煤礦帶式輸送機的電氣節能技術研究

摘 要：隨著科學技術水平的發展，新的機械設備在各行業廣泛應用，通過機械生產，不但節省了人工費用，提高了作業效率，而且增加了作業安全性，保證了生產質量。在煤礦的生產過程中，機械設備的使用同樣非常普遍而且十分重要。帶式輸送機就是一種在煤礦生產中廣泛使用的輸送設備。帶式輸送機在作業過程中對能源的消耗是巨大的，這無疑是其最大弊端。如何使其達到節能的效果，降低能源消耗，是文章重點探討的問題，文章將從輸送機工作原理、作業驅動方式、作業特性、節能方法等幾個方面進行詳細闡述。

關鍵詞：煤礦企業；帶式輸送機；電氣節能；措施

1 前言

在煤礦企業，用于井下和地面系統的連接輸送設備當屬帶式輸送機，它具有輸送能力大、阻力小、輸送距離長、噪音低、運輸安全等諸多優點得到了廣泛的應用。但是，它也存在一些缺點，比如打滑、跑偏、斷帶等缺點。其中，最主要的就是它的耗電量大，這樣就會使得企業的生產成本增大。因此，加強帶式輸送機的電氣節能技術是企業急需解決的問題。

2 帶式輸送機的工作原理

輸送帶由橡膠覆蓋層與鋼絲繩芯或織物芯的彈性單元組成，帶式輸送機在結構上屬于柔性設備，在運轉的過程中比較平穩，但是在急停或啟動的過程中會產生比較復雜的動力學特性，在載重較大的情況下，進行急停操作有可能會出現運輸皮帶的斷裂。在當前的煤礦企業大部分使用的是帶式輸送機，帶式輸送機具有操作簡便，維護方便的特點，在目前主要使用的帶式輸送機主要有驅動滾筒和減速機、輸送帶、托輥機架、張緊裝置、驅動電動機和驅動裝置、制動裝置、控制保護裝置等裝置，根據使用的條件不同還需配備不同的設備，例如，發電廠的煤礦帶式輸送機還需要配備溜槽、給料機等裝置。其主要的工作原理就是電機帶動皮帶進行運輸，一般的煤帶式輸送機在頭部和尾部有兩個驅動滾筒，這兩個驅動滾筒帶動皮帶進行轉動，在兩個驅動滾動中間安裝有大量的托輥來支撐皮帶進行運輸，這樣皮帶在運輸的過程中承載的重力就相對較少，為了保證在運輸的過程中物料不散落，支承輥一般呈V字型排列，這樣使皮帶在運輸的過程中能承載更多物料。輸送的皮帶對強度是有一定要求的，保證皮帶在輸運的過程不會受到拉緊力的作用，產生斷裂。一般的帶式輸送機在頭部位置進行卸載，個別的根據運輸的物料不同也會出現中間卸載。在輸送的過程中要保證皮帶的平穩，皮帶的波動會影響驅動滾筒和皮帶的使用壽命。

3 帶式輸送機驅動方式

煤礦的結構不同、深度不同、運輸的物料不同對帶式輸送機的驅動方式也不相同，為了適應煤礦輸送的需要，對電機的功率要求也不相同，當前，在煤礦帶式輸送機主要的驅動方式有直流電動機拖動、電動機加液粘離合器傳動、電動機加液力耦合器傳動、交流電動機變頻調速等四種，這四種驅動方式各有各的優缺點，不同的煤礦可以采用不同的驅動方式。下面就針對這四種驅動方式進行分析。

3.1 直流電動機拖動

直流電機拖動是目前使用這種驅動方式的煤礦比較少。根據不同的供電方式又可分為低速直流和高速直流兩種，低速直流電機在輸運的過程中直接和驅動滾筒相連，通電后低速直流電機帶動驅動滾筒進行轉動，實現皮帶輸運的功能。高速直流需要通過減速機的減速后帶動驅動滾筒的轉動。但是直流電機驅動由于造價高、維護量大的原因，逐漸已經被市場所淘汰，目前使用的直流電機驅動主要是以前的舊設備。

3.2 電動機加液粘離合器傳動

液粘性離合器又稱油膜離合器、粘滯離合器、Ω離合器，其主要的工作原理就是通過內部離合片間距進行改變，從而使粘性液體剪切力產生改變，起到改變力矩傳遞的作用。差動式輪系液粘調速設備是一種比較典型的液粘性離合器裝置。CST的研制更是加快可液粘性離合器的發展速度，實現了機電一體化的結構，內部通過多級齒輪進行減速處理，其中Ω離合器是該系統的核心部分。其主要的工作原理就是在電液控制器內安裝輸出加速度裝置，在電機啟動后首先進行空載轉動，當電機的轉動速度達到一定的速度后，液壓控制器就逐漸對Ω離合器系統施加液體壓力，在增加壓力后Ω離合器系統便開始運轉。

3.3 電動機加液力耦合器傳動

電動機加液力耦合器主要是利用液壓來對功率進行傳遞，對系統的穩定性能有一定的影響，這種驅動裝置能平穩的對系統進行啟停處理，平穩的運行就減少了在煤的輸運過程中能源的浪費。調速型液力耦合器主要由電動執行器、液力耦合器、儲備油箱和稀油潤滑裝置組成。能保證在不改變輸入轉速的情況下，通過對導管的調節改變工作腔內的充油量，以此來改變電機的輸出力矩和轉速，在電機的運行過程中就能對充油量進行有效的調節和控制。

3.4 交流電動機變頻調速

交流電動機變頻調速是目前使用比較多的驅動裝置，在使用的過程中操作比較簡單，能精準的對啟停進行控制，運行過程比較平穩，能對載荷進行平均的分配，能按照預先設定的路線進行運轉，交流電動機變頻提升了煤礦帶式輸送機的發展速度，以優良的性能和穩定的操作在煤炭行業得到了廣泛的應用。

4 帶式輸送機的節能方法

4.1 電機功率控制節能

要想實現電機的節能技術主要就是減少電機功率的輸出，減少電機的運行負荷。在輸運的過程中要根據輸運量的多少對電機的型號進行選擇，避免電機型號過大造成的浪費，也避免電機的型號過小產生過載。在電機的運行過程中要對電機的電流的輸出進行實時的監測，對出現的異常情況要及時的進行調整和分析，保證電機能在額定的功率下進行良好的運轉。此外，輸送機起動時，因需要的短時功率比較大，需要全部電動機投入運行，此時PLC忽略電流數據，經過300s 左右時間延時，待輸送機運轉平穩后，再根據電流值進行控制每月平均節電 11221kW·h，節能率為11.72%。

4.2 異步電動機 Y-△接法節能

根據異步電動機的工作原理可知，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/。電機所需要的無功功率 Q 包括勵磁無功功率 QJC和漏磁無功功率 QLC兩部分，即 Q=QJC+QLC，因此轉速ω一定時，電動機的接法比Y 接法輸出扭矩 N 也大。所以，在帶式輸送機的工作過程中實現節能。利用XSZ系列節電器對電動機進行 “△”-“Y”接法的反復切換，既節約了能源，又解決了電機需頻繁啟動的問題。經過試驗，安裝XSZ系列節電器后，一年節約了電費13380元/臺。

4.3 采用調速節能改造

對電機的轉速進行適當的調整也是帶式輸送機的節能方法之一，通過對轉速的調整改變轉子的電阻，能使變頻器快速的對電機的信號進行反應，輸出的特性也比較穩定，能在一定程度上實現節能。

4.4 輸送機帶速與運量的合理匹配

對于某一具體的或已建成的長距離帶式輸送機，運量Q和帶速V是直接影響輸送機功率的主要因素。當運量Q一定時，則輸送機功率P與帶速V成正比。該把節能效益和投資成本進行綜合對比分析，都是按最大運量設計輸送機，但在實際生產中，輸送機的運量都達不到最大值。因此，當運量較小時，其帶寬和帶強都有較大的富裕量。此時，可以通過調節帶速以達到節能目的。

5 結束語

帶式輸送機在煤礦的開采過程中具有重要的作用，也是煤礦開采過程中主要使用的設備，在煤的輸送過程中要求帶式輸送機能平穩的運行，這在一定程度上能較少能源的消耗，減少設備的磨損。通過對帶式輸送機的輸送原理進行深入的分析，不斷開發新的節能技術，降低煤礦在運輸過程的成本消耗，新的節能技術需要我們在帶式輸送使用的過程中不斷的進行研究和分析，尋找新的節能方法和新的節能工藝。

參考文獻

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