浅谈煤矿能效管理系统的应用

作者：张玉良

单位：一号煤矿机电部

时间：2012年12月20日

浅谈煤矿能效管理系统的应用

摘要：随着矿井开采技术的不断进步，高科技设备的不断投入，矿井的现代化水平和精细化管理水平则在不断提高，能源消耗也日趋增大。如何找出煤矿能耗管理漏洞，挖掘节能潜力，是实现企业节能降耗、创益增收的主要途径之一。本文主要介绍煤矿采用能效管理系统对井下水电消耗进行实时监测，最终达到节能降耗的目的。

关键词：能效、管理、水电、实时监测、节能降耗

Discussion on the application of energy management system in coal mine

Abstract:with the development of mining technology continues to progress, the high-tech equipment of continuous investment, mine modernization level and fine management level is increasing, the energy consumption also increases with each passing day. How to find out the coal consumption management loopholes, dig energy-saving latent capacity, is the realization of energy saving, one of the main ways to achieve the benefit increase. This paper mainly introduces the energy management system for coal mine underground hydroelectric power consumption real-time monitoring, and ultimately achieve the purpose of energy saving.

Keywords:energy efficiency,management, hydropower, real-time monitoring, energy saving and consumption reducing

一、项目概述

本文主要介绍对井下变电所、综采队、掘进队用电、用水数据,以及入井主干线回路用电数据进行实时采集、传输和处理分析，通过系统本身的管理、分析功能，为煤矿井下能源精细化管理提供技术手段。

二、系统可实现的目标及节能效果介绍

1、煤矿建立能效管理信息系统后，可以准确合理地分析、评价自身的能源利用状况和水平，实现对能源消耗情况及监督管理，及时分析和掌握各单位、重点耗能设备和生产环节能源管理水平及能耗状况，从降低单位产品的能源消耗、提高能源的利用效率入手降低生产成本，提高经济效益，依靠技术进步、制度创新、管理水平的提高来推动企业节能管理工作的开展。

2、节能效果介绍：

通过建设能效管理系统，企业全面实施能效对标管理体系，通过精细化、信息化管理，取代粗放的管理模式，对能源生产、输配和消耗各环节实施动态在线监控，通过调整运行方式、优化用能结构，实现节能降耗。

发达国家经验表明：建设信息化项目将增加30%的投资，但可以提高产品档次和质量，改善生产环境，降低能源和原材料消耗，从而增加85%的经济效益。

山西潞安集团五阳煤矿于2008年实施能效管理系统项目，系统实施后利用系统提供的功能和数据，从技术和管理两方面入手采取措施，有效的降低了生产能源消耗。

（1）优化用电方式

通过系统提供的用电负荷及峰谷用电分析功能，合理调整了综采、综掘工作面设备检修时间，减少设备峰段开启时间；在提升运输方面，充分利用各地点煤仓、矸石仓的缓冲作用，增加谷段运行时间，减少峰段运行时间。

（2）实施节电改造

通过对各生产环节负荷数据和用电参数的统计和分析，根据生产特点和负荷特性，合理调整了设备运行方式，并辅以有针对性的分段合理投入电容器进行分组无功补偿，大大提供了系统功率因数和负荷率，降低了用电损耗。

图1：调整前的负荷曲线             图2：调整后的负荷曲线

（3）加强用能管理

通过能效管理系统的实施，进一步完善了全矿用能管理机制，生产运行人员在系统发出能耗超标告警后，马上对超标的环节进行检查，及时纠正生产中的耗能问题。建立生产能耗考核制度，将各区队、班组和岗位人员的工资与能耗指标挂钩，奖勤罚懒，杜绝了因各级员工责任心不足、管理不到位而造成的能源浪费和损失。

通过一系列调整措施和管理制度的落实，2007年五阳煤矿生产吨煤耗电量26kwh/吨，2008年吨煤耗电量24.2kwh/吨；2007年入洗精煤耗电量7.56kwh/吨，2008年入洗精煤耗电量6.7kwh/吨，整体节电效果达到11%。 

三、系统架构及工作原理

1、系统架构图

图3：系统架构图

2、系统工作原理

（1）现场数据采集层

在现有的PBG1-□/6矿用隔爆型高压真空配电箱内安装电力数据采集器，完成供电回路用电数据的采集。在主供/排水管道上安装插入式矿用超声波流量计，完成用水数据的采集。主要采集井下变电所、综采队、掘进队供电回路，入井主干线所在的变电所，以及综采队、掘进队主供/排水管道用水数据。

（2）数据通信层

井下数据通信主要利用井下光纤环网,将井下就近变电所作为工作站节点，电力数据采集器和矿用超声波流量计采集的数据通过RS-485总线的方式进行传输，用多串口服务器进行数据集中和转换，再将数据接入变电所内的环网交换机，实现数据采集层与系统管理层间的数据通信。

（3）系统管理层

系统管理层由系统服务器和用户工作站组成，在服务器内安装能效管理系统软件和商业数据库，完成数据采集、统计、处理、存储、Web发布等功能。

（4）系统数据库接口设计

系统服务器完成井下用电、用水数据采集后，将数据录入系统数据库中。精细化管理系统访问本系统服务器，通过数据库接口，调用系统原始数据，实现数据共享。系统采用SQL Server数据库，支持ODBC、JDBC数据接口。

四、系统可实现的功能

1、生产能耗对标管理

对综采队、掘进队的用电、用水能耗数据，以及入井主干线用电数据进行统计，生成相应的数据统计报表显示不同时间段的实际能耗、目标能耗、能耗比率等指标数据，并可在统计时间内实际能耗的最大值、最小值和平均值，以及与目标能耗的差距，管理人员以此为依据开展综采队、掘进队各班次用电、用水能耗的建标、对标管理工作。

我们还可根据管理需要，随时查询各单位的能效指标，包括：能源消耗指标：用电量、用水量等。

图4：综合电耗报表

图5：用电量、用水量、单耗统计日报表

2、生产能耗数据在线监测、越限报警

通过生产流程图能耗监测图、实时曲线等可视化界面，对综采队、掘进队用电、用水数据,入井主干线用电数据进行实时监测，并可自由设置对超标、越限的生产能耗指标进行报警。

3、能耗统计报表及归档管理

系统按能源种类划分，统计综采队、掘进队的能源消耗量数据和能效指标数据，提供以日、月、年为统计周期的数据报表并辅以柱状图、饼状图等统计图形，让管理人员，直观、清楚、全面的掌握能源消耗量、用能结构、能源成本组成以及能耗变化趋势。

图6：企业能耗数据综合报表

图7：用电数据综合统计报表

图8：用煤数据综合统计报表

4、实时及历史数据对比、节能量分析

系统采用智能化设计，可任意调入与对比两种或两种以上参数，用多种方式对主要能耗设备和生产线的实时、历史数据进行查询和追溯，并可对多种参量的变化趋势进行叠加、对比，对能源消耗过程中的各种问题进行深层次分析。从而发现能源消耗结构和过程中存在节能空间，对企业能源消耗结构和生产方式的改进提出方案和优化建议。

5、企业生产用电状况及电能质量在线监测

（1）生产用电状况在线监测

可通过曲线图、表格对企业生产用电状况进行统计，数据包括：平均有功功率、最大有功功率、负荷率、平均视在功率、平均无功功率、平均功率因数等。

（2）电能质量监测、分析

系统在线监测电能质量和谐波分量，通过谐波分量图和趋势图，使用户及时了解真实用电环境，避免谐波和电能质量问题对电力电容器和供电设备造成的危害，同时降低供电网络由于谐波导致的发热和无功损耗。可监测和分析的数据包括：

A相1-20次谐波电压、电流含有率、畸变率；

B相1-20次谐波电压、电流含有率、畸变率；

C相1-20次谐波电压、电流含有率、畸变率；

图9：电能质量监测、分析

6、人机界面

系统人机界面设计时，充分考虑到企业不同层次、部门和岗位间职能和关注点的差异，针对企业各个层面对能源管理的具体需求，设计多种易用、友好专业化人机界面。

五、总结

通过能效管理系统的应用，可以为我们精细化管理、节能降耗工作提供强有力的数据支持，同时也为我们日常对区队管理考核提供技术支持。