能效监测系统在煤矿工作面的应用

赵金升　赵巧　张新秀

摘 要：全国“十三五”能源规划工作会议提出，坚持“节约、清洁、安全”的发展方针，落实“节能优先、立足国内、 绿色低碳、创新驱动”四大战略，能源行业控量节能成为新形势下国家能源战略的主题，采矿行业耗电量大，是能效监测的重点单位。将煤矿建设成为具备节能形势分析、能效分析、碳排放分析等功能，为相关部门提高节能调控和管理措施的前瞻性、针对性和有效性，为企业提升能源精细化管理水平提供数据支持。

关键词：绿色低碳；能源战略；能源规划；控量节能；能效监测

中图分类号：TD714 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0138-01

为实时反馈工作面及重点耗能设备能效状况，促进工作面能效水平总体提升；同时在国家发改委对“千万吨级高效综采关键技术创新及产业化示范工程项目”进行验收时能够提供详实的能效历史数据支撑，开发出一套能够提升工作面的能效水平的系统成为高产矿井关注和研究的重点。

1 系统研究背景及意义

煤炭工业在发展过程中不协调、不平衡、不可持续问题依然突出。“大马拉小车”的传统低效采煤模式普遍存在，生产过程能源消耗不合理，采煤机械化程度与先进产煤国家仍有较大差距。行业总体生产效率远低于先进产煤国家水平。

2 能效监测系统设计

能效监测系统采用B/S架构。系统综合运用测量技术、计算机应用技术、网络技术、信息技术，实现计量数据（主要是电量和产量）的综合管理。

能效监测系统以电量和产量数据作为支撑，电量数据主要来自工作面组合开关、变频中心等设备，通过RS485或TCP/IP协议进入矿井高速工业以太环网，设备利用Modbus RTU、OPC等接口对外发送数据，产量监测数据来自矿井综合自动化系统的OPC传输通道。电量和产量数据都集成到工作面数字化集成平台的过程数据库中，然后经过程数据库存储到关系数。

3 系统功能

能效监测系统由现场计量仪表、数据传输网络和地面计算机管理系统等构成，对工作面煤炭产量、总用电量及主要耗能设备消耗电量进行计量、采集、传输、存储、汇总、分析、上报、评价、预警，具体实现如下功能：

（1）参数采集：所有时段工作面产量、总用电量、重点耗能设备用电量等数据的采集、传输、过滤、存储；（2）能效计算：根据采集的实时和历史数据，对工作面总能效指标、主要耗能设备能效指标进行计算；（3）能效指标评估：对采煤机、刮板机、转载机、破碎机、皮带机等主要耗能设备工序能耗进行计算，并与预先设定的标准评价值进行比较，形成等级评价；（4）能效指标预警：对工序能耗指标超标的重点耗能设备进行预警，提示管理者进行调整；（5）历史数据查询：在任一设定时间段内，实现对单台设备及整个19108工作面实际能效指标查询，评价情况查询、预警指标查询等。（6）报表功能：多种报表的生成和打印功能。

4 成果展示

该系统可以实时的展示实时用电情况，并能自动生成各类报表和图表，月度用电饼状图如下图1。

5 经济效益分析

经测算，在工作面可持续生产的七年中，掘进工程量预计减少6872m，平均每年减少981m。按照配置情况，掘进机容量260KW，掘进顺槽皮带四部4×2×75KW，压风机运行容量2×250KW（压风机约60%供给掘进系统），忽略其他负荷，掘进工程机械负荷合计1160KW。（260+2×4×75+2×250×0.6）装备运行负荷率按70%考虑，每年掘进工程节电量为474万kwh，折583吨标煤；七年累计节电3318万kwh，折4078吨标煤。

6 社会效益分析

加快高新技术向传统行业渗透，有效地缓解制约煤矿安全、高产、高效生产的技术瓶颈，提高产业竞争力，推动我国煤炭产業实现可持续发展。同时促进高技术产业快速发展，在信息技术、新材料、先进制造技术、先进能源、自动化等领域形成一大批有较大带动作用的高技术产业群。

7 结语

本系统实时反馈煤矿工作面及重点耗能设备能效状况，促进工作面能效水平总体提升；同时在国家发改委对“千万吨级高效综采关键技术创新及产业化示范工程项目”进行验收时能够提供详实的能效历史数据支撑，时了解各生产用能环节能源利用状况，根据能效目标和能效现状，为管理者提供科学调度和后续改进数据参考。

参考文献

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[2]王学厚.群体智能优化的计算模式和方法研究与应用[D].华北电力大学，2011年.

[3]王平，张新东.基于智能仪表的数据采集系统设计[J].自动化与仪表，2009年04期.