膠帶輸送機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)研究

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 賈文琪

膠帶輸送機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)研究

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文章分析了煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸工藝和煤礦膠帶輸送機(jī)運(yùn)行功耗，提出了基于膠帶輸送機(jī)載荷檢測(cè)的節(jié)能運(yùn)行方案。結(jié)果表明，該方案與傳統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行方法相比，具有系統(tǒng)運(yùn)行可靠、節(jié)能效果好等特點(diǎn)。

煤流運(yùn)輸；膠帶輸送機(jī)；節(jié)能

0 引言

膠帶輸送機(jī)由于其運(yùn)輸效率高，是煤礦井下煤流運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。目前大多礦井煤流運(yùn)輸系統(tǒng)采用粗放的生產(chǎn)模式，負(fù)載匹配率低、設(shè)備空轉(zhuǎn)率高、綜合效率低。帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，空載、輕載、重載狀態(tài)下均為高速運(yùn)行，而空載和輕載時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、滾筒、托輥、膠帶等設(shè)備產(chǎn)生了不必要的磨損和電能消耗，縮短了設(shè)備的使用壽命。

1 膠帶機(jī)節(jié)能運(yùn)行分析

煤流運(yùn)輸是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備組成部分，其能耗占煤礦生產(chǎn)能耗的10%～30%。由于輸送的煤炭有極大的不均衡性，因此配套電氣選型比實(shí)際所需的容量要大，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行，效率低。帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般是按最大運(yùn)量考慮的，而減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選型原則是等級(jí)靠大不靠小，所以帶式輸送機(jī)配置的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般均有20%～45%富余量，加上帶式輸送機(jī)經(jīng)常處于輕載、空載運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于50 %以下的低效率工作狀態(tài)。

2 膠帶機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)發(fā)展

單條膠帶輸送機(jī)節(jié)能控制方法一是根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)行功率降低輸送機(jī)運(yùn)行速度，達(dá)到節(jié)能效果。由于膠帶機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)，輸送機(jī)運(yùn)行功率變化嚴(yán)重滯后于運(yùn)煤量變化，如果來(lái)煤量突然變大，而運(yùn)行功率變化不大，膠帶機(jī)未及時(shí)提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度，容易在轉(zhuǎn)載點(diǎn)發(fā)生堆煤事故。另外一個(gè)節(jié)能控制方法檢測(cè)機(jī)尾實(shí)時(shí)煤流大小控制膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，如果檢測(cè)到實(shí)時(shí)來(lái)煤量變小，則降低輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到節(jié)能效果。由于煤炭生產(chǎn)的不均衡性，來(lái)煤量可能頻繁變化，如果頻繁調(diào)整輸送機(jī)運(yùn)行速度，不利于輸送機(jī)可靠運(yùn)行，同時(shí)如果檢測(cè)不準(zhǔn)確容易導(dǎo)致堆煤故障。因此雖然目前帶式輸送機(jī)已配置了變頻器等節(jié)能裝備，但節(jié)能效果還有待提高。

3 節(jié)能運(yùn)行方案

通過(guò)檢測(cè)煤流運(yùn)輸系統(tǒng)整個(gè)物料運(yùn)輸大小、輸送機(jī)整體負(fù)荷及來(lái)煤情況來(lái)控制輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。輸送機(jī)所需驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率PM=PA/η。PA是輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒需要的軸功率。η是電機(jī)軸到驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)之間的功率傳遞效率。隨著輸送機(jī)運(yùn)煤量變化，傳遞效率η變化不大，但輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸功率變化較大。輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸功率PA=Fu·v/1000。Fu為圓周驅(qū)動(dòng)力,等于皮帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所需克服各種阻力之和。v是輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。在輸送機(jī)參數(shù)固定的情況下，圓周驅(qū)動(dòng)力Fu主要隨著每米輸送帶上的物料重量q增大而增大。如果輸送機(jī)的輸送量QC一定，降低輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度v將使q增大，即Fu圓周驅(qū)動(dòng)力增大。根據(jù)《GB/T17119-1997連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備帶承載托輥的帶式輸送機(jī)運(yùn)行功率和張力的計(jì)算》計(jì)算，當(dāng)輸送機(jī)的輸送量（負(fù)荷）QC降低時(shí)，降低輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度可降低輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸功率PA。

在由多條膠帶輸送機(jī)組成的煤流運(yùn)輸系統(tǒng)中，每條膠帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)由變頻器、電控主機(jī)、載荷檢測(cè)傳感器等設(shè)備組成。系統(tǒng)在每條輸送機(jī)機(jī)尾設(shè)置一臺(tái)輸送機(jī)載荷檢測(cè)傳感器，檢測(cè)實(shí)時(shí)來(lái)料量。載荷檢測(cè)傳感器同時(shí)檢測(cè)輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)距離，根據(jù)實(shí)時(shí)來(lái)料量和輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)距離計(jì)算出整個(gè)輸送機(jī)載荷分布。將輸送機(jī)按一定長(zhǎng)度進(jìn)行分段，可得到輸送機(jī)每一段載荷大小，從而對(duì)輸送機(jī)整體載荷進(jìn)行數(shù)字化。

輸送機(jī)載荷分布檢測(cè)

隨著輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和來(lái)煤量的變化，實(shí)時(shí)更新輸送機(jī)整體負(fù)荷及負(fù)荷分布信息。載荷傳感器檢測(cè)的輸送機(jī)整體載荷和載荷分布信息通過(guò)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸至電控主機(jī)。本條輸送機(jī)的載荷情況可通過(guò)電控主機(jī)實(shí)時(shí)傳輸至下游輸送機(jī)，本條輸送機(jī)的載荷大小即是下游輸送機(jī)的來(lái)煤量大小。如果電控主機(jī)監(jiān)測(cè)到本條輸送機(jī)負(fù)荷大于1/2額定運(yùn)量或者上游輸送機(jī)機(jī)頭段煤流大于1/2額定煤量，控制變頻器輸出頻率及功率，使輸送機(jī)處于額定速度運(yùn)行。如果電控主機(jī)監(jiān)測(cè)到本條輸送機(jī)負(fù)荷小于1/2額定運(yùn)量并且上游輸送機(jī)機(jī)頭段煤流小于1/2額定煤量，控制變頻器輸出頻率及功率，使輸送機(jī)處于低速（1/2額定運(yùn)行速度）運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能效果。如果電控主機(jī)監(jiān)測(cè)到本條輸送機(jī)空載運(yùn)行，并且上游輸送機(jī)連續(xù)空載段運(yùn)行時(shí)間大于電機(jī)熱啟動(dòng)要求間隔時(shí)間（防止電機(jī)頻繁啟動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)故障），膠帶輸送機(jī)停車。如果輸送機(jī)正處于低速節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，電控主機(jī)監(jiān)測(cè)到上游輸送機(jī)機(jī)頭段煤流大于1/2額定煤量，則及時(shí)控制變頻器輸出頻率及功率，提高輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，防止來(lái)煤未及時(shí)運(yùn)輸導(dǎo)致發(fā)生堆煤事故。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)家正在實(shí)施節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)有關(guān)領(lǐng)域、行業(yè)的節(jié)能減排提出了明確的任務(wù)和要求，側(cè)重于重點(diǎn)行業(yè)和重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能減排措施的細(xì)化和目標(biāo)的量化。隨著煤炭生產(chǎn)企業(yè)效益的下滑，提高生產(chǎn)效率，降低噸煤生產(chǎn)成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力，是煤炭企業(yè)的必然選擇。

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天地科技股份有限公司技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)KJ-2015-CZGF-01）。

賈文琪，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工作。