煤礦帶式輸送機(jī)的節(jié)能技術(shù)研究分析

曹發(fā)亮

（山西寧武大運(yùn)華盛能源集團(tuán)有限公司， 山西 忻州 036700）

引言

帶式輸送機(jī)屬于連續(xù)輸送設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)主要在于輸送效率高、型號(hào)選擇多，因此現(xiàn)如今被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)領(lǐng)域中。隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，經(jīng)過(guò)科研攻關(guān)，我國(guó)煤礦帶式輸送機(jī)向長(zhǎng)運(yùn)距、高帶速、大運(yùn)量的方向發(fā)展，在此過(guò)程中比較嚴(yán)重的問(wèn)題是控制模式和能耗問(wèn)題，因此必須對(duì)能源消耗方面加大關(guān)注力度，結(jié)合現(xiàn)代化手段進(jìn)行優(yōu)化，保證行業(yè)發(fā)展建設(shè)能夠契合時(shí)代發(fā)展需求。

1 煤礦帶式輸送機(jī)電氣節(jié)能概述

帶式運(yùn)輸機(jī)有著復(fù)雜的組成成分，比如常見(jiàn)的改向滾筒、輸送物料帶、尾部滾筒等重要設(shè)施，此些設(shè)備能夠保證帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展快，可配備多樣化類型的設(shè)施設(shè)備開(kāi)展控制工作。如圖1 所示為帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖。帶式輸送機(jī)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒分別位于首尾兩側(cè)，應(yīng)用拖輥推動(dòng)皮帶進(jìn)行正常運(yùn)輸工作，為避免在運(yùn)輸執(zhí)行中受拉緊力影響損壞皮帶產(chǎn)生斷裂風(fēng)險(xiǎn)，通常情況下應(yīng)用支承輥進(jìn)行運(yùn)輸，以V 字模式排列運(yùn)輸，確保能夠平穩(wěn)運(yùn)行，加速帶式輸送機(jī)工作效率[1]。

圖1 帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能方向

不同煤礦在實(shí)際開(kāi)采和運(yùn)輸中都會(huì)存在一定的參數(shù)差異，對(duì)電機(jī)的功率要求也不相同，因此在電氣節(jié)能中需要進(jìn)行綜合分析，以此提高整體效果。

2.1 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，各行各業(yè)應(yīng)用能源數(shù)量增加，目前對(duì)節(jié)約型生產(chǎn)有了更高的要求，煤礦企業(yè)若想在當(dāng)前時(shí)代中立足，必須結(jié)合相關(guān)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造。在降本增效中，電動(dòng)機(jī)節(jié)能屬于重要內(nèi)容，包含了變極調(diào)速法、電阻調(diào)速法等內(nèi)容，使用動(dòng)態(tài)的方式來(lái)調(diào)節(jié)電源頻率，因此應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用電動(dòng)機(jī)節(jié)能，變頻調(diào)速部分線路如圖2 所示[2]。

圖2 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速

2.2 電動(dòng)機(jī)加液傳動(dòng)

2.2.1 黏性離合器

黏性離合器又稱Ω 離合器，需要使用時(shí)把輸出加速裝置安裝到電液控制器里面，防止電機(jī)啟動(dòng)后空載轉(zhuǎn)動(dòng)，有著改變傳遞力矩的優(yōu)勢(shì)。并且此種離合器可進(jìn)行機(jī)電一體化的操作，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度到達(dá)一定數(shù)值，能夠自動(dòng)施加液體壓力。添加適當(dāng)壓力后，Ω離合器系統(tǒng)便開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)節(jié)。

2.2.2 液力耦合器

電動(dòng)機(jī)加液力耦合器能夠把控有關(guān)變量的輸出（如圖3 所示），調(diào)節(jié)導(dǎo)管能夠?qū)⒐ぷ鞒溆土扛淖儯材軌驅(qū)⒆冸姍C(jī)的輸出力矩和轉(zhuǎn)速改變，此種驅(qū)動(dòng)裝置可平穩(wěn)處理系統(tǒng)的開(kāi)始和停止，在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度不變的情況下，會(huì)持續(xù)使煤輸運(yùn)的能源減少，從而浪費(fèi)能源。優(yōu)化的時(shí)候，要重點(diǎn)關(guān)注調(diào)速型液力耦合器充油含量，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確把控電力資源使用量。

圖3 液力耦合器

2.3 電動(dòng)機(jī)降能優(yōu)化

在實(shí)際生活中，優(yōu)化電動(dòng)機(jī)降能屬于常見(jiàn)操作，因此在優(yōu)化過(guò)程中要結(jié)合電動(dòng)機(jī)運(yùn)輸能力和工藝、相關(guān)參數(shù)調(diào)控電動(dòng)機(jī)的輸送效率，有效提高帶式輸送機(jī)工作效率，保證輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，避免因高摩擦系數(shù)而導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。煤礦企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)，帶式輸送機(jī)運(yùn)量可能會(huì)出現(xiàn)變化，若是長(zhǎng)期波動(dòng)不僅會(huì)造成電能資源浪費(fèi)，且可能會(huì)埋下嚴(yán)重的安全隱患，因此需要對(duì)載荷進(jìn)行平均的分配，提前設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)線路使帶式運(yùn)輸機(jī)在出現(xiàn)偏差后能夠自行調(diào)節(jié)，從而進(jìn)一步提高帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行效率，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況，為后續(xù)運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

3 煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)優(yōu)化策略

3.1 控制電機(jī)功率

若想切實(shí)減少煤礦帶式輸送機(jī)的整體能源消耗，必須對(duì)電機(jī)功率控制加大關(guān)注力度，首先對(duì)電機(jī)的電流輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，減少電機(jī)功率的輸出。同時(shí)，在輸運(yùn)的過(guò)程中要根據(jù)輸運(yùn)量合理選擇型號(hào)，如生產(chǎn)量較小則無(wú)需選擇大型號(hào)輸送機(jī)，避免出現(xiàn)能源過(guò)載消耗的情況，保證電機(jī)能在額定的功率下進(jìn)行良好的運(yùn)輸。以大型煤礦廠為例，通過(guò)合理控制平均每月可節(jié)電11 221 kW·h，最終統(tǒng)計(jì)節(jié)能率為23.72%[4]。

3.2 設(shè)計(jì)節(jié)能控制系統(tǒng)

當(dāng)輸送帶的負(fù)載達(dá)到一定程度時(shí)，所需要克服阻力做的功相應(yīng)地也會(huì)增加，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要全方位考慮，比如應(yīng)先將帶式輸送機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后準(zhǔn)確計(jì)量消耗能源的必備條件，把信號(hào)反饋到煤機(jī)，通過(guò)反饋的信號(hào)明確是否增加煤量，提升輸送機(jī)工作效率，節(jié)約電能，電氣節(jié)能系統(tǒng)如圖4 所示，能夠顯著提高煤炭企業(yè)的整體效益。

圖4 電氣節(jié)能系統(tǒng)

3.3 設(shè)計(jì)紅外感知設(shè)施

優(yōu)化帶式輸送機(jī)紅外感知設(shè)施，將此設(shè)施設(shè)置在輸送帶兩側(cè)，進(jìn)而監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的情況，在此過(guò)程設(shè)計(jì)的輸送帶距離為5 mm，并準(zhǔn)確判斷傳輸端到發(fā)送端運(yùn)行的數(shù)據(jù)，防止由于偏位問(wèn)題出現(xiàn)能源消耗，當(dāng)出現(xiàn)高能源消耗狀態(tài)后，可以將信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，直到其恢?fù)到正常值。

3.4 融入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

煤礦生產(chǎn)會(huì)受到外界因素影響，若要順利開(kāi)展運(yùn)輸工作，則要將現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)融入到帶式運(yùn)輸機(jī)中，同時(shí)也要把自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)融入到系統(tǒng)運(yùn)行中，同時(shí)也能夠根據(jù)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù)安裝核心PLC 控制器，將輸送帶的速度信號(hào)視為控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，如出現(xiàn)波動(dòng)信號(hào)時(shí)能夠按照既定程序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而避免出現(xiàn)高能源消耗的情況。

4 煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果

現(xiàn)如今帶式輸送機(jī)在電氣節(jié)能技術(shù)的支持下，已發(fā)展到多功能、多用途性能、多系列的帶式輸送機(jī)，各類新型號(hào)帶式輸送機(jī)填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，加快了煤礦行業(yè)發(fā)展的步伐。在煤礦帶式輸送機(jī)應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)后，消耗可以節(jié)約30%左右，以此避免造成電能資源浪費(fèi)，增加建設(shè)成本費(fèi)用，加快煤礦行業(yè)發(fā)展速度。原傳統(tǒng)電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8，在經(jīng)過(guò)節(jié)能技術(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9 以上，可進(jìn)一步節(jié)約上游設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用；通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損減輕，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)損耗減小，保護(hù)了電機(jī)，電網(wǎng)電壓在-15%～+10%之間波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可正常運(yùn)行，以此顯著提高煤礦產(chǎn)業(yè)的整體效益。帶式輸送機(jī)通過(guò)上述節(jié)能措施進(jìn)行優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程變頻調(diào)速，這種方式不僅能夠顯著提高煤礦生產(chǎn)效益，且可以避免“大馬拉小車”這一問(wèn)題的出現(xiàn)，且優(yōu)化后的系統(tǒng)整體更加穩(wěn)定，能夠?yàn)槊旱V企業(yè)節(jié)省大量電力資源支出，且能夠防止因能源過(guò)于浪費(fèi)而對(duì)環(huán)境造成污染，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，上述措施能夠節(jié)約30%以上的能源消耗，進(jìn)一步提高煤礦行業(yè)發(fā)展效率。

5 結(jié)語(yǔ)

為了避免出現(xiàn)浪費(fèi)資源的情況，則應(yīng)實(shí)施有效的解決措施，優(yōu)化升級(jí)目前使用的生產(chǎn)設(shè)備。帶式運(yùn)輸機(jī)便是當(dāng)下主要的問(wèn)題之一，因此需要結(jié)合實(shí)際情況解決“大馬拉小車”這一情況，優(yōu)化帶式運(yùn)輸機(jī)，節(jié)省空載運(yùn)行時(shí)間，確保后續(xù)建設(shè)滿足綠色發(fā)展要求，可以連續(xù)生產(chǎn)煤炭，節(jié)約更多的能源，使節(jié)能效果更加顯著，為后續(xù)行業(yè)發(fā)展建設(shè)提供保證。