煤矿电机系统节能改造的几个途径

1、煤矿电机系统节能改造的几个途径2011年第3期河北煤炭59煤矿电机系统节能改造的几个途径杜占义(中煤邯郸设计工程有限责任公司,河北邯郸056031)摘要:文章分析了煤矿电机系统节能改造的必要性,给出了推广高效节能设备,采用先进技术对现有设备升级改造及进一步加强节能管理等工作思路,并结合部分矿井改造实际,列举了节能改造的几个途径.关键词:机电设备;节能;变频;照明;改造中图分类号:TD609文献标识码:B文章编号:10071083(2011)03005903Theseveralto'energytransformationoftheeseveralwaystosavingenergytr

2、ansloOImecoalmineelectricalmachinerysystemDUZhan-yi我国部分煤矿开采时间长,由于历史条件限制,存在机电设备超期服役,设备老化,效率低,备,对拖动设备采用变频技术进行节能改造,推广高效节能灯具等一系列措施,可促进企业进一步节能降耗.1推广高效节能设备将企业中使用的S7及以前系列的变压器更新为sl1,S15系列非晶合金变压器,将矿用油浸式型合金材料,采用非晶合金制造的配电变压器具有低噪音,低损耗等特点,空载损耗较普通硅钢片制造S7,S9系列变压器下降7O%80%,负载损耗比s7,s9系列变压器下降20%30%.更新节能型变压器年节电量可按式(1)计

3、算.D=【(尸0旧一局新)+(尸K旧一尸K新)kh(1)式中h一变压器年运行小时数;尸0一变压器空载损耗;一变压器负载损耗;k一变压器负载率.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在运行的低效电机是节能工作的主要措施之一.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%.更新节能型电机年节电量可按式(2)计算.D=七P(1/x1日一1/x新)h(2)式中h一电机年运行小时数;k一电机负载率;尸一电机额定功率;刀一电机运行效率.活塞

4、式空压机在煤矿中仍有使用,活塞式空压机具有进,排气压力范围广等优点,但供风效率越,气流稳定,噪音小,维护量小,比活塞式空压机综合效率提高20%25%.空压机节能改造首先要将活塞式空压机更换为先进的离心式空压机或螺杆式空压机,同时优化压风管路系统,减少管路阻力,减少漏风量;其次对单台或多台空压机进行变频控制,根据管路压力调节设备输出功率,使设备制风量与实际用风量相匹配,减少设备启停次压机节电率在2O%以上.煤矿井下带式输送机采用顺煤流方向启动,设送机综保装置基础上配接无料延时停车传感器并进行集中监控,实现单台设备有煤开车,无煤停车的河北煤炭2011年第3期随机控制,可有效减少电机空运时间,避免运

5、输设中应用广泛,节电量可根据技改后电机减少的空运时间计算.煤矿井下采掘设备,运输设备功率因数一般在0.60.7,是造成井下电气系统功率因数过低的主补偿装置是提高井下配电系统功率因数,降低线路损耗的主要措施.2采用变频技术对现有设备进行升级改造煤矿老式提升机多采用绕线式电机转子串电阻调速的控制方式,该类提升机在部分矿井中仍有采用,其主要缺点有:大量电能消耗在转差电阻上,速度越低消耗的转差功率越大;控制系统复杂,故障率高;调速不连续,速度控制性能较差等.变频调速(或直流拖动)控制系统取消了调速电阻,具有节能,恒转矩提升,无级调速,电流冲击小等优点.采用变频技术(或直流拖动)对传统提升机进行改造,可

6、提高自动化水平和提升效副井提升机电机功率132kW,采用电机转子串电阻调速,加,减速时间占单次提升时间的60%.变频改造后,节省了提升机在加,减速段消耗在转子回路电阻上的能耗,根据实际运行情况测算,实际节电率约28%.传统的井下架线电机车多采用电阻调速方式,电能浪费严重,电机车故障率高,维护量大,技术传动,即采用直一交电牵引技术,将直流逆变为DTC直接转矩控制和变流技术可使机车牵引力大幅提升,并具有起动力矩大,操控方便,节能效果显着等优点,机车下坡时电机处于发电状态,还可(2X22kW)进行变频改造后,实际节电约30%,节能效果显着.目前,井下局扇多采用恒速满负荷运行方式,不能根据现场瓦斯情况

7、进行转速调节,存在很大的节能降耗空间.采用局扇变频调速装置,可根据瓦斯传感器实时检测巷道内相应位置瓦斯浓度的变化,自动调节局扇转速以调整送风量,在保障安全的前提下,减少电能消耗,延长局扇及风筒的使用寿命.对井下局扇采用变频技术进行改造,风机无需常年满负荷运行,可提高设备使用效率,降低设备电能损耗.在煤矿辅助生产系统中,风机,水泵是主要的耗电设备,这些负荷多数长期运行并经常处于变负荷状态,风量,水量调节多采用调整风叶,风门,闸门开度的调节方式.随着电力电子技术的发展,采用变频技术对风机,水泵控制系统进行改造成为节能的主要手段之一.3绿色照明煤矿绿色照明包括使用高效节能光源,节能照明控制设备及推广

8、太阳能灯具等.3.1井下照明推广隔爆LED灯,隔爆无极灯传统煤矿井下照明主要以隔爆白炽灯,荧光灯为主.由于井下环境差,电压波动大,灯具效率低爆LED灯,无极灯是近年推广的新型节能产品.隔爆LED灯具有照度高,工作电流小,发热量低,工作寿命长等优点,与荧光灯同样照度下,输入功率可大大降低,比荧光灯节电30%,使用寿命延长17倍.隔爆无极灯具有无灯丝,无电极,高效节能,工作电压宽,功率因数高等特点,比普通节能灯节电50%,平均寿命是普通荧光灯的25倍.上述灯具均是井下照明理想的更新换代产品,更新灯具节能量可按照新旧灯具实际使用功率差值乘以年运行时间计算.照明节电控制器是一种集电磁技术,智能化控制技

9、术,数据控制技术于一体的照明控制装置,通过可控和平缓的调节方式,使输出电压稳定在设定的范围之内,实现公共照明系统的工作电流与亮度需求的理想结合,达到优化照明配电系统和节能的目的,节电率可高达25%40%,可使灯具寿命延长34倍.将矿井工业场地大功率户外照明和道路照明改造为太阳能光伏灯具,同时配套使用智能时光控制2011年第3期河北煤炭61器根据时间和室外光线强弱自动开闭照明灯具,可节省大量照明电耗.室外照明灯具采用LED灯,矿井地面道路安装250W普通高压钠灯80套,灯具每天运行10h计算,采用太阳能灯具年可节电7.3万kW?h.水管道采取定期清洗除垢,扩管等措施,可增加管道有效利用面积,提高

10、管网效率,是排水系统节能多家煤矿采用,除垢率一般可达95%以上,管路效率可提高10%,节电率为10%30%.4加强节能管理5结语设置完善的计量系统是节能管理的重要措施.电机系统改造的同时,将用电设备相关参数远传至矿井调度中心及能源管理部门,形成计算机能量管理系统,全面掌握机电设备运行状况及能耗状况,及时对耗能指标进行分析并采取相应措施,可有效提高系统整体节能效果.加强机电设备管理及维护是节能工作的主要内容,对矿井通风,压风,排水等大型机电设备进行实时监测,管理和维护,减少管路跑冒漏堵,可收到一定的节能效果.如矿井排水系统长期运行,矿井水中含有的煤泥及难溶盐类在排水管道中形成结垢,使管道阻力增加

11、,结垢达到一定程度造成管路(上接第48页)(6)在非轴伸端轴承座里侧加碳刷架,碳刷一端与轴密贴,另一端通过35lnln2的铜导线接地,将轴电流引入大地.九龙矿主井电机通过上述处理,有效地解决了电机轴瓦磨损过快,使用寿命短,润滑油变黑,电机定转子间有电晕的不正常现象.3结语大型交流异步电动机变频供电时产生轴电压和轴电流,轴电流会使电机轴承很快失效,大大缩短轴承使用寿命.在选用变频供电时,应考虑选用相应变频电机.如只是电控改造,考虑成本问题,不更换电机,使用原有普通电机,也必须考虑到轴电流的危害和防治.对较小的轴电流,可以适当增大电机气隙和选用专用润滑剂;另外,增加轴承的电节能是一项系统工程,涉及

12、面广,工作量大,煤矿节能方法和节能途径有很多,在此仅提出了几运行工况,项目投资,改造后产生的经济效益等因素综合考虑.在做好技术性工作的同时,煤炭企业还需加强节能制度建设,强化目标责任制,加大节能宣传,教育以及培训力度,提高企业做好节能工作的自觉性和主动性,从管理层面做好节能保障工作.作者简介:杜占义(1968一),男,河北冀州人,高级工程师,中煤邯郸设计工程有限责任公司从事电气设计工作.(收稿El期:2011一O407;编辑:毛志国)气绝缘或者将电机轴通过电刷接地,可以有效解决轴承损坏问题;对过高轴电压,应设法隔断轴电流的回路,如采用陶瓷滚子轴承或轴承外表面覆塑料绝缘层膜技术,采用顶起润滑油泵技术,同时在逆变器输出端增加滤波环节,降低脉冲电压du/dt也是