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影响矿用机械能耗的因素及改造处理

时间：2022-08-18 15:31:38 理工综合论文我要投稿

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影响矿用机械能耗的因素及改造处理

因对机械设备操控规范要求的掌控有限，诸多机械设备在使用时出现了能耗系数增加的问题。若不及时处理则会制约设备机械性能的正常发挥，应在掌握影响机械能耗因素的基础上，提出切实可行的改造方案。

　　一、常见矿用机械及其功能

　　与早期煤炭生产相比，现代煤炭科技取得了优异的发展成就，不仅表现于采煤工艺流程的优化改进，也体现在了各种机械设备的普及应用。结合国内矿场作业的具体情况，常见的矿用机械包括采矿机械、选矿机械等两大类，具体情况如下：

　　1、采矿机械。此类机械设备主要从事矿区的采掘与生产工作，帮助采矿人员对原煤层进行挖掘处理，减小了人工操作的难度。当前，采矿机械主要有采掘机械、掘进机械等，每种机械都有其特殊的使用功能。采掘机可用于露天或井下煤矿的开采生产，对矿石层钻井处理以采掘出煤资源；掘进机是根据矿岩石破碎处理的需要，利用高强度刀具的轴向力实施碾压，破碎矿石后由运输机输送至下一道工序；两类采矿机械都具有较高的使用功能。

　　2、选矿机械。当原煤被采掘出来之后，还需经过多道工序处理才能产出成品，控制选矿环节是煤产品质量的重要保证。常用的选矿机械有跳汰机、离心选矿机、振动筛、浮选机等，可根据物理学原理选择不同的选矿方式。例如，振动筛利用振子激振产生的动力学作用，对煤炭碎石进一步筛选；浮选机则利用浮选药剂对细粒矿物进行筛选，将优质原煤从矿石中筛选出来。无论是哪一种选煤机，都是为了对原煤炭进行细化处理，以提高煤炭的质量系数。

　　二、影响矿用机械能耗的相关因素

　　企业在拟定煤炭采掘方案中，也发现机械设备在使用阶段存在着明显的能耗问题，影响了设备作业效率的进一步提升。能耗指标上升是极为不利的，不仅增加了设备本身的工作荷载，也造成机械生产成本的增多，长期下去会影响到最终的经济收益。笔者认为，影响矿用机械能耗系数的因素复杂多样，如图1。

　　1、配型因素。现有采煤生产主要分为露天、井内等两种方式，不同矿床对于煤炭机械设备的应用要求也不一样，这也是影响矿用机械能耗的主要原因。原则上来说，矿用机械设备应做到“选型合理”的要求，以控制机械设备运转速率在有效范围内。若设备选型不合理往往会增加机械设备的能耗量，例如，大矿床选用小型采掘设备，小矿床选用大型采掘设备，两种错误配型方式增大了设备的能耗系数，这些都会增加设备电动机的能耗量。

　　图1 影响能耗的因素

　　2、操作因素。生产人员控制机械设备的方式不科学，对矿用机械设备内外部结构带来了较大的耗损问题。从内部结构分析，机械设备在运转过程中的能量耗损过大，机械系统内控制元件的磨损系数上升，约束了零配件运转的效率；从外部结构分析，电气控制系统调度速率不佳，线路内电能传输的电阻率较高，降低了线路输电的有效利用率。煤炭企业长期注重于生产收益的控制，对采煤人员专业培训不足是操作失误的主要原因。

　　3、检修因素。随着社会经济产业的快速发展，煤炭生产机械化是行业发展的必然趋势，矿用机械极大地改善了设备的生产效率。但是，由于市场对煤炭资源需求量的持续增多，机械设备运行承当的荷载量也不断增加，进而增加了设备的故障发生系数[1]。煤炭企业经注重于矿区生产流程的管理，对采煤机、采掘机、运输机、液压支架等设备故障的检修力度不足，部分机械出现了老化现象，设备运行故障率高而增大了能量的耗损率。

　　三、机械控制系统进行节能改造

　　机械系统是对矿用设备内部传动组织的控制，各个机械装置或零件组合而成的控制系统。为了节约机械系统作业的能耗量，应采用自动本文由论文联盟http://www.LWlM.cOM收集整理化控制技术进行改造，保证设备在相对稳定的状态下运行，提高机械设备的运算速率，降低了电动机等主控装置的能耗系数。从机械系统进行节能改造，应采用的技术包括：

　　1、机械技术。机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

　　2、系统技术。系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元。矿用机械改造中，可选用接口技术对系统执行调度命令，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证[2]。

　　3、传感技术。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高，如图2。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

　　图2 无线传感技术

　　四、电气控制系统进行节能改造

　　电气系统主要负责用电环节的控制，对其应用功能加以改造可降低电气故障的发生率，进而实现节能降耗的目标。电气系统改造应注重控制功能、保护功能、监视功能等方面的改良，选用高精密控制装置进行调度。

　　1、控制功能。高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。

　　2、保护功能。电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流（或电压）会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整的保护设备[3]。例如，采煤机内接线路优化中，设置电子保护器以加快设备功能的优化，进而节约了运行时的能耗量。

　　3、监视功能。电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行电气监视[4]。现代矿用机械开始选用智能控制器作为辅助，帮助采煤人员监视机械设备的工作状态，进而实现了安全监控、能耗监控等诸多目标。

　　结论

　　新型机械设备及其技术的推广使用，加快了我国煤炭产业收益的持续增长，这充分说明了机械化生产对煤矿采掘的指导作用。煤炭企业应注重影响机械设备能耗因素的分析，及时拟定切实科学的设备改造方案，进而达到节能降耗的生产目的。只有充分发挥采矿机械、选矿机械的作用，才能全面保障矿用机械设备的应用价值。

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