杜志強(qiáng)

（晉能控股集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

引言

礦井用帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要運(yùn)輸設(shè)備，具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。帶式輸送機(jī)的組成部分包含輸送膠帶、傳動(dòng)裝置、張緊裝置、托輥、制動(dòng)裝置等五大部件[1]，其工作原理為輸送帶經(jīng)機(jī)頭、機(jī)尾轉(zhuǎn)向滾筒和驅(qū)動(dòng)滾筒形成一個(gè)閉環(huán)皮帶系統(tǒng)，同時(shí)上托輥和下托輥分別支承承載、回程輸送帶。當(dāng)需要輸送原煤時(shí)，帶式輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各驅(qū)動(dòng)滾筒同向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，張緊裝置將輸送帶張緊，驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶之間產(chǎn)生的摩擦力運(yùn)載輸送帶及輸送帶上的煤炭，完成原煤的整個(gè)輸送流程[2]。該運(yùn)輸設(shè)備的節(jié)能增效可通過(guò)兩方面實(shí)現(xiàn)，即帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡控制，使多電機(jī)均衡出力，減少損耗；帶式輸送機(jī)的多電機(jī)有序啟動(dòng)及平穩(wěn)控制控制，減少空轉(zhuǎn)、堵住現(xiàn)象，節(jié)約啟動(dòng)時(shí)間。為降低帶式輸送機(jī)的損耗，本文通過(guò)采用煤運(yùn)量和帶速相匹配的方法，研究改進(jìn)后電氣損耗和機(jī)械損耗的節(jié)能效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)節(jié)能降耗的目的。

1 礦井帶式輸送機(jī)的節(jié)能研究

礦井帶式輸送機(jī)是井下主要耗能設(shè)備，對(duì)帶式輸送機(jī)開(kāi)展節(jié)能方面的技術(shù)研究有著重要的意義。礦井帶式輸送機(jī)設(shè)備完成運(yùn)行主要是克服阻力所做的功，所以輸送機(jī)功率損耗的主要因素是運(yùn)行阻力。帶式輸送機(jī)設(shè)備節(jié)能方面的技術(shù)，一方面應(yīng)用新型高效設(shè)備，使帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力降低；另一方面通過(guò)采用流程優(yōu)化控制、功率優(yōu)化控制和帶速優(yōu)化控制技術(shù)來(lái)達(dá)到帶式輸送機(jī)節(jié)能的目的。其中流程優(yōu)化控制，以“逆煤流”的運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換為“順煤流”，在啟動(dòng)帶式輸送機(jī)時(shí)按照煤流方向依次啟動(dòng)，可有效避免輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的空轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；功率優(yōu)化控制，通過(guò)減少使用電機(jī)的數(shù)量來(lái)達(dá)到與煤運(yùn)輸量相匹配的目的，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行；帶速優(yōu)化控制，采用變頻調(diào)速的帶式輸送機(jī)調(diào)速模式，其調(diào)壓是利用輸出的電源完成的，擁有響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)動(dòng)作、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)煤流量與帶速達(dá)到最優(yōu)匹配關(guān)系時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

2 改造前的帶式輸送機(jī)節(jié)能損耗分析

通常情況下，帶式輸送機(jī)在設(shè)計(jì)使用上都會(huì)留有一定的裕量，而在實(shí)際運(yùn)行中大多數(shù)又達(dá)不到這個(gè)設(shè)計(jì)運(yùn)量，因此可通過(guò)減小皮帶運(yùn)行速度及增加填充率的方法來(lái)降低帶式輸送機(jī)的消耗功率。在輸送機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，盡量使輸送機(jī)的帶速和煤流量達(dá)到最優(yōu)匹配關(guān)系。本文以某礦為例，分析優(yōu)化改造前后帶式輸送機(jī)的節(jié)能效果，其改造前具體的機(jī)械參數(shù)如表1所示。

表1 帶式輸送機(jī)具體機(jī)械參數(shù)表

當(dāng)皮帶上煤量保持一定時(shí)，帶式輸送機(jī)的煤流量隨著帶速的增大而增大，呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。根據(jù)表1中具體參數(shù)，設(shè)定在額定年煤產(chǎn)量3.2×106t下，可 計(jì)算得出帶式輸送機(jī)的平均煤流量為：Q實(shí)=

3 帶式輸送機(jī)節(jié)能損耗改造分析

在煤運(yùn)量和帶速達(dá)到最優(yōu)匹配關(guān)系下，研究帶式輸送機(jī)在電氣損耗和機(jī)械損耗下的節(jié)能效果。

3.1 電氣節(jié)能損耗分析

1）改造前的電量損耗。改造前，礦井帶式輸送機(jī)設(shè)備以帶速v=4 m/s恒速運(yùn)行，此時(shí)，帶式輸送機(jī)的實(shí)際功率就是額定功率值。因此，改造前帶式輸送機(jī)的全年所消耗的電量為：W前=W×年工作日×每天作業(yè)時(shí)間×臺(tái)數(shù)=250×300×18×3=405×104kW·h。

2）改造后的電量損耗。改造后，對(duì)于礦井帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)，輸送機(jī)設(shè)備的帶速取決于實(shí)際煤流量與帶速間的匹配關(guān)系。此時(shí)，按照平均煤流量來(lái)計(jì)算，當(dāng)煤流量為593 t/h時(shí)，帶式輸送機(jī)設(shè)備的W為550 kW，V為3 m/s，因此，改造后所消耗的電量為W后=W×年工作日×每天作業(yè)時(shí)間=550×300×18=297×104kW·h。

3）改造后的電氣節(jié)能結(jié)果為：W=W前-W后=（405-297）×104=108×104kW·h。

3.2 機(jī)械損耗分析

在傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機(jī)是以一個(gè)恒速運(yùn)行，在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的煤流量較小時(shí)，皮帶繼續(xù)以較高的帶速運(yùn)行，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)大量電能能源，也相應(yīng)地增加了設(shè)備的磨損。其中，機(jī)械損耗是由軸承、托輥、滾筒和皮帶之間的摩擦造成的，帶速越大，軸承、滾筒的轉(zhuǎn)速就越大，設(shè)備的機(jī)械磨損就越大。而現(xiàn)在在煤礦開(kāi)采中，皮帶的帶速隨煤流量的變化而變化，當(dāng)帶速減小時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)，皮帶的運(yùn)行圈數(shù)也減小，因此輸送帶的設(shè)備機(jī)械磨損也隨之降低。

綜合電氣損耗和機(jī)械損耗得到表2所示的對(duì)比效果可知，礦井帶式輸送機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，煤流量減小或增加時(shí)，帶式輸送機(jī)節(jié)能損耗控制系統(tǒng)可達(dá)到減少電能損耗和提高其運(yùn)行效率的雙重效果。

表2 改造前后帶式輸送機(jī)設(shè)備的節(jié)能效果表

4 結(jié)論

為實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)節(jié)能降耗的目的，本文在煤流量與帶速達(dá)到最優(yōu)匹配關(guān)系的前提下，研究帶式輸送機(jī)改造后在電氣損耗和機(jī)械損耗下的節(jié)能效果，結(jié)論是：

1）采用煤流量與運(yùn)速相匹配的方法，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸效率顯著提高；

2）改造后，節(jié)電效果顯著，節(jié)電效率約為27%；

3）改造后，機(jī)械損耗也明顯降低。