李洪春

（唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司，河北 唐山 063200）

港口帶式輸送機(jī)節(jié)能研究與設(shè)計(jì)初探

李洪春

（唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司，河北 唐山 063200）

整體來看，帶式輸送機(jī)具備良好的輸送能力，其輸送距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，且維護(hù)流程比較簡單，是港口輸送系統(tǒng)的重要組成部分，是港口企業(yè)能源消耗的主要部件。隨著電機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)效率不斷得到提升，但受到多種工作因素的影響，依舊存在能源浪費(fèi)、傳輸效率低等問題。本文就帶式輸送機(jī)節(jié)能環(huán)節(jié)、技術(shù)改進(jìn)環(huán)節(jié)、維護(hù)保養(yǎng)環(huán)節(jié)等展開分析，旨在提升帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)的整體運(yùn)作效率。

帶式輸送機(jī)；節(jié)能技術(shù)；傳輸系統(tǒng)；鐵礦石

帶式輸送機(jī)是港口鐵礦石傳送的關(guān)鍵角色，如何提升帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)作效率，降低能源浪費(fèi)問題，已經(jīng)成為港口運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，因此有必要深入研究帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。

1 帶式輸送機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

帶式輸送機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了相當(dāng)長的歷程，帶式輸送機(jī)是散裝物料運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)輸作業(yè)具備高效率、自動化、連續(xù)化等特點(diǎn)。在很多工業(yè)領(lǐng)域，帶式輸送機(jī)發(fā)揮著重要性作用，其優(yōu)勢體現(xiàn)在運(yùn)送距離、輸送量、經(jīng)濟(jì)成本效益等方面，在某些應(yīng)用環(huán)境下，相比于火車、汽車，帶式輸送機(jī)具備更為優(yōu)越的性能。

在港口碼頭工作中，帶式輸送機(jī)是比較常見的鐵礦石運(yùn)輸設(shè)備，其整體投資比較小，相比于帶式輸送機(jī)運(yùn)輸投資，汽車運(yùn)輸整體投資成本較高，需要進(jìn)行公路修建，需要購買汽車，還要投資日常的汽車維修費(fèi)用。帶式輸送機(jī)輸送散裝物料是一種連續(xù)性的工作過程，其生產(chǎn)效率比較高。根據(jù)相關(guān)權(quán)威研究顯示，當(dāng)運(yùn)輸距離低于50千米時，帶式輸送機(jī)具備更高的物料輸送效益。帶式輸送機(jī)的應(yīng)用范圍比較廣泛，常見于化工、電力、糧食、冶金等領(lǐng)域。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對散裝物料輸送提出了更高的要求，帶式輸送機(jī)不斷發(fā)展為更高輸送性能的大型皮帶輸送機(jī)。

2 港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成狀況

2.1 帶式輸送機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成要素

港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)主要分為兩個部分，分別是監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)，港口帶式輸送機(jī)主要由膠帶、滾筒組、逆止器、拉緊裝置、導(dǎo)料槽、皮帶清掃器等構(gòu)成，其整體操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電氣自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通訊技術(shù)等的結(jié)合。在現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)工作中，其需要消耗大量的電能，這些電能的消耗主要來自于帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動單元，港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動單元進(jìn)行了異步電動機(jī)的采用，其運(yùn)行比較可靠，應(yīng)用性強(qiáng)，價格比較便宜。但是其調(diào)速較差，啟動電流較大，這不利于電能損耗的控制，這需要進(jìn)行電動機(jī)能耗浪費(fèi)問題的解決。

2.2 電動機(jī)能耗問題

根據(jù)相關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，電動機(jī)的用電量消耗巨大，綜合來看，電機(jī)耗電占據(jù)社會整體用電總量的60%，占據(jù)工業(yè)用電的75%，如果電機(jī)效率提升5%～8%，其每年節(jié)約的電量相當(dāng)于2、3個三峽電站的發(fā)電量。隨著我國節(jié)能中長期規(guī)劃的不斷完善，電機(jī)節(jié)能方案逐漸引起社會各界的重視，這促進(jìn)了帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的深入性研究。

2.3 低效率工作因素

電動機(jī)是帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的主要能耗部分，如果電動機(jī)效率較低，港口皮帶系統(tǒng)效率必然難以得到有效提升。通過對電機(jī)學(xué)原理的分析，在沒有變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用前提下，異步電動機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)矩特性與負(fù)荷特性得不到有效性的匹配，容易出現(xiàn)大馬拉小車等問題。在港口建設(shè)初級階段，需要根據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)境的要求，進(jìn)行電機(jī)額定功率的選定，這需要按照帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸量進(jìn)行計(jì)算及選擇，需要考慮到帶式輸送機(jī)阻力問題、沿線長問題，需要考慮一定的功率富余量。在實(shí)際操作過程中，如果設(shè)備處于輕載或者空載環(huán)境下，傳輸系統(tǒng)會出現(xiàn)一系列的能耗浪費(fèi)問題。

當(dāng)傳輸系統(tǒng)遇到超載及重載問題時，負(fù)荷大于轉(zhuǎn)矩，電機(jī)難以啟動，導(dǎo)致電流過大，從而導(dǎo)致燒毀電機(jī)問題。當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，負(fù)荷功率低于電機(jī)功率，導(dǎo)致設(shè)備處于輕載狀態(tài)，從而導(dǎo)致電能浪費(fèi)問題。受到不同作業(yè)環(huán)境的影響，傳輸系統(tǒng)的負(fù)載變化不均勻，從而出現(xiàn)一系列電能浪費(fèi)問題。電動機(jī)功率因素的降低，不利于增強(qiáng)設(shè)備的自身運(yùn)作效率，增加了供電線路的損耗。

3 港口帶式輸送機(jī)工作方案

3.1 震動給料器及流量控制器

礦石物料的運(yùn)輸主要依靠裝卸流程,流程作業(yè)是由皮帶機(jī)、物料轉(zhuǎn)接塔、堆料機(jī)、取料機(jī)等裝卸設(shè)備組成。橋式抓斗卸船機(jī)是目前用于港口散貨船接卸的主要機(jī)械設(shè)備，需要通過橋式抓斗卸船機(jī)將物料卸下來，通過皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)接塔和堆料機(jī)把物料運(yùn)輸?shù)街付ǖ奈锪隙逊艆^(qū)域。在鐵礦石港口，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)作過程中，鐵礦石在皮帶沿線上經(jīng)常出現(xiàn)分布不均勻問題，這導(dǎo)致鐵礦石運(yùn)輸過程中負(fù)載大小的不斷變化，導(dǎo)致驅(qū)動單元能耗的增加。為了降低電能的消耗，必須確保鐵礦石在皮帶上分布的均勻性及連續(xù)性，使鐵礦石能夠均勻的落在皮帶上。在皮帶沿線上通過對自動控制技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時性監(jiān)測，能夠根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場實(shí)際狀況，進(jìn)行工作操作程序的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)鐵礦石翻卸量及取料量的控制，這會有效增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)耗電量的降低。

3.2 電動機(jī)連接方式的改變

三角形、星型連接方式是異步電動機(jī)的繞組模式。通過對電動機(jī)原理的分析，隨著電動機(jī)負(fù)載率的降低，電動機(jī)的勵磁無功功率差別明顯。受到實(shí)際工作場景的影響，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)節(jié)能能力受到限制，如果頻繁的改變電機(jī)接線模式，將不利于電機(jī)自身性能的保持，不利于延長電機(jī)設(shè)備的整體使用壽命。

3.3 增減電機(jī)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類帶式輸送機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)不斷得到應(yīng)用，在這個過程中，增減電機(jī)運(yùn)行技術(shù)體系日益完善，其屬于一種新型應(yīng)用技術(shù)，適合于多臺電機(jī)作為驅(qū)動裝置的系統(tǒng)中。其能夠根據(jù)帶式輸送機(jī)所承載負(fù)荷的變化，進(jìn)行驅(qū)動電動機(jī)個數(shù)的自動投入及切除。目前來看，鐵礦石港口帶式輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)由多臺電機(jī)構(gòu)成，這種技術(shù)適合在鐵礦石運(yùn)輸港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用，這類系統(tǒng)的額定功率較大。

在鐵礦石港口作業(yè)中，帶式輸送機(jī)傳輸系統(tǒng)空載問題時常發(fā)展，當(dāng)系統(tǒng)處于空載或者輕載時，多臺電機(jī)共同驅(qū)動，電機(jī)處于低效率的運(yùn)作狀態(tài)。在增減電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要根據(jù)負(fù)荷的變化狀況，進(jìn)行電機(jī)數(shù)量的改變，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)輸出功率與負(fù)載狀況的匹配。

電機(jī)數(shù)量的檢測及應(yīng)用方法是增減電機(jī)技術(shù)的研究重點(diǎn)，在港口工作過程中，技術(shù)人員經(jīng)常進(jìn)行電機(jī)電流檢測及位置檢測，通過對電機(jī)電流的檢測可以判斷出帶式輸送機(jī)實(shí)際負(fù)荷的大小，將電機(jī)額定電流數(shù)據(jù)與檢測電流數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而進(jìn)行電流數(shù)據(jù)表的制定，進(jìn)行區(qū)間的劃分，不同的工作區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)電機(jī)數(shù)量的采用。

在位置檢測過程中，其根據(jù)堆料機(jī)、取料機(jī)的行走位置編碼器進(jìn)行帶式輸送機(jī)系統(tǒng)工作長度的確定，當(dāng)堆料機(jī)、取料機(jī)位置接近皮帶沿線時，尾車的皮帶沿線與轉(zhuǎn)接塔的距離較近，鐵礦石在帶式輸送機(jī)上的負(fù)荷比較小。在這種狀況下，驅(qū)動系統(tǒng)不需要進(jìn)行滿功率運(yùn)作，可以有效減少堆料機(jī)、取料機(jī)驅(qū)動單元的數(shù)量，如果堆料機(jī)、取料機(jī)距離皮帶沿線較遠(yuǎn)時，需要適當(dāng)增加驅(qū)動單元數(shù)量。在取料作業(yè)啟動或者即將結(jié)束時，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)處于輕載及空載環(huán)境，需要進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行數(shù)量的適當(dāng)增減，從而發(fā)揮系統(tǒng)節(jié)能減排的功能，這需要進(jìn)行自動控制技術(shù)的應(yīng)用。

3.4 托輥應(yīng)用技術(shù)

調(diào)心托輥的應(yīng)用類型比較多，具體包括螺旋型組合型、錐型、通用型、強(qiáng)力型等。緩沖托輥包括吊掛型、強(qiáng)力緩沖型、緩沖圈型、彈簧板型。在使用過程中，必須確保輥干結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、可靠性，必須提升輥皮用材質(zhì)量，優(yōu)化焊接方案，實(shí)現(xiàn)其公差的嚴(yán)格控制。軸材料需要使用優(yōu)質(zhì)冷拔圓鋼，軸承需要使用優(yōu)質(zhì)型鋼板，提升托輥設(shè)備的運(yùn)作效率，確保輥干具備良好的強(qiáng)度，降低其整體能耗水平。

3.5 輸送機(jī)滾筒應(yīng)用技術(shù)

為了提升港口皮帶機(jī)的運(yùn)作效率，必須改進(jìn)輸送機(jī)滾筒技術(shù)，在使用過程中，要先檢查其各個部件的性能應(yīng)用狀況，先空轉(zhuǎn)一個循環(huán)，再載負(fù)荷運(yùn)行。在工作過程中，要及時糾正皮帶跑偏、亂跳、打滑等問題，皮帶松緊度不合適時，需要及時調(diào)整拉緊裝置，在這個環(huán)節(jié)中，需要確保上行下行皮帶制動裝置的可靠性、穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)滾筒各部分的有效性連接。

3.6 維修及保養(yǎng)技術(shù)

在帶式輸送機(jī)工作過程中，必須保證專人看管，這需要優(yōu)化相關(guān)的工作交接班制度。當(dāng)出現(xiàn)輸送機(jī)故障時，需要立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，及時消除故障。在輸送機(jī)管理過程中，需要認(rèn)真觀察其各個部件的運(yùn)作狀況，如果出現(xiàn)局部損壞問題，需要立即展開維修或者進(jìn)行零件更換，做好皮帶輸送機(jī)的清掃、潤滑及定期檢查工作。

4 結(jié)語

為了降低能源浪費(fèi)，必須實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的健全，改良運(yùn)輸設(shè)備及操作技術(shù)，提升其運(yùn)作效率，注意做好設(shè)備的維修及保養(yǎng)工作，以有效解決港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)工作問題。

[1]杜強(qiáng)生,劉志安,韓家寧. 帶式輸送機(jī)減少電機(jī)運(yùn)行的節(jié)能措施[J]. 港口科技,2009(03).

[2] 張同戌,張德文,謝文寧. 港口帶式輸送機(jī)節(jié)能改造的技術(shù)措施[J].水運(yùn)科學(xué)研究, 2008(01).

[3]鄭津津.皮帶運(yùn)輸機(jī)效率優(yōu)化的研究[D]. 安徽理工大學(xué),2015.

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