基于變頻調速的煤礦帶式輸送機節(jié)能控制方法

陳磊++張一++彭傳清

[摘 ?要]隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，煤礦生產(chǎn)過程中，為了提升煤礦生產(chǎn)效率，開始重視科技的融入與應用，而其中變頻調速煤礦帶式輸送機就是典型的例子，而筆者針對變頻調速煤礦帶式輸送機的應用，分析了其中的節(jié)能控制方法，以下為詳述。

[關鍵詞]變頻調速 ?煤礦 ?帶式輸送機 ?節(jié)能控制 ?方法

中圖分類號：TD634.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）27-0020-01

現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)，帶式輸送機已經(jīng)是其中重要的運輸設備，但是在實際的生產(chǎn)過程中，由于采礦區(qū)域分布不均，開采量不均衡，很容易致使帶式運輸機的輸送符合量發(fā)生改變。值得一提的是，在煤礦開采過程中，選擇帶式輸送機時，也要充分的考慮其運行中的可靠性，是否會在生產(chǎn)中出現(xiàn)“大車拉小車”的現(xiàn)象。所以，在應用帶式運輸機時，應當全面的考慮變頻器的輸出頻率并給予合適的調節(jié)，這樣不僅會將帶式運輸機的運行效率發(fā)揮出來，還會很大程度的降低機器的耗能量，最終達到節(jié)省能源的目的[1]。

一、 對于運煤量變化中帶式運送機的節(jié)能控制分析

（一）對于傳動滾筒上的圓周力分析

鋼繩芯帶式輸送機受力情況，如下圖1所示。

在輸送機運行穩(wěn)定的過程中，會由于傳動滾筒圓周力從而形成運行阻力，鋼繩芯帶式輸送機所形成的運行阻力，一般由以下幾種情況構成，分別為傾斜阻力、特種主要阻力、主要阻力、主要阻力、附加阻力以及特種附加阻力。值得一提的是，負極阻力以及主要阻力在鋼繩芯帶式輸送機中，因為F8（F8=FS1+FS2）僅在特定設備中出現(xiàn)，所以，這一阻力可以不予考慮[2]。

（二）對于驅動電動機軸的功率計算

PM=K1*K2*PA

K1=1/（η1*η2*η3）

PA=FU*V

其中，k1是電動機功率系數(shù)、PM是電動機功率、K2是電動機啟動方式系數(shù)、η3是多機功率不平衡系數(shù)、η1是減速器效率、FU是驅動滾筒周力、η2是電壓降系數(shù)、v是帶速。

（三）對于節(jié)能效果分析

帶式輸送出現(xiàn)量的變化時，就應對其節(jié)能效率進行計算，這樣才能在維持輸送速度的前提下，保證電動機的帶速和能源消耗量，因此，這時就應當對帶速和電動機消耗功率進行計算，而后再依照輸送帶所需求的時間內(nèi)，計算出輸送的具體節(jié)能效率。筆者針對輸送帶百分之二十、空載、負載以及滿載時所體現(xiàn)的步進量，來計算出節(jié)能數(shù)據(jù)。從以上筆者的分析來看，其中輸送帶上的物料滿載時用qM代表，可知，q所表現(xiàn)的是負荷量，而vM則表示最高速度。根據(jù)負載的變化來考慮帶速的變化，最終計算出節(jié)能效果。

空載運行時間是t0，滿載運行時間是teo，20%負載運行時間是t20%，這時，就可以通過計算的方式，得知輸送機所節(jié)省的能源為：

W=（20%λ1vMT80%+90%λ1VMT0）*10-3

二、對于變頻調速節(jié)能控制流程圖探究

帶式輸送機在輸送的過程中，可以在煤點附近安裝電子皮帶秤完成檢測。值得一提的是，電子皮帶秤是比較普遍的控制設備和動態(tài)物料計量設備，它一般通過皮帶上物料的重量進行輸送，而后發(fā)送4～20mA模擬量信號，在帶式輸送機輸送物料時，采集并接收反饋信號，再經(jīng)由皮帶集控系統(tǒng)。因為帶式輸送機進行物料輸送的過程中，要想最大程度的計算煤量，就要通過輸送機通過百分之二十的計算方式來完成統(tǒng)計，如果這時的煤量傳送處于一定的梯度范圍內(nèi)，而且所延遲的時間也符合規(guī)定內(nèi)容，可以將這一情況視為已達到了當前的輸送量。皮帶集控系統(tǒng)還要充分的依據(jù)不同的梯度范疇來完成輸送，根據(jù)上述計算方式，計算出滿足輸送頻率，給予信號傳輸，此時的變頻器則會根據(jù)頻率符合輸送機對于各個不同帶速的需求。

三、對于工業(yè)現(xiàn)場實踐應用效果分析

筆者針對淮南礦產(chǎn)集團中的某一帶式輸送機的變頻調速以實現(xiàn)節(jié)能控制為例，針對其應用變頻調速節(jié)能控制方式，而后探究了所取得的節(jié)能效果。

淮南礦產(chǎn)集團的這一帶式輸送機，屬于傾斜角度是10°的上運皮帶機，皮帶機頭中存在兩個滾筒，其中的每一個滾筒都具有一個四百六十千瓦、無千伏的交流異步電機驅動，這兩臺電機所利用的都是防爆高壓變頻器，最終實現(xiàn)變頻調速的。這一礦產(chǎn)采集過程中所應用的帶式輸送機的機械參數(shù)分別是：帶寬B=1100mm，帶速vM=3.11m/s，皮帶斜長L=655m，傾角β=1～10°，且運量為1000t/h。

對其中的運行參數(shù)進行選取，可知：電動機啟動方式系數(shù)：K2=1，阻力系數(shù)W=0.02，電動機功率系數(shù)：K1=1.3，和L所成的函數(shù)關系系數(shù)是C=1.22，每米輸送機下托輥傳動部分重量q"=6.7kg/m，每米輸送機上托輥傳動部分重量q′=20.8kg/m，每米鋼繩芯膠帶重量q0=57kg/m[5]。

通過這一方式的節(jié)能效果來看，可通過理論計算的方式，計算出帶式輸送機每天所節(jié)約的電能是：

W=（90%λvMT0+80%λ1VMT20%+20%λ1VMT80%+40%λ1VMT60%+60%λ1VMT40%）*10-3

λ1=K1K2CWLg（q′+q"+2q0cosβ）

=1*0.02*680*1.3*1.21*9.8*（20.8+57*2*cos11°+6.7）

=29226N

這一礦產(chǎn)帶式輸送機假設運行時間是22小時，60%重載運行時間為7小時，100%重載運行時間是7小時，空載運行時間是3小時，假設一年中的運行時間是330天，依照0.75元每度電進行計算，可以計算出，每天可節(jié)約的電能是：

W=（20%λ1vMT80%+60%λ1VMT40%+40%λ1VMT60%）10-3

=29226*3.15*（0.2*5+0.6*3+0.4*7）*10-3

=516kW.h

可見，通過這樣的運作方式，一年內(nèi)可節(jié)約電費0.75*516*330=12.8萬元

除此之外，依照工業(yè)現(xiàn)場的實踐運作記錄情況，通過計算可知負載發(fā)生變化時，電動機運行處于五十赫茲時，每天需要消耗的總電能約為5200kW.h;負載出現(xiàn)變化的過程中，電動機此時每天所小號的電能約為4600kW.h。通過對比可知，后者的運作方式相比于前者來說較為節(jié)省電能。

結束語：

帶式輸送機所體現(xiàn)的節(jié)能控制特性，實則是利用科學的方式，匹配帶速以及輸送量的關系，并且在保持輸送機的運載能力時，維持負載功率耗損不變，而通過降低空載功率耗損，最終達到控制節(jié)能的目的。這一節(jié)能控制方法是將皮帶集控系統(tǒng)以及變頻調速的系統(tǒng)調控，通過切合實際的計算和論證后發(fā)現(xiàn)，煤礦帶式輸送機的運作方式具備明顯的節(jié)能效果。

參考文獻：

[1]程軍，李愈清，陸文濤等.基于變頻調速的煤礦帶式輸送機節(jié)能控制方法[J].電氣傳動，2013，43（11）：61-64.

[2]何磊.煤礦帶式輸送機的電氣節(jié)能技術研究[D].西安科技大學，2010.