地面皮帶雙機(jī)啟動(dòng)單機(jī)運(yùn)行研究與應(yīng)用

摘要:運(yùn)輸皮帶機(jī)長(zhǎng)度超過(guò)600m以上，絕大多數(shù)使用雙機(jī)運(yùn)行，為了使用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)承擔(dān)在額定狀態(tài)下雙機(jī)的正常運(yùn)行，使用雙機(jī)啟動(dòng)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。減少電能浪費(fèi)，節(jié)約電量損耗節(jié)省資金，從而提高電動(dòng)機(jī)的利用率，達(dá)到節(jié)能減排。

關(guān)鍵詞:雙速啟動(dòng) 單機(jī)運(yùn)行 驗(yàn)算 節(jié)電

0 引言

地面上倉(cāng)皮帶機(jī)是張小樓井的主要運(yùn)輸皮帶機(jī)，全長(zhǎng)709.41m，上運(yùn)傾角3.3°，運(yùn)輸能力300T/h，驅(qū)動(dòng)方式為雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，額定電流為108.4A。根據(jù)6個(gè)月時(shí)間運(yùn)行以來(lái)的技術(shù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效果看，主機(jī)的運(yùn)行電流約為59.13A，副機(jī)的運(yùn)行電流約為49.27A，雙電機(jī)運(yùn)行時(shí)的效率基本控制40%~50%之間，效率較低達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。通過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)用雙電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后單臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，能滿足額定狀態(tài)下要求，電動(dòng)機(jī)的利用率得到提高，減少了電能損耗，實(shí)現(xiàn)了我礦節(jié)能減排的目標(biāo)。

1 技術(shù)參數(shù)驗(yàn)算及元器件選擇

1.1 技術(shù)參數(shù)驗(yàn)算 地面上倉(cāng)皮帶機(jī)輸送量Q=300T/h，輸送機(jī)長(zhǎng)度L=709.41m，傾角β=3.3°，礦石最大塊度a=300mm，礦石密度γ=0.8×103kg/m3，帶速v=2m/s，帶寬B=1000mm，槽角α=30°，堆積角θ=0°，采用尼龍膠帶，槽型系數(shù)求電動(dòng)機(jī)所需功率。

1.1.1 運(yùn)行阻力 帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力由以下幾種阻力。主要阻力FH、附加阻力FN、特種主要阻力Fs1、特種附加阻力Fs2、傾斜阻力Fst。這五種阻力不是每種帶式輸送機(jī)都有的，如特種主要阻力Fs1、Fs2只出現(xiàn)在某些設(shè)備中。

1.1.2 主要阻力FH。主要阻力包括:托輥旋轉(zhuǎn)阻力和輸送帶的前進(jìn)阻力。托輥旋轉(zhuǎn)阻力是有托輥軸承和密封間的摩擦產(chǎn)生的;輸送帶的前進(jìn)阻力是由于輸送帶在托輥上反復(fù)被壓凹陷，以及輸送帶和物料經(jīng)過(guò)托輥彎曲變形產(chǎn)生的。計(jì)算方法如下

FH=fLg[(2qB+qG)cosβ+qRO+qRu]

式中:

f—為模擬摩擦因數(shù)，根據(jù)工作條件及安裝水平選取，參見模擬摩擦因數(shù)表。

L—輸送機(jī)長(zhǎng)度(頭、為滾筒中心距)，m。

g=9.81m/s2

β為輸送機(jī)的工作傾角，當(dāng)輸送機(jī)傾角小于18°時(shí)，可取cosβ≈1;qB為沒(méi)米長(zhǎng)輸送帶的質(zhì)量，kg/m;qG為每米長(zhǎng)輸送物料的質(zhì)量，kg/m;qRO為承載分支托輥每米長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，kg/m;qRU為回程分支托輥每米長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，kg/m。

查表1-1得f=0.022

每米長(zhǎng)輸送物料的質(zhì)量qG及承載分支和回程分支托輥每米長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量qRO、qRu分別按下列各式計(jì)算

式中:Q為輸送能力，t/h;v為帶速，m/s;mRO承載分支中一組托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，kg，查表2;mRU為回程分支中一組托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，kg，查表2;lRO為承載分支(上)托輥的間距，m;lRU回程分支(下)托輥的間距，m。

查托輥旋轉(zhuǎn)部分得質(zhì)量mRO和mRU得mRO=22kg， mRU=17kg，取lRO=1.2m，lRU=3m，則

查普通橡膠帶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格表得qB=13.25kg/m，則

1.1.3 傾斜阻力Fst:

傾斜阻力是再傾斜安裝的輸送機(jī)上，物料上運(yùn)時(shí)要克服的重力，或物料下運(yùn)時(shí)的負(fù)重力。傾斜阻力的計(jì)算式為

Fst=qGHg= qG·g·Lsinβ

=41.67×9.81×709.41×sin3.3°

≈16693.25N

1.1.4 特種主要阻力:

特種主要阻力包括:由于槽形托輥的兩側(cè)輥向前傾斜引起的摩擦阻力;在輸送帶的重段沿線設(shè)有導(dǎo)料擋板時(shí)，物料與擋板的摩擦阻力。

特種主要阻力的計(jì)算:

Fs1=Fsa+Fsb

按重載段為等長(zhǎng)三托輥、前傾角ε=3.3°計(jì)算

Fsa=Cε·μ0·Lε(qB+qG)·gcosβsinε

=0.4×0.3×709.41×(13.25+41.67)×9.81×cos3.3°×sin3.3°

≈2556.59N

由于不設(shè)裙板，故Fsb≈0。

1.1.5 特種附加阻力

特種附加阻力包括:輸送帶清掃器的阻力;犁式卸料器的阻力;卸料車的阻力;空段輸送帶的翻轉(zhuǎn)阻力。

特種附加阻力的計(jì)算

Fs2=Fsc+Fsd

Fsc=Apμ3=0.0042×5000×0.3=63N

Fsd=BKa=1.4×1500=2100N

Fs2=63+2100=2163N

1.1.6 牽引力(圓周力)Fμ

Fμ—帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒上所需牽引力(圓周力)是所有運(yùn)行阻力之和。

Fμ=FH+FN+Fs1+Fs2+Fst=CfL[(2qB+qG)cosβ+qRO+qRu]+qGHg+Fs1

+Fs2+Fst

=1.14×0.022×700.41×9.81×[18.3+5.67+(2×11.6+41.67) ×cos3.3]+16693.25+2556.59+2163≈50320N

1.1.7 電動(dòng)機(jī)功率的確定

N===108.4KW

雙滾筒傳動(dòng)功率分配計(jì)算(按最小張力分配計(jì)算)

=eμa2=1.2

因?yàn)椋訬1=59.13KW，N2=49.27KW。

1.1.8 所需電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算:

若電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN=1480r/min，則

額定轉(zhuǎn)矩TN1===71.4N·m

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Tst=2TN=2×78=156N·m

單電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下所能提供的額定轉(zhuǎn)矩

TN===82.3N·m>TN1

所以單臺(tái)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下滿足正常運(yùn)行的條件。

2 元器件選擇

2.1 變壓器的選擇:

36V為安全電壓，為防止人不小心接觸繼電器引起觸電危險(xiǎn)，故選用輸入端220V輸出端輸出36V的變壓器。

2.2 中間繼電器的選擇:

中間繼電器作用是用來(lái)傳遞信號(hào)或同時(shí)控制多個(gè)電路，也可直接用它來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件，它的結(jié)構(gòu)和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)多些。

工作原理是當(dāng)某一輸入量(如電壓、電流、溫度、速度、壓力等)達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，使它動(dòng)作，以改變控制電路的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)既定的控制或保護(hù)的目的。在此過(guò)程中，繼電器主要起了傳遞信號(hào)的作用。

2.3 時(shí)間繼電器的選擇:

時(shí)間繼電器的電氣控制系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的元器件。一般分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種類型。

從動(dòng)作的原理上有電子式、機(jī)械式等。電子式的是采用電容充放電再配合電子元件的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)動(dòng)作。機(jī)械式的樣式較多，有利用氣囊、彈簧的氣囊式;鐘表操縱裝置的;也有使用小型罩極同步電機(jī)帶動(dòng)凸輪的，現(xiàn)在會(huì)有更多的新式的時(shí)間繼電器出現(xiàn)。

時(shí)間繼電器的用途就是配合工藝要求，執(zhí)行延時(shí)指令。

3 控制線路及工作原理

3.1 控制線路原理圖

3.2 工作原理

3.2.1 起動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕TA、JZ吸合，JZ1、JZ2閉合，CJ1、CJ2吸合，24V直流電源為SJ供給24V電源，JZ3閉合，為JZ提供自保。同時(shí)CJ1-1、CJ2-1閉合，1#及2#開關(guān)同時(shí)啟動(dòng)1#及2#電機(jī)也隨之起動(dòng)運(yùn)行。

3.2.2 時(shí)間繼電器SJ設(shè)定在25min，當(dāng)雙機(jī)運(yùn)行至25min，SJ吸合，斷開CJ2回路，CJ2釋放，CJ2-1打開，2#開關(guān)切斷2#電機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行。

3.2.3 停止按下BT停止按鈕，JZ釋放，JZ1、JZ2、JZ3同時(shí)打開，1#開關(guān)停止運(yùn)行，皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，JZ2打開SJ失電，SJ1閉合為下次起動(dòng)做好準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

4.1 地面上倉(cāng)皮帶機(jī)雙機(jī)起動(dòng)進(jìn)入正常運(yùn)行后，所需電動(dòng)機(jī)功率減小，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)足以承擔(dān)在額定狀態(tài)下的正常運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)利用率減少，電能浪費(fèi)，對(duì)我礦倡導(dǎo)節(jié)能減排提出了挑戰(zhàn)。為改變此種情況，節(jié)約電量損耗節(jié)省資金，在原有控制線路上利用時(shí)間繼電器的延時(shí)斷電作用，使單臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行另一臺(tái)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高電動(dòng)機(jī)的利用率。

4.2 經(jīng)初步計(jì)算，地面上倉(cāng)皮帶機(jī)該系統(tǒng)改造后若每天運(yùn)行時(shí)間為18h，可節(jié)約125KW×18h=22500，每年可節(jié)約2250×360=8100000，節(jié)省電費(fèi)810000×0.8=648000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益客觀，為企業(yè)節(jié)省了大量電費(fèi)，值得推廣。