基于机电节能的煤矿机电设备优化设计

张新东

摘 要：当前，随着矿山企业开采深度的逐渐增加，对矿井机电设备应用提出了更高的要求，这就需要矿山企业不断优化煤矿机电应用，从设计源头入手，既要满足矿山开采要求，又要满足节电节能要求，这就为煤矿企业机电设计部门提出了新的课题。文章以矿山优化煤矿机电设备为例，讨论如何通过优化煤矿机电设备设计实现机电节能。

关键词：设计优化;机电设备;节能理论;性能高效

中图分类号：TD40;TD60 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）03-022-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.010

矿山企业在优化机电设备设计的过程中，要将设计理念融入智能化发展之中，只有在机电设计过程中全面实现数字调控、网络控制、局域信息融合等，才能实现机电设备智能调控，才能达到机电节能的目标。矿井机电设备多数处在环境特点复杂的施工环节，因此要求在优化矿山机电设计时，要完善机电设备运行定位系统及信息通信系统，构建完善的机电设计智能系统。若想完成智能系统对机电设备应用技术的不断优化，就需要矿井根据实际需求，完善机电设备设计标准，保障机电设备节能安全。

1 机电设备设计应实现设计理念创新

在已有技术背景下，若想机电设备更加安全节能，就需要煤矿机电设计人员针对人为因素和设备节能等方面进行深入研究，要从机电设备节能等方面入手，保障机电设备使用安全和节能效果。从设计方面来讲，需要在设计时考虑合理设置井下机电设备，确保机电设备节能系统的安全，将提升设备安全性和节能性作为设计的最终目标。在已有机电设备应用的基础上引用更加先进的节能方案和智能化概念，构建完善的节能系统，只有这样才能保障机电设备设计节能的最终数据分析更加准确，同时也能避免出现机电设备耗损等情况[1]。

优化机电设备设计时，要将机电设备节能水平数据加以融合，综合分析节能系统的相关数据，使机电设备节能数据技术反映到矿井作业实际应用中，要求矿山机电设备节能技术更加合理，各种数据信息技术准确无误，保障相关数据由矿山总台加以控制。其包含了多种网络机电设备监控技术，由信息数据交换方式确定机电设备节能水平。因此，矿山企业在优化机电设备设计的过程中，需要对设计技术进行合理应用，完成数据的收集、处理和转换，从而不断提高数据的处理精度。优化机电设备设计时，必须合理利用大数据技术，建立完善的数据分析系统，建立完善的指标预警模型，对机电设备使用过程中的故障和风险能够提前研判。只有这样，才能为矿山系统和机电设备节能提供良好的环境。

煤矿企业机电设备设计应实现智能化节能需求，在设备设计过程中，需要融合数据分析系统，整体筹划机电设备智能化工作面，不断增加机电设备节能管理水准，提升矿井作业机电设备使用的安全性。在矿山企业机电设备设计中，要涉及机电专业各种理论，机电设备设计实现专业模型创建，需协调机电专业与设计理念的融合，机电设备设计在矿山企业应用领域占有很大比例。要将机电设备节能与机电设备结构协同设计，培养设计人员的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神;加强设计人员动手能力的培养和工程实践的训练，提高设计人员针对实际需求，通过创新思维进行机械设计和工艺制作等实际工作的能力。

要积极吸引、鼓励设计人员踊跃参加机电设备节能优化工作，为优秀的设计人才脱颖而出创造条件。设计团队要有协作能力与科技创新精神，矿山企业要通过“以赛促学、以赛促教、以赛促用”的方式，不断培养设计人员将理论与机电设备节能应用相结合的能力，提高设计人员的创新创造能力。矿山机电设备优化设计过程中，要满足现场安装使用和成本控制需求。随着国内矿山企业发展的需要，对机电设备节能应用的要求越来越高，这就需要矿山企业通过核心设计技术提升企业竞争力，满足机电设备节能减排需求。

2 机电设备设计优化及设计人员岗位职责

矿山企业在优化机电设备节能设计的过程中，应做好设备建模工作，提前对机电设备设计进行统筹管理，建立模拟化系统，为机电设备设计理念创新提供理论基础。矿山企业设计团队应通过自主研发，使机电设备在设计时，要基于物联网技术在矿山井下的安全避险信息系统，突破机电设备三维节能软件平台等多项技术难题，掌握机电设备系统核心技术，使机电设备在井下安装使用时可以为企业节约大量资金，通过设计数据并制定机电设备节能控制策略，实现机电设备自动控制等关键系统的详细设计。数字矿山是优化机电设备设计的重要内容，需要矿山企业设计人员不断探索实践。

矿山企业设计人员要强化岗位职责，明确机电设备设计工程师岗位职责，编制机电设备设计策划方案，对机电设备设计进行协调管理，不断完成机电设备设计任务，实现系统设计、设备参数计算、系统优化等。现场责任工程师的相关设计职责有合同图纸会审，参与机电设备设计策划;机电设备设计图纸审核会签;机电设备设计图与现场核对工作;绘制简单机电设备设计图纸，设计变更，机电设备设计图纸修改，竣工图等。

矿山企业在机电设备设计时，要提前编制機电设备设计策划方案，为最终实现机电设备节能目标提供保障。矿山企业在优化机电设备设计前，要明确设计工作目标，保证机电设备后期施工工程进度，提前确定设计工作内容，划分设计人员的职责和设计工作界面;规范机电设备设计工作流程。要确保机电设备设计策划流程，机电设备设计策划和机电设备设计板块共同完成[2]。

优化机电设备设计时，机电设备设计总工（技术负责人）和机电设备设计人要策划和做好设计方案编制工作，机电设备设计策划方案应由机电设备设计板块相关经理审核并最终由机电设备设计总经理批准。矿山企业在面对矿山信息化、数字化、智能化发展的过程中，要始终将目光瞄准矿业科技前沿，以数字矿山建设统领机电设备节能发展的全过程，实现节电设备节能管理扁平化并提升效率，同时将矿山企业打造成具有持续盈利能力和竞争力的现代化矿山。该项设计已经通过相关部门验收，设计方案及相关内容正在矿山机电设备应用领域逐步开始实施。

3 机电设备设计理念优化

矿山企业在优化机电设备设计的过程中，要处理好新旧机电设备在众多矿山的交互面，这是新的设计理念确保机电设备优化项目平顺推进的重中之重。为了应对这些挑战，需要项目设计团队通过高效的创新设计方案解决实际问题，从而满足机电设备优化过程中复杂的设计要求。项目设计团队应采用BIM三维数字化设计流程创建数字孪生模型，提高设计效率并减少施工现场返工，避免造成项目延误，增加不必要的成本。

优化设计方案前，设计团队应对多个设计方案进行优中选优，现在矿山企业对于优化机电设备的设计方案多选择Bentley解决方案。通过利用OpenPlant Modeler软件，项目设计团队可以预先解决设计中存在的600余处碰撞问题，大幅减少设计变更和施工返工，提升机电设备项目节能质量。这种设计方案有别于传统的二维设计、三维设计，极大加强了机电设备设计的深度和广度。BIM技术的引入极大提高了设计团队的工作效率，项目设计团队还使用OpenBuildings Designer建立机电设备模型库，随后将其用于设计制定和施工计划。通过严格的机电设备设计，团队能够进行详细的设计分析、细化和改进[3]。

优化机电设备设计时，可能通过使用移动端Navigator软件实现三维模型的移动端展示，方便查看机电设备、节能属性。使用LumenRT软件生成模型程序，可以给设计方、机电设施安装施工方、矿山企业提供沉浸式审查。利用Bentley的iTwin服务和云技术，可以随时随地查看机电设备的三维模型。利用模型可以查看机电设备节能情况，为优化矿山企业机电设备提供重要依据。同时，设计团队可以通过模型对机电设备进行全生命周期管理，提高企业节能管理效率。

设计团队应用AutoPIPE软件技术，就可以对机电设备进行动、静荷载下的节能应用计算。在实际运营中，AutoPIPE的三维热碰撞检测功能可以在机电设备升温时，提醒工程师设备已经产生了热位移，从而避免因机电设备故障导致矿山企业停产。设计团队通过使用Bentley的ProjectWise技术，可以对机电设备进行全程在线BIM协同监控，提高可视化程度，使矿山机电设备设计更为紧凑，设计现场布置更为合理和美观。

4 结语

综上所述，矿山企业在优化机电设备节能设计时，要充分利用Bentley技术，创新高效解决机电设备节能的方案，应用BIM三维数字化设计，为机电设备创建数字孪生模型。在交付高质量机电设备节能的同时，提高设计院的竞争力，使用Bentley软件进行矿山机电设备全生命周期管理，这是设计软件基于Bentley的BIM技术在矿山企业的应用，这种设计可以为矿山企业节省工程成本和机电设备运营使用成本，使礦山企业实现机电设备优化节能的目标。

参考文献

[1] 李晚秋.浅析矿山机电设备节能设计智能化应用[J].河南建材，2016（6）：159-160.

[2] 张海山.探讨矿山机电设备节能优化的设计技术[J].科技展望，2017，27（1）：164.

[3] 赵匡成.矿山机电设备设计理念节能应用研究[J].科技展望，2017，27（3）：101，103.