新建煤矿采煤生产系统电能损耗分析

姚雪松

（七台河精煤集团公司新建煤矿，黑龙江 七台河 154600）

1 矿井采煤生产系统概述

煤矿企业和其他企业一样，也有很多生产系统，而且每个生产系统在运行的可靠性方面比其他企业要求更严格。只有各个生产系统正常运行，才能保证煤矿井下安全生产。

采煤生产系统的电气设备工作环境较为恶劣（作业空间存在瓦斯、空气潮湿、煤尘粉尘含量大等）。由于采煤工作面工作空间狭窄，采煤机、液压支架、刮板输送机等电气设备移动频繁，设备电动机容量较大，并且长时间运行导致负荷变化率大，故对采煤系统供电的冲击影响较大。这就要求供电系统做到以下3点：（1）容量大，供电安全系数高、可靠性强；（2）大型电气设备采用隔爆型或本质安全性；（3）电动机启动电流小、启动力矩大、过负载能力强、功率因数高等。

2 矿山电力负荷级别的划分及矿井电气设备特点

2.1 矿山电力负荷级别的划分

矿山电力负荷根据突然中断供电后造成的后果不同，分为一级负荷，二级负荷和三级负荷。

一级负荷：因中断供电造成人身伤亡或重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、重点企业的连续生产过程被打乱需要很长时间才能恢复，从而给国民经济造成巨大损失者，属于一级负荷。如主通风机、井下排水泵、井口提升机等。

二级负荷：因中断供电造成主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复，从而给国民经济造成较大损失者，属于二级负荷。如压风机、采煤机组、采取变电所等[1]。

三级负荷：不属于一级负荷和二级负荷者，均为三级负荷。如办公用电、宿舍照明等。

2.2 矿井电气设备特点

电气防爆：煤矿井下环境较为恶劣，常常伴有瓦斯和粉尘，当其浓度达到爆炸极限时，伴随着电气设备产生的危险电弧、电火花或者是高温就会发生爆炸和燃烧。因此煤矿井下的大型电气设备必须是防爆型电气设备，并且在发生意外情况时，能及时切断故障部分电源，确保人员、矿井和设备的安全。

防护性能好：井下空气潮湿，相对湿度在90%～95%以上，并且还伴随着瓦斯、一氧化碳等易燃易爆气体；硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体。因此，井下大型电气设备要具有防潮、防毒、防腐等防护措施[2]。

电网电压波动适应能力强：井上电网电压的波动范围一般为90%～110%，而井下电网电压的波动范围则可达75%～110%。因此，井下大型电气设备使适应电网电压波动的能力要强。

过载能力强：采煤机、掘进机、通风机等电气设备的起动工序繁琐，并且井下的机电硐室及供电线路所在巷道温度较高。因此，电气设备要有足够的过载能力，保证设备的正常运转。

3 矿井采煤生产系统用电特点

煤矿是综合性大企业，开采机械化水平较高，并且要求其不间断供电。其用电特点分为直接生产、地面辅助生产单位、选煤厂加工利用、生活及其它照明用电。原煤从煤层中采落下来，经过刮板输送机、转载机、破碎机、胶带输送机及提升机等电气设备的连续运输，由井下移至地面，并伴随着通风、排水、压风等环节，耗电量相当巨大[4]。并且这些设备分布较广，利用率、负荷率、电能效率一般较低。采煤生产系统电能效率和用电量所占比例，如表2-1所示。

表2-1 矿井各生产系统电能效率及用电比例

煤炭生产的基本生产用电量约占总用电量的93%～95%，辅助用电量仅占5%～7%。煤矿用电负荷波动范围较大，不同的矿井，不同的开采水平和开采方式，不用的提升运输环节以及设备型号，均会使负荷变化很大。

掌握矿井电力负荷的特点及变化规律是拟定各种节电措施的基本依据。对于两班半采煤、半班检修的矿井，在采煤班次大部分生产机械都会开动，用电量较高，而检修班次只有保安用电和其他辅助用电，因而用电量较低，其日负荷曲线如图2-1所示。

图2-1 两班半采煤、半班检修矿井的日负荷曲线

对于年内正常生产的矿井，其年负荷曲线如图2-2所示。由图知，矿井在4～6月份用电量最低，7月份后由于雨水增多排水量增大，负荷开始增加，而10月份以后到第二年3月份，由于地面水渗入井下增加了排水量，同时地面采暖用电和照明用电的增加，形成的全年用电的高峰期。

图2-2 矿井年负荷曲线

4 矿井采煤生产系统电能损耗分析

煤炭行业规模500万吨以上矿井，平均每百万吨产量的装机功率达5000kw，运行装机功率达3250Kw以上。这说明矿井高电能消耗主要集中在煤矿主要机电设备上，如通风、排水、提升和长运距大功率的输送设备等。这些大型机电设备分布广泛，用电负荷变化频繁，设备负载率、利用率都偏低，并且煤矿设备大多都比较陈旧，效率低、能耗高、空载率高、运行方式不合理，而且煤炭生产主要是通过电能转变成机械能，经过一系列运输，提升机械把煤炭从地下运输到地面上来，这样就造成电能的大量浪费、无功电耗比例高，因而整体行业能耗过大，浪费严重。由于行业整体节能技术与设备的落后，煤炭行业成为既是产能大户又是耗能大户。因此，矿井采煤生产系统电能损耗的原因是多形式、多变化的。

[1]李伟.浅谈煤矿节电途径 [J].煤炭技术，2005，(10).89-100.

[2]任慧，贾明清.煤矿节电技术及管理[J].煤矿安全，1999，(08).67-69.

[3]任志强，赵泽民.浅谈煤矿节电[J].矿山机械，2002，(05).134-136.

[4]郝国珮.煤炭企业节电的意义[J].科技情报开发与经济，2005，(02).36-38.

[5]杨世珍.对煤矿主要节电途径的探讨[J].同煤科技，2002，(04).65-66.