基于变频调速的煤矿带式输送机节能控制方法

陈磊++张一++彭传清

[摘  要]随着社会经济的迅猛发展，煤矿生产过程中，为了提升煤矿生产效率，开始重视科技的融入与应用，而其中变频调速煤矿带式输送机就是典型的例子，而笔者针对变频调速煤矿带式输送机的应用，分析了其中的节能控制方法，以下为详述。

[关键词]变频调速  煤矿  带式输送机  节能控制  方法

中图分类号：TD634.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0020-01

现阶段的煤矿生产，带式输送机已经是其中重要的运输设备，但是在实际的生产过程中，由于采矿区域分布不均，开采量不均衡，很容易致使带式运输机的输送符合量发生改变。值得一提的是，在煤矿开采过程中，选择带式输送机时，也要充分的考虑其运行中的可靠性，是否会在生产中出现“大车拉小车”的现象。所以，在应用带式运输机时，应当全面的考虑变频器的输出频率并给予合适的调节，这样不仅会将带式运输机的运行效率发挥出来，还会很大程度的降低机器的耗能量，最终达到节省能源的目的[1]。

一、 对于运煤量变化中带式运送机的节能控制分析

（一）对于传动滚筒上的圆周力分析

钢绳芯带式输送机受力情况，如下图1所示。

在输送机运行稳定的过程中，会由于传动滚筒圆周力从而形成运行阻力，钢绳芯带式输送机所形成的运行阻力，一般由以下几种情况构成，分别为倾斜阻力、特种主要阻力、主要阻力、主要阻力、附加阻力以及特种附加阻力。值得一提的是，负极阻力以及主要阻力在钢绳芯带式输送机中，因为F8（F8=FS1+FS2）仅在特定设备中出现，所以，这一阻力可以不予考虑[2]。

（二）对于驱动电动机轴的功率计算

PM=K1*K2*PA

K1=1/（η1*η2*η3）

PA=FU*V

其中，k1是电动机功率系数、PM是电动机功率、K2是电动机启动方式系数、η3是多机功率不平衡系数、η1是减速器效率、FU是驱动滚筒周力、η2是电压降系数、v是带速。

（三）对于节能效果分析

带式输送出现量的变化时，就应对其节能效率进行计算，这样才能在维持输送速度的前提下，保证电动机的带速和能源消耗量，因此，这时就应当对带速和电动机消耗功率进行计算，而后再依照输送带所需求的时间内，计算出输送的具体节能效率。笔者针对输送带百分之二十、空载、负载以及满载时所体现的步进量，来计算出节能数据。从以上笔者的分析来看，其中输送带上的物料满载时用qM代表，可知，q所表现的是负荷量，而vM则表示最高速度。根据负载的变化来考虑带速的变化，最终计算出节能效果。

空载运行时间是t0，满载运行时间是teo，20%负载运行时间是t20%，这时，就可以通过计算的方式，得知输送机所节省的能源为：

W=（20%λ1vMT80%+90%λ1VMT0）*10-3

二、对于变频调速节能控制流程图探究

带式输送机在输送的过程中，可以在煤点附近安装电子皮带秤完成检测。值得一提的是，电子皮带秤是比较普遍的控制设备和动态物料计量设备，它一般通过皮带上物料的重量进行输送，而后发送4～20mA模拟量信号，在带式输送机输送物料时，采集并接收反馈信号，再经由皮带集控系统。因为带式输送机进行物料输送的过程中，要想最大程度的计算煤量，就要通过输送机通过百分之二十的计算方式来完成统计，如果这时的煤量传送处于一定的梯度范围内，而且所延迟的时间也符合规定内容，可以将这一情况视为已达到了当前的输送量。皮带集控系统还要充分的依据不同的梯度范畴来完成输送，根据上述计算方式，计算出满足输送频率，给予信号传输，此时的变频器则会根据频率符合输送机对于各个不同带速的需求。

三、对于工业现场实践应用效果分析

笔者针对淮南矿产集团中的某一带式输送机的变频调速以实现节能控制为例，针对其应用变频调速节能控制方式，而后探究了所取得的节能效果。

淮南矿产集团的这一带式输送机，属于倾斜角度是10°的上运皮带机，皮带机头中存在两个滚筒，其中的每一个滚筒都具有一个四百六十千瓦、无千伏的交流异步电机驱动，这两台电机所利用的都是防爆高压变频器，最终实现变频调速的。这一矿产采集过程中所应用的带式输送机的机械参数分别是：带宽B=1100mm，带速vM=3.11m/s，皮带斜长L=655m，倾角β=1～10°，且运量为1000t/h。

对其中的运行参数进行选取，可知：电动机启动方式系数：K2=1，阻力系数W=0.02，电动机功率系数：K1=1.3，和L所成的函数关系系数是C=1.22，每米输送机下托辊传动部分重量q"=6.7kg/m，每米输送机上托辊传动部分重量q′=20.8kg/m，每米钢绳芯胶带重量q0=57kg/m[5]。

通过这一方式的节能效果来看，可通过理论计算的方式，计算出带式输送机每天所节约的电能是：

W=（90%λvMT0+80%λ1VMT20%+20%λ1VMT80%+40%λ1VMT60%+60%λ1VMT40%）*10-3

λ1=K1K2CWLg（q′+q"+2q0cosβ）

=1*0.02*680*1.3*1.21*9.8*（20.8+57*2*cos11°+6.7）

=29226N

这一矿产带式输送机假设运行时间是22小时，60%重载运行时间为7小时，100%重载运行时间是7小时，空载运行时间是3小时，假设一年中的运行时间是330天，依照0.75元每度电进行计算，可以计算出，每天可节约的电能是：

W=（20%λ1vMT80%+60%λ1VMT40%+40%λ1VMT60%）10-3

=29226*3.15*（0.2*5+0.6*3+0.4*7）*10-3

=516kW.h

可见，通过这样的运作方式，一年内可节约电费0.75*516*330=12.8万元

除此之外，依照工业现场的实践运作记录情况，通过计算可知负载发生变化时，电动机运行处于五十赫兹时，每天需要消耗的总电能约为5200kW.h;负载出现变化的过程中，电动机此时每天所小号的电能约为4600kW.h。通过对比可知，后者的运作方式相比于前者来说较为节省电能。

结束语：

带式输送机所体现的节能控制特性，实则是利用科学的方式，匹配带速以及输送量的关系，并且在保持输送机的运载能力时，维持负载功率耗损不变，而通过降低空载功率耗损，最终达到控制节能的目的。这一节能控制方法是将皮带集控系统以及变频调速的系统调控，通过切合实际的计算和论证后发现，煤矿带式输送机的运作方式具备明显的节能效果。

参考文献：

[1]程军，李愈清，陆文涛等.基于变频调速的煤矿带式输送机节能控制方法[J].电气传动，2013，43（11）：61-64.

[2]何磊.煤矿带式输送机的电气节能技术研究[D].西安科技大学，2010.