采矿工程设备智能化改造与节能效果评估

引言

采矿行业作为能源消耗和碳排放的重点领域，在绿色发展政策推动下，节能降耗已成为企业转型的核心任务。传统采矿设备主要依赖人工操作和定期维护，运行过程中易出现能耗失控、效率波动等问题，制约了节能目标的实现。智能化改造借助物联网、自动化控制等技术，实现设备运行状态的实时感知、操作流程的精准调控和作业过程的智能优化，推动采矿设备管理从粗放式向精细化转变。

一、采矿工程设备智能化改造的核心技术路径

1.1 设备运行状态智能化监测系统建设

设备运行状态智能化监测系统建设是智能化改造的基础环节。通过在采矿设备关键部件安装传感器，实时采集温度、振动、压力等运行参数，将物理信号转化为数字信息并传输至数据平台。系统对采集的数据进行实时分析和处理，识别设备运行中的异常状态，及时发出预警信息。通过建立设备运行参数数据库，积累历史数据用于趋势分析，为设备维护和能耗优化提供数据支撑。该系统实现了设备状态的全天候监测，改变了传统依赖人工巡检的滞后性，确保设备在合理状态下运行。

1.2 操作流程自动化与精准控制技术应用

操作流程自动化与精准控制技术应用聚焦于减少人工操作带来的能耗波动。通过引入自动化控制算法和智能执行机构，实现采矿设备操作流程的自动化运行。例如在掘进、开采等环节，系统可根据作业环境参数自动调整设备运行参数，避免人工操作中的经验偏差导致的能耗浪费。同时，结合作业需求动态优化操作步骤，减少无效作业时间，提升单位能耗的作业产出。精准控制技术还能实现设备启动、停机过程的平稳过渡，降低瞬时能耗冲击，进一步优化能耗结构。

1.3 设备协同作业智能调度平台搭建

设备协同作业智能调度平台搭建旨在实现多设备的高效协同运行。平台整合采矿区域内的各类设备运行数据和作业任务信息，通过智能算法优化设备调配方案。根据作业进度和设备状态，动态分配作业任务，避免设备闲置或超载运行。同时，通过优化设备行进路线和作业顺序，减少设备空转和无效移动，降低非生产能耗。平台还能实现设备之间的信息共享和联动控制，确保各设备在作业过程中保持最佳配合状态，提升整体作业系统的能源利用效率。

二、智能化改造对采矿设备节能的关键作用

2.1 减少无效能耗与资源浪费

智能化改造通过精准监测和智能调控，有效减少设备运行中的无效能耗与资源浪费。传统设备运行中，常因状态感知不足导致设备空载运行、参数超标等问题，造成能源无意义消耗。智能化监测系统能实时识别无效运行状态，自动调整设备运行模式或发出停机指令。在资源利用方面，通过精准控制开采和运输过程，减少物料洒落、过度开采等现象，降低资源浪费带来的二次能耗损失。这种精准化管理模式从源头减少了能源和资源的浪费，直接提升了节能效果。

2.2 提升设备运行效率与负荷匹配度

智能化改造通过优化设备运行参数和负荷分配，提升设备运行效率与负荷匹配度。系统根据作业需求和设备性能参数，动态调整设备负荷状态，避免设备长期处于低效率高能耗的运行区间。例如在运输设备运行中，通过实时监测物料量调整运行速度和动力输出，使设备负荷始终保持在高效区间。同时，通过智能算法优化设备启动和运行过程，减少启动冲击和运行波动，提升设备运行的稳定性和效率，实现单位产出能耗的持续降低。

2.3 优化设备维护策略降低能耗损失

智能化改造推动设备维护策略从定期维护向预测性维护转变，有效降低能耗损失。基于设备运行状态监测数据，系统可精准判断设备部件的磨损程度和性能衰减趋势，提前制定维护计划。这种针对性维护方式避免了定期维护中不必要的停机和部件更换，减少了维护过程中的能耗和资源消耗。同时，及时修复潜在故障防止设备带病运行，避免因故障导致的能耗异常升高。优化后的维护策略延长了设备有效运行时间，降低了故障停机带来的生产中断能耗损失。

三、采矿设备智能化改造节能效果评估体系构建

3.1 建立多维度节能指标评估框架

建立多维度节能指标评估框架是评估节能效果的基础。框架涵盖设备运行能耗、生产效率、维护成本等多个维度，设置单位产量能耗、设备负荷率、故障停机能耗等具体指标。在指标设计上，既包含直接反映能耗变化的量化指标，也纳入间接体现节能效果的效率指标，形成全面的评估网络。通过对比改造前后各项指标的变化，全面反映智能化改造的节能成效。结合采矿作业特点，区分不同设备类型和作业环节设置差异化指标，比如针对掘进设备和运输设备分别制定能耗评估标准，确保评估的针对性和准确性。多维度指标框架避免了单一能耗指标评估的局限性，能更全面地体现智能化改造的节能价值。

3.2 构建全生命周期节能效益分析模型

构建全生命周期节能效益分析模型需综合考虑设备改造全周期的能耗与成本。模型覆盖改造投入阶段、运行阶段和维护阶段，计算各阶段的能源消耗和经济效益。在改造投入阶段，核算设备智能化改造的能耗成本，包括改造过程中设备调试、系统安装等环节的能源消耗；运行阶段重点分析能耗降低带来的效益，结合生产产量计算单位能耗节约量；维护阶段评估维护策略优化带来的能耗节约，涵盖维护过程中的设备启停、部件更换等能耗变化。通过全周期分析，不仅能评估短期节能效果，还能预测长期节能效益，为企业智能化改造决策提供全面的效益参考，确保改造投入与节能收益的平衡，助力企业制定科学合理的改造规划

3.3 完善节能效果动态跟踪与反馈机制

完善节能效果动态跟踪与反馈机制旨在实现节能管理的持续优化。建立实时数据跟踪系统，对设备能耗指标和节能效果进行动态监测，及时发现指标异常波动。定期开展节能效果评估分析，形成评估报告并反馈至设备管理和技术部门。根据评估结果，识别智能化改造中的不足，制定针对性的优化措施，调整设备运行参数或改造方案。动态反馈机制确保节能效果评估与实际生产需求相匹配，推动智能化改造技术与节能管理的持续改进和协同优化。

四、结论

采矿工程设备智能化改造通过状态监测系统建设、自动化控制应用和协同调度平台搭建等技术路径，实现了设备运行的精准化和高效化。其在减少无效能耗、提升运行效率、优化维护策略等方面发挥关键作用，有效推动了采矿设备的节能降耗。构建多维度评估框架、全生命周期分析模型和动态反馈机制的评估体系，能全面反映智能化改造的节能效果。通过智能化改造与节能评估的协同推进，可为采矿行业绿色转型提供技术支撑，助力实现节能降耗与生产效率提升的双重目标。

参考文献

[1]李长河,裴东伦,林涛.煤矿采矿工程中智能化设备的应用与发展趋势分析[J].中国设备工程,2025,(11):43-45.

[2]李雪松.智能化设备在矿山采矿工程中的应用效果分析[J].中国金属通报,2025,(05):37-39.

[3] 马超. 采矿工程中的智能化设备与技术应用[J]. 冶金与材料,2024,44(07):109-111.