华晋焦煤有限责任公司沙曲二号煤矿 033315
摘要：在矿山机电设备中应用节能降耗技术能够有效的提高矿山的经济效益，并且在矿山机电设备中应用节能降耗技术还能够为生态环境的保护贡献一份力量，降低温室气体排放量减缓全球变暖的速度。本文将对矿山机电设备节能降耗技术进行分析并提供有效的意见以供参考。
关键词：矿山机电设备；节能降耗技术；措施应用
我国是能源消耗大国，为加强节能减排的力度通过广泛使用变频器，大量投入无功补偿装置、节能设备等，不仅真正实现了节能减排的作用也提高了企业的经济效益。
一、矿山机电设备的使用现状
在矿区内部分机电设备没有按照设计的标准使用，存在超负荷运行或低负荷运行的情况，使得矿山内的机电设备加大了电器的损耗。因为矿区内需要大量的电气设备，长期的使用中极易发生故障需要维修和更换，而在维修和更换的过程中就会加剧电器的损耗，另外，制度规范的不完善以及管理力度较差也是造成矿区机电设备能耗较大的原因之一。所以应按照设计标准正确的使用机电设备减小电器的损耗，并对矿区内的设备进行定期的安全维护，增长机电设备的使用寿命，不断完善制度规范加强管理力度，提高矿区内员工的节能降耗意识是有效加强矿山机电设备利用率降低能耗的有效手段[1]。
二、节能降耗技术在矿山机电设备中的应用
（一）变频器在煤矿机电设备中的应用
在煤矿中多为重型机械设备，对于电力的需求量较大，比如，煤矿中的主通风机，矿井主排水泵，主提升机，空气压缩机，瓦斯抽放泵，主皮带运输机等机电设备的电能消耗占据煤矿生产耗能的80%以上。而在这些机电设备中应用变频器不仅对电力拖动能够进行智能的调控，还达到了节能降耗的作用，是有效提高机械电气设备使用寿命，运行效率的节能降耗技术之一。变频器是由强电整流单元，逆变输出单元和控制单元共同组成的，变频器能够实现弱电控制强电，自动化运行和智能化运行，无极变频调速和调速节能等功能，相较于传统使用转子串电阻调速，电磁离合器调速，改变电机极对数调速等方法，变频器可以让煤矿机电设备开始和停止实现平稳的加减速并处于安全电流的范围内，而且利用变频器还能够对煤矿机电设备的负荷进行调节，有效的避免部分机电设备负荷过轻，而另一部分机电设备负荷过重的问题发生。比如，某企业在将变频调速与传统调速方法进行对比时发现，转子串电阻调速方式使用的是转子串电阻调速方法，它的调速性质是有机调速，调速范围在50%~100%之间。虽然转子串电阻调速方式的初始投资较低，但是转子串电阻的响应级别较差并且节能效果较低，转子串电阻调速方式适用于绕线式异步电机。定子调压调速方式使用的是改变定子电压的调速方法，它的调速性质是无极调速，调速范围在80%~100%之间。定子调压调速方式的初始投资较低，但相应级别和技能效果都较差，适用于绕线及鼠笼电机。电磁离合器调速方式使用的是电离合器力磁电流调速方法，它的调速性质是无极调速，调速范围在10%~80%之间。电磁离合器调速方式的初始投资虽然较高，但是响应级别较快，节能效果属于中等水平，适用于鼠笼型异步电机。电机变极调速方式使用的是改变定子极对数的调速方法，它的调速性质是有极调速，调速范围是在极间转换。虽然电机变极调速方式的初始投资较低，响应级别较快，节能效果也较高，但是只适用于鼠笼型异步电机使用范围较小。串极调速的方式使用的是改逆变器逆变角的调速方法，其调速性质是无极调速，调速范围在50%~100%之间。串极调速方式的初始投资属于中等水平，其响应级别较快，节能效果也较高，适用于绕线式异步电机。而变频调速方式使用的是变电子电压和频率的调速方法，其调速性质属于无极调速，适用范围在0~120%之间调速范围较大。虽然初始投资较高，但是响应级别快，节能效果高，并且适用范围较广在异步电机和同步电机中得到广泛地使用[2]。通过对比可知变频调速方法更适用于现代煤矿机电设备中，在采煤机，主提升机，输送机，主通风机，空气压缩机以及其他设备中应用变频器能够有效的解决矿山采矿中通风、压气等多方面消耗大量电力能源的问题，并通过变频控制技术有效的降低能量的浪费。在采煤机中应用变频器能够有效的应对切割岩石时采煤机负荷急剧增大的问题，变频器能够有效的降低切割速度和切割量从而减轻采煤机的负荷，确保采煤机的劫持和滚轮不受到损坏，不仅延长了采煤机的正常使用时间，还降低了使用时的能耗。在主提升机中应用变频器主要是通过编制程序设定形成一套完整的电控系统，让控制电路图和梯形图之间能够进行相互的转换，从而降低发生故障的频率。因为提升机在提升的过程中常常会处于负力的状态，技术人员可以通过修改内部程序加强提升机的制动力矩，这能够保证绞车下方的安全性，同时也能减少提升机的机械磨损程度[3]。在电控系统中应用变频调速技术，要求输入电压为660v，频率大小为50HZ，输出功率应在0~50W之间调节，电压变动范围必须保持在[-15%,+10%]，频率变动的范围应该保持在[-2.5%,+2.5%]。
（二）实例分析
以某地煤矿为例，在煤矿运行过程中主要是通过提高球磨机的处理能力，采用新设备等方法使矿山机电设备不仅达到节能降耗的目的，还提高了矿山的效益。碎矿最终成品粒径过大是球磨机处理能力偏低影响用电单耗的原因之一，所以矿山企业通过降低碎矿的产品粒径，不仅消除了碎矿环节容易出现堵卡的问题，还能够有效的降低用电单耗。在中碎前先对分筛环节进行了改良，将2YA1548振动筛的上层筛面由原来的铁板圆孔筛替换为棒条筛面，不仅提高了15%的筛分效率，台时也增加了30t/h。2YA1548振动筛的筛面倾斜角由18度增加到24度，使得系统台时能力增加了20t/h。因为2YA1548振动筛的下层筛网在原设计安装中是钢筋材质，通过将钢筋材质换为聚氨酯筛网，不仅让2YA1548振动筛下层筛网的使用寿命由原来的一个月延长到半年，还通过将闭路筛孔由20毫米缩小至16毫米有效的降低了碎矿最终成品的粒径。在进行中碎时企业将之前使用的φ1750圆锥流碎机改为φ2200圆锥碎机，并且对中细碎破碎机排矿口的尺寸进行了明确的规定，中碎应控制在40毫米左右，正负不超过5毫米，细碎应控制在11.5毫米左右，正负不超过1毫米[4]。
煤矿企业为了进一步提高球磨机的台时能力，通过使用磨矿分级自动控制的方法有效地加强了球磨机的台时能力，在实现自动控制时应建立选矿自动化站，由集散控制网络服务器和工作服务站两个部分组成，使用的时s9000控制器。通过投入生产后的考察结果可知球磨机处理矿量由原来的64.13t/h提高到64.75t/h，磨矿时间由原来的3.28min减少到2.14min，技术效率由27.48%提高到38.79%，浓度由75.7%提高到81.8%，单位的生产能力由1.08t/m3h提高到1.31t/m3h[5]。以上是此煤矿企业通过提高球磨机处理能力有效降低矿山机电设备能源消耗问题的方法，在采用新设备方面企业除了应用上述提到的变频调速器使矿山年节约电量37万kwh外，还通过应用橡胶衬板，聚氨酯筛网等新型材料减轻了球磨机的运行重量，有效的降低了机电的能源消耗[6]。通过实践得知煤矿使用橡胶衬板，聚氨酯筛网等新型材料能够为球磨机减少17吨的运行重量，为整个矿山年节约电量10.4万kwh。因为在矿山中的机电设备年代较为久远，处理能力偏低能源消耗较大，通过引进ZGP-72盘式过滤机能够为矿山节约一台185kw的ZYK-110水环式真空泵，为整个矿山年节约用电1465200kwh，可节约电费为56.41万元左右[7]。
（三）矿山通风机的节能应用
矿山中降低通风机的能耗能够有效的降低采矿成本，所以应合理选择节能机型，比如，通风系统阻力较高的大型中型矿山可选择DK45，DK40系列风机，通风阻力较小的中型小型矿山可选用K40，K45，FS系列风机作为辅扇与多级风机站进行串并联通，如果只是局部通风可选择JK系列风机或CKJ67-Z450系列局扇。除了合理选择高效节能的通风机型，还应从风量，风压，调节方案等方面入手，不断优化矿井的通风系统。风机中风硐和扩散器是风机的主要附属装置，风硐应以降低阻力减少漏风为原则，所以在设计风硐时其风速应以10m/s为最佳。最大不能超过15m/s，风硐的风速应小于0.02N-S2/m。安装扩散器是为了将风机出口速压转变成静压减少风机出口的速压损失，所以在设计扩散器时扩散器的长度应大于2.5cm，并且在出口应设计扩张角大于15度的变径管，能够进一步减少出口速压的损失。如果为弯头扩散器扩散角则应在45度为最佳[8]。在对通风网络进行设计时应以简单，能进行分区为主要原则，相较于统一通风系统分区通风系统不仅能够缩短风路的长度，还能够由各分区系统的主扇进行控制加强风流的稳定性。在设置通风阻力时应根据实际情况需要进行设置，如太高会造成通风困难，漏风等问题的增加，而阻力太低又会造成风流的不稳定，对于山区矿井或自然风压变化较大的矿井应避免阻力太低的问题[9]。另外，对低效风机进行节能技术的改造也能够有效的起到节能降耗的作用，比如，某金属矿山具有埋藏浅，矿体走向长度短的特征，矿体最长在1千米到2千米之间，矿体最短长度只有几百米，所以该金属矿山属于典型的低风压大风量的风机类型网络。但是该金属矿区选用的却是70B2，2BY系列的通风机，70B2，2BY系列的通风机属于高中压小流量类型的风机，这就会造成矿区电能的浪费，所以该金属矿区通过运用节能降耗技术，使得矿区内通风机的效率得到了有效的提升，并且减少了能量的损耗，比如，通过新型高效翼型扭曲叶轮代替气动性能差的旧式非扭曲叶轮；对于提供量比需求量大的风机用尺寸较小的叶轮代替；遇到风机的风量和风压供给都较大，但需求量较低的情况时，该金属矿山选择将叶片剪短以适应生产需求；对于风压偏高的风机该金属矿山通过减少叶片数目和叶片安装角的方法，达到降低风压的目的；为使风机的效率能够进一步提升，该金属矿山还通过将老式离心通风机叶轮平直板前盘改成圆弧形的前盘的方法，加大了风机的使用效率。因为风机在加工安装和运行的过程中会存在径向间隙，该金属矿区通过减小风机叶片和机壳的径向间隙的方法，提高了风机的运行效率，比如，地径向间隙的大小应以小于动叶片长度的1.5%为最佳，当叶轮直径在800毫米到1200毫米之间时，其径向间隙应在2毫米到6毫米之间，当叶轮直径在2000毫米到3000毫米之间时，其径向间隙应在3毫米到8毫米之间。如果电机的负载小于额定值的三分之一时，这就会造成电机效率和电气功率降低的问题，所以在电机的负载小于额定值的三分之一时应更换小容量电机，或将原电机绕组的接线改为星型接法，这样的改变方法相较于传统的三角形接法能够将励磁电流减小到原来的三分之一，将相电压降为三角形接法的三分之一[10]。
结语：
在矿山机电设备中应用节能降耗技术能够有效的加强企业效益，所以应不断扩大节能降耗技术的应用范围，组建专业的管理队伍，加强知识宣传和节能知识的教育，共同推进矿山机电设备节能降耗的目的。
参考文献：
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