輸煤皮帶機電氣驅動系統節(jié)能探討

高 超

（陜北礦業(yè)韓家灣煤炭有限公司，陜西 榆林 719315）

本文以某煤炭中轉港為例，就其輸煤皮帶機電氣驅動系統節(jié)能問題，進行探究。該港煤炭產品經鐵路運輸到港以后，從卸車至堆存取料、裝船等過程，均采用電動機驅動范式，帶動輸送機來實現操作。從應用實踐來看，該輸煤皮帶機的輸送量為每小時6500噸，全港皮帶機數量共計22條，輸煤里程可達13千米。其中，每條輸煤皮帶機都是至少兩臺電動機提供動力，經變速箱以及聯軸節(jié)，驅動皮帶滾筒，進行帶動輸煤皮帶運轉。

1 輸煤皮帶機電機運行試驗分析

為獲取輸煤皮帶電機運行過程中的準確數據信息，選用可上述案例中具有典型性的A、B兩個皮帶機，對空載運行狀態(tài)下的電流進行全面的測試，其中A輸煤皮帶機上的驅動電機電流為16安、15安和15安，取其平均值15.33安；B輸煤皮帶機上的驅動電機電流為14.5安、14.9安以及14.5安，取其平均值14.63安。在對輸煤皮帶機重載條件下進行測試時，選定兩個極端狀態(tài)下的荷載，即最重與最輕荷載。首次取料時，其流量為每小時6000噸，電機驅動電流為25安、23安和22.5安，其平均數值為23.5安；第二次取料過程中，其流量為每小時5000噸，電機驅動電流為25安、24安和23安，均值為24安。需要強調的是煤堆場長1000米，自南向北共有6個基本垛位，其中每一個垛位長度超過160米。

在實際取料過程中，流量為每小時6000噸時，取料機在6號垛最南側位置上；當取料流量為每小時5000噸時，取料機在6號垛最北側位置上。由此可見，輸煤皮帶機電機運行過程中，取料流量最高與最低相差每小時l000噸時，電機運行過程中的電流會減少大約0.5安。在該系統中，電流大小變化情況隨著輸出功率的變化成直線狀態(tài)，為能夠取得最大取料狀態(tài)下的最大電流量估算值，筆者認為輸煤皮帶機電機電流會隨著負荷的不斷增加而成直線增加狀態(tài)，用IF表示單位負荷電流，并且將其定義為安培/噸·米，意思是輸煤皮帶機電機運行過程中，每噸煤炭輸送l米距離消耗的電流量。在每小時輸送5000噸的狀態(tài)下，可以實測出B輸煤皮帶機單位負荷條件下的電流：

IF=（24-14.63）/（5000×1000）=1.874×10-6（安培/噸·米）

為驗證上述計算公式中的單位負荷電流是否科學合理，可依此計算出每小時6OO0噸時的輸煤取料機所在的皮帶位置：X=（23.5-14.63）/（IF×6 000）=788.9米；堆場1～5垛位的實際長度，5/6× l 000=833.3米。通過這一數據說明每小時6000噸取料過程中，取料機在5號垛位是，自6號垛位的最南端緊靠取料機軌道位置開始取料操作。取料機臂長大約45米左右，該單位負荷電流數值可視為估算參考依據，并且計算出最大取料電流數值為每小時6000噸；從堆場最北側位置取料過程中，最大電流為IP×6000×l 000+14.63=25.874安，這說明B輸煤皮帶取料過程中，每一臺驅動電機的電流變化取值范圍在14.63～25.874安之間。通過對B輸煤皮帶驅動電機實測數據結果進行分析可知，輸煤電機輸出的功率大約在0.1～0.5之間，而輸煤電機的效率也只有不到0.88，即便是最高點位置，也沒有達到最佳的運行狀態(tài)，說明其中有能量耗損。

實際生產過程中，多數情況下低于上述荷載，即輸煤電機多數運行狀態(tài)下處于效率較差狀態(tài)，此時電能的實際損耗量非常的大。從B輸煤取料皮帶實際操作情況可以看出，每一次操作前先要空載啟動，然后輸煤取料機才會按照相關指令以每小時6000噸的流量進行取料作業(yè)。此時，輸煤皮帶機處于運行時段，在取料結束之后，皮帶機就會處于停機狀態(tài)。

2 輸煤皮帶機電氣驅動系統節(jié)能策略

基于以上對案例中的輸煤皮帶機電氣驅動系統（驅動電機）的應用能耗實驗分析，筆者認為要實現輸煤皮帶機電氣驅動系統節(jié)能降耗，可采取如下措施。

2.1 諧波啟動電動機應用

當諧波啟動電動機啟動過程中，注意是依賴諧波電磁場，運行過程中依靠基波運轉。其中，啟動轉矩大約是額定轉矩的l.7倍左右，該電機啟動與繞線電機啟動特性非常相似，啟動電流與軟啟動方式相近，運行、維護和日常保養(yǎng)與普通的異步籠型電機沒有太大的差異，只是啟動、運行過程中需轉換開關。從應用效果上來看，采用諧波啟動電機，可以有效地提高電機的力率。需要說明的是在輸煤皮帶電機數量不斷減少、電機額定容量不斷降低以后，應當校核皮帶機啟動性能，根據電機性能對啟動力矩、時間進行校核。從應用效果上來看，諧波啟動電動機應用效果非常的好。

2.2 輸煤皮帶機電氣驅動系統改造

鑒于卸上流程和卸堆流程涉及到翻車機等設備，在實際運行中存在較大的不確定性，保留原來的上煤控制方式，增加順煤流啟皮帶控制功能。即在上位機監(jiān)控畫面上增加切換操作按鈕，運行人員根據實際情況自行選擇順/逆煤流方向啟皮帶。在下位機的邏輯修改中，也相應的做了順/逆煤流方向啟皮帶控制邏輯，可自由切換并相互閉鎖。順煤流啟皮帶需要注意的事項：順煤流啟皮帶，要求在上煤前，現場運行人員檢確定皮帶上無堆積的殘煤；如果堆積較多的燃煤，順煤流啟皮帶容易造成落煤筒堵煤，這時候應采用逆煤流啟皮帶運行方式：輸煤系統設備應穩(wěn)定可靠。如果缺陷頻繁，在順煤流啟動過程中，某臺設備無法啟動，則已經啟動的設備保護跳機；選用順煤流啟皮帶方式，不要在啟動過程中，切換順/逆煤流啟皮帶功能按鈕。

結語

對于輸煤皮帶機電氣驅動系統而言，若想提高輸煤效率，最大限度地節(jié)約能源耗損，最主要的就是要提高輸煤皮帶機電氣驅動電機運行負荷率，從而使電機運行處于最佳狀態(tài)，以此來實現減少能耗、節(jié)約電能之目的。

[1]張飛飛.礦用皮帶機變頻電控系統在煤礦的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2012（23）.

[2]王洋，劉愛民，高春雷. 輸煤程控皮帶機節(jié)能改造探索[J].中國科技縱橫，2013（14）.