皮帶機(jī)節(jié)能減排對策研究

覃明彬　許鎮(zhèn)杰

廣州港工程管理有限公司

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皮帶機(jī)節(jié)能減排對策研究

覃明彬許鎮(zhèn)杰

廣州港工程管理有限公司

皮帶機(jī)是港口裝卸工藝系統(tǒng)常用設(shè)備，驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶機(jī)的核心部件。驅(qū)動(dòng)裝置的選型是否合適，極大地影響了皮帶機(jī)使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。論文分析了皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式，給出了電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算方法，從節(jié)能減排的角度對皮帶機(jī)提出了改進(jìn)方案。

皮帶機(jī)；驅(qū)動(dòng)形式；功率

1　前言

由于皮帶機(jī)具有輸送能力強(qiáng)、運(yùn)距遠(yuǎn)等特點(diǎn)，散裝物料裝卸碼頭通常利用皮帶機(jī)進(jìn)行物料的裝卸、倒運(yùn)。若要對皮帶機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，可以從多個(gè)方面進(jìn)行考慮。

2　驅(qū)動(dòng)形式選擇分析

為了節(jié)省成本和空間，在碼頭實(shí)際應(yīng)用過程中，部分皮帶機(jī)具有雙向運(yùn)轉(zhuǎn)能力，以方便實(shí)現(xiàn)散料的進(jìn)倉、出倉和倒倉等功能。較多情況下，皮帶機(jī)的雙向運(yùn)轉(zhuǎn)是利用一個(gè)具有正反轉(zhuǎn)功能的單驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)的。這是因?yàn)椴捎靡粋€(gè)具有正反轉(zhuǎn)功能的單驅(qū)動(dòng)裝置，可以減少一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)裝置，亦可以減少相應(yīng)的電力布線和控制布線的工程量，由此可以節(jié)約安裝期間的施工成本。此外，采用一個(gè)具有正反轉(zhuǎn)功能的單驅(qū)動(dòng)形式，由于始終由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒帶動(dòng)皮帶，皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)換向時(shí)皮帶發(fā)生跑偏的情況相對較少，可以減少日后使用維護(hù)的工作量。

但是，部分皮帶機(jī)的進(jìn)倉額定輸送量與出倉額定輸送量是不一致的。以廣州某糧食碼頭的皮帶機(jī)為例，進(jìn)倉額定輸送量為500 t/h，出倉額定輸送量為200 t/h。驅(qū)動(dòng)裝置的功率通常依照500 t/h設(shè)計(jì)，在進(jìn)行出倉輸送時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置就會(huì)出現(xiàn)“大牛拉小車”的情況，空耗大部分功率。這將嚴(yán)重影響輸送設(shè)備的利用效率和經(jīng)濟(jì)性。

單驅(qū)動(dòng)形式的另一個(gè)缺點(diǎn)是有一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)方向?yàn)樗蛇吽土希瑸榱吮ＷC輸送能力，避免皮帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，皮帶的張緊力需要加大，皮帶的規(guī)格往往需要增大一個(gè)規(guī)格。皮帶的規(guī)格越大，自重也隨之增大，使得皮帶機(jī)的能耗增多。同時(shí)，皮帶的張緊力增大也會(huì)造成皮帶的壽命縮短。

從節(jié)能減排的角度出發(fā)，對于雙向額定輸送量不一致的皮帶機(jī)，以采用雙驅(qū)動(dòng)形式為宜。雖然在初始施工期間或者節(jié)能減排改造期間，工程造價(jià)會(huì)增加，但是相比于日后能耗降低而節(jié)省的費(fèi)用而言，還是值得的。當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，部分驅(qū)動(dòng)電機(jī)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)變頻，采用變頻電機(jī)也有利于皮帶機(jī)的節(jié)能減排。

對于皮帶機(jī)轉(zhuǎn)向變化時(shí)皮帶容易發(fā)生跑偏的問題，建議皮帶機(jī)增加雙向調(diào)心托輥，并考慮增加立輥，從驅(qū)動(dòng)裝置以外的部分去考慮減少皮帶跑偏的可能性。同時(shí)，建議使用單位在使用過程中，加強(qiáng)日常檢查與調(diào)整，及時(shí)消除積料、給料不正等問題。

3　電機(jī)功率選擇分析

部分使用單位在對皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，為了避免日后皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)力不足的情況發(fā)生，往往在計(jì)算得出的額定功率基礎(chǔ)上，加大1～2個(gè)規(guī)格。但此舉并不符合節(jié)能減排的要求。以上述糧食碼頭的一條132 m長的皮帶機(jī)為例，帶寬為1 000 mm，進(jìn)倉輸送量Q=500 t/h，帶速v=2.5 m/s，初始選擇電機(jī)功率為55 kW。

功率計(jì)算公式為：

(1)

式中，N0=(k1×Ln×v+k2×Ln×Q+0.002 73×Q×H)×k3。其中,N為電動(dòng)機(jī)功率,kW；N0為傳動(dòng)滾筒軸功率,kW；K為功率備用系數(shù)；η為總傳動(dòng)效率；k1×Ln×v為輸送帶及托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分運(yùn)轉(zhuǎn)功率,kW；k2×Ln×Q為物料水平運(yùn)輸功率，kW；0.002 73×Q×H為物料垂直提升功率，kW；K1為空載運(yùn)行功率系數(shù)；K2為物料水平運(yùn)行功率系數(shù)；K3為附加功率系數(shù)；Ln為輸送機(jī)水平投影長度，m；H為輸送機(jī)垂直提升高度，m。

查閱相關(guān)表格，K1取為0.022 9，K2取為0.000 081 7，K3取為1.55，K取為1.2，η取為0.9，則有N0=20.07 kW，N=1.2×20.07/0.9=26.8 kW。

理論功率N應(yīng)大于等于26.8 kW，再考慮到各種客觀因素導(dǎo)致重載啟動(dòng)的可能性，故增加0.3倍功率系數(shù)，最后計(jì)算得出的N為34.8 kW。按標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品電機(jī)選取，選用37 kW功率電動(dòng)機(jī)已充分符合使用要求。

從公式(1)中可看出，N的計(jì)算已考慮功率備用系數(shù)，且已取為1.2倍，并在最終計(jì)算結(jié)果上考慮意外情況的發(fā)生，再增加1.3倍的功率系數(shù)，得出電機(jī)功率宜選為37 kW。若將電機(jī)功率取為55 kW，不會(huì)影響皮帶機(jī)的正常使用功能，且具有較大的生產(chǎn)能力富余量，但是由此而產(chǎn)生的能量虛耗太大。

此外，該皮帶機(jī)的前端工藝設(shè)備為2臺200 t/h的卸船機(jī)，能賦予該條皮帶機(jī)的糧食供給量基本不會(huì)超過400 t/h，過大的生產(chǎn)能力富余量并不必要。

在進(jìn)行節(jié)能減排改造過程中，可以考慮將皮帶機(jī)的電機(jī)功率進(jìn)行重新核算，檢查是否存在電機(jī)選型嚴(yán)重偏大的情況。

4　結(jié)語

皮帶機(jī)是一種相對簡單的港口設(shè)備，驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶機(jī)的核心部件。驅(qū)動(dòng)裝置的選型是否合適，將極大的影響皮帶機(jī)使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。對于已建成的設(shè)備，應(yīng)以長期目光看待節(jié)能減排的改造問題。能源消耗的有效降低，不僅會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效應(yīng)，更會(huì)產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

Reconstruction of the Belt Conveyor for Energy Conservation and Emission Reductions

Qin MingbinXu Zhenjie

Engineering Management Limited Company of Guangzhou Port

The belt conveyor is common equipment in cargo handling technological system. And the drive device is the core component for the belt conveyor. An appropriate lectotype of the driving unit will greatly improve the reliability and economy of the whole system. Based on the analysis of the driving method in the belt conveying system, the power calculation method of the electric motor is introduced. And the reconstruction scheme of the belt conveyor is finally formulated in aspect of energy conservation and emission reductions.

belt conveyor; driving mode; power

2016-02-25

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.022

覃明彬： 510730，廣州市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)志誠大道331號103室