胶带输送机节能运行技术研究

2016-03-12天地常州自动化股份有限公司贾文琪

电子世界 2016年23期

关键词：煤流煤量带式

天地（常州）自动化股份有限公司贾文琪

胶带输送机节能运行技术研究

天地（常州）自动化股份有限公司贾文琪

文章分析了煤矿生产运输工艺和煤矿胶带输送机运行功耗，提出了基于胶带输送机载荷检测的节能运行方案。结果表明，该方案与传统节能运行方法相比，具有系统运行可靠、节能效果好等特点。

煤流运输；胶带输送机；节能

0 引言

胶带输送机由于其运输效率高，是煤矿井下煤流运输的主要设备。目前大多矿井煤流运输系统采用粗放的生产模式，负载匹配率低、设备空转率高、综合效率低。带式输送机在运行过程中，空载、轻载、重载状态下均为高速运行，而空载和轻载时对电动机、减速机、滚筒、托辊、胶带等设备产生了不必要的磨损和电能消耗，缩短了设备的使用寿命。

1 胶带机节能运行分析

煤流运输是煤矿生产的重要设备组成部分，其能耗占煤矿生产能耗的10%～30%。由于输送的煤炭有极大的不均衡性，因此配套电气选型比实际所需的容量要大，实际运行过程中长期处于低负荷运行，效率低。带式输送机在运输系统设计时一般是按最大运量考虑的，而减速机和电动机的选型原则是等级靠大不靠小，所以带式输送机配置的驱动电动机一般均有20%～45%富余量，加上带式输送机经常处于轻载、空载运行状态，导致电动机经常处于50 %以下的低效率工作状态。

2 胶带机节能运行技术发展

单条胶带输送机节能控制方法一是根据输送机运行功率降低输送机运行速度，达到节能效果。由于胶带机运输距离长，输送机运行功率变化严重滞后于运煤量变化，如果来煤量突然变大，而运行功率变化不大，胶带机未及时提高运转速度，容易在转载点发生堆煤事故。另外一个节能控制方法检测机尾实时煤流大小控制胶带机运转速度，如果检测到实时来煤量变小，则降低输送机运转速度达到节能效果。由于煤炭生产的不均衡性，来煤量可能频繁变化，如果频繁调整输送机运行速度，不利于输送机可靠运行，同时如果检测不准确容易导致堆煤故障。因此虽然目前带式输送机已配置了变频器等节能装备，但节能效果还有待提高。

3 节能运行方案

通过检测煤流运输系统整个物料运输大小、输送机整体负荷及来煤情况来控制输送机运转速度。输送机所需驱动电机功率PM=PA/η。PA是输送机驱动滚筒需要的轴功率。η是电机轴到驱动滚动之间的功率传递效率。随着输送机运煤量变化，传递效率η变化不大，但输送机驱动滚筒轴功率变化较大。输送机驱动滚筒轴功率PA=Fu·v/1000。Fu为圆周驱动力,等于皮带机正常运转时的所需克服各种阻力之和。v是输送机运转速度。在输送机参数固定的情况下，圆周驱动力Fu主要随着每米输送带上的物料重量q增大而增大。如果输送机的输送量QC一定，降低输送机运转速度v将使q增大，即Fu圆周驱动力增大。根据《GB/T17119-1997连续搬运设备带承载托辊的带式输送机运行功率和张力的计算》计算，当输送机的输送量（负荷）QC降低时，降低输送机运转速度可降低输送机驱动滚筒轴功率PA。

在由多条胶带输送机组成的煤流运输系统中，每条胶带输送机控制系统由变频器、电控主机、载荷检测传感器等设备组成。系统在每条输送机机尾设置一台输送机载荷检测传感器，检测实时来料量。载荷检测传感器同时检测输送机运转距离，根据实时来料量和输送机运转距离计算出整个输送机载荷分布。将输送机按一定长度进行分段，可得到输送机每一段载荷大小，从而对输送机整体载荷进行数字化。

输送机载荷分布检测

随着输送机的运转和来煤量的变化，实时更新输送机整体负荷及负荷分布信息。载荷传感器检测的输送机整体载荷和载荷分布信息通过信息传输网络传输至电控主机。本条输送机的载荷情况可通过电控主机实时传输至下游输送机，本条输送机的载荷大小即是下游输送机的来煤量大小。如果电控主机监测到本条输送机负荷大于1/2额定运量或者上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，控制变频器输出频率及功率，使输送机处于额定速度运行。如果电控主机监测到本条输送机负荷小于1/2额定运量并且上游输送机机头段煤流小于1/2额定煤量，控制变频器输出频率及功率，使输送机处于低速（1/2额定运行速度）运行，达到节能效果。如果电控主机监测到本条输送机空载运行，并且上游输送机连续空载段运行时间大于电机热启动要求间隔时间（防止电机频繁启动导致电机故障），胶带输送机停车。如果输送机正处于低速节能运行状态，电控主机监测到上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，则及时控制变频器输出频率及功率，提高输送机运转速度，防止来煤未及时运输导致发生堆煤事故。