賈若凡

（汾西礦業(yè)集團(tuán)煤礦安全監(jiān)管五人小組管理局， 山西 介休 032000）

引言

煤炭生產(chǎn)企業(yè)中帶式輸送機(jī)得到廣泛應(yīng)用，在設(shè)備選型時(shí)，為滿足生產(chǎn)不均衡或者保留富余運(yùn)輸能力，往往選擇較大裝機(jī)功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，反而降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)做功和電力的效率，日積月累形成了巨大的電力成本浪費(fèi)，這是煤炭企業(yè)亟待解決的技術(shù)難題[1-2]。

1 國內(nèi)常用節(jié)能技術(shù)分析

1.1 減電機(jī)運(yùn)行方法

在我國井工煤礦中帶式輸送機(jī)一般均配備至少2臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如果在運(yùn)行過程中始終由全部的電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，在煤流量較少甚至空負(fù)荷的狀態(tài)下，不可避免的要造成電動(dòng)機(jī)做功和電力的無謂損失。因此當(dāng)帶式輸送機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，可自動(dòng)匹配電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的功率符合當(dāng)下的運(yùn)輸負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)省電力的目的[3]。其技術(shù)要點(diǎn)在于通過1臺(tái)檢測設(shè)備識(shí)別電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，然后通過更改PLC指令來啟動(dòng)或停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

1.2 功率平衡節(jié)能方法

多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)即使型號(hào)相同、功率相同，由于電機(jī)傳動(dòng)裝置、摩擦系數(shù)、功率分配等多方面影響，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)過程會(huì)存在功率不平衡現(xiàn)象，從而使設(shè)備出現(xiàn)負(fù)載不均、機(jī)械磨損、電機(jī)壽命縮短、能耗增大等不利影響。對(duì)功率進(jìn)行平衡可采用耦合補(bǔ)償方法，通過分析電動(dòng)機(jī)的差異，針對(duì)性給予參數(shù)修正，使系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行反饋及補(bǔ)償，使多臺(tái)電動(dòng)機(jī)所分配的載荷均衡。同時(shí)，在啟動(dòng)過程對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理調(diào)配也能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的[4]。

1.3 降電壓節(jié)能方法

電動(dòng)機(jī)負(fù)載保持最佳狀態(tài)時(shí)的運(yùn)行效率最高，功率得到最大程度利用，能耗最合理。當(dāng)輸送機(jī)低負(fù)荷或空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率因素下降，損失的功率就增多。因此，若想提高做功效率，應(yīng)從提高功率因素、減小電動(dòng)機(jī)端電壓、降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流的方法入手，例如可通過雙向可控硅調(diào)壓電路來對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控，降低電壓及電流，提高做功效率[5]。目前，這項(xiàng)技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)中得到了較廣泛應(yīng)用。

2 基于變頻調(diào)速的節(jié)能技術(shù)研究

2.1 帶式輸送機(jī)功率與帶速關(guān)系分析

在井工煤礦中由于產(chǎn)能的提升和對(duì)設(shè)備功率需求的增大，帶式輸送機(jī)的運(yùn)煤量不斷增大，能耗也隨之提升，而配置完成的帶式輸送機(jī)，其電動(dòng)機(jī)型號(hào)、減速箱參數(shù)、傳送裝置和各部配件都是固定的，運(yùn)行速度也是恒定的，這就造成無論是滿負(fù)荷、低負(fù)荷還是空載，電動(dòng)機(jī)都以恒速運(yùn)行，無法根據(jù)載荷進(jìn)行速度調(diào)整，造成電能浪費(fèi)。

根據(jù)帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的工作阻力計(jì)算[4]，對(duì)于某選定的帶式輸送機(jī)，運(yùn)煤量Q及皮帶速度v對(duì)電動(dòng)機(jī)功率P影響最大，當(dāng)運(yùn)煤量Q不變時(shí)，功率P與帶速v成正比關(guān)系，即電動(dòng)機(jī)功率隨帶速的增大而增大，如下頁圖1所示。因此，在滿足運(yùn)煤量的前提下，將帶速進(jìn)行合理控制能夠達(dá)到減少電動(dòng)機(jī)功率消耗的目的。

2.2 帶式輸送機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能效果分析

在井工煤炭運(yùn)輸過程中，設(shè)備選型時(shí)會(huì)為各部輸送設(shè)備留有富余系數(shù)，為得到在運(yùn)煤量不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率與帶速的實(shí)際變化關(guān)系，做如下一組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：運(yùn)煤量恒定設(shè)置為500 t/h，改變輸送機(jī)帶速后，單位長度皮帶內(nèi)煤炭質(zhì)量隨之變化，單位長度皮帶的填充率也變化，進(jìn)而探究功率、能量消耗率的變化趨勢。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下頁表1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)功率與帶速關(guān)系示意圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在運(yùn)煤量保持不變的前提下，隨著帶速降低，單位長度內(nèi)物料質(zhì)量和皮帶填充率都隨之增長，電動(dòng)機(jī)消耗的功率下降。即運(yùn)輸同等質(zhì)量的煤炭，降低帶速會(huì)使單位長度皮帶上的填充率接近滿載狀態(tài)，皮帶電動(dòng)機(jī)的功率充分做功，從而降低能耗。因此，應(yīng)用PLC變頻控制技術(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行合理控制，能夠有效降低電力消耗。但是皮帶運(yùn)行速度過低時(shí)，又會(huì)因阻力過大造成電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命，故帶速應(yīng)控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

為獲得煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備較高的運(yùn)行可靠性，在設(shè)備選型尤其是在功率選型時(shí)往往取較大的富余系數(shù)，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)等設(shè)備在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長期處于低負(fù)荷甚至空載狀態(tài)下運(yùn)行，從而造成電力的浪費(fèi)。國內(nèi)已有的節(jié)能技術(shù)有配備2臺(tái)以上電動(dòng)機(jī)時(shí)的減電機(jī)節(jié)能方法、對(duì)多電機(jī)的耦合補(bǔ)償功率平衡方法，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)配方法以及降低電壓的節(jié)能方法等。應(yīng)用PLC變頻控制技術(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行合理控制，能夠有效降低電力消耗，但是當(dāng)皮帶運(yùn)行速度過低時(shí)，又會(huì)因阻力過大造成電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命，故帶速應(yīng)被控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。