基于变频调速的带式输送机节能技术研究

贾若凡

（汾西矿业集团煤矿安全监管五人小组管理局， 山西 介休 032000）

引言

煤炭生产企业中带式输送机得到广泛应用，在设备选型时，为满足生产不均衡或者保留富余运输能力，往往选择较大装机功率的驱动电机，反而降低了驱动电机做功和电力的效率，日积月累形成了巨大的电力成本浪费，这是煤炭企业亟待解决的技术难题[1-2]。

1 国内常用节能技术分析

1.1 减电机运行方法

在我国井工煤矿中带式输送机一般均配备至少2台的驱动电机，如果在运行过程中始终由全部的电动机同时驱动，在煤流量较少甚至空负荷的状态下，不可避免的要造成电动机做功和电力的无谓损失。因此当带式输送机负荷降低时，可自动匹配电动机的运行台数，使电动机的功率符合当下的运输负荷，从而达到节省电力的目的[3]。其技术要点在于通过1台检测设备识别电动机的运行状态，然后通过更改PLC指令来启动或停止驱动电机。

1.2 功率平衡节能方法

多电机驱动的带式输送机，2台电动机即使型号相同、功率相同，由于电机传动装置、摩擦系数、功率分配等多方面影响，导致驱动过程会存在功率不平衡现象，从而使设备出现负载不均、机械磨损、电机寿命缩短、能耗增大等不利影响。对功率进行平衡可采用耦合补偿方法，通过分析电动机的差异，针对性给予参数修正，使系统中电动机的运行参数发生变化时，自动进行反馈及补偿，使多台电动机所分配的载荷均衡。同时，在启动过程对电动机的转速进行合理调配也能够实现节能目的[4]。

1.3 降电压节能方法

电动机负载保持最佳状态时的运行效率最高，功率得到最大程度利用，能耗最合理。当输送机低负荷或空负荷运转时，电动机的功率因素下降，损失的功率就增多。因此，若想提高做功效率，应从提高功率因素、减小电动机端电压、降低电动机运行电流的方法入手，例如可通过双向可控硅调压电路来对电动机进行调控，降低电压及电流，提高做功效率[5]。目前，这项技术在煤矿带式输送机中得到了较广泛应用。

2 基于变频调速的节能技术研究

2.1 带式输送机功率与带速关系分析

在井工煤矿中由于产能的提升和对设备功率需求的增大，带式输送机的运煤量不断增大，能耗也随之提升，而配置完成的带式输送机，其电动机型号、减速箱参数、传送装置和各部配件都是固定的，运行速度也是恒定的，这就造成无论是满负荷、低负荷还是空载，电动机都以恒速运行，无法根据载荷进行速度调整，造成电能浪费。

根据带式输送机运行时的工作阻力计算[4]，对于某选定的带式输送机，运煤量Q及皮带速度v对电动机功率P影响最大，当运煤量Q不变时，功率P与带速v成正比关系，即电动机功率随带速的增大而增大，如下页图1所示。因此，在满足运煤量的前提下，将带速进行合理控制能够达到减少电动机功率消耗的目的。

2.2 带式输送机变频调速节能效果分析

在井工煤炭运输过程中，设备选型时会为各部输送设备留有富余系数，为得到在运煤量不变时，电动机功率与带速的实际变化关系，做如下一组实验进行验证：运煤量恒定设置为500 t/h，改变输送机带速后，单位长度皮带内煤炭质量随之变化，单位长度皮带的填充率也变化，进而探究功率、能量消耗率的变化趋势。实验数据如下页表1所示。

图1 带式输送机功率与带速关系示意图

根据实验数据分析，在运煤量保持不变的前提下，随着带速降低，单位长度内物料质量和皮带填充率都随之增长，电动机消耗的功率下降。即运输同等质量的煤炭，降低带速会使单位长度皮带上的填充率接近满载状态，皮带电动机的功率充分做功，从而降低能耗。因此，应用PLC变频控制技术对带式输送机的运行速度进行合理控制，能够有效降低电力消耗。但是皮带运行速度过低时，又会因阻力过大造成电动机超负荷运行，影响电动机的使用寿命，故带速应控制在一个合理范围内。

3 结语

为获得煤矿企业机电设备较高的运行可靠性，在设备选型尤其是在功率选型时往往取较大的富余系数，导致带式输送机等设备在实际运转时长期处于低负荷甚至空载状态下运行，从而造成电力的浪费。国内已有的节能技术有配备2台以上电动机时的减电机节能方法、对多电机的耦合补偿功率平衡方法，电动机启动时的转速调配方法以及降低电压的节能方法等。应用PLC变频控制技术对带式输送机的运行速度进行合理控制，能够有效降低电力消耗，但是当皮带运行速度过低时，又会因阻力过大造成电动机超负荷运行，影响电动机的使用寿命，故带速应被控制在一个合理范围内。