浅析煤矿带式输送机的电气节能技术
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析煤矿带式输送机的电气节能技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】带式输送机已经成为煤炭行业主要的生产运输设备，是煤矿企业进行煤矿一体化开采的必备手段。由于在煤炭生产过程中，经常出现生产不平衡现象，输送机的运量不能保持稳定，造成电能无价值的耗费。对煤矿带式输送机的生产电耗问题已经引起工程人员的格外关注。鉴于此，本文对煤矿带式输送机的工作原理以及电气节能技术进行了探讨，以期对相关从业人员有所帮助。
【关键词】带式输送机；节能；煤矿
1 带式输送机的发展现状
带式输送机发展至今至少已有150年的历史，随着科学技术的迅速发展，带式输送机进入一个发展的高峰时期，带式输送机作为一种连续输送设备，被广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，尤其是煤矿生产中，主要用于碎散物料、成件物品的输送。与其他运输设备（如机车类）相比，带式输送机构造简略，运行、安装、维修都很便利，具有输送量大、成本低、通用性强、连续输送等优点，易于实现自动化和集中化控制。尤其是在一些高产高效的矿井中，带式输送机已经成为先煤矿企业进行煤矿一体化开采的必备手段和设备。有数据显示，我国在带式输送机电能效率上比国外低20%左右。很多时候输送机以一种均速在运行，不能根据外部工作状况的变化来自动进行运行速率的调整，导致电能消耗过多，不仅造成能源浪费、成本增加，而且对环境造成很大的污染。随着我国节能减排等政策的实施，国产带式输送机进入了一个高速发展阶段，小规模火电、煤矿及水泥等生产企业相继关闭，取而代之的是具有先进工艺的大型企业，这对带式输送机的性能，尤其是节能技术方面要求更高。随着国家产业结构的调整以及节能减排等政策的实施，企业开始逐渐加大技术的研发力度，液压自动张紧技术、转弯技术、柔性制动技术、胶带防跑偏技术、监控技术以及变频技术在带式输送机上的逐步应用，使得带式输送机的安全可靠性得到了大幅度提高。同时在节能改造方面也取得了重大进展。
2 煤矿带式输送机工作原理
带式输送机机身可以方便伸缩，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑。主要包括输送带、驱动电动机和驱动装置、驱动滚筒和减速机、托辊机架、张紧装置、制动装置、控制及保护装置等设备。主要核心部件包括张紧装置、制动装置和驱动装置。张紧装置可以保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，防止输送带打滑，并且能够补偿输送带过度工况时产生的塑性变形。张紧装置性能的好坏直接影响带式输送机的整机性能。我国张紧装置的发展历程，大致经历了机械张紧、半自动张紧以及全自动张紧三个阶段。全自动张紧主要指液压自控张紧装置，可大大延长输送带的使用寿命。当前国内许多行业仍然大量使用机械和半自动张紧装置，但由于这两种张紧形式存在的种种弊端，近年来市场需求逐步以液压自控张紧装置为主。此外，性能良好的制动装置是保证倾角式带式输送机可靠正常运行及平稳柔性停车的关键部件。驱动装置是带式输送机动力的来源，启动问题不仅仅关系到输送机的使用性能，还影响着带式输送机的经济效益。驱动装置应具有良好的起动性能，并具有足够的起动力矩以使带式输送机能够在额定负载下起动。驱动装置应该具有较高的传动效率，驱动装置有时还可能配置一些特殊用途的设备，用来改善输送机的起动和制动性能。电动机起动时对电网的冲击小，通过联轴器、减速器带动传动滚筒转动，依靠滚筒和输送带之间的摩擦力使输送带运动。目前，驱动装置按其性质可分为三类：电气调速，液力调速和可控驱动装置。其中电气调速驱动装置发展相对较早，但技术水平相对较低；液力调速驱动装置具有一定的软启动功能和调速能力，但限于其传动原理和结构，功能和性能上远远无法满足使用要求。可控驱动装置是近年来发展起来的新技术，它集机电液技术为一体，目前我国市场应用较为成熟的有CST和BOSS两种可控起动装置，其中CST系统相对较多，它能够实现对整个起动过程的有效控制，可控性能好，实际起动速度曲线与理想起动速度曲线非常接近，因此其动张力较小，但是到目前为止还未能实现CST系统的国产化。整体而言，我国的驱动装置技术水平较发达国家还有一定的差距。
3 煤矿带式输送机的节能改造
3.1 煤矿带式输送机的能耗
正如上文所述，煤矿带式输送机具有诸多优点，在输送数量和速度上都有不俗的功能，但是其能耗也是不可忽视一个方面。一个重要原因就是带式输送机的运行时根据运输量进行均速工作，不管是什么启动方式，都是按照固定参数设置均衡速度，这种方式简单易行，存在的能耗问题也是明显。因为在煤炭生产过程中，经常出现生产不平衡现象，井下煤仓的来煤量不是一个恒定的数值，煤炭的产量经常出现波动，不可能在固定的数值上，所以输送机输送的煤炭数量也是一个经常变化的数值。但是即使出现空载情况，输送机也是按照固定速度运行，造成电能损耗。
3.2 煤矿带式输送机的节能改造
煤矿带式输送机的节能改造是指通过减少电机的输出功率来使负载大小与驱动功率相匹配。输送电动机运行要考虑电压波动、设备过载等因素，其功率富裕量通常有一定的比例，当这些设备在“大马拉小车”状态时，因负载率过低而使运行效率下降，有一定的电能浪费。所以，对这些设备的电动机在轻载或无载时，适当地降低它们的工作电压，可以降低它们的损耗，提高电动机的运行效率。降低轻载或无载定速电动机的电压，可以降低电动机的励磁电流和铁损，从而产生节电效果。在带式输送机起动阶段，所有电机全部投入运行，降低电压的方式可以通过变压器降压、晶闸管降压或串入分压电抗器的方式来实现。降低电动机的供电电压不能降幅太大，否则电动机的转矩会下降过大，在负载不变的情况下，可能导致转差率升高，转子电流上升。如果铁损的降耗速度小于因电流增加导致的铜损上升的速度，则电动机的总消耗反而会增加。利用电感线圈和变压器降低电压的方式：（1）在三相电动机的三个输入端串接三个电感线圈，可以实现电动机上电压的降低，电感线圈的电感量有可调竹和不可调节两种；（2）可以通过改变抽头的位置来实现电压的有级降低，或通过无级调节自祸调压变压器输出抽头的位置，来连续平滑调节输出电压。利用串联电感器和变压器分压的方法无谐波污染，缺点是体积庞大，切换触点的方式调节慢。利用晶闸管降压的方式是通过改变三相动力线上双向晶管的导通角，从而实现降低电压的目的。这种方式的节电器还可以方便地实现电动机的软起动和软停功能，该方法的缺点是对电网有谐波干扰，优点是调节速度快，体积小。（3）调速是电动机节能的主要方法之一，交流电动机变频调速通过改变定子的供电频率来改变电动机的同步转速来实现速度调节。对于变频运行的轻载电动机，在相同频率下，通过降低变频器的输出电压，来降低电动机的铁损，同时变频器输出的电流不出现大的上升，使变频器输出的功率有所下降，来实现电动机的正常运行，变频调速以动态响应快、输出特性稳定等优点逐步成为最有潜力的调速技术。变频调速驱动还可以提供低速验带功能，其以优异的性能在煤炭行业获得了广泛的应用。目前很多变频器都提供节能运行方式选择，当负载有可能处于轻载运行的场合，就应该选择节能运行模式。
参考文献：
[1]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]杨达文.国内外煤矿带式输送机的现状及发展.煤矿机械，2002，（1）.
[3]杜金城.电气变频调速设计技术.北京：中国电力出版社，2001