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影響礦用機(jī)械能耗的因素及改造處理
因?qū)C(jī)械設(shè)備操控規(guī)范要求的掌控有限，諸多機(jī)械設(shè)備在使用時出現(xiàn)了能耗系數(shù)增加的問題。若不及時處理則會制約設(shè)備機(jī)械性能的正常發(fā)揮，應(yīng)在掌握影響機(jī)械能耗因素的基礎(chǔ)上，提出切實可行的改造方案。一、常見礦用機(jī)械及其功能
與早期煤炭生產(chǎn)相比，現(xiàn)代煤炭科技取得了優(yōu)異的發(fā)展成就，不僅表現(xiàn)于采煤工藝流程的優(yōu)化改進(jìn)，也體現(xiàn)在了各種機(jī)械設(shè)備的普及應(yīng)用。結(jié)合國內(nèi)礦場作業(yè)的具體情況，常見的礦用機(jī)械包括采礦機(jī)械、選礦機(jī)械等兩大類，具體情況如下：
1、采礦機(jī)械。此類機(jī)械設(shè)備主要從事礦區(qū)的采掘與生產(chǎn)工作，幫助采礦人員對原煤層進(jìn)行挖掘處理，減小了人工操作的難度。當(dāng)前，采礦機(jī)械主要有采掘機(jī)械、掘進(jìn)機(jī)械等，每種機(jī)械都有其特殊的使用功能。采掘機(jī)可用于露天或井下煤礦的開采生產(chǎn)，對礦石層鉆井處理以采掘出煤資源；掘進(jìn)機(jī)是根據(jù)礦巖石破碎處理的需要，利用高強(qiáng)度刀具的軸向力實施碾壓，破碎礦石后由運輸機(jī)輸送至下一道工序；兩類采礦機(jī)械都具有較高的使用功能。
2、選礦機(jī)械。當(dāng)原煤被采掘出來之后，還需經(jīng)過多道工序處理才能產(chǎn)出成品，控制選礦環(huán)節(jié)是煤產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。常用的選礦機(jī)械有跳汰機(jī)、離心選礦機(jī)、振動篩、浮選機(jī)等，可根據(jù)物理學(xué)原理選擇不同的選礦方式。例如，振動篩利用振子激振產(chǎn)生的動力學(xué)作用，對煤炭碎石進(jìn)一步篩選；浮選機(jī)則利用浮選藥劑對細(xì)粒礦物進(jìn)行篩選，將優(yōu)質(zhì)原煤從礦石中篩選出來。無論是哪一種選煤機(jī)，都是為了對原煤炭進(jìn)行細(xì)化處理，以提高煤炭的質(zhì)量系數(shù)。
二、影響礦用機(jī)械能耗的相關(guān)因素
企業(yè)在擬定煤炭采掘方案中，也發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備在使用階段存在著明顯的能耗問題，影響了設(shè)備作業(yè)效率的進(jìn)一步提升。能耗指標(biāo)上升是極為不利的，不僅增加了設(shè)備本身的工作荷載，也造成機(jī)械生產(chǎn)成本的增多，長期下去會影響到最終的經(jīng)濟(jì)收益。筆者認(rèn)為，影響礦用機(jī)械能耗系數(shù)的因素復(fù)雜多樣，如圖1。
1、配型因素�，F(xiàn)有采煤生產(chǎn)主要分為露天、井內(nèi)等兩種方式，不同礦床對于煤炭機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用要求也不一樣，這也是影響礦用機(jī)械能耗的主要原因。原則上來說，礦用機(jī)械設(shè)備應(yīng)做到“選型合理”的要求，以控制機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)速率在有效范圍內(nèi)。若設(shè)備選型不合理往往會增加機(jī)械設(shè)備的能耗量，例如，大礦床選用小型采掘設(shè)備，小礦床選用大型采掘設(shè)備，兩種錯誤配型方式增大了設(shè)備的能耗系數(shù)，這些都會增加設(shè)備電動機(jī)的能耗量。
圖1 影響能耗的因素
2、操作因素。生產(chǎn)人員控制機(jī)械設(shè)備的方式不科學(xué)，對礦用機(jī)械設(shè)備內(nèi)外部結(jié)構(gòu)帶來了較大的耗損問題。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，機(jī)械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中的能量耗損過大，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)控制元件的磨損系數(shù)上升，約束了零配件運轉(zhuǎn)的效率；從外部結(jié)構(gòu)分析，電氣控制系統(tǒng)調(diào)度速率不佳，線路內(nèi)電能傳輸?shù)碾娮杪瘦^高，降低了線路輸電的有效利用率。煤炭企業(yè)長期注重于生產(chǎn)收益的控制，對采煤人員專業(yè)培訓(xùn)不足是操作失誤的主要原因。
3、檢修因素。隨著社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，煤炭生產(chǎn)機(jī)械化是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，礦用機(jī)械極大地改善了設(shè)備的生產(chǎn)效率。但是，由于市場對煤炭資源需求量的持續(xù)增多，機(jī)械設(shè)備運行承當(dāng)?shù)暮奢d量也不斷增加，進(jìn)而增加了設(shè)備的故障發(fā)生系數(shù)[1]。煤炭企業(yè)經(jīng)注重于礦區(qū)生產(chǎn)流程的管理，對采煤機(jī)、采掘機(jī)、運輸機(jī)、液壓支架等設(shè)備故障的檢修力度不足，部分機(jī)械出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，設(shè)備運行故障率高而增大了能量的耗損率。
三、機(jī)械控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造
機(jī)械系統(tǒng)是對礦用設(shè)備內(nèi)部傳動組織的控制，各個機(jī)械裝置或零件組合而成的控制系統(tǒng)。為了節(jié)約機(jī)械系統(tǒng)作業(yè)的能耗量，應(yīng)采用自動本文由論文聯(lián)盟http://www.LWlM.cOM收集整理化控制技術(shù)進(jìn)行改造，保證設(shè)備在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下運行，提高機(jī)械設(shè)備的運算速率，降低了電動機(jī)等主控裝置的能耗系數(shù)。從機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，應(yīng)采用的技術(shù)包括：
1、機(jī)械技術(shù)。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計算機(jī)輔助技術(shù)，同時其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機(jī)信息處理技術(shù)。
2、系統(tǒng)技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元。礦用機(jī)械改造中，可選用接口技術(shù)對系統(tǒng)執(zhí)行調(diào)度命令，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證[2]。
3、傳感技術(shù)。傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動化程序就越高，如圖2�，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。
圖2 無線傳感技術(shù)
四、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造
電氣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)用電環(huán)節(jié)的控制，對其應(yīng)用功能加以改造可降低電氣故障的發(fā)生率，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。電氣系統(tǒng)改造應(yīng)注重控制功能、保護(hù)功能、監(jiān)視功能等方面的改良，選用高精密控制裝置進(jìn)行調(diào)度。
1、控制功能。高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積是很大的，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘，特別是當(dāng)設(shè)備出了故障時，需要開關(guān)自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設(shè)備，對供電設(shè)備進(jìn)行自動控制。
2、保護(hù)功能。電氣設(shè)備與線路在運行過程中會發(fā)生故障，電流（或電壓）會超過設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號并對設(shè)備和線路進(jìn)行自動調(diào)整的保護(hù)設(shè)備[3]。例如，采煤機(jī)內(nèi)接線路優(yōu)化中，設(shè)置電子保護(hù)器以加快設(shè)備功能的優(yōu)化，進(jìn)而節(jié)約了運行時的能耗量。
3、監(jiān)視功能。電是眼睛看不見的，一臺設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設(shè)置各種視聽信號，如燈光和音響等，對一次設(shè)備進(jìn)行電氣監(jiān)視[4]。現(xiàn)代礦用機(jī)械開始選用智能控制器作為輔助，幫助采煤人員監(jiān)視機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)了安全監(jiān)控、能耗監(jiān)控等諸多目標(biāo)。
結(jié)論
新型機(jī)械設(shè)備及其技術(shù)的推廣使用，加快了我國煤炭產(chǎn)業(yè)收益的持續(xù)增長，這充分說明了機(jī)械化生產(chǎn)對煤礦采掘的指導(dǎo)作用。煤炭企業(yè)應(yīng)注重影響機(jī)械設(shè)備能耗因素的分析，及時擬定切實科學(xué)的設(shè)備改造方案，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能降耗的生產(chǎn)目的。只有充分發(fā)揮采礦機(jī)械、選礦機(jī)械的作用，才能全面保障礦用機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用價值。
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