2018提高煤矿供电网络功率因数的分析

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　　摘 要：近年来煤矿产业迅速发展。越来越向着现代化、智能化、无人化的方向发展，由于采煤事业机械化电气化程度越来越高，因此损耗电能越来越多。一些采煤机器中电动机以及其他机械结构的摩擦使得大量电能被消耗。另外在供电和传输电能线路中也消耗了大量的电能，如何充分的发掘这些影响因素进而改进功率因数是十分重要的。文章将对煤矿网络功率因数的影响因素进行分析，并探讨如何科学、有效的提高煤矿供电网络功率因数。
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　　关键词：煤矿；供电网络；功率；因素；研究
　　中图分类号：TD61 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0181-02
　　引言
　　近年来，我国采煤事业在不断的发展，越来越多的煤矿向着现代化、无人化、机电化方向发展，在这个过程中，越来越多的机械设备、电气设备被投入使用。大型化机械电气设备对于电能的消耗是十分巨大的，然而在实际设备运行中，设备不仅消耗电能用于有用功，还有很多一部分电能被用于无用功中，据统计目前大多数采煤设备功率因数都在80%，只要为数不多的能够达到90%。由于电气设备功率因数较低，机械设备的摩擦等等原因使得在采煤运转过程中增加了好多无用功，如何挖掘该过程中的导致功率因数降低的因素是十分重要的，通过发掘这些因素才能找到降低不利因素的途径。
　　1 提高煤矿供电网络功率因数的意义
　　供电网络功率因数的降低会造成诸多不利因素，供电网络功率因数太低会对经济生态甚至安全造成巨大的影响。过低的功率因数会使得大量电能消耗，对于煤矿是一笔巨大的支出，另外这些能源的巨大消耗最终会对环境造成巨大的破坏，另外，一些降低功率的因素如摩擦会使得零件局部处于高温状态，长期磨损会使得零件强度刚度大大降低，随着时间的积累会增加设备的安全隐患因数。就系统而言，供电功率因数的降低会造成以下几方面不利因素产生。
　　首先会使得供电网络线损增加。根据电学知识可知，当功率一定时，较低的煤矿功率因数将会使得传输电流增大，根据欧姆定理可知，当电流增大时，在传输电线中线路损耗量将增大。另外，较低的功率因数还会造成变压器铜损增加。由电磁学基本原理可知，变压器铜损和功率因数的余弦值成反比，当功率因数降低时，铜损相应减小，因此增大功率因数有利于降低铜损，保护变压器。因此，提高功率因数在各方面对于煤矿采煤系统都是有益处的。
　　2 影响功率因数的因素
　　影响功率因数的因素从宏观角度讲主要有两大方面，一方面是?C械原因，另外一方面属于电气原因。这两方面对于煤矿功率因数的影响是十分重要的。由于目前大多数采煤机器还是比较粗糙的采煤装置，在装备制造过程中对于机械的制造工艺、装配工艺等考虑都较少，因此在很多结构中都存在摩擦较大，装配精度较低，电机容易出现卡死等情况。摩擦过大时在采煤机器进行长时间工作工程中将会产生大量的热能，由能量守恒定律可知大量的热能必然会导致大量的电能消耗，大量无用电能的消耗和有用功的恒定输出使得功率因数不断降低。另外，长期的摩擦会使得其温度升高，进一步影响机器的工作效率进而也会对功率因数降低产生一定的原因。此外装配精度过低会使得机器经常出现空转，超程等现象，这些现象会使得机器无形中多做一些无用功，这些无用功同时也降低了功率因数。最后也是最重要的一部分，电气部分是对功率因数影响最大的一部分，由串并联功率计算公式可知电气设备功率因数的降低对整个电气设备的功率影响是起累积效应的。由于采煤设备中多采用异步电动机，异步电动机功率因数较低，对整个设备产生影响较大。
　　3 科学、有效的提高煤矿供电网络功率因数的措施
　　根据影响功率因数的因素分析，可以提出一系列提高功率因数的措施。
　　3.1 采用合理的变压器
　　变压器对于大多数电力网络系统都起着至关重要的作用，合理的变压器将会使得变压效率较高，能量损耗降低，铜损降低，变压部分功率因数的提高将会对整个系统的功率因数的提高起到重要的作用。根据电厂实际变配电的性质，选择一个非常合理的变压器，努力的降低损耗，是目前大多数电厂所采取的一个有效方法。
　　3.2 避免空载运行
　　电机在空转时会使得功率因数急剧降低。因此在采煤实际工程中，应尽量避免空转现象的出现。避免该现象出现一方面可以从调度方面考虑，在机器运转过程中，因对其传输运载一直处于监控状态，尽量避免传送带处于空载状态。另外一方面，从电学角度考虑，将电容器和电动机并联可以避免空载状态时功率因数急剧降低的现象出现。
　　3.3 可多采用同步电机
　　目前很多采煤企业还是采用异步电机进行工作，异步电机在对功率因数要求较高的场合远远不如同步电机性能好，因此在采煤大功率网络电路中可多采用同步电机进行工作，并且合理调节同步机励磁，这样会达到较好的效果。
　　3.4 制造过程及润滑选择中的措施
　　对于机械设备在制造装配过程中应当充分重视其制造工艺和装配过程，避免一些空转、超行程等现象的出现。通过改变机械机构进而降低摩擦等大量消耗电能的不利因素以期提高功率因数。在制造时，对于接触型零件多进行打磨抛光，降低零件表面的摩擦因数进而降低能耗。装配时，一些轴与轴承，轴与联轴器之间采用合适的配合，并且要充分采用润滑油等降低摩擦，常用的润滑方式有油脂润滑和油液润滑两种方式。油脂润滑是数控机床的主轴支承轴承、滚珠丝杠支承轴承及低速滚动线导轨最常采用的润滑方式；高速滚动直线导轨、贴塑导轨及变速齿轮等多采用油液润滑方式；丝杠螺母副有采用油脂润滑的，也有采用油液润滑的。油脂润滑不需要润滑设备，工作可靠，不需要经常添加和更换润滑脂，维护方便，但摩擦阻力大。支承轴承油脂的封入量一般为润滑空间容积的10%，滚珠丝杠螺母副油腊封入量一般为其内部空间容积的1/3。封入的油脂过多，会加剧运动部件的发热。采用油脂润滑时，必须在结构上采取有效的密封措施，以防止因冷却液或润滑油流入而使润滑脂失去功效。数控机床的油液润滑一般采用集中润滑系统。即从一个润滑油供给源把一定压力的润滑油，通过各主、次油路上的分配器，按所需油量分配到各润滑点。同时，系统具备对润滑时间、次数的监控和故障报警以及停机等功能，以实现润滑系统的自动控制。集中润滑系统的特点是定时、定量、准确、高效，使用方便可靠，润滑剂不被重复使用，有利于提高机床使用寿命。   　　3.5 采用功率因数高的子设备
　　采用功率因数高的子设备，也能提高其功率因?怠Ｓ捎诘缙?设备的功率具有累积降低的特点，因此对于每一环都要严格把控，尽量使用功率因数较高的子设备进而提高整体功率因数，降低不必要的能耗。煤矿设备中电机，发动机较多，对于这些大型电气设备一定要正确选择其型号，尽量选择功率因数高的设备。如果这些大型的电气设备都能合理的匹配，都具备较高的功率因数，将会大大的降低损耗，从而使得整体的发电能力会得到提高。
　　3.6 尽量减少欠载运行
　　由于采煤传输与其他传输不同。采煤过程中，由于煤块的重量体积是随机的。因此，传送带必须要有一个余量，避免过载煤块对传送带造成过载破坏。正是由于这个过载余量使得机器在运行时经常会造成大量电能损耗。因此，在实际采煤运输过程中，应当尽量减少欠载运行，减少欠载运行可以加大每次运输量。但我们也不能过大增加避免由于不确定性因素破坏采煤机构。合理的选择和匹配运输量，能够提高其工作性能，提高其内在的功率因数。总之，尽量减少欠载运行，提高功率因数，也能够大大的降低不必要的损耗，节约能源，从而提高效益。
　　4 结束语
　　总之，煤矿采集近年来仍然处于一个采集效率低、能耗大的现状。由于该产业处于粗放型开采，且近年来国家和企业一般都集中安全因素考虑问题，对如何提高开采效率，降低开采能耗等问题还没有引起足够的重视，功率因数对于煤矿电力网络的影响是极大的。它在经济、环保、安全等各方面都有着较大影响，较低的功率因数使得线路损耗增加，无形中增加了电费，另外太低的功率因数对于硬件设备也有不利影响，尤其对于变压器会产生十分不利的影响，另外长期功率因数降低会使得电气设备安全隐患增多。总的来说，在采煤过程中，功率因数低的设备，机械精度不高的设备都会对整个采煤电力系统功率因数造成重要影响。本文对其中存在的影响因素进行了全面地分析，从机械电气结构对这些因素进行了认真分析并且指出了相应的改进的措施，对于改进煤矿电力网络功率有理论现实指导意义。
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