陳磊++張一++彭傳清

[摘 ?要]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，煤礦生產(chǎn)過程中，為了提升煤礦生產(chǎn)效率，開始重視科技的融入與應(yīng)用，而其中變頻調(diào)速煤礦帶式輸送機(jī)就是典型的例子，而筆者針對(duì)變頻調(diào)速煤礦帶式輸送機(jī)的應(yīng)用，分析了其中的節(jié)能控制方法，以下為詳述。

[關(guān)鍵詞]變頻調(diào)速 ?煤礦 ?帶式輸送機(jī) ?節(jié)能控制 ?方法

中圖分類號(hào)：TD634.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）27-0020-01

現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)，帶式輸送機(jī)已經(jīng)是其中重要的運(yùn)輸設(shè)備，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，由于采礦區(qū)域分布不均，開采量不均衡，很容易致使帶式運(yùn)輸機(jī)的輸送符合量發(fā)生改變。值得一提的是，在煤礦開采過程中，選擇帶式輸送機(jī)時(shí)，也要充分的考慮其運(yùn)行中的可靠性，是否會(huì)在生產(chǎn)中出現(xiàn)“大車?yán)≤嚒钡默F(xiàn)象。所以，在應(yīng)用帶式運(yùn)輸機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面的考慮變頻器的輸出頻率并給予合適的調(diào)節(jié)，這樣不僅會(huì)將帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行效率發(fā)揮出來，還會(huì)很大程度的降低機(jī)器的耗能量，最終達(dá)到節(jié)省能源的目的[1]。

一、 對(duì)于運(yùn)煤量變化中帶式運(yùn)送機(jī)的節(jié)能控制分析

（一）對(duì)于傳動(dòng)滾筒上的圓周力分析

鋼繩芯帶式輸送機(jī)受力情況，如下圖1所示。

在輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定的過程中，會(huì)由于傳動(dòng)滾筒圓周力從而形成運(yùn)行阻力，鋼繩芯帶式輸送機(jī)所形成的運(yùn)行阻力，一般由以下幾種情況構(gòu)成，分別為傾斜阻力、特種主要阻力、主要阻力、主要阻力、附加阻力以及特種附加阻力。值得一提的是，負(fù)極阻力以及主要阻力在鋼繩芯帶式輸送機(jī)中，因?yàn)镕8（F8=FS1+FS2）僅在特定設(shè)備中出現(xiàn)，所以，這一阻力可以不予考慮[2]。

（二）對(duì)于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸的功率計(jì)算

PM=K1*K2*PA

K1=1/（η1*η2*η3）

PA=FU*V

其中，k1是電動(dòng)機(jī)功率系數(shù)、PM是電動(dòng)機(jī)功率、K2是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式系數(shù)、η3是多機(jī)功率不平衡系數(shù)、η1是減速器效率、FU是驅(qū)動(dòng)滾筒周力、η2是電壓降系數(shù)、v是帶速。

（三）對(duì)于節(jié)能效果分析

帶式輸送出現(xiàn)量的變化時(shí)，就應(yīng)對(duì)其節(jié)能效率進(jìn)行計(jì)算，這樣才能在維持輸送速度的前提下，保證電動(dòng)機(jī)的帶速和能源消耗量，因此，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)對(duì)帶速和電動(dòng)機(jī)消耗功率進(jìn)行計(jì)算，而后再依照輸送帶所需求的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算出輸送的具體節(jié)能效率。筆者針對(duì)輸送帶百分之二十、空載、負(fù)載以及滿載時(shí)所體現(xiàn)的步進(jìn)量，來計(jì)算出節(jié)能數(shù)據(jù)。從以上筆者的分析來看，其中輸送帶上的物料滿載時(shí)用qM代表，可知，q所表現(xiàn)的是負(fù)荷量，而vM則表示最高速度。根據(jù)負(fù)載的變化來考慮帶速的變化，最終計(jì)算出節(jié)能效果。

空載運(yùn)行時(shí)間是t0，滿載運(yùn)行時(shí)間是teo，20%負(fù)載運(yùn)行時(shí)間是t20%，這時(shí)，就可以通過計(jì)算的方式，得知輸送機(jī)所節(jié)省的能源為：

W=（20%λ1vMT80%+90%λ1VMT0）*10-3

二、對(duì)于變頻調(diào)速節(jié)能控制流程圖探究

帶式輸送機(jī)在輸送的過程中，可以在煤點(diǎn)附近安裝電子皮帶秤完成檢測(cè)。值得一提的是，電子皮帶秤是比較普遍的控制設(shè)備和動(dòng)態(tài)物料計(jì)量設(shè)備，它一般通過皮帶上物料的重量進(jìn)行輸送，而后發(fā)送4～20mA模擬量信號(hào)，在帶式輸送機(jī)輸送物料時(shí)，采集并接收反饋信號(hào)，再經(jīng)由皮帶集控系統(tǒng)。因?yàn)閹捷斔蜋C(jī)進(jìn)行物料輸送的過程中，要想最大程度的計(jì)算煤量，就要通過輸送機(jī)通過百分之二十的計(jì)算方式來完成統(tǒng)計(jì)，如果這時(shí)的煤量傳送處于一定的梯度范圍內(nèi)，而且所延遲的時(shí)間也符合規(guī)定內(nèi)容，可以將這一情況視為已達(dá)到了當(dāng)前的輸送量。皮帶集控系統(tǒng)還要充分的依據(jù)不同的梯度范疇來完成輸送，根據(jù)上述計(jì)算方式，計(jì)算出滿足輸送頻率，給予信號(hào)傳輸，此時(shí)的變頻器則會(huì)根據(jù)頻率符合輸送機(jī)對(duì)于各個(gè)不同帶速的需求。

三、對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用效果分析

筆者針對(duì)淮南礦產(chǎn)集團(tuán)中的某一帶式輸送機(jī)的變頻調(diào)速以實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制為例，針對(duì)其應(yīng)用變頻調(diào)速節(jié)能控制方式，而后探究了所取得的節(jié)能效果。

淮南礦產(chǎn)集團(tuán)的這一帶式輸送機(jī)，屬于傾斜角度是10°的上運(yùn)皮帶機(jī)，皮帶機(jī)頭中存在兩個(gè)滾筒，其中的每一個(gè)滾筒都具有一個(gè)四百六十千瓦、無千伏的交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這兩臺(tái)電機(jī)所利用的都是防爆高壓變頻器，最終實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的。這一礦產(chǎn)采集過程中所應(yīng)用的帶式輸送機(jī)的機(jī)械參數(shù)分別是：帶寬B=1100mm，帶速vM=3.11m/s，皮帶斜長(zhǎng)L=655m，傾角β=1～10°，且運(yùn)量為1000t/h。

對(duì)其中的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行選取，可知：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式系數(shù)：K2=1，阻力系數(shù)W=0.02，電動(dòng)機(jī)功率系數(shù)：K1=1.3，和L所成的函數(shù)關(guān)系系數(shù)是C=1.22，每米輸送機(jī)下托輥傳動(dòng)部分重量q"=6.7kg/m，每米輸送機(jī)上托輥傳動(dòng)部分重量q′=20.8kg/m，每米鋼繩芯膠帶重量q0=57kg/m[5]。

通過這一方式的節(jié)能效果來看，可通過理論計(jì)算的方式，計(jì)算出帶式輸送機(jī)每天所節(jié)約的電能是：

W=（90%λvMT0+80%λ1VMT20%+20%λ1VMT80%+40%λ1VMT60%+60%λ1VMT40%）*10-3

λ1=K1K2CWLg（q′+q"+2q0cosβ）

=1*0.02*680*1.3*1.21*9.8*（20.8+57*2*cos11°+6.7）

=29226N

這一礦產(chǎn)帶式輸送機(jī)假設(shè)運(yùn)行時(shí)間是22小時(shí)，60%重載運(yùn)行時(shí)間為7小時(shí)，100%重載運(yùn)行時(shí)間是7小時(shí)，空載運(yùn)行時(shí)間是3小時(shí)，假設(shè)一年中的運(yùn)行時(shí)間是330天，依照0.75元每度電進(jìn)行計(jì)算，可以計(jì)算出，每天可節(jié)約的電能是：

W=（20%λ1vMT80%+60%λ1VMT40%+40%λ1VMT60%）10-3

=29226*3.15*（0.2*5+0.6*3+0.4*7）*10-3

=516kW.h

可見，通過這樣的運(yùn)作方式，一年內(nèi)可節(jié)約電費(fèi)0.75*516*330=12.8萬元

除此之外，依照工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐運(yùn)作記錄情況，通過計(jì)算可知負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行處于五十赫茲時(shí)，每天需要消耗的總電能約為5200kW.h;負(fù)載出現(xiàn)變化的過程中，電動(dòng)機(jī)此時(shí)每天所小號(hào)的電能約為4600kW.h。通過對(duì)比可知，后者的運(yùn)作方式相比于前者來說較為節(jié)省電能。

結(jié)束語：

帶式輸送機(jī)所體現(xiàn)的節(jié)能控制特性，實(shí)則是利用科學(xué)的方式，匹配帶速以及輸送量的關(guān)系，并且在保持輸送機(jī)的運(yùn)載能力時(shí)，維持負(fù)載功率耗損不變，而通過降低空載功率耗損，最終達(dá)到控制節(jié)能的目的。這一節(jié)能控制方法是將皮帶集控系統(tǒng)以及變頻調(diào)速的系統(tǒng)調(diào)控，通過切合實(shí)際的計(jì)算和論證后發(fā)現(xiàn)，煤礦帶式輸送機(jī)的運(yùn)作方式具備明顯的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]程軍，李愈清，陸文濤等.基于變頻調(diào)速的煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能控制方法[J].電氣傳動(dòng)，2013，43（11）：61-64.

[2]何磊.煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2010.