吳濤

（中煤西安設(shè)計工程有限責任公司，陜西 西安 710055）

1 帶式輸送機基本構(gòu)成和優(yōu)點

帶式運輸機是一種以輸送帶為牽引部件和承載部件，由托輥支承，通過主動滾筒與傳送帶之間的摩擦傳遞牽引力的連續(xù)輸送設(shè)備?？稍谝欢ǖ妮斔途€，從裝料點到卸載點，不間斷地流動各種粉末、粒狀、塊狀等散狀物料。在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部運輸中起著重要作用，也是企業(yè)對外運輸?shù)闹匾侄巍Ｆл斔蜋C在化工、煤炭、冶金、礦山、建材、電力、輕工、食品、交通運輸?shù)刃袠I(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。和其他大件運輸飛機、汽車、鐵路運輸相比，有許多優(yōu)點。

1.1 結(jié)構(gòu)簡單

帶式輸送機由滾筒、托輥、機架、驅(qū)動裝置及輸送帶等主要部件組成，安裝相對簡單。

1.2 輸送物料種類廣泛

帶式輸送機輸送物料的范圍可以從很細的粉狀、顆粒狀物料到大塊的煤炭、礦石等，由于特殊用途的輸送帶具有耐磨、耐酸堿、耐熱、耐油抗腐蝕、阻燃等性能，可滿足各種條件下輸送多種物料。

1.3 輸送能力大

帶式輸送機的輸送能力可以滿足任何要求的輸送任務(wù)，既有輕型的，也有大型的，由于高帶速和大帶寬的應(yīng)用，每小時可輸送數(shù)千噸甚至上萬噸物料。

1.4 輸送距離長

由于帶式輸送機獨特的結(jié)構(gòu)形式，可更經(jīng)濟地將物料輸送到較遠的距離。在國外已有應(yīng)用單機長度10～20km的帶式輸送機，采用中間驅(qū)動方式使帶式輸送機單機長度得到更大的延伸，輸送系統(tǒng)總長度可達上百千米。

1.5 輸送線路適應(yīng)性強

帶式輸送機輸送路線的選擇具有很大的靈活性，輸送線路可根據(jù)需要進行延長和縮短，且移置方便。根據(jù)地形條件，帶式輸送機可沿地面、地下或高架及空間曲線進行布置，水平、傾斜布置或者成凸弧、凹弧段布置，從而降低基建投資，免受鐵路、公路以及社區(qū)、河流等因素的干擾。

1.6 輸送角度大

帶式輸送機比卡車等輸送設(shè)備具有更大的輸送角度。散狀物料的性質(zhì)，如密度、內(nèi)摩擦角、粒度、外形等決定著普通帶式輸送機能夠向上或向下輸送的最大傾斜角，過大的傾角會造成物料在輸送帶上下滑，通用帶式輸送機提升角度可為16～18°，甚至可超過25°。

1.7 靈活地裝卸料

帶式輸送機可設(shè)在地面、井下或設(shè)備上，根據(jù)工廠的流程需求，可由多個點向一條帶式輸送機上裝料，形成干線輸送機輸送?？梢酝ㄟ^供料設(shè)備在輸送機的任意點統(tǒng)一加料，也可以向多點或多個區(qū)域卸料。

2 選煤廠帶式輸送機能耗影響因素

選煤廠皮帶輸送機的能源消耗主要取決于整個機組的運行阻力和傳動系統(tǒng)的效率。目前，變頻器的使用已逐步普及。大型帶式輸送機的驅(qū)動裝置通常是由變頻器、電動機和減速器組合而成。在大功率帶式輸送機中，傳統(tǒng)的軟起動比例逐年下降。為此，筆者主要對現(xiàn)有的變頻調(diào)速系統(tǒng)進行改造，選用PMSM代替電機與減速機的傳動組合，提高電機效率，減少傳能環(huán)節(jié)，從而進一步增加能耗。

3 選煤廠帶式輸送機能耗優(yōu)化策略

作者對現(xiàn)有變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了改造，選用 PMSM代替電機和減速器的驅(qū)動組合，在提高電機工作效率的同時，降低了能量傳遞這一環(huán)節(jié)，從而更好地提高帶式輸送機的整體傳動效率，從而減少帶式輸送機在系統(tǒng)上所產(chǎn)生的能耗，進一步提高選煤廠的經(jīng)濟效益。

3.1 將永磁同步電動機應(yīng)用在帶式輸送機上

中國是永磁材料產(chǎn)量最大的國家之一。釹鐵硼等稀土永磁體資源十分豐富。我國以“稀土之國”著稱。國內(nèi)研究和開發(fā)稀土永磁電機的技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先水平。PMSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高。與直流電機相比，PMSM沒有換向刷等缺點。PMSM自身的矢量控制系統(tǒng)不但具有高精度、高動態(tài)特性，而且可以實現(xiàn)大范圍的調(diào)速及定位。因此，PMSM矢量控制系統(tǒng)已經(jīng)引起了國內(nèi)外越來越多學(xué)者的重視。軟起動技術(shù)是解決帶式輸送機大功率傳動系統(tǒng)中遇到問題的關(guān)鍵技術(shù)。隨著帶式輸送機的不斷發(fā)展，對其本身系統(tǒng)的需求也越來越高。

3.2 將驅(qū)動單元升級成變頻器與永磁電動機組合

3.2.1 新型帶式輸送機驅(qū)動系統(tǒng)特點

（1）安全性上更加可靠。①沒有專門的減速系統(tǒng)，系統(tǒng)在運行方面更加平穩(wěn)，振動會更小，同時，噪聲相對較低，可靠性也得到了提高。②無齒輪傳動，使用的壽命變得更長。③變頻器匹配電抗器以及濾波等裝置，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生污染以及對其他設(shè)備工作產(chǎn)生影響。④部件在數(shù)量上也得到了減少，在安裝的過程中更加方便。（2）不需要進行維護。①無減速系統(tǒng)及附屬的液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，在維護方面的難度得到了降低。②維護的周期變得更長，停機的時間也在一定程度上減少，因此其生產(chǎn)的效率也會大大提高。（3）可進行智能化的控制。①具備零速滿轉(zhuǎn)矩輸出特性；②長時間低速驗帶功能；③矢量控制，實現(xiàn)多驅(qū)功率平銜；④變頻控制，實現(xiàn)帶式輸送機的“S”曲線啟動，停車；⑤采用四象限運行方式能解決下運制動及緊急停運問題。

3.2.2 永磁同步電動機與異步電動機功耗對比

PMSM與異步電機在功耗方面相比，具有非常明顯的優(yōu)勢，它的運行效率也比較高，同時，其功率因數(shù)較高，可以進一步優(yōu)化電網(wǎng)的品質(zhì)等。（1）工作效率。PMSM的磁場來自永磁體，因此避免了在勵磁電流中產(chǎn)生磁場所引起的勵磁損耗。從節(jié)能角度看，永磁電機的效率可達96%(IE4)，而異步電機的能耗大約是90%。（2）功率因數(shù)。因為感應(yīng)電機系統(tǒng)的功率因數(shù)比較低，在使用過程中，隨著電流的不斷增加，將造成線纜損耗很大，從而使電網(wǎng)及輸變電設(shè)備在發(fā)電過程中的負荷進一步增大。PMSM系統(tǒng)將較先進的轉(zhuǎn)子工藝融入傳輸系統(tǒng)中，期間將能夠更好地促使高性能永磁體材料嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，而后利用永磁體產(chǎn)生的磁場替代電勵磁，使其內(nèi)部的感應(yīng)電流激勵能夠得到實現(xiàn)，同時，促使電機功率因數(shù)接近于1。

3.3 取消減速器環(huán)節(jié)降低能量傳遞損耗

（1）實施減速器失效的可行性分析。它是一種 PMSM系統(tǒng)，它在設(shè)計時可以對其功率因數(shù)進行調(diào)整，其中成功率可以設(shè)計為1，與電機極數(shù)無關(guān)，但是，它與電機極數(shù)有密切關(guān)系，它的勵磁特性必然導(dǎo)致功率因數(shù)的逐步下降。PMSM自身功率因數(shù)能夠更好地突破電機極數(shù)的限制，期間通過配合機電系統(tǒng)發(fā)展的方式，將能夠促使電動機的設(shè)計級數(shù)得到提升，以此最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出配置的目的。（2）取消減速器能耗分析。減速機是連接在驅(qū)動電機和膠帶輸送機滾筒之間的機械連桿，以放大扭矩?，F(xiàn)在市場上質(zhì)量好的減速器使用效率不會超過96%，所以減速器在這一環(huán)節(jié)會有一些耗能，所以在這個環(huán)節(jié)會有一些能耗。

4 結(jié)語

永磁直驅(qū)帶式輸送機在系統(tǒng)上有明顯的優(yōu)越性。它主要包括永磁同步電動機和變頻器。它們沒有安裝減速器和液力耦合器，其節(jié)能、效率高、運行穩(wěn)定、噪音相對小。PMSM具有高極數(shù)、大輸出轉(zhuǎn)矩的特點，不僅大大提高了運行效率，而且節(jié)約了大量的成本。PMSM作為一種新型驅(qū)動方式，具有高效、節(jié)能、性能穩(wěn)定等特點，符合當前選煤廠發(fā)展的趨勢。本電動機已在選煤廠推廣應(yīng)用。