港口皮带机传输系统节能技术的研究

付超

【摘 要】皮带机传输系统作为输送系统中的一个重要部分，主要用来运输煤炭和铁粉这一类散料，在皮带机传输系统工作过程中会消耗掉大量能源，虽然随着技术水平的提高，其节能效果得到逐步完善，但目前的工艺水平并不能从源头解决效率低、能耗大的问题。为此笔者结合了近几年国内外电机发展现状与发展前景，重点讨论了如何在皮带机系统工作过程中实现节能减排，如何在保证工作效率的前提上改进生产技术。

【关键词】港口；皮带机传输系统；节能技术；散料运输；电动机能耗

一、国内外皮带机发展现状

皮带机传输系统作为运输散状物料的最佳设备，主要优点是速度快、自动化程度高，并且可以实现连续作业，其运输优势要远远高于汽车火车等设备，无论是输送量还是运送距离，都符合现代社会发展的节奏，其经济效益也十分可观。拿常见的港口码头装煤卸煤工作来说，带式输送机使用效率很高，由于汽车运输需要修建运输公路、购买运输汽车，并且进行公路和汽车日常维修，费用远超皮带机传输系统，经过近几年的数据统计与分析，我们发现在特定环境下采用皮带机传输系统进行输送，是最经济的方式。目前皮带机传输系统已经应用在社会运行的各个方面，既应用于日常电力粮食生产，也应用于各种煤炭、冶金、矿山等重工业生产。随着社会进步与经济发展，各个领域在散状物料运输方面的提要求越来越高，皮带机传输系统逐渐得到发展机会，其输送长度、带速和输送能力与日俱增。

二、皮带机系统结构

1、现场级

现场级大多位于生产设备附近，主要包括驱动和输送这两个控制系统。其中的各种系统组成方式如下：（1）、电气控制系统采用是逻辑控制，主要核心为控制器。（2）、驱动系统组成结构有鼠笼式三相异步电动机、减速器等。（3）输送机构是由输送带、滚筒、托棍、拉紧装置、机架和取料机组成。

2、监控级

监控级设备包括操作站和计算站，大多安装中控室。考虑到皮带机传输系统整体面积大，分布广，距离远且具有较高的实时性，监控系统多用现场总线控制方式进行控制。单独皮带与其附属设备单独进行测控，汇总现场信号发送至现场控制分站进行控制。之后利用电气控制柜将信号输出到现场各个电气设备上。

3、管理级

管理级的使用者是行政管理人员，也可以是运营管理人员，包括厂长经理或者总工程师。管理级的任务主要是检测企业运行情况并进行情况预测，主要利用各种历史数据和当前的实时数据。管理级的主要利益是企业全局效益，可以帮助管理层面更好更准确的进行决策，推动企业经济良好发展。

三、电动机能耗的现状

结合相应数据分析，电动机作为终端用能设备，国内每年耗电量已经达到了3万亿，是所有设备中用电量最大的设备，大约占据整个社会生产用电量的六成，占据社会工业生产用电总量的八成。但是相关数据显示，国内电机运行效率远远不如国外电机运行效率。以往经验显示，提高一成效率可300亿千瓦时电量。虽然国内目前电力系统不如发达国家的发展程度，但是存在潜力和升级空間却很大，具体的表现如下：

1、系统运行效率低

由于工艺相对落后，导致工程设计规范规定过太保守，主机设计余量大，配套环节匹配程度低，整体系统匹配失衡，导致电机负载率难以匹配高要求的生产线，引发设备长时间内处于低负荷运行状态，直接导致了电机能效水平低。

2、节能技术、装备落后

首先通过各种数据分析得出，我国市场对节能型电机包容性差，难以推广。主要原因是国内企业不愿意承担高额经济负担和较大风险，目前国内市场是被国外产品主导的，大部分电子变频器和技术都依靠进口，价格贵安全性差，由于种种原因导致变频调速的电机系统应用并不广泛。

四、皮带机效率低的原因

上述分析可得电动机作为皮带机传输系统的重要部件，能耗十分巨大，一旦电动机效率低就会直接导致皮带机系统效率低。根据电机学原理，我们综合考虑皮带机沿线长、阻力大等特征，在设计皮带机运输量时设计出20%的富余量。但是这种富裕量设计使得空载情况下能耗浪费，而重载超载现时，皮带机却又难以启动，严重的会由于电流过大而出现电机烧毁的可能。在皮带机启动后，系统再一次进入轻载状态，这种负载不匀的情况使得电能浪费严重，并且严重影响电网的无功功率，加大供电线路损耗。

五、港口皮带机系统节能技术研究

1、震动给料器及流量控制器

在皮带机运输系统中，皮带沿线存在有物料分布不匀的现象，这导致运输物料过程中负载物料重量在不断变化，增加了驱动单元能耗，从这一角度进行分析，可以提高物料分布的均匀性与连续性，通过这一手段来降低能耗。目前在港口皮带运输系统中是通过翻车机房进行振动给料，这种方式可以提高物料的均匀性。但是这一设备并没有应用在取料机上，为此我们应考虑在皮带沿线上整体安装自动控制技术，通过实时监测不断调整作业现场，尽量实现翻卸量固定和取料量均匀，利用闭环控制手段来提升系统的稳定性，降低耗电量。

2、改变电动机连接方式

皮带机运输系统中的异步电动机存在两种链接方式，分别为三角形和星型。通过数据分析，我们可以采取增加XSZ系列节电器的手段，对电动机进行改造和反复变换，从而实现节能的目标。可是经过实践我们发现，经过该改造过程，企业生产中皮带机运输系统的节能能力并没有得到大幅度提高，反而频繁变换电机接线方式影响了电机与皮带运输机使用性能，降低了电机寿命，这种不利影响反而影响了皮带机运输系统的工作效率。所以应采取哪种方式进行电机链接方式的优化，仍旧亟待解决。

3、增减电机运行技术

随着科技水平的提高皮带机系统中的增减电机运行技术得到广泛推广。该技术可以应用在非使用一台电机的系统中，这种多台电机驱动装置系统的核心原理，是根据系统承载变化进行电动机个数调整。目前所使用的皮带机驱动系统，大多都是利用多台电机进行驱动，该技术的应用是为了尽量适应额定功率较大的皮带机系统。在皮带机传输系统工作过程中，经常发生空载运行情况，这种情况导致这些电机都无法实现高效运行态。而采用该技术就可以实现电机数量调整，使电动机功率与负载相匹配最优化。增减电机技术重点是如何检测电机是否应进行数量更换，并且确定电机数量应该增加还是减少。目前应用最为广泛的技术是电机电流检测方式，其次是电机位置检测方式。检测电机电流方式是通过检测电流来测定皮带机负荷，并进行检测数据与额定数据对比，计算最优电机数量。位置检测方式则是通过现场设备位置确定皮带机工作长度。

六、结语

21世纪，随着经济发展与科技进步，各种能源环境生态问题愈演愈烈，节能、环保、降耗已经成为全球性的问题，作为大型耗能企业，皮带机传输行业应该主动负担起节能减排的任务。这即是社会与国家的要求，也是时代推动的结果，这可以充分促进皮带机传输行业实现绿色发展。文章主要分析了如何在确保皮带机原有的稳定运行上进行技术改良，通过这些改良手段来实现皮带机系统的节能降耗减排，在促进企业创新发展的同时，也实现了提高企业效益的目的。

【参考文献】

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