论文部分内容阅读
摘 要：随着我国工业化建设进程的加快以及工业体系的推進，工业生产过程中对于能源的消耗也在迅速增加，与此同时，也对生态环境造成了严重的影响，基于此，我国积极倡导节能减排。在这样的背景下，节能减排技术大量涌现，并在我国各行各业中得到了广泛的推广应用，其中也包括煤矿行业，煤矿是一种不可再生资源，在煤矿行业中应用节能技术显得更为重要。在煤矿的生产、运行过程中，对电能资源的消耗相对来说较为严重。基于此，本篇论文中，笔者主要对煤矿电气自动化节能设计的思路进行了简要分析，以供同行参考。
关键词：煤矿；电气自动化；节能设计；设计思路
我国拥有众多大型煤矿，这些煤矿对电能的消耗相对来说较为严重，在节能环保理念越来越深入人心的当今时代下，如何在煤矿生产、管理以及运行的过程中，实现节能、减排，这不仅是现阶段煤矿企业面临的一大重点问题，也是广大群众普遍关注的焦点。电气自动化节能技术是一种新兴的节能技术，为煤矿的节能问题指出了发展方向，加强对煤矿电气自动化节能设计思路的研究，有重要的意义。
1 煤矿电气自动化节能设计应当遵循的基本原则
1）经济性原则。对于一个企业来说，创造经济效益是其进行生产、经营的最终目标，煤矿企业也不例外。因此，经济性原则是煤矿电气自动化节能设计过程中应当遵循的一项最基本的原则，也就是说，不能因为追求节能、减排效果，而盲目开展投资，在倡导节能的同时，也要兼顾回收效益。2）技术性原则。煤矿电气自动化节能设计过程中，应尽可能多地利用目前最新的技术，以便于事半功倍地实现煤矿节能、减排的目标。如在选择自动化设备时，也要考虑其技术含量。3）功能性原则。煤矿电气自动化节能设计过程中，应充分考虑生产用电需求，不能只注重节能，而忽略照明设备的正常功能、生产设备的正常功能。也就是说，必须在满足煤矿正常生产需求的前提下，才能进行电气自动化节能设计。
2 煤矿电气自动化节能设计思路解析
2.1 减少电气传输过程中的电能消耗
为了使煤矿日常生产中对电能这一重要资源所造成的消耗、损耗得到切实有效的降低，就必须降低电气传输过程中所产生的电能消耗问题，实现供电负荷的减少，最终实现总电耗的减少。在电能传输中，一般情况下，导线的电阻也会产生一定的电能，从而出现消耗功率的现象，使煤矿生产的供电电流处于不稳定状态。基于这样的现象，为了有效减少传输过程中的电能消耗、损耗，就要使导线的电阻降低。根据物理学中电阻的公式 R=ρL/S （ρ=电阻率，L=导线长度，S=导线的横截面积），可以知道，导线的电阻与电阻率和长度成正比，与横截面积成反比[ 1 ]。基于这样的原因，为实现导线电阻的有效降低，就可以从导线横截面积、导线长度、电阻率入手：1）由于导线的电阻与导线横截面积成反比，因此，要想得到较低的电阻，在对导线进行选择的时候，应当尽可能地选择横截面积相对来说较大的导线；2）由于导线的电阻与导线长度成正比，因此，要想得到较低的电阻，在设计传输线路、进行布线时，应当尽可能地利用直线布线方法，避免复杂的、弯曲的线路，最大限度地使导线的长度缩短；3）由于导线的电阻与电阻率成正比，因此，要想得到较低的电阻，在选择电能传输导线时，应当尽量选择电阻率相对来说较小的导线；4）此外，应尽可能地使供电设备、负荷间的距离缩短，从本质上来说，这也是使导线传输长度缩短。
2.2 变压器的合理选择
在煤矿的生产过程中，变压器在电能进行传输时承担着升降电压、匹配阻抗的作用，基于这样的原因，为实现煤矿的节能，必须合理选择变压器。在选择变压器时，需要考虑下面两点：第一，尽量选择功率相对来说较小的变压器，以降低变压器的传输损失、功率损耗；第二，尽量选择单相自动补偿、三相四线制的变压器，之所以选择这种变压器是因为其能够良好地平衡负荷，从而能够使电流在电能的传输过程中始终保持在平衡状态，最终实现变压器电能消耗的降低。
2.3应用无功补偿设备
电气自动化系统之中，主要有有功功率、无功功率两种功率。在电能的传输过程中，无功功率占的比例相对来说比较大，因此，实际进行电气自动化节能设计的过程中，应选择无功补偿设备，补偿无功功率造成的电能消耗。一般情况下，选择无功补偿设备需注意以下几点：第一，应参照实际运行参数进行合理选择，与此同时，也要考虑容量、电压等级、功率因数、供电系统的具体情况等进行来对无功补偿设备进行选择；第二，需要对无功补偿设备具有的投切方式进行合理选择，选择投切方式的时候，参考无功功率投切参数的物理量进行选择，不仅适用范围广、准确系数高，还可以有效预防倒送、振荡；第三，参考煤矿供电系统的具体情况进行选择，选择无功补偿设备时会受到很多因素的影响，如补偿位置、负荷情况、补偿线路等，以负荷情况为例，负荷情况不同，补偿手段也会相应的有所不同，在负荷情况较小时，无功补偿设备也要选择静态的，在负荷情况较大时，无功补偿设备也要选择动态的，以实际情况为根据进行合理搭配，从而能够有效降低供电电能损耗[ 2 ]；第四，对无功补偿设备进行就地安装，从而实现就地补偿，有效降低了电能消耗，实现了节能。
2.4 选择有源滤波器
煤矿日常运行过程中，应用了诸多先进的技术，这样的情况下，电气设备数量，如变频器、增整流器等不断增加，这就导致很多谐波的产生，这些谐波均会在一定程度上损害供电设备，最终使电能传输效率、供电设备的可靠性降低，不仅在很大程度上增加了电能损耗，与此同时，也对供电质量造成了严重的影响。供电设备处于工作状态时，产生的谐波还会对电网中的电压造成影响，造成电流不稳定，最终会对设备的正常运行造成影响[ 3 ]。应用有源滤波器之后，不仅可以起到有效抑制谐波的作用，还有利于补偿无功。此外，有源滤波器的滤波功能相对来说比较强，若对有源滤波器进行并联，能够消除电流谐波，这就有利于确保安全；若对有源滤波器进行串联，能够消除电压谐波。基于这样的原因，有源滤波器的使用，不仅能够有效降低电网系统的运行风险，还可以消除谐波所造成的危害，也有利于改善电网系统的运行环境，确保供电设备安全。
2.5 选择应用高效光源
在煤矿之中的生产过程中，各种厂房、车间以及矿井下的巷道均需应用众多照明装置。基于此，煤矿电气自动化节能设计过程中，需要加强在照明装置方面的节能设计。应用有节能效果的照明灯，既可以有效实现节能目的，还有利于提高员工的节能意识。而在煤矿生产过程中，使用高效光源这种新型的节能照明产品，是一个有效方法，相比较于普通光源，高效光源具有耐用、亮度高等一系列优点，可以对煤矿照明装置的节能设计起到非常大的帮助。[ 4 ]
3 结语
综上所述，在节能环保理念越来越深入人心的当今时代下，加强对煤矿电气自动化节能设计的研究具有重要的意义。本人认为煤矿电气自动化节能设计的思路主要包括减少电气传输过程中的电能消耗，合理选择变压器，应用无功补偿设备、有源滤波器以及高效光源等。
参考文献：
[1] 崔丽江.煤矿电气自动化节能设计思路解析[J].山西煤炭管理干部学院学报，2015，03：43-45.
[2]曹亚红.煤矿电气设备节能技术探究[J].能源与节能，2016，01：92-93.
[3] 许泽.煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路[J].现代制造技术与装备，2016，04：160+175.
[4] 沙春，罗霁.电气自动化结构与煤矿建筑设计解析[J].煤炭技术，2013，11：156-157.
关键词：煤矿；电气自动化；节能设计；设计思路
我国拥有众多大型煤矿，这些煤矿对电能的消耗相对来说较为严重，在节能环保理念越来越深入人心的当今时代下，如何在煤矿生产、管理以及运行的过程中，实现节能、减排，这不仅是现阶段煤矿企业面临的一大重点问题，也是广大群众普遍关注的焦点。电气自动化节能技术是一种新兴的节能技术，为煤矿的节能问题指出了发展方向，加强对煤矿电气自动化节能设计思路的研究，有重要的意义。
1 煤矿电气自动化节能设计应当遵循的基本原则
1）经济性原则。对于一个企业来说，创造经济效益是其进行生产、经营的最终目标，煤矿企业也不例外。因此，经济性原则是煤矿电气自动化节能设计过程中应当遵循的一项最基本的原则，也就是说，不能因为追求节能、减排效果，而盲目开展投资，在倡导节能的同时，也要兼顾回收效益。2）技术性原则。煤矿电气自动化节能设计过程中，应尽可能多地利用目前最新的技术，以便于事半功倍地实现煤矿节能、减排的目标。如在选择自动化设备时，也要考虑其技术含量。3）功能性原则。煤矿电气自动化节能设计过程中，应充分考虑生产用电需求，不能只注重节能，而忽略照明设备的正常功能、生产设备的正常功能。也就是说，必须在满足煤矿正常生产需求的前提下，才能进行电气自动化节能设计。
2 煤矿电气自动化节能设计思路解析
2.1 减少电气传输过程中的电能消耗
为了使煤矿日常生产中对电能这一重要资源所造成的消耗、损耗得到切实有效的降低，就必须降低电气传输过程中所产生的电能消耗问题，实现供电负荷的减少，最终实现总电耗的减少。在电能传输中，一般情况下，导线的电阻也会产生一定的电能，从而出现消耗功率的现象，使煤矿生产的供电电流处于不稳定状态。基于这样的现象，为了有效减少传输过程中的电能消耗、损耗，就要使导线的电阻降低。根据物理学中电阻的公式 R=ρL/S （ρ=电阻率，L=导线长度，S=导线的横截面积），可以知道，导线的电阻与电阻率和长度成正比，与横截面积成反比[ 1 ]。基于这样的原因，为实现导线电阻的有效降低，就可以从导线横截面积、导线长度、电阻率入手：1）由于导线的电阻与导线横截面积成反比，因此，要想得到较低的电阻，在对导线进行选择的时候，应当尽可能地选择横截面积相对来说较大的导线；2）由于导线的电阻与导线长度成正比，因此，要想得到较低的电阻，在设计传输线路、进行布线时，应当尽可能地利用直线布线方法，避免复杂的、弯曲的线路，最大限度地使导线的长度缩短；3）由于导线的电阻与电阻率成正比，因此，要想得到较低的电阻，在选择电能传输导线时，应当尽量选择电阻率相对来说较小的导线；4）此外，应尽可能地使供电设备、负荷间的距离缩短，从本质上来说，这也是使导线传输长度缩短。
2.2 变压器的合理选择
在煤矿的生产过程中，变压器在电能进行传输时承担着升降电压、匹配阻抗的作用，基于这样的原因，为实现煤矿的节能，必须合理选择变压器。在选择变压器时，需要考虑下面两点：第一，尽量选择功率相对来说较小的变压器，以降低变压器的传输损失、功率损耗；第二，尽量选择单相自动补偿、三相四线制的变压器，之所以选择这种变压器是因为其能够良好地平衡负荷，从而能够使电流在电能的传输过程中始终保持在平衡状态，最终实现变压器电能消耗的降低。
2.3应用无功补偿设备
电气自动化系统之中，主要有有功功率、无功功率两种功率。在电能的传输过程中，无功功率占的比例相对来说比较大，因此，实际进行电气自动化节能设计的过程中，应选择无功补偿设备，补偿无功功率造成的电能消耗。一般情况下，选择无功补偿设备需注意以下几点：第一，应参照实际运行参数进行合理选择，与此同时，也要考虑容量、电压等级、功率因数、供电系统的具体情况等进行来对无功补偿设备进行选择；第二，需要对无功补偿设备具有的投切方式进行合理选择，选择投切方式的时候，参考无功功率投切参数的物理量进行选择，不仅适用范围广、准确系数高，还可以有效预防倒送、振荡；第三，参考煤矿供电系统的具体情况进行选择，选择无功补偿设备时会受到很多因素的影响，如补偿位置、负荷情况、补偿线路等，以负荷情况为例，负荷情况不同，补偿手段也会相应的有所不同，在负荷情况较小时，无功补偿设备也要选择静态的，在负荷情况较大时，无功补偿设备也要选择动态的，以实际情况为根据进行合理搭配，从而能够有效降低供电电能损耗[ 2 ]；第四，对无功补偿设备进行就地安装，从而实现就地补偿，有效降低了电能消耗，实现了节能。
2.4 选择有源滤波器
煤矿日常运行过程中，应用了诸多先进的技术，这样的情况下，电气设备数量，如变频器、增整流器等不断增加，这就导致很多谐波的产生，这些谐波均会在一定程度上损害供电设备，最终使电能传输效率、供电设备的可靠性降低，不仅在很大程度上增加了电能损耗，与此同时，也对供电质量造成了严重的影响。供电设备处于工作状态时，产生的谐波还会对电网中的电压造成影响，造成电流不稳定，最终会对设备的正常运行造成影响[ 3 ]。应用有源滤波器之后，不仅可以起到有效抑制谐波的作用，还有利于补偿无功。此外，有源滤波器的滤波功能相对来说比较强，若对有源滤波器进行并联，能够消除电流谐波，这就有利于确保安全；若对有源滤波器进行串联，能够消除电压谐波。基于这样的原因，有源滤波器的使用，不仅能够有效降低电网系统的运行风险，还可以消除谐波所造成的危害，也有利于改善电网系统的运行环境，确保供电设备安全。
2.5 选择应用高效光源
在煤矿之中的生产过程中，各种厂房、车间以及矿井下的巷道均需应用众多照明装置。基于此，煤矿电气自动化节能设计过程中，需要加强在照明装置方面的节能设计。应用有节能效果的照明灯，既可以有效实现节能目的，还有利于提高员工的节能意识。而在煤矿生产过程中，使用高效光源这种新型的节能照明产品，是一个有效方法，相比较于普通光源，高效光源具有耐用、亮度高等一系列优点，可以对煤矿照明装置的节能设计起到非常大的帮助。[ 4 ]
3 结语
综上所述，在节能环保理念越来越深入人心的当今时代下，加强对煤矿电气自动化节能设计的研究具有重要的意义。本人认为煤矿电气自动化节能设计的思路主要包括减少电气传输过程中的电能消耗，合理选择变压器，应用无功补偿设备、有源滤波器以及高效光源等。
参考文献：
[1] 崔丽江.煤矿电气自动化节能设计思路解析[J].山西煤炭管理干部学院学报，2015，03：43-45.
[2]曹亚红.煤矿电气设备节能技术探究[J].能源与节能，2016，01：92-93.
[3] 许泽.煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路[J].现代制造技术与装备，2016，04：160+175.
[4] 沙春，罗霁.电气自动化结构与煤矿建筑设计解析[J].煤炭技术，2013，11：156-157.