港口皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究

付超

【摘 要】皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)作為輸送系統(tǒng)中的一個重要部分，主要用來運輸煤炭和鐵粉這一類散料，在皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)工作過程中會消耗掉大量能源，雖然隨著技術(shù)水平的提高，其節(jié)能效果得到逐步完善，但目前的工藝水平并不能從源頭解決效率低、能耗大的問題。為此筆者結(jié)合了近幾年國內(nèi)外電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景，重點討論了如何在皮帶機(jī)系統(tǒng)工作過程中實現(xiàn)節(jié)能減排，如何在保證工作效率的前提上改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】港口；皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)；散料運輸；電動機(jī)能耗

一、國內(nèi)外皮帶機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)作為運輸散狀物料的最佳設(shè)備，主要優(yōu)點是速度快、自動化程度高，并且可以實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，其運輸優(yōu)勢要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽車火車等設(shè)備，無論是輸送量還是運送距離，都符合現(xiàn)代社會發(fā)展的節(jié)奏，其經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。拿常見的港口碼頭裝煤卸煤工作來說，帶式輸送機(jī)使用效率很高，由于汽車運輸需要修建運輸公路、購買運輸汽車，并且進(jìn)行公路和汽車日常維修，費用遠(yuǎn)超皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)，經(jīng)過近幾年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，我們發(fā)現(xiàn)在特定環(huán)境下采用皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行輸送，是最經(jīng)濟(jì)的方式。目前皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在社會運行的各個方面，既應(yīng)用于日常電力糧食生產(chǎn)，也應(yīng)用于各種煤炭、冶金、礦山等重工業(yè)生產(chǎn)。隨著社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各個領(lǐng)域在散狀物料運輸方面的提要求越來越高，皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)逐漸得到發(fā)展機(jī)會，其輸送長度、帶速和輸送能力與日俱增。

二、皮帶機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、現(xiàn)場級

現(xiàn)場級大多位于生產(chǎn)設(shè)備附近，主要包括驅(qū)動和輸送這兩個控制系統(tǒng)。其中的各種系統(tǒng)組成方式如下：（1）、電氣控制系統(tǒng)采用是邏輯控制，主要核心為控制器。（2）、驅(qū)動系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)有鼠籠式三相異步電動機(jī)、減速器等。（3）輸送機(jī)構(gòu)是由輸送帶、滾筒、托棍、拉緊裝置、機(jī)架和取料機(jī)組成。

2、監(jiān)控級

監(jiān)控級設(shè)備包括操作站和計算站，大多安裝中控室。考慮到皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)整體面積大，分布廣，距離遠(yuǎn)且具有較高的實時性，監(jiān)控系統(tǒng)多用現(xiàn)場總線控制方式進(jìn)行控制。單獨皮帶與其附屬設(shè)備單獨進(jìn)行測控，匯總現(xiàn)場信號發(fā)送至現(xiàn)場控制分站進(jìn)行控制。之后利用電氣控制柜將信號輸出到現(xiàn)場各個電氣設(shè)備上。

3、管理級

管理級的使用者是行政管理人員，也可以是運營管理人員，包括廠長經(jīng)理或者總工程師。管理級的任務(wù)主要是檢測企業(yè)運行情況并進(jìn)行情況預(yù)測，主要利用各種歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前的實時數(shù)據(jù)。管理級的主要利益是企業(yè)全局效益，可以幫助管理層面更好更準(zhǔn)確的進(jìn)行決策，推動企業(yè)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展。

三、電動機(jī)能耗的現(xiàn)狀

結(jié)合相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，電動機(jī)作為終端用能設(shè)備，國內(nèi)每年耗電量已經(jīng)達(dá)到了3萬億，是所有設(shè)備中用電量最大的設(shè)備，大約占據(jù)整個社會生產(chǎn)用電量的六成，占據(jù)社會工業(yè)生產(chǎn)用電總量的八成。但是相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)電機(jī)運行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如國外電機(jī)運行效率。以往經(jīng)驗顯示，提高一成效率可300億千瓦時電量。雖然國內(nèi)目前電力系統(tǒng)不如發(fā)達(dá)國家的發(fā)展程度，但是存在潛力和升級空間卻很大，具體的表現(xiàn)如下：

1、系統(tǒng)運行效率低

由于工藝相對落后，導(dǎo)致工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定過太保守，主機(jī)設(shè)計余量大，配套環(huán)節(jié)匹配程度低，整體系統(tǒng)匹配失衡，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載率難以匹配高要求的生產(chǎn)線，引發(fā)設(shè)備長時間內(nèi)處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，直接導(dǎo)致了電機(jī)能效水平低。

2、節(jié)能技術(shù)、裝備落后

首先通過各種數(shù)據(jù)分析得出，我國市場對節(jié)能型電機(jī)包容性差，難以推廣。主要原因是國內(nèi)企業(yè)不愿意承擔(dān)高額經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和較大風(fēng)險，目前國內(nèi)市場是被國外產(chǎn)品主導(dǎo)的，大部分電子變頻器和技術(shù)都依靠進(jìn)口，價格貴安全性差，由于種種原因?qū)е伦冾l調(diào)速的電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用并不廣泛。

四、皮帶機(jī)效率低的原因

上述分析可得電動機(jī)作為皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)的重要部件，能耗十分巨大，一旦電動機(jī)效率低就會直接導(dǎo)致皮帶機(jī)系統(tǒng)效率低。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，我們綜合考慮皮帶機(jī)沿線長、阻力大等特征，在設(shè)計皮帶機(jī)運輸量時設(shè)計出20%的富余量。但是這種富裕量設(shè)計使得空載情況下能耗浪費，而重載超載現(xiàn)時，皮帶機(jī)卻又難以啟動，嚴(yán)重的會由于電流過大而出現(xiàn)電機(jī)燒毀的可能。在皮帶機(jī)啟動后，系統(tǒng)再一次進(jìn)入輕載狀態(tài)，這種負(fù)載不勻的情況使得電能浪費嚴(yán)重，并且嚴(yán)重影響電網(wǎng)的無功功率，加大供電線路損耗。

五、港口皮帶機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究

1、震動給料器及流量控制器

在皮帶機(jī)運輸系統(tǒng)中，皮帶沿線存在有物料分布不勻的現(xiàn)象，這導(dǎo)致運輸物料過程中負(fù)載物料重量在不斷變化，增加了驅(qū)動單元能耗，從這一角度進(jìn)行分析，可以提高物料分布的均勻性與連續(xù)性，通過這一手段來降低能耗。目前在港口皮帶運輸系統(tǒng)中是通過翻車機(jī)房進(jìn)行振動給料，這種方式可以提高物料的均勻性。但是這一設(shè)備并沒有應(yīng)用在取料機(jī)上，為此我們應(yīng)考慮在皮帶沿線上整體安裝自動控制技術(shù)，通過實時監(jiān)測不斷調(diào)整作業(yè)現(xiàn)場，盡量實現(xiàn)翻卸量固定和取料量均勻，利用閉環(huán)控制手段來提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低耗電量。

2、改變電動機(jī)連接方式

皮帶機(jī)運輸系統(tǒng)中的異步電動機(jī)存在兩種鏈接方式，分別為三角形和星型。通過數(shù)據(jù)分析，我們可以采取增加XSZ系列節(jié)電器的手段，對電動機(jī)進(jìn)行改造和反復(fù)變換，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)?？墒墙?jīng)過實踐我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過該改造過程，企業(yè)生產(chǎn)中皮帶機(jī)運輸系統(tǒng)的節(jié)能能力并沒有得到大幅度提高，反而頻繁變換電機(jī)接線方式影響了電機(jī)與皮帶運輸機(jī)使用性能，降低了電機(jī)壽命，這種不利影響反而影響了皮帶機(jī)運輸系統(tǒng)的工作效率。所以應(yīng)采取哪種方式進(jìn)行電機(jī)鏈接方式的優(yōu)化，仍舊亟待解決。

3、增減電機(jī)運行技術(shù)

隨著科技水平的提高皮帶機(jī)系統(tǒng)中的增減電機(jī)運行技術(shù)得到廣泛推廣。該技術(shù)可以應(yīng)用在非使用一臺電機(jī)的系統(tǒng)中，這種多臺電機(jī)驅(qū)動裝置系統(tǒng)的核心原理，是根據(jù)系統(tǒng)承載變化進(jìn)行電動機(jī)個數(shù)調(diào)整。目前所使用的皮帶機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，大多都是利用多臺電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，該技術(shù)的應(yīng)用是為了盡量適應(yīng)額定功率較大的皮帶機(jī)系統(tǒng)。在皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)工作過程中，經(jīng)常發(fā)生空載運行情況，這種情況導(dǎo)致這些電機(jī)都無法實現(xiàn)高效運行態(tài)。而采用該技術(shù)就可以實現(xiàn)電機(jī)數(shù)量調(diào)整，使電動機(jī)功率與負(fù)載相匹配最優(yōu)化。增減電機(jī)技術(shù)重點是如何檢測電機(jī)是否應(yīng)進(jìn)行數(shù)量更換，并且確定電機(jī)數(shù)量應(yīng)該增加還是減少。目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)是電機(jī)電流檢測方式，其次是電機(jī)位置檢測方式。檢測電機(jī)電流方式是通過檢測電流來測定皮帶機(jī)負(fù)荷，并進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)與額定數(shù)據(jù)對比，計算最優(yōu)電機(jī)數(shù)量。位置檢測方式則是通過現(xiàn)場設(shè)備位置確定皮帶機(jī)工作長度。

六、結(jié)語

21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技進(jìn)步，各種能源環(huán)境生態(tài)問題愈演愈烈，節(jié)能、環(huán)保、降耗已經(jīng)成為全球性的問題，作為大型耗能企業(yè)，皮帶機(jī)傳輸行業(yè)應(yīng)該主動負(fù)擔(dān)起節(jié)能減排的任務(wù)。這即是社會與國家的要求，也是時代推動的結(jié)果，這可以充分促進(jìn)皮帶機(jī)傳輸行業(yè)實現(xiàn)綠色發(fā)展。文章主要分析了如何在確保皮帶機(jī)原有的穩(wěn)定運行上進(jìn)行技術(shù)改良，通過這些改良手段來實現(xiàn)皮帶機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能降耗減排，在促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的同時，也實現(xiàn)了提高企業(yè)效益的目的。

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