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        淺談帶式輸送機(jī)的調(diào)速節(jié)能

        2018-08-20 12:08:44劉廣權(quán)
        陜西煤炭 2018年4期
        關(guān)鍵詞:運量輸送帶帶式

        劉廣權(quán)

        (同煤集團(tuán)煤峪口煤礦,山西 大同 037003)

        0 引言

        帶式輸送機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于煤炭、電廠等領(lǐng)域的連續(xù)輸送設(shè)備,具有運輸距離長、承載能力大等優(yōu)點。近些年,隨著煤礦企業(yè)規(guī)模的不斷加大,帶式輸送機(jī)也已成為了煤炭生產(chǎn)不可缺少的重要設(shè)備。從20世紀(jì)90年代起,我國就不斷學(xué)習(xí)國外技術(shù),并經(jīng)過大量的科研,使我國帶式輸送機(jī)的發(fā)展有了較大的進(jìn)步。

        隨著功率的不斷增大,其能耗問題也越來越突出,據(jù)統(tǒng)計,我國電動機(jī)的總裝機(jī)容量已達(dá)到4萬億kW,年耗電量約占全國用電量的60%。但是,電動機(jī)的能量利用率卻不高。這是由于無論輕載還是重載情況,電動機(jī)都以恒定的速度運行,工作效率很低,能源浪費巨大,并且提高了企業(yè)的用電成本。因此,帶式輸送機(jī)的節(jié)能方法是值得關(guān)注的問題。

        1 帶式輸送機(jī)優(yōu)點及節(jié)能運行

        1.1 帶式輸送機(jī)優(yōu)點

        帶式輸送機(jī)是一種連續(xù)輸送機(jī)械,其工作原理是以輸送帶和托輥為支承,通過輸送帶自身的牽引和傳動滾筒與輸送帶摩擦產(chǎn)生轉(zhuǎn)動而傳遞圓周牽引力,以此完成物料的中、遠(yuǎn)距離運輸。與傳統(tǒng)運輸方式相比,帶式輸送機(jī)具有以下幾個優(yōu)點。

        運行成本低:帶式輸送機(jī)的運行是以電能為動力,相對來講價格比較穩(wěn)定,受市場影響較小。除此之外,帶式輸送機(jī)的一個特點是自身重量比運輸重量小,這就從另一個層面降低了運營的成本。因此,帶式輸送機(jī)與傳統(tǒng)運輸方式相比,成本較低。

        輸送效率高:作為結(jié)構(gòu)獨特的連續(xù)輸送機(jī)械,帶式輸送機(jī)能夠很好地完成長距離、高負(fù)載運輸。而且,帶式輸送機(jī)能夠進(jìn)行晝夜不停的連續(xù)工作,因此具有很高的輸送效率。

        布置方便、適應(yīng)能力強(qiáng):帶式輸送機(jī)能夠在不同的地形條件下使用,可以根據(jù)煤炭生產(chǎn)的需要而靈活地進(jìn)行水平或傾斜布置,也可以進(jìn)行弧形布置,這是其他運輸方式不能實現(xiàn)的。因此,帶式輸送機(jī)適應(yīng)能力非常強(qiáng)。

        運行可靠平穩(wěn):和其他運輸方式相比,帶式輸送機(jī)的故障率較低,能長時間穩(wěn)定運行,具有較高的可靠性。

        環(huán)保性較高:帶式輸送機(jī)在相同負(fù)荷運行時,比刮板輸送機(jī)節(jié)省約3/4的電量,節(jié)約了電能。同時,帶式輸送機(jī)在運行過程中粉塵污染較小。因此,其環(huán)保性能較高。

        1.2 帶式輸送機(jī)節(jié)能運行

        采煤過程中,受客觀技術(shù)條件和地質(zhì)條件的影響,煤炭產(chǎn)量是不斷變化的,煤倉中的煤量也不是一個恒定不變的數(shù)值。這就導(dǎo)致帶式輸送機(jī)在運行過程中,也存在運輸量的波動變化。但是,目前我國帶式輸送機(jī)一般是工頻下,以固定速度運行。這樣一來,其運行過程中存在2個問題:①帶式輸送機(jī)工作過程中不可能一直保持滿載運行,還有輕載和空載狀態(tài),固定速度運行降低了電動機(jī)效率,功率因數(shù)較低,產(chǎn)生了大量的浪費;②固定速度使得機(jī)械和輸送帶之間的摩擦系數(shù)較高,造成了能量的浪費。

        因此,為了提高帶式輸送機(jī)的運行效率,降低電能的損耗,就需要對帶式輸送機(jī)的運行方式進(jìn)行調(diào)節(jié),即根據(jù)不同的載量采用不同的帶速。通過調(diào)節(jié)速度,達(dá)到節(jié)約電能,延長設(shè)備使用壽命的目的。

        2 帶式輸送機(jī)節(jié)能定量分析

        2.1 定量分析

        在帶式輸送機(jī)的運行過程中,傳統(tǒng)的運行方式是恒速運行,沒有考慮輸送機(jī)負(fù)載的情況,所以導(dǎo)致能耗加大。所以,要控制其能耗,就要實時、動態(tài)地考慮帶式輸送機(jī)的負(fù)荷量,并以此調(diào)整運行速度。

        為了保證進(jìn)行的變頻調(diào)速節(jié)能分析的結(jié)果具有普遍性、有效性和全面性,所以把電能指標(biāo)作為評價的標(biāo)準(zhǔn)

        (1)

        式中:EA—電能;PM—功率;Q—負(fù)載;L—輸送距離。

        從式(1)可以看出,EA的值越小說明帶式輸送機(jī)的節(jié)能效果越好。當(dāng)輸送帶距離一定時,EA的大小則與功率PM和負(fù)載情況有關(guān),而功率的大小則與帶速有關(guān)。通過查閱相關(guān)資料,可知帶式輸送機(jī)在滿載和半載情況下,帶速與功率之間的關(guān)系見表1。

        表1 滿載與半載情況下帶式輸送機(jī)帶速與功率的關(guān)系

        從表1中可以看出,當(dāng)帶式輸送機(jī)滿載與半載時如果采取同樣的運行速度,那么能耗會增加10%左右;而如果負(fù)載減少一半,速度同樣可以減少一半左右的話,那么能耗將減少5%左右。

        雖然降低運行速度能夠有效節(jié)能,但是調(diào)速也不能無限制地進(jìn)行。因為輸送帶運行速度越低,對其寬度、強(qiáng)度和質(zhì)量的要求就越高,所以必須設(shè)置帶式輸送機(jī)的最低運行速度。

        因此,帶式輸送機(jī)的調(diào)速節(jié)能方案運行時要注意2個方面:首先就是控制器必須設(shè)定最低速度,以保證連續(xù)運行;其次就是不能隨著運量的變化不斷調(diào)整速度的變化,而是應(yīng)當(dāng)對運量進(jìn)行分段匹配速度。這是因為頻繁的調(diào)速會導(dǎo)致設(shè)備壽命的降低,而機(jī)械發(fā)熱,反而增加能耗。

        2.2 節(jié)能設(shè)計

        通過前面的分析可知,帶式輸送機(jī)降耗節(jié)能控制主要是通過合理的變頻調(diào)速來進(jìn)行,那么可以通過PLC進(jìn)行控制。其硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示??刂屏鞒虨椋寒?dāng)帶式輸送機(jī)自檢并正常啟動后,利用稱重傳感器測量其實時運量,根據(jù)測量的運量Q匹配最佳的運行速度v。通過PLC的運算與輸出,將控制信號傳給變頻器,利用變頻器驅(qū)動電機(jī)達(dá)到調(diào)速的目的??刂屏鞒虉D如圖2所示。

        圖1 硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖

        圖2 控制程序流程圖

        3 結(jié)論

        (1)通過對帶式輸送機(jī)的特點介紹,研究其工作過程中造成電能浪費的主要原因是帶式輸送機(jī)不是一直保持滿載運行,而運行速度卻不能根據(jù)負(fù)載情況調(diào)節(jié),使得運行效率低,電能消耗大。

        (2)根據(jù)分析,通過變速可以使其電能節(jié)省5%左右。但是要注意最低速度和速度對運量的分段匹配。因此,設(shè)計了以西門子S7-300PLC為核心的硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖和控制程序流程圖。

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