輸送機(jī)電機(jī)節(jié)能分析與措施

許源遠(yuǎn)

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國(guó)際貿(mào)易的不斷加強(qiáng)，我國(guó)的海外貿(mào)易總量在逐年增加。海運(yùn)是我國(guó)貿(mào)易進(jìn)出口的重要渠道。在港口碼頭大宗散裝貨物的輸送中多采用的是長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)來(lái)進(jìn)行貨物的運(yùn)輸，由于輸送機(jī)在工作時(shí)多數(shù)時(shí)間都處于未滿載的情況，從而使得輸送機(jī)在工作中經(jīng)常處于“大馬拉小車(chē)”的情況，從而導(dǎo)致輸送機(jī)能耗大幅增加。為降低輸送機(jī)的能耗應(yīng)當(dāng)對(duì)輸送機(jī)工作中的具體工況進(jìn)行分析，以便對(duì)輸送機(jī)的工作電機(jī)進(jìn)行合理地控制。

關(guān)鍵詞：輸送機(jī)；電機(jī)；節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

港口碼頭裝卸設(shè)備是港口碼頭中的重要設(shè)備，同時(shí)也是港口碼頭能耗的重點(diǎn)。輸送機(jī)是碼頭機(jī)械設(shè)備中的重要組成部分，其主要被用于對(duì)散裝貨物進(jìn)行長(zhǎng)距離的輸送，在輸送機(jī)工作的過(guò)程中，其電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)是按照滿載情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的，從而導(dǎo)致輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)功率高于實(shí)際傳動(dòng)功率的情況，從而導(dǎo)致輸送機(jī)的能耗增加。為降低輸送機(jī)的能耗，應(yīng)當(dāng)在分析輸送機(jī)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上做好對(duì)于電機(jī)工況的控制，以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行電機(jī)的節(jié)能。

1.輸送機(jī)工作高能耗分析

輸送機(jī)是港口碼頭工作的重要設(shè)備，其在工作時(shí)在以下幾種工況下會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)電機(jī)的能耗大幅增加：

（1）在輸送機(jī)工作時(shí)由于堆、取料機(jī)處于不同的位置，從而導(dǎo)致輸送機(jī)皮帶上的輸送料長(zhǎng)度變化較大，導(dǎo)致輸送機(jī)的運(yùn)行負(fù)載變化較大，無(wú)法處于滿功率運(yùn)行。

（2）在輸送機(jī)工作時(shí)輸送機(jī)上所輸送的物料遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)能力，從而導(dǎo)致輸送機(jī)的能耗增加。

（3）在輸送機(jī)工作的過(guò)程中所出現(xiàn)的較長(zhǎng)的無(wú)料段會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)的傳動(dòng)功率需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輸送機(jī)的實(shí)際輸出功率，造成輸送機(jī)的能耗增加。

（4）在輸送機(jī)工作的過(guò)程中，不同的物料需要不同的傳動(dòng)功率，比如礦石的堆積密度約為煤炭密度的3倍左右，如使用礦石的傳動(dòng)功率來(lái)進(jìn)行煤炭的輸送將會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)的傳動(dòng)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其所需要的傳動(dòng)功率，從而導(dǎo)致輸送機(jī)能耗的增加。輸送機(jī)設(shè)計(jì)之初多考慮的是滿載工作的情況，但是在上述情況下輸送機(jī)的電機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于滿載的工況，從而導(dǎo)致輸送機(jī)能耗的增加。針對(duì)這一情況應(yīng)當(dāng)采用相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)來(lái)降低上述情況下的電機(jī)的輸出功率降低輸送機(jī)的能耗。

2.輸送機(jī)電機(jī)節(jié)能技術(shù)

在傳統(tǒng)的輸送機(jī)工作中，不論輸送機(jī)是否處于滿載運(yùn)行，輸送機(jī)中的全部電機(jī)都在參與運(yùn)行，因此，為降低輸送機(jī)的能耗，應(yīng)當(dāng)從控制參與傳動(dòng)的電機(jī)數(shù)量入手，以使得輸送機(jī)的實(shí)際傳輸功率與其輸送功率相匹配，降低輸送機(jī)的能耗。

2.1 做好輸送機(jī)電機(jī)增減時(shí)機(jī)的判定

在散裝碼頭所使用的輸送機(jī)中，其在設(shè)計(jì)之初就設(shè)定為所有電機(jī)都參與運(yùn)行，但是此種運(yùn)行方式將會(huì)使得輸送機(jī)在負(fù)載較低時(shí)產(chǎn)生較大的能耗，因此為降低輸送機(jī)的能耗應(yīng)當(dāng)根據(jù)輸送機(jī)的負(fù)載來(lái)降低輸送機(jī)工作電機(jī)的數(shù)量。做好輸送機(jī)工作電機(jī)的數(shù)量控制可以采用以下幾種方法：

（1）對(duì)于散貨堆場(chǎng)來(lái)說(shuō)，根據(jù)輸送機(jī)上所輸送料的長(zhǎng)度不同輸送機(jī)上的負(fù)載不同，因此可以根據(jù)堆取料及的位置來(lái)確定是否需要減少輸送機(jī)中的工作電機(jī)的數(shù)量，檢測(cè)堆取料機(jī)的位置可以采用開(kāi)關(guān)檢測(cè)的方法進(jìn)行，此種方法具有簡(jiǎn)便、改造成本低等的特點(diǎn)，且能夠在電機(jī)數(shù)量較少的輸送機(jī)上發(fā)揮出較強(qiáng)的效果，但是不足之處是當(dāng)輸送機(jī)電機(jī)數(shù)量較多時(shí)僅減1～2臺(tái)的電機(jī)并無(wú)法發(fā)揮出良好的節(jié)能效果。此外在檢測(cè)輸送機(jī)上物料位置時(shí)還能夠通過(guò)采用編碼器來(lái)檢測(cè)確定輸送機(jī)上的堆取料機(jī)的工作位置，而后將檢測(cè)到的位置經(jīng)過(guò)PLC的計(jì)算后來(lái)確定輸送機(jī)中電機(jī)的增減數(shù)量，此種方法在輸送機(jī)中控制多電機(jī)的增減時(shí)能夠發(fā)揮出良好的效果。此外，還可以使用GPS檢測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)位置的確定，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸送機(jī)中的電機(jī)數(shù)量的控制，但是此種方法所需要花費(fèi)的成本較高。

（2）在輸送機(jī)工作電機(jī)數(shù)量的增減上還可以通過(guò)檢測(cè)輸送機(jī)電機(jī)工作電流的方式來(lái)進(jìn)行控制。在輸送機(jī)工作的工程中根據(jù)負(fù)載大小的不同，輸送機(jī)電機(jī)工作時(shí)的電流也不盡相同。因此，通過(guò)對(duì)輸送機(jī)電機(jī)工作電流進(jìn)行檢測(cè)能夠直接反應(yīng)出輸送機(jī)上所輸送的物資的負(fù)載的大小，通過(guò)對(duì)輸送機(jī)電機(jī)電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而判斷是否需要增減輸送機(jī)上工作的電機(jī)數(shù)量。此外，在輸送機(jī)工作的過(guò)程中輸送機(jī)電機(jī)啟動(dòng)停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電流波動(dòng)，在對(duì)輸送機(jī)電機(jī)工作電流進(jìn)行檢測(cè)時(shí)為避免波動(dòng)電流對(duì)檢測(cè)信息造成影響，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)輸送機(jī)電機(jī)電流檢測(cè)的時(shí)間，通過(guò)延時(shí)控制以避免輸送機(jī)工作電機(jī)數(shù)量頻繁的增減，此外通過(guò)此種方式還能夠避免輸送機(jī)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行。

（3）控制輸送機(jī)電機(jī)數(shù)量還能通過(guò)對(duì)輸送機(jī)實(shí)際所需要的傳動(dòng)功率進(jìn)行計(jì)算以控制輸送機(jī)電機(jī)的增減。此種通過(guò)計(jì)算輸送機(jī)有料段長(zhǎng)度和輸送量來(lái)計(jì)算輸送機(jī)傳動(dòng)所需要的實(shí)際傳動(dòng)功率的大小來(lái)決定輸送機(jī)中所工作的電機(jī)數(shù)量的方式是一種極為有效的控制方式，此種控制方式在散貨碼頭輸送機(jī)上有著極為明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠取得良好的節(jié)能控制效果，在計(jì)算輸送機(jī)的傳輸功率上較為復(fù)雜，在輸送機(jī)傳輸功率的計(jì)算上要經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算以確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 做好輸送機(jī)電機(jī)增減控制的切換

在輸送機(jī)工作中減少工作電機(jī)數(shù)量的方式可以采用以下幾種方法：

（1）帶式輸送機(jī)在進(jìn)行電機(jī)數(shù)量增減時(shí)能夠通過(guò)控制PLC切斷輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)供電的方式以減少輸送機(jī)電機(jī)工作的數(shù)量，在直接斷電后輸送機(jī)電機(jī)其一整套的傳動(dòng)裝置將會(huì)隨著輸送機(jī)的傳送帶在被動(dòng)地空轉(zhuǎn)，這種空轉(zhuǎn)在為輸送機(jī)電機(jī)傳動(dòng)帶來(lái)了磨損的同時(shí)使得輸送機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中負(fù)載增加，增加了輸送機(jī)的能耗。

（2）除了直接中斷輸送機(jī)電機(jī)的供電使其不參與輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)外，還可以通過(guò)將輸送機(jī)電機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)更改為超越離合器以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)電機(jī)的便捷增減，通過(guò)使用超越離合器可以使其在輸送機(jī)電機(jī)參與傳動(dòng)時(shí)其起到聯(lián)軸器的作用，而當(dāng)其不參與運(yùn)動(dòng)時(shí)，超越離合器能夠有效地保護(hù)電機(jī)并減少電機(jī)的磨損。

某港口碼頭在工作的過(guò)程中使用帶式輸送機(jī)來(lái)進(jìn)行物料的傳輸，其堆料輸送機(jī)的輸送能力能夠達(dá)到約7200t/h，而取料機(jī)的額定輸送能力則約為3500t/h，在輸送機(jī)工作的過(guò)程中，按照港口碼頭散貨總量相一致的原則，港口碼頭所堆存的散料應(yīng)當(dāng)總量一致，但是經(jīng)過(guò)計(jì)算碼頭的堆料能力是取料能力的越兩倍左右，因此可以通過(guò)控制堆料輸送機(jī)的輸送速度的方式來(lái)使得堆、取量相一致，可以通過(guò)對(duì)輸送機(jī)中的電機(jī)數(shù)量進(jìn)行增減的方式來(lái)確保輸送機(jī)的正常工作，同時(shí)通過(guò)減少輸送機(jī)電機(jī)中的數(shù)量能夠有效地實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的節(jié)能。此外，在輸送機(jī)的改造過(guò)程中還可以通過(guò)在確保輸送機(jī)輸送功率不變的情況下采用“小功率、多電機(jī)”的驅(qū)動(dòng)方案，以更好地實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的節(jié)能。在某碼頭輸送機(jī)其輸送能力約為8000t/h，其實(shí)際輸送量和取料機(jī)的位置為循環(huán)變量，通過(guò)對(duì)輸送機(jī)輸送能力進(jìn)行計(jì)算能夠取得輸送所需要的功率，通過(guò)合理地選擇輸送機(jī)的傳動(dòng)功率，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸送機(jī)減電機(jī)運(yùn)行控制方案的確定，在輸送機(jī)工作的過(guò)程中其輸送機(jī)的裝機(jī)容量具有較大的富裕，在輸送機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)將出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的情況，因此針對(duì)這一情況可以通過(guò)減少輸送機(jī)中的工作電機(jī)的方式來(lái)減少輸送機(jī)的能耗。

結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)今的散裝碼頭作業(yè)中，由于所需要裝卸的貨物較為零散、分散，因此在輸送機(jī)的工作中其驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在著較為普遍的“大馬拉小車(chē)”的問(wèn)題，從而使得碼頭輸送機(jī)在工作的過(guò)程存在著能耗大的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的節(jié)能，可以通過(guò)采用減電機(jī)的方式以使得輸送機(jī)的負(fù)載與其輸送功率相匹配。此外，在對(duì)輸送機(jī)設(shè)計(jì)改造的過(guò)程中可以在確保輸送總功率一定的情況下采用“小功率、多電機(jī)”的驅(qū)動(dòng)方式以使得輸送機(jī)能夠取得更為良好的節(jié)能效果。

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