的节约电耗。
2.2科学合理的选择动力变压器种类和变压器的容量
动力变压器是煤矿井下采掘工作必不可少的供电设备，选择动力变压器是既要考虑可以保证采掘设备有足够的动力进行工作，还要考虑到节约电能的问题。对于煤矿井下采掘机电设备而言，动力变压器的选择主要倾向于干式化、节能化的动力变压器，个别情况需要使用油浸式变压器时也必须选择节能型的。目前很多中小型煤矿或者私自非法开采的小煤窑，仍然大量的使用电能消耗高甚至是被淘汰了的油浸式变压器，造成了大量电能的无谓流失和消耗。通过对煤矿采掘机电设备的调查对比结果表明，一台节能型的KS9231型变压器每年可以比普通的动力变压器节约电耗8400千瓦时。另外，煤矿开采生产实践表明，煤矿中普遍使用的平均负荷率不足30％的变压器存在着严重的空载运行现象，是大量的电能做了无用功，而工作效率最高的是负荷率大于50%的变压器。因此，选择应用范围广、节能效果显著的变压器以及容量，可以有效的节约电耗，给煤矿生产运营带来可观的经济效益。
2.3实行运输系统的集中控制，减少空载运行及重复起动
大多数矿井采掘工作面开采水平在-1000m左右，距井底较远，运煤线路长，运输设备多。对如此多的运输设备只有采用集中控制，才能减少空载运行及重复起动。目前，集中控制的方法很多，有的采用手动，有的用程序控制，即逆煤流方向延时起动，确保煤流不压机头、堆煤，但往往造成前部输送机的空转；有的实行带式输送机的随机性运转，即本机有煤就开，无煤就停，虽然避免了带式输送机的开停次数。较好的集中控制是顺煤起动。合理选择集中控制系统，做到运输设备不长期空转、不频繁起动，以达到节约电能的目的。副井采用集中上下人、集中上下物料、集中排矸，杜绝零星提升，绞车频繁起动现象，加强对主副提升容器的清扫，使每次提升的装载量保持最大，减少无效提升；合理选用提升设备和电机容量，做到匹配一致，斜井尽量采用双钩提升，减少电机容量；合理选用运行速度图，采用自动化操作，减少在加速电阻上的电能消耗；选用良好的拖动方式，加强减速器和传动装置检修，保持较高传动效率；罐道平直间隙符合规定，减少运行阻力。
2.4对变频器进行有效利用
据不完全统计，电动机消耗的电能约占总量的60%，受各种主客观因素的影响，许多高效率的电动机常年处于低效率的运行状态之下，这时就需要通过使用变频器对其进行调速控制，以便使电动机始终保持高效运行，从而达到节约能源的目的。在煤矿企业的实际生产过程中，电动机负载种类相对较多，变频器的安装也应该根据负荷使用情况的差异有针对性的进行，例如，作业面乳化液泵站变频器的设置就应该参考乳化液泵频率与功率之间的“P=Kn3”的立方关系，实践结果表明，在卸荷阶段使用变频器，能够使电动机的转速较工频减少约20%，能够节约30~50%的能源，电动机的电流也会因此减少到以往的60%，节电效果显著。
2.5对设备的容量进行合理选择
煤矿井下挖掘工作离不开动力变压器的辅助，该设备能够保证掘进工作的动力，同时能够确保能源的节约，是井下采掘工作的主要工具。煤矿井下掘进机电设备的选用应该重点考虑设备的节能化和干式化，就算存在特殊情况，需要使用油浸式的变压器，需要充分考虑设备的节能因素。目前市场上的小型煤矿以及部分非法小煤窑仍旧在使用油浸式变压器，这类变压器耗能高，且多数是被二次利用，所以引发了电能的大量消耗，也对施工过程造成了巨大的安全隐患。通过数据对比煤矿采掘机电设备的使用情况可以看出，节能型的KS9231型变压器平均每年的电耗要比普通动力变压器节省8400千瓦时。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，煤窑开采过程中使用的负荷率小于30%的变压器基本都存在空载运行状况，这就导致了大量的电能被无故浪费。由此可知，选用电压器时一定要考虑设备的适用范围以及节能效果，应用范围广泛的变压器能够有效的实现节能降耗的作用，为煤矿生产行业的发展带来可观的收益。
3加强对井下采掘机电设备的使用管理，采取有效的节电措施
3.1有效提高变压器的功率因数
对井下采掘设备供电效率的高低直接取决于功率因数的高低。负载功率因数的降低将使变压器的效率降低，从而使其损耗增大。用电设备除了要消耗有功功率以外，还要消耗相当数量的无功功率，从而导致电网功率因数的恶化，最直接的后果是增加了供电系统中的电能损耗。如果在这种系统中设置移相电容器，负载的功率因数就会得到改善，移相电容器补偿了无功电流，使配变电设备用网络的实际电流减少，从而提高了变压器的利用率，降低了变压器的铜耗及线路损耗，节约了电能。
3.2合理选择变压器的数量和类型
为了降低变压器损耗，应根据企业负荷情况合理选择变压器的数量和类型。选择时一般应遵循以下原则：（a）合理选择变压器台数。负荷绝大部分为三级负荷的，可装设一台变压器，若企业一、二级负荷所占比例较重，必需两个电源供电的，则应装设两台变压器；特殊场合可使用多台小容量变压器，如，受运输和作业条件限制的井下变电站。（b）选用低能耗、高效率的节能型变压器。选用低能耗、高效率的节能型变压器是节能的重要手段，它可以减少空载时由铁损、漏磁损耗、激磁电流产生的铁损和负载时由负载电流在变压器线圈电阻上产生的损耗
3.3缩减低压供电的距离
一般的工作情况来讲，采掘机设备的功率是不会发生变化的，那么在这种工作环境下，工作电流的大小也就直接决定了供电电压的大小。换句话来说，供电电压量越高，工作时候的电流量越小，两者之间形成一种反比例关系。如果说低电压供电线路略显过长，那呢么就会增加整个线路的阻抗，电能在阻抗的作用下就会产生大量的电能损失。
3.4完善设备保养制度
加强采掘设备的检修与维护煤矿井下机电设备长期工作在阴暗潮湿、粉尘遍布的工作环境中，很容造成锈蚀或者因为粉尘渣滓的进入导致设备运转不灵活等问题，所以，必须加强设备使用管理制度的完善，定期对井下采掘机电设备进行检修和保养。从物理学角度考虑，如果掘进设备的滚轴、托辊等部位充满了渣滓，会增加彼此的摩擦力，使设备运转迟钝或直接卡死，大大的增加了动力系统的负荷，消耗大量电能。因此，定期对设备进行渣滓清理、加注润滑油可以使设备运转灵活、运行平稳，提高传动效率，对电能的节约起着很大作用。
3.5加强泵站管理
煤矿企业采区乳化液泵和喷雾已经得到了广泛的应用，但是在泵随作业开闭方面，很多地方的做法却不尽如人意，不少工作面的泵站管理人员只要上岗就会开泵，即便是在不需使用的情况下，也不会进行主动关闭，导致不上乳化液管和水管处于“常年流淌”的状态，不仅浪费液体，也对电能产生了不必要消耗。因此，相关管理人员应尽快构建泵站的管理规则，做到专人专管，同时对液体的使用量进行监测，若发现超出合理范围的现象，即对相关负责人进行处罚，从而在工作人员心中逐步树立节约能源的观念。
3.6选用适宜的供电电压
在用电设备的功率处在相应数值的条件之下，用电设备中形成的电流跟供电设备当中接收的电压会存在反比的现象，即在提高电压的情况下，电流会逐步地降低。当前时期采掘煤矿当中应用的电压有别于人们平时生活中使用的电压，从整体上而言，提升至660V与1140V这两种电压。如果实际现状可以实现高压电的应用需要，在采掘煤矿的时候能够选择1140V或3300V的供电电压。倘若电压愈高，那么电流就愈小，从而降低电流造成的传输路线的消耗。对于矿井作业而言，需要铺设比较长的输电线路，为此，要求供电电压迅速地传输电能才可以使消耗的很多电能降低。鉴于此，在具备条件的基础上，煤矿企业创建移动变电站是最为理想的选择，这样可以将适宜的电压提供给矿井作业中，从而使用电设备跟供电设备之间的距离缩短，降低输送过程当中消耗的电量，最终实现减耗降损的效果。
结束语：
在当今力求节能减排的社会背景下，实现煤矿开采的节能是社会发展的必然要求，对于实现国家所提倡的低碳经济的发展也具有重要意义。而实现这一期望，就必须改善煤矿井下采掘设备，不论是供电设备的选择，还是采掘设备使用的管理，都必须实现水、电的节约。所以，煤矿在进行井下采掘工作时，首先要早根源上选择好动力变压器以及容量，再完善采掘设备的管理制度，对所有的设备进行有效的、定期的维修和保养工作，这样才能真正实现煤矿采掘设备的节能工作。
参考文献：
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论文作者:姚涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/7/31
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