浅谈带式输送机的调速节能

2018-08-20刘广权

陕西煤炭 2018年4期

刘广权

(同煤集团煤峪口煤矿，山西大同 037003)

0 引言

带式输送机是一种广泛应用于煤炭、电厂等领域的连续输送设备，具有运输距离长、承载能力大等优点。近些年，随着煤矿企业规模的不断加大，带式输送机也已成为了煤炭生产不可缺少的重要设备。从20世纪90年代起，我国就不断学习国外技术，并经过大量的科研，使我国带式输送机的发展有了较大的进步。

随着功率的不断增大，其能耗问题也越来越突出，据统计，我国电动机的总装机容量已达到4万亿kW，年耗电量约占全国用电量的60%。但是，电动机的能量利用率却不高。这是由于无论轻载还是重载情况，电动机都以恒定的速度运行，工作效率很低，能源浪费巨大，并且提高了企业的用电成本。因此，带式输送机的节能方法是值得关注的问题。

1 带式输送机优点及节能运行

1.1 带式输送机优点

带式输送机是一种连续输送机械，其工作原理是以输送带和托辊为支承，通过输送带自身的牵引和传动滚筒与输送带摩擦产生转动而传递圆周牵引力，以此完成物料的中、远距离运输。与传统运输方式相比，带式输送机具有以下几个优点。

运行成本低：带式输送机的运行是以电能为动力，相对来讲价格比较稳定，受市场影响较小。除此之外，带式输送机的一个特点是自身重量比运输重量小，这就从另一个层面降低了运营的成本。因此，带式输送机与传统运输方式相比，成本较低。

输送效率高：作为结构独特的连续输送机械，带式输送机能够很好地完成长距离、高负载运输。而且，带式输送机能够进行昼夜不停的连续工作，因此具有很高的输送效率。

布置方便、适应能力强：带式输送机能够在不同的地形条件下使用，可以根据煤炭生产的需要而灵活地进行水平或倾斜布置，也可以进行弧形布置，这是其他运输方式不能实现的。因此，带式输送机适应能力非常强。

运行可靠平稳：和其他运输方式相比，带式输送机的故障率较低，能长时间稳定运行，具有较高的可靠性。

环保性较高：带式输送机在相同负荷运行时，比刮板输送机节省约3/4的电量，节约了电能。同时，带式输送机在运行过程中粉尘污染较小。因此，其环保性能较高。

1.2 带式输送机节能运行

采煤过程中，受客观技术条件和地质条件的影响，煤炭产量是不断变化的，煤仓中的煤量也不是一个恒定不变的数值。这就导致带式输送机在运行过程中，也存在运输量的波动变化。但是，目前我国带式输送机一般是工频下，以固定速度运行。这样一来，其运行过程中存在2个问题：①带式输送机工作过程中不可能一直保持满载运行，还有轻载和空载状态，固定速度运行降低了电动机效率，功率因数较低，产生了大量的浪费；②固定速度使得机械和输送带之间的摩擦系数较高，造成了能量的浪费。

因此，为了提高带式输送机的运行效率，降低电能的损耗，就需要对带式输送机的运行方式进行调节，即根据不同的载量采用不同的带速。通过调节速度，达到节约电能，延长设备使用寿命的目的。

2 带式输送机节能定量分析

2.1 定量分析

在带式输送机的运行过程中，传统的运行方式是恒速运行，没有考虑输送机负载的情况，所以导致能耗加大。所以，要控制其能耗，就要实时、动态地考虑带式输送机的负荷量，并以此调整运行速度。

为了保证进行的变频调速节能分析的结果具有普遍性、有效性和全面性，所以把电能指标作为评价的标准

(1)

式中：EA—电能；PM—功率；Q—负载；L—输送距离。

从式(1)可以看出，EA的值越小说明带式输送机的节能效果越好。当输送带距离一定时，EA的大小则与功率PM和负载情况有关，而功率的大小则与带速有关。通过查阅相关资料，可知带式输送机在满载和半载情况下，带速与功率之间的关系见表1。

表1 满载与半载情况下带式输送机带速与功率的关系

从表1中可以看出，当带式输送机满载与半载时如果采取同样的运行速度，那么能耗会增加10%左右；而如果负载减少一半，速度同样可以减少一半左右的话，那么能耗将减少5%左右。

虽然降低运行速度能够有效节能，但是调速也不能无限制地进行。因为输送带运行速度越低，对其宽度、强度和质量的要求就越高，所以必须设置带式输送机的最低运行速度。

因此，带式输送机的调速节能方案运行时要注意2个方面：首先就是控制器必须设定最低速度，以保证连续运行；其次就是不能随着运量的变化不断调整速度的变化，而是应当对运量进行分段匹配速度。这是因为频繁的调速会导致设备寿命的降低，而机械发热，反而增加能耗。

2.2 节能设计

通过前面的分析可知，带式输送机降耗节能控制主要是通过合理的变频调速来进行，那么可以通过PLC进行控制。其硬件设计结构框图如图1所示。控制流程为：当带式输送机自检并正常启动后，利用称重传感器测量其实时运量，根据测量的运量Q匹配最佳的运行速度v。通过PLC的运算与输出，将控制信号传给变频器，利用变频器驱动电机达到调速的目的。控制流程图如图2所示。