港口皮帶機傳輸系統節能技術的研究

付超

【摘 要】皮帶機傳輸系統作為輸送系統中的一個重要部分，主要用來運輸煤炭和鐵粉這一類散料，在皮帶機傳輸系統工作過程中會消耗掉大量能源，雖然隨著技術水平的提高，其節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。為此筆者結合了近幾年國內外電機發展現狀與發展前景，重點討論了如何在皮帶機系統工作過程中實現節能減排，如何在保證工作效率的前提上改進生產技術。

【關鍵詞】港口；皮帶機傳輸系統；節能技術；散料運輸；電動機能耗

一、國內外皮帶機發展現狀

皮帶機傳輸系統作為運輸散狀物料的最佳設備，主要優點是速度快、自動化程度高，并且可以實現連續作業，其運輸優勢要遠遠高于汽車火車等設備，無論是輸送量還是運送距離，都符合現代社會發展的節奏，其經濟效益也十分可觀。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，并且進行公路和汽車日常維修，費用遠超皮帶機傳輸系統，經過近幾年的數據統計與分析，我們發現在特定環境下采用皮帶機傳輸系統進行輸送，是最經濟的方式。目前皮帶機傳輸系統已經應用在社會運行的各個方面，既應用于日常電力糧食生產，也應用于各種煤炭、冶金、礦山等重工業生產。隨著社會進步與經濟發展，各個領域在散狀物料運輸方面的提要求越來越高，皮帶機傳輸系統逐漸得到發展機會，其輸送長度、帶速和輸送能力與日俱增。

二、皮帶機系統結構

1、現場級

現場級大多位于生產設備附近，主要包括驅動和輸送這兩個控制系統。其中的各種系統組成方式如下：（1）、電氣控制系統采用是邏輯控制，主要核心為控制器。（2）、驅動系統組成結構有鼠籠式三相異步電動機、減速器等。（3）輸送機構是由輸送帶、滾筒、托棍、拉緊裝置、機架和取料機組成。

2、監控級

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

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，包括廠長經理或者總工程師。管理級的任務主要是檢測企業運行情況并進行情況預測，主要利用各種歷史數據和當前的實時數據。管理級的主要利益是企業全局效益，可以幫助管理層面更好更準確的進行決策，推動企業經濟良好發展。

三、電動機能耗的現狀

結合相應數據分析，電動機作為終端用能設備，國內每年耗電量已經達到了3萬億，是所有設備中用電量最大的設備，大約占據整個社會生產用電量的六成，占據社會工業生產用電總量的八成。但是相關數據顯示，國內電機運行效率遠遠不如國外電機運行效率。以往經驗顯示，提高一成效率可300億千瓦時電量。雖然國內目前電力系統不如發達國家的發展程度，但是存在潛力和升級空間卻很大，具體的表現如下：

1、系統運行效率低

由于工藝相對落后，導致工程設計規范規定過太保守，主機設計余量大，配套環節匹配程度低，整體系統匹配失衡，導致電機負載率難以匹配高要求的生產線，引發設備長時間內處于低負荷運行狀態，直接導致了電機能效水平低。

2、節能技術、裝備落后

首先通過各種數據分析得出，我國市場對節能型電機包容性差，難以推廣。主要原因是國內企業不愿意承擔高額經濟負擔和較大風險，目前國內市場是被國外產品主導的，大部分電子變頻器和技術都依靠進口，價格貴安全性差，由于種種原因導致變頻調速的電機系統應用并不廣泛。

四、皮帶機效率低的原因

上述分析可得電動機作為皮帶機傳輸系統的重要部件，能耗十分巨大，一旦電動機效率低就會直接導致皮帶機系統效率低。根據電機學原理，我們綜合考慮皮帶機沿線長、阻力大等特征，在設計皮帶機運輸量時設計出20%的富余量。但是這種富裕量設計使得空載情況下能耗浪費，而重載超載現時，皮帶機卻又難以啟動，嚴重的會由于電流過大而出現電機燒毀的可能。在皮帶機啟動后，系統再一次進入輕載狀態，這種負載不勻的情況使得電能浪費嚴重，并且嚴重影響電網的無功功率，加大供電線路損耗。

五、港口皮帶機系統節能技術研究

1、震動給料器及流量控制器

在皮帶機運輸系統中，皮帶沿線存在有物料分布不勻的現象，這導致運輸物料過程中負載物料重量在不斷變化，增加了驅動單元能耗，從這一角度進行分析，可以提高物料分布的均勻性與連續性，通過這一手段來降低能耗。目前在港口皮帶運輸系統中是通過翻車機房進行振動給料，這種方式可以提高物料的均勻性。但是這一設備并沒有應用在取料機上，為此我們應考慮在皮帶沿線上整體安裝自動控制技術，通過實時監測不斷調整作業現場，盡量實現翻卸量固定和取料量均勻，利用閉環控制手段來提升系統的穩定性，降低耗電量。

2、改變電動機連接方式

皮帶機運輸系統中的異步電動機存在兩種鏈接方式，分別為三角形和星型。通過數據分析，我們可以采取增加XSZ系列節電器的手段，對電動機進行改造和反復變換，從而實現節能的目標。可是經過實踐我們發現，經過該改造過程，企業生產中皮帶機運輸系統的節能能力并沒有得到大幅度提高，反而頻繁變換電機接線方式影響了電機與皮帶運輸機使用性能，降低了電機壽命，這種不利影響反而影響了皮帶機運輸系統的工作效率。所以應采取哪種方式進行電機鏈接方式的優化，仍舊亟待解決。

3、增減電機運行技術

隨著科技水平的提高皮帶機系統中的增減電機運行技術得到廣泛推廣。該技術可以應用在非使用一臺電機的系統中，這種多臺電機驅動裝置系統的核心原理，是根據系統承載變化進行電動機個數調整。目前所使用的皮帶機驅動系統，大多都是利用多臺電機進行驅動，該技術的應用是為了盡量適應額定功率較大的皮帶機系統。在皮帶機傳輸系統工作過程中，經常發生空載運行情況，這種情況導致這些電機都無法實現高效運行態。而采用該技術就可以實現電機數量調整，使電動機功率與負載相匹配最優化。增減電機技術重點是如何檢測電機是否應進行數量更換，并且確定電機數量應該增加還是減少。目前應用最為廣泛的技術是電機電流檢測方式，其次是電機位置檢測方式。檢測電機電流方式是通過檢測電流來測定皮帶機負荷，并進行檢測數據與額定數據對比，計算最優電機數量。位置檢測方式則是通過現場設備位置確定皮帶機工作長度。

六、結語

21世紀，隨著經濟發展與科技進步，各種能源環境生態問題愈演愈烈，節能、環保、降耗已經成為全球性的問題，作為大型耗能企業，皮帶機傳輸行業應該主動負擔起節能減排的任務。這即是社會與國家的要求，也是時代推動的結果，這可以充分促進皮帶機傳輸行業實現綠色發展。文章主要分析了如何在確保皮帶機原有的穩定運行上進行技術改良，通過這些改良手段來實現皮帶機系統的節能降耗減排，在促進企業創新發展的同時，也實現了提高企業效益的目的。

【參考文獻】

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