帶式輸送機(jī)功率消耗的影響因素研究

馮 琦

（臨汾宏大隆博煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042100）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要運(yùn)輸和耗能設(shè)備，確保其能夠高效節(jié)能運(yùn)行對煤礦生產(chǎn)作業(yè)有著重要的意義。在確定帶式輸送機(jī)設(shè)備時，考慮到實際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)過載現(xiàn)象，都會設(shè)計留有一定的功率裕量，但在運(yùn)行中，由于煤礦地質(zhì)條件的特殊性和生產(chǎn)不均衡性，容易出現(xiàn)“大馬拉小車”的浪費(fèi)現(xiàn)象。此外，由于采煤量還會受到礦井實際開采掘進(jìn)面的影響，帶式輸送機(jī)的實際運(yùn)行也很難達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)帶式輸送機(jī)上煤流量較小時，若皮帶仍維持較高的運(yùn)行速度，不僅會造成電能的大量浪費(fèi)，也會增加設(shè)備的磨損[1]。由于影響帶式輸送機(jī)功率消耗的因素較多，本文將對主要影響因素即皮帶帶速和煤流量進(jìn)行定性分析研究。

1 帶式輸送機(jī)功率消耗的影響因素

1.1 皮帶自身結(jié)構(gòu)

皮帶自身結(jié)構(gòu)由托輥的間距、托輥的直徑、皮帶的下垂度及帶寬等決定，其中：增大托輥間距，減少托輥數(shù)量，會造成托輥軸承旋轉(zhuǎn)總阻力減小，但是皮帶的壓陷阻力會增大，反之則相反；托輥直徑：適當(dāng)增大托輥的直徑，帶式輸送機(jī)運(yùn)行阻力而隨之減小，從而降低其功率損耗[2-3]；適當(dāng)增加皮帶的帶寬，可降低帶式輸送機(jī)功率損耗；當(dāng)適當(dāng)增大皮帶下垂度時，皮帶及托輥的磨損會隨之增大，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)功率的損耗也會增加。

1.2 電動機(jī)能量損耗

眾所周知，電動機(jī)是拖動皮帶運(yùn)作的關(guān)鍵設(shè)備，其在工作時，輸入的電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分就產(chǎn)生損耗，主要包括轉(zhuǎn)子、機(jī)械、鐵心和定子損耗等。其中，轉(zhuǎn)子損耗指電流通過轉(zhuǎn)子繞組時產(chǎn)生的損耗；機(jī)械損耗是包含軸承損耗和風(fēng)摩損耗兩部分，可通過合理使用潤滑劑和調(diào)整散熱風(fēng)扇尺寸來降低其機(jī)械損耗；鐵心損耗是指由電動機(jī)主磁場在鐵心中交變產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。

定子損耗是指電流通過定子繞組上產(chǎn)生的損耗，其計算公式如下：

式中：pcm1為定子損耗；m為相數(shù)；I1為定子電流；R1為定子電阻。由公式（1）可知，在其他條件一定時，可通過降低定子電阻來減小電動機(jī)的定子損耗。

1.3 溫度環(huán)境

在煤礦實際生產(chǎn)中，帶式輸送機(jī)的工作環(huán)境通常是較差的，當(dāng)環(huán)境氣溫較低時，皮帶的托輥的旋轉(zhuǎn)阻力和彎曲阻力會相應(yīng)地增大，造成帶式輸送機(jī)總的運(yùn)行阻力也隨之增大，進(jìn)而功率損耗也會增大。

1.4 帶速和煤流量

帶速和煤流量對帶式輸送機(jī)功率消耗的影響，是本文研究的重點(diǎn)，所以在本小節(jié)中不做討論，將在第2節(jié)中著重予以研究。

2 帶速和煤流量對帶式輸送機(jī)功率消耗的影響

帶速和煤流量會對運(yùn)輸煤的填充率產(chǎn)生影響，當(dāng)運(yùn)輸煤的填充率增大時，皮帶的載荷隨之增大，因此皮帶運(yùn)行時需要克服總的阻力所做的功就增大，最終導(dǎo)致功率損耗也增加[4]。

1）在皮帶運(yùn)輸煤的流量一定（500 t/h）時，得到如下頁圖1所示的皮帶的載荷與帶速的變化關(guān)系圖，皮帶載荷與帶速成反比關(guān)系。可得出，適當(dāng)降低皮帶的速度，運(yùn)輸煤的填充率就會增大，皮帶的載荷隨之就會增大，當(dāng)帶速為1.5 m/s時，皮帶載荷為圖中最大；當(dāng)適當(dāng)增大皮帶的速度，皮帶上運(yùn)輸煤的填充率就會減小，皮帶的載荷隨之就會減小，當(dāng)帶速為4 m/s時，皮帶載荷為圖中最小。

圖1 煤流量一定時，皮帶載荷與帶速的關(guān)系圖

2）在皮帶的載荷一定（60 kg/m）時，得到如下頁圖2所示的皮帶帶速與煤流量的變化關(guān)系圖。從圖中可以看出，皮帶帶速與煤流量成正比關(guān)系，適當(dāng)增大煤的流量，同時，為使運(yùn)輸煤的填充率保持不變，就必須適當(dāng)增大皮帶的速度；若適當(dāng)減小煤的流量，就必須減小皮帶的速度。

圖2 皮帶載荷一定時，帶速與煤流量的關(guān)系圖

3）當(dāng)帶速一定（3 m/s）時，得到如圖3所示的皮帶載荷與煤流量的變化關(guān)系圖，從圖中可以看出，煤流量和皮帶載荷也成正比關(guān)系，隨著運(yùn)輸煤的流量增大，皮帶的載荷也隨之增大，反之則減小。

圖3 皮帶帶速一定時，皮帶載荷與煤流量的關(guān)系圖

通過上述分析可知，帶速和煤流量都會對皮帶的載荷產(chǎn)生極大的影響，當(dāng)造成皮帶載荷增大時，皮帶運(yùn)行需要克服的阻力也會增大，進(jìn)而皮帶所需的驅(qū)動力也隨之增大，系統(tǒng)的功率消耗也增大。

此外，皮帶運(yùn)行速度的變化除了對系統(tǒng)的功率輸入產(chǎn)生影響，還會影響皮帶上各部位部件的磨損程度，進(jìn)而間接對帶式輸送機(jī)的功率損耗產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論

1）在煤流量一定時，皮帶載荷與帶速成反比關(guān)系；

2）在皮帶載荷一定時，皮帶帶速與煤流量成正比關(guān)系；

3）在皮帶帶速一定時，煤流量和皮帶載荷也成正比關(guān)系；

4）帶速和煤流量都會對皮帶的載荷產(chǎn)生極大的影響，當(dāng)造成皮帶載荷增大時，皮帶運(yùn)行需要克服的阻力也會增大，進(jìn)而皮帶所需的驅(qū)動力也隨之增大，帶式輸送機(jī)的功率消耗也增大。