膠帶輸送機節能運行技術研究

天地（常州）自動化股份有限公司 賈文琪

膠帶輸送機節能運行技術研究

天地（常州）自動化股份有限公司 賈文琪

文章分析了煤礦生產運輸工藝和煤礦膠帶輸送機運行功耗，提出了基于膠帶輸送機載荷檢測的節能運行方案。結果表明，該方案與傳統節能運行方法相比，具有系統運行可靠、節能效果好等特點。

煤流運輸；膠帶輸送機；節能

0 引言

膠帶輸送機由于其運輸效率高，是煤礦井下煤流運輸的主要設備。目前大多礦井煤流運輸系統采用粗放的生產模式，負載匹配率低、設備空轉率高、綜合效率低。帶式輸送機在運行過程中，空載、輕載、重載狀態下均為高速運行，而空載和輕載時對電動機、減速機、滾筒、托輥、膠帶等設備產生了不必要的磨損和電能消耗，縮短了設備的使用壽命。

1 膠帶機節能運行分析

煤流運輸是煤礦生產的重要設備組成部分，其能耗占煤礦生產能耗的10%～30%。由于輸送的煤炭有極大的不均衡性，因此配套電氣選型比實際所需的容量要大，實際運行過程中長期處于低負荷運行，效率低。帶式輸送機在運輸系統設計時一般是按最大運量考慮的，而減速機和電動機的選型原則是等級靠大不靠小，所以帶式輸送機配置的驅動電動機一般均有20%～45%富余量，加上帶式輸送機經常處于輕載、空載運行狀態，導致電動機經常處于50 %以下的低效率工作狀態。

2 膠帶機節能運行技術發展

單條膠帶輸送機節能控制方法一是根據輸送機運行功率降低輸送機運行速度，達到節能效果。由于膠帶機運輸距離長，輸送機運行功率變化嚴重滯后于運煤量變化，如果來煤量突然變大，而運行功率變化不大，膠帶機未及時提高運轉速度，容易在轉載點發生堆煤事故。另外一個節能控制方法檢測機尾實時煤流大小控制膠帶機運轉速度，如果檢測到實時來煤量變小，則降低輸送機運轉速度達到節能效果。由于煤炭生產的不均衡性，來煤量可能頻繁變化，如果頻繁調整輸送機運行速度，不利于輸送機可靠運行，同時如果檢測不準確容易導致堆煤故障。因此雖然目前帶式輸送機已配置了變頻器等節能裝備，但節能效果還有待提高。

3 節能運行方案

通過檢測煤流運輸系統整個物料運輸大小、輸送機整體負荷及來煤情況來控制輸送機運轉速度。輸送機所需驅動電機功率PM=PA/η。PA是輸送機驅動滾筒需要的軸功率。η是電機軸到驅動滾動之間的功率傳遞效率。隨著輸送機運煤量變化，傳遞效率η變化不大，但輸送機驅動滾筒軸功率變化較大。輸送機驅動滾筒軸功率PA=Fu·v/1000。Fu為圓周驅動力,等于皮帶機正常運轉時的所需克服各種阻力之和。v是輸送機運轉速度。在輸送機參數固定的情況下，圓周驅動力Fu主要隨著每米輸送帶上的物料重量q增大而增大。如果輸送機的輸送量QC一定，降低輸送機運轉速度v將使q增大，即Fu圓周驅動力增大。根據《GB/T17119-1997連續搬運設備帶承載托輥的帶式輸送機運行功率和張力的計算》計算，當輸送機的輸送量（負荷）QC降低時，降低輸送機運轉速度可降低輸送機驅動滾筒軸功率PA。

在由多條膠帶輸送機組成的煤流運輸系統中，每條膠帶輸送機控制系統由變頻器、電控主機、載荷檢測傳感器等設備組成。系統在每條輸送機機尾設置一臺輸送機載荷檢測傳感器，檢測實時來料量。載荷檢測傳感器同時檢測輸送機運轉距離，根據實時來料量和輸送機運轉距離計算出整個輸送機載荷分布。將輸送機按一定長度進行分段，可得到輸送機每一段載荷大小，從而對輸送機整體載荷進行數字化。

輸送機載荷分布檢測

隨著輸送機的運轉和來煤量的變化，實時更新輸送機整體負荷及負荷分布信息。載荷傳感器檢測的輸送機整體載荷和載荷分布信息通過信息傳輸網絡傳輸至電控主機。本條輸送機的載荷情況可通過電控主機實時傳輸至下游輸送機，本條輸送機的載荷大小即是下游輸送機的來煤量大小。如果電控主機監測到本條輸送機負荷大于1/2額定運量或者上游輸送機機頭段煤流大于1/2額定煤量，控制變頻器輸出頻率及功率，使輸送機處于額定速度運行。如果電控主機監測到本條輸送機負荷小于1/2額定運量并且上游輸送機機頭段煤流小于1/2額定煤量，控制變頻器輸出頻率及功率，使輸送機處于低速（1/2額定運行速度）運行，達到節能效果。如果電控主機監測到本條輸送機空載運行，并且上游輸送機連續空載段運行時間大于電機熱啟動要求間隔時間（防止電機頻繁啟動導致電機故障），膠帶輸送機停車。如果輸送機正處于低速節能運行狀態，電控主機監測到上游輸送機機頭段煤流大于1/2額定煤量，則及時控制變頻器輸出頻率及功率，提高輸送機運轉速度，防止來煤未及時運輸導致發生堆煤事故。

4 結語

當前國家正在實施節能減排產業政策，對有關領域、行業的節能減排提出了明確的任務和要求，側重于重點行業和重點領域節能減排措施的細化和目標的量化。隨著煤炭生產企業效益的下滑，提高生產效率，降低噸煤生產成本，增強競爭能力，是煤炭企業的必然選擇。

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天地科技股份有限公司技術創新項目（編號KJ-2015-CZGF-01）。

賈文琪，大學本科，現供職于天地（常州）自動化股份有限公司，從事產品設計研發工作。