淺議煤礦帶式輸送機的節能方法

隨著礦山生產規模的不斷擴大，帶式輸送機已經成為礦山企業的主要運輸工具。我國煤礦帶式輸送機向長運距、高帶速、大運量、大功率方向的發展取得了長足的進步，帶式輸送機已成為主要的高效連續運輸設備。

一、帶式輸送機的工作原理

帶式輸送機主要包括以下幾部分：輸送帶、驅動電動機和驅動裝置、驅動滾筒和減速機、托輥機架、張緊裝置、制動裝置、控制及保護裝置等設備。對于一般的物料輸送系統，如火力電廠帶式輸煤系統，還應包括給料機、收塵器、溜槽、料庫等。其工作原理如下：輸送帶繞經驅動滾筒和機尾換向滾筒形成一個環形封閉帶，輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上，拉緊裝置給輸送帶以正常運轉所需要的拉緊力。工作時電動機將轉矩通過滾筒傳給輸送帶，使輸送帶連續運動，輸送帶在帶式輸送機中，既是承載構件又是牽引構件，它不僅要有承載能力，還要有足夠的強度。一般物料是裝載到上帶（承載段）的上面，在機頭滾筒（即是傳動滾筒）卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。

二、煤礦帶式輸送帶節能方式

（1）電機功率控制節能。電機功率控制技術節能是指通過減少電機的輸出功率來使負載大小與驅動功率相匹配，其關鍵是準確判斷增減電機的時機，目前主要有堆、取料機位置檢測法和電機電流檢測法兩種。堆、取料機位置檢測法就是在重新選擇所需電機額定功率的前提下，在堆、取料機行走軌道的合適位置加裝具有狀態鎖定功能的行程開關或編碼器。此方法操作簡單，但因未考慮到輕載工況，不能根據煤流量來判斷是否應進行減電機操作，因而仍然會存在電動機利用效率不高的問題。機電流檢測法是指當帶式輸送機負荷較大時，電機電流也較大，當帶式輸送機負荷較小時，電機電流也較小，無論是帶式輸送機承載物料長度的改變，還是承載物料流量的改變都會引起電機工作電流的變化。此法可以實時動態監控帶式輸送機上負荷的大小，但是由于受到外界干擾時會造成負荷波動，檢測到的電流值有時不能真實反應帶式輸送機的穩定負荷，會出現明顯的偏差。

（2）采用調速節能改造。調速是電動機節能的主要方法之一，調速方式有轉子串電阻、電磁調速、液力耦合器、變極調速、串級調速、變頻調速等。在調速節能中，變頻調速是近年來應用最廣泛的，把變頻調速技術應用在煤礦企業中，采用變頻器來驅動電動機，則具有起動轉矩大、起動平穩、運行時機械特性硬度高、起動和運行功率因數高等優點。采用變頻器的另一個優點就是節能，其能耗節省在30%以上，雖然其改造成本較高，但完全可以從節省的電費上收回，而且成本收回周期短。

三、帶式輸送機的節能調速控制

礦企業生產過程中，由于客觀的生產實際現狀，生產不平衡現象比較突出，主要表現在煤炭的產量上。為了提高帶式輸送機的做功效率，減少電耗，就必須對帶式輸送機的運行過程進行分析，即調節帶式輸送機的帶速。原理上講：當帶式輸送機運量變化時，只要根據運量調整相應帶速，可以達到節能運行、延長設備壽命的目的。

（1）帶式調速控制。帶式輸送機是由電動機驅動運轉的，帶式輸送機在運轉過程中凡是運動部件如滾筒、托輥、軸承等，它們在運轉過程中都會產生阻力。帶式輸送機運行阻力可分為四大類：基本阻力（中間段阻力），傾斜阻力，附加阻力和特殊阻力。

若輸送機帶速提高，則克服阻力所消耗的功率也相應增加，降低帶速，就能減少帶式輸送機的功率消耗以達到明顯節能的目的。但是，輸送機帶速的降低是有條件的，要受輸送量、帶寬和帶強的相互制約。因為帶速降低，物料線密度將增大，所需要的輸送帶張力也要加大。而為了保證帶式輸送機的正常運行，輸送帶的張力應限制在安全系數所允許的范圍內。所以，為了降低能耗，我們應充分挖掘帶強和帶寬的潛力，在滿足帶強和帶寬的情況下，取較低的帶速以達到節能的目的。

（2）應用模糊控制器節能。為了維護帶式傳送機的穩定、快速、節能等要求，選擇合適的控制器就是關鍵。帶式輸送機的節能問題實際上就是輸送機帶速與運量合理匹配的問題，也就是帶式輸送機的速度控制問題。用變頻調速裝置配合鼠籠電機驅動粘彈性體的帶式輸送機，延遲特性嚴重，并且隨輸送距離、輸送量的增大變得更為明顯，而帶式輸送機的旋轉部件（托輥、滾筒）較多，由于加工、安裝、維修等的差別，以及輸送量的隨機變化，都會產生大量的隨機干擾。因此對于帶式輸送機的帶速等參數與變頻器的輸入頻率之間的關系就具有很大的不確定性，即模糊性。而模糊控制系統它不依賴于系統精確的數學模型，特別適合復雜系統；適合于非線性、時變、滯后系統的控制，總之，它是集智能性和自學習性于一體智能控制系統。模糊控制的實質是將專家知識的控制策略轉換為自動控制的策略，它所依據的原理是模糊蘊涵概念和復合推理規則。通常它以被控對象輸出變量的偏差和偏差的變化率作為它的輸入變量，而把被控量定為模糊控制器的輸出變量，反映輸入輸出語言變量與語言控制規則的模糊定量關系及其算法結構。實際應用中把采集到的控制信息經語言控制規則進行模糊推理和模糊決策，求得控制量的模糊集，再經模糊判決得出輸出控制的精確量，作用于被控對象，使被控過程達到預期的控制效果。經驗證明，對于一些復雜系統，特別是系統存在不確定性的、不精確的和不確定信息的情況下，模糊控制的效果常優于常規控制。

參考文獻

[1] 蔣衛良，韓東勁.我國煤礦帶式輸送機現狀與發展趨勢.煤礦機電，2008（10）.

[2] 趙玉文，李云海.帶式輸送機的現狀與發展趨勢.煤礦機械，2004，4.

[3] 何軍紅.長距離膠帶輸送機變頻調速控制系統設計及應用.電子測量技術，2008（3）.

（作者單位：兗州煤業股份有限公司綜機管理中心）