地下金属矿山电气节能措施探讨

李海敏

广西高峰矿业有限责任公司广西南丹县大厂镇547205

摘要：本文详细探讨了使用和改造地下金属矿山电气的节能设备和控制装置，推广使用新技术、新设备、新工艺，使之有效地降低了金属矿山的电能消耗，降低了企业的生产成本，提升了矿山行业的企业核心竞争力。

关键词：地下金属矿山；电气节能；措施探讨

引言、

为了积极响应国家的号召，将节能减排和低碳环保付之于行动，大部分矿山企业开展了“资源节约型、环境友好型”创建活动，其中又把降低电能消耗放在了企业降本增效的优先措施上。当前，我国很多地下金属矿山企业正走在转型升级的道路上，企业能够降低电气能耗的空间很大，通过改造节能装置和设备升级可以有效降低设备耗能。以下针对几方面来探讨电气节能措施。

一、升级更新配电变压器

按变压器技术参数水平进行分析，可把建国以来的各类型变压器划分为四代。第一代称为热轧硅钢片变压器，其型号为TM、TN、SJ、SJⅠ及SJⅡ型；第二代称为冷轧硅钢片变压器，按GB1300-1973系列生产的SJ3~SJ5型；第三代变压器产品称为低损耗节能型变压器，即S7、SL7、S9型；第四代是非晶态变压器，非晶态变压器空载损耗较S7系列下降80%，负载损耗下降50%。其铁心利用铁、硼、硅和碳四种元素合成的非晶合金材料制作，经特高温而后急冷，再经过高速旋转而成非晶（尤如玻璃）带状薄膜（约0.02mm），这种非晶合金带材卷绕而成的铁心没有间隙，所以铁磁损失极小，磁化功率小，磁滞损耗小，涡流损耗低，空载损耗可下降2/3，硬度是硅钢片的5倍，磁畴伸缩比硅钢片大7倍。所以国家推广使用高效的非晶态变压器。目前市面上的非晶态变压器价格一般为S7型的2倍左右，一般改造后按负载0.8计算，3年左右即可回收投资，效益可观。

二、合理选择电机配比，推广使用高效电动机

电机拖动仍然是主要的动力源。为了适应各种不同用途，在选用电动机时要充分考虑它们的特性，在仔细研究了被拖动机械的特性后，选择适合负载特性的电动机，发挥其特长。通常设计制造的电动机，在75%-100%额定负载率时效率最佳，因此应使设备需求的容量与被选电机的容量差值为最小，不要出现“大马拉小车”的现象。容量在200KW以上应优先选用高压电动机。年运行时间3000h以上，负载率大于50%时，应优先选用高效电动机。一般而言，Y系列电机比JQ2电机效率提高1%-3%。YX系列电机又比Y系列电机效率提高3%，损耗降低20%-30%，起动力矩提高30%，噪音小，振动小，温升低，寿命长。但采购成本增加30%。YX高效电机是Y基本系列上派生的，其功率等级与安装尺寸的对应关系，额定电压、额定功率、防护等级、冷却方式、结构及安装形式，使用条件均与基本系列相同，但采用了一系列设计和工艺措施，如采用铁耗低的磁性材料，增加有效材料用量，改进定、转子槽配合和风扇结构，采用正弦绕组，使电机总损耗平均比基本系列下降20%，是电动机节能的有效产品。适合地下金属矿山设备中水泵、风机、绞车等配套电机的升级替代品。此外，YQS2系列井用潜水三相异步高效电动机可替代YQS、JQS等老产品。永磁同步电机近几年也成功推上市场，它结构简单，维护方便，效率比同功率异步电动机提高4%-10%，具有较高的功率因数，但采购成本较高，不利于推广。

二、推行变频调速与软启动控制装置

地下金属矿山所使用的提升机、风机和水泵直接启动居多，这些设备容量较大，对电网容量要求较高，设备启动时容易造成电能浪费和有功损耗。因此，将这些装置改造为变频调速控制的节能装置，能很好的解决这个问题。根据国内交流调速装置的科研、生产和使用情况，当前技术成熟并具有一定规模系列化生产能力的交流调速装置有：适配鼠笼型电动机的变极调速装置（双速或多速电机）、电磁调速电机、液力偶合器与液体调速离合器、低压中小容量变频调速装置、高-低压中大容量变频调速集成系统；适配绕线型电动机的串级调速装置、双馈电机、变压和变阻调速装置等等。所以新设计安装的设备一般都采用高效调速方式。目前国家大力推广变频调速节电，地下金属矿石中的主井提升机、主风机、供水系统都应该进行变频调速节电改造。

三、排水系统使用新型自平衡水泵

金属矿山生产无论是露天开采还是地下开采，排水系统都属于关键设备，而且根据不同区域的降雨量统计、地质勘探测算，排水设备的选型欲量要求很大。地下矿山根据生产分层需要布置多水平中段，建设不同水平的排水泵站，越往深部开采，层级越多，设备越多，耗能越大。以岩层裂隙水丰富的某地下矿山为例，该企业地处华南，降雨充沛，岩层裂隙多，且属于深井开采，距地表近一千米，共布置有4级排水泵站，每级4至5台主水泵，夏季日均排水输送量650m³/h，最大达到1200m³/h。经统计，排水设备能源消耗占其电力耗能的45%，耗能最大。2018年该企业采用MD（P）型卧式多级离心泵（自平衡泵）替换普通多级离心泵。该泵典型特点是彻底取消传统的用于平衡轴向力的平衡盘系统，依靠叶轮对称布置自动平衡轴向力，使得该设备具有节能、高效、平稳等特点，运行成本大大降低。经统计，该设备在同等工况下的耗能比普通多级离心泵节能10.4%。非常适合地下矿山、城市给排水工程使用。

四、井下巷道、采场使用节能灯或LED灯

照明系统是井下生产不可或缺的设备。总体而言，照明系统的功耗在整个电力消耗中成本不算高。但是照明设备的用量大，单体照明灯即使功耗下降一点，对整个矿山的节能还是非常有利的。目前，国家已经明令取消白炽灯的使用，推广节能灯，大部分地下金属矿山都响应号召，采用节能灯作为主要照明设备。根据矿山规程要求，巷道、采场照明电压为36伏安全电压，所以巷道、采场的节能灯也要使用36伏额定电压。对于采场、掘进面等空间大、照度要求高、环境差的地方建议使用防护性能好的LED灯，巷道、斜坡道、斜井、机房等区域可以使用节能照明。既节能又省成本。

五、无功补偿装置要优化切投

地下金属矿山企业使用的设备一般采用三相异步电动机或直流电机拖动，设备运行过程中会产生相应的无功功率或高次谐波。为此需要增设不同组别的无功补偿装置，用以提高电网的功率因数。补偿通常分三种：低压大功率设备一般就地补偿；车间（工区）配电母线分组补偿；变电站（配电所）高压集中补偿。对于分散安装在用电设备附近或集中安装在变电所中的异相电容器组，应该使用电容器组能够随着无功功率的变化而按一定的规则自动投入或切除，已达到矿山企业的功率因数保持在经济合理的范围内运行。

七、结束语

节能是加快建设节约型社会、缓解能源约束矛盾和能源环境压力的根本措施，是提高经济增长和效益的重要途径，是增强企业竞争力的必然要求。通过更新装置，使用高效设备，变频装置改造、推广高新设备及无功动态补偿等措施能够有效实现地下金属矿山的电气节能效果，提升用电设备的使用寿命，降低企业的单位成本，提高经济效益，是需要地下金属矿山企业持续推行的政策。

参考文献：

[1]邢玲玲.金属矿山电气节能措施的应用研究[J].世界有色金属,2018,508(16):73-74.

[2]雷铭.《节约用电手册》.中国电力出版社,2005年11月第一版.