陳慶祥

摘要：在煤礦的生產(chǎn)中使用機(jī)械設(shè)備也是非常普遍和重要的。帶式輸送機(jī)是一個(gè)一種廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的輸送設(shè)備。帶式輸送機(jī)在操作過(guò)程中消耗大量能量，這無(wú)疑是其最大的缺點(diǎn)。如何讓它達(dá)到節(jié)約能源的效果和能源消耗的減少是本文討論的關(guān)鍵問(wèn)題。本文將重點(diǎn)介紹輸送機(jī)的工作原理，操作的驅(qū)動(dòng)方法和節(jié)能方法幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：煤礦；帶式輸送機(jī)；電氣節(jié)能

1帶式輸送機(jī)的工作原理

傳送帶由橡膠覆蓋層和鋼絲繩芯或織物芯的彈性單元組成。帶式輸送機(jī)在結(jié)構(gòu)上是靈活的并且在操作期間相對(duì)穩(wěn)定，但是在急?；蚱饎?dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，在大負(fù)載的情況下，緊急停止操作可能導(dǎo)致傳送帶斷裂。目前大多數(shù)煤礦企業(yè)都使用皮帶輸送機(jī)，皮帶輸送機(jī)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。目前主要使用的皮帶輸送機(jī)主要包括驅(qū)動(dòng)輥和減速機(jī)，輸送帶和輥?zhàn)印８鶕?jù)使用的條件，機(jī)架，張緊裝置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，制動(dòng)器，控制和保護(hù)裝置等也配備有不同的設(shè)備。例如，發(fā)電廠的煤礦帶式輸送機(jī)也需要配備溜槽，給料機(jī)等裝置。主要工作原理是電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸。一般的煤帶式輸送機(jī)在頭部和尾部有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輥。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)，并且大量皮帶安裝在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輥的中間。滾輪支撐皮帶進(jìn)行運(yùn)輸，因此皮帶在運(yùn)輸過(guò)程中承受的重力較小。為了確保材料在運(yùn)輸過(guò)程中不散開，支撐輥通常布置成V形，使得帶處于運(yùn)輸過(guò)程中可以攜帶更多的材料。輸送的皮帶對(duì)強(qiáng)度有一定的要求，確保皮帶在運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)受到張力，導(dǎo)致破損。一般的帶式輸送機(jī)在頭部位置卸載，并且根據(jù)要運(yùn)輸?shù)牟牧线M(jìn)行中間卸載。在輸送過(guò)程中，皮帶應(yīng)保持穩(wěn)定，皮帶的波動(dòng)會(huì)影響驅(qū)動(dòng)滾筒和皮帶的使用壽命。

2帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式

當(dāng)前煤礦井下帶式輸送機(jī)常見的驅(qū)動(dòng)方式有以下幾種：

2.1直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)

直接起動(dòng)是將電機(jī)的定子直接連接到電網(wǎng)，電機(jī)的定子可以獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的全電壓。直接起動(dòng)的起動(dòng)電路最簡(jiǎn)單，起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)間短，設(shè)備價(jià)格低。但是，這種起動(dòng)方法有許多缺點(diǎn)。感應(yīng)電機(jī)在額定電壓下起動(dòng)，其輸入電流值通常為銘牌值（額定電流）的5至6倍。由于機(jī)械慣性和與其耦合的機(jī)械負(fù)載特性的組合，在加速的連續(xù)時(shí)域中的這種突然過(guò)電流將導(dǎo)致非常高的溫升，這將破壞電動(dòng)機(jī)。更不利的后果是在饋線上產(chǎn)生大的電壓降，這對(duì)附近的其他電氣設(shè)備產(chǎn)生不利影響。在正常情況下，只有直接起動(dòng)引起的起動(dòng)電流在電網(wǎng)中不超過(guò)10%～15%（對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取10%，對(duì)于不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取15%），才允許直接起動(dòng)。

2.2電動(dòng)機(jī)加液粘離合器傳動(dòng)

液粘性離合器，也稱為粘性離合器，油膜離合器或Ω離合器，通過(guò)改變離合器板的間距來(lái)改變傳動(dòng)扭矩，以改變粘性液體的剪切力。當(dāng)調(diào)節(jié)離合器片的間隙時(shí)，可以相應(yīng)地改變傳遞扭矩和輸出速度。典型的液粘性離合器是差動(dòng)輪式液體粘度調(diào)節(jié)器。CST是美國(guó)DODGE公司開發(fā)的一種新型機(jī)電一體化產(chǎn)品。它由多級(jí)齒輪減速器，濕式線性離合器，液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它是以Ω離合器為核心部件的傳動(dòng)系統(tǒng)。工作原理如下：系統(tǒng)所需的輸出加速度在電液控制器中設(shè)定。在接收到電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)啟動(dòng)，并且在達(dá)到額定速度后，液壓控制器開始增加到Ω離合器系統(tǒng)的液體壓力。當(dāng)Ω離合器開始工作時(shí)，輸出扭矩逐漸驅(qū)動(dòng)負(fù)載。當(dāng)接收到停止信號(hào)時(shí)，液壓控制器開始降低到Ω離合器系統(tǒng)的液體壓力。通過(guò)調(diào)節(jié)液體壓力，輸送機(jī)獲得恒定的減速并停止。

2.3電動(dòng)機(jī)加液力耦合器傳動(dòng)

液力耦合器是利用液力來(lái)傳遞功率（力矩）的裝置，采用液力耦合器傳動(dòng)可改善系統(tǒng)的起動(dòng)性能，增大起動(dòng)力矩，縮短電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間。液力耦合器應(yīng)用較多的是調(diào)速型液力耦合器。調(diào)速型液力耦合器主要由液力耦合器、電動(dòng)執(zhí)行器、稀油潤(rùn)滑裝置與油箱等組成。它的主要特點(diǎn)是在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過(guò)導(dǎo)管或其他方式調(diào)節(jié)工作腔中的充油量以改變輸出轉(zhuǎn)速和力矩，而且其充油量的調(diào)節(jié)是在運(yùn)行中進(jìn)行的。

2.4交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速

交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速通過(guò)改變定子的供電頻率，改變電動(dòng)機(jī)的同步頻率，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。它具有速度范圍寬，精度高的特點(diǎn)。很容易實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和制動(dòng)速度曲線的自動(dòng)跟蹤。它可以提供理想的可控啟動(dòng)和制動(dòng)性能。它可以在多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)有效地分配負(fù)載，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)之間的功率平衡響應(yīng)負(fù)載變化而快速?？筛鶕?jù)預(yù)設(shè)的“S”形速度曲線控制輸送機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)，以滿足整機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和可靠性要求。變頻器還可以提供低速磁帶檢測(cè)。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和成熟，它已廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)，具有優(yōu)異的性能和簡(jiǎn)單的維護(hù)特性。

3帶式輸送機(jī)的節(jié)能方法

3.1電機(jī)功率控制節(jié)能

電動(dòng)機(jī)功率控制技術(shù)節(jié)能是指通過(guò)降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率來(lái)使負(fù)載大小與驅(qū)動(dòng)功率相匹配。關(guān)鍵是要準(zhǔn)確判斷增加和減少電機(jī)的時(shí)間。目前，主要有兩種方法：堆、取料機(jī)位置檢測(cè)方法和電機(jī)電流檢測(cè)方法。堆、取料機(jī)位置檢測(cè)方法是在重新選擇所需電機(jī)的額定功率的前提下，在堆、取料機(jī)行走軌道的適當(dāng)位置安裝具有狀態(tài)鎖定功能的行程開關(guān)或編碼器。在皮帶輸送機(jī)的啟動(dòng)階段，所有電機(jī)都投入運(yùn)行，然后通過(guò)行程開關(guān)或編碼器檢測(cè)堆、取料機(jī)的工作位置。如果堆、取料機(jī)位于輸送機(jī)的臨界位置（根據(jù)輸送機(jī)的實(shí)際所需功率確定），則皮帶輸送機(jī)可減少一臺(tái)電機(jī)的阻力。如果堆、取料機(jī)位于臨界位置之外，則皮帶輸送機(jī)仍然被所有電機(jī)拖動(dòng)。雖然改進(jìn)方法簡(jiǎn)單，但由于不考慮輕載條件，不能判斷是否應(yīng)根據(jù)煤流量進(jìn)行電動(dòng)機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)，因此仍存在電動(dòng)機(jī)利用效率為不高。

電機(jī)電流檢測(cè)法是指當(dāng)帶式輸送機(jī)負(fù)荷較大時(shí)，電機(jī)電流也較大；當(dāng)帶式輸送機(jī)負(fù)荷較小時(shí)，電機(jī)電流也較小。無(wú)論是帶式輸送機(jī)承載物料長(zhǎng)度的改變，還是承載物料流量的改變，都會(huì)引起電機(jī)工作電流的變化。此法可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控帶式輸送機(jī)上負(fù)荷的大小，但是由于受到外界干擾時(shí)會(huì)造成負(fù)荷波動(dòng)，檢測(cè)到的電流值有時(shí)不能真實(shí)反應(yīng)帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定負(fù)荷，會(huì)出現(xiàn)明顯的偏差。

3.2異步電動(dòng)機(jī)Y-△接法節(jié)能

根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，三角形接法（△）定子繞組上的相電壓V△Φ與線電壓VL相等，星形接法（Y）定子繞組上的相電壓VYΦ=VL/√3。電機(jī)所需要的無(wú)功功率Q包括勵(lì)磁無(wú)功功率QJC和漏磁無(wú)功功率QLC兩部分，即Q=QJC+QLC。由于漏磁無(wú)功功率與用電設(shè)備的負(fù)荷電流成正比，且負(fù)荷不變時(shí)三角形接法和星形接法電機(jī)的負(fù)荷電流大小相同，因此兩種接法的漏磁無(wú)功功率QLC也相同。而勵(lì)磁無(wú)功功率QJC與定子繞組上的相電壓的平方成正比，因此定子繞組為星形接法的電機(jī)所需的勵(lì)磁無(wú)功功率僅是三角形接法電機(jī)的1/3。

由于在同樣電壓和負(fù)荷下，電動(dòng)機(jī)的△接法比Y接法的無(wú)功功率大，而有功功率相等，因此電動(dòng)機(jī)的△接法比Y接法所耗總功率P大，又因?yàn)榭偣β蔖=N·ω，因此轉(zhuǎn)速ω一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的接法比Y接法輸出扭矩N也大。所以，在帶式輸送機(jī)的工作過(guò)程中，采用在△接法下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在Y接法下運(yùn)行的方法，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，提高電機(jī)的使用效率。

4結(jié)束語(yǔ)

帶式輸送機(jī)在煤礦的開采過(guò)程中具有重要的作用，也是煤礦開采過(guò)程中主要使用的設(shè)備，在煤的輸送過(guò)程中要求帶式輸送機(jī)能平穩(wěn)的運(yùn)行，這在一定程度上能較少能源的消耗，減少設(shè)備的磨損。通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)的輸送原理進(jìn)行深入的分析，不斷開發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，降低煤礦在運(yùn)輸過(guò)程的成本消耗，新的節(jié)能技術(shù)需要我們?cè)趲捷斔褪褂玫倪^(guò)程中不斷的進(jìn)行研究和分析，尋找新的節(jié)能方法和新的節(jié)能工藝。

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