導(dǎo)語：煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)順煤流啟動節(jié)能技術(shù)思考一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為進(jìn)一步降低帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗，節(jié)約工作面生產(chǎn)成本，從實(shí)現(xiàn)多電機(jī)帶式輸送機(jī)功率平衡和順煤流啟動或停機(jī)兩個(gè)層面展開研究，重點(diǎn)對實(shí)現(xiàn)基于PLC控制的順煤流確定節(jié)能控制方式進(jìn)行研究，完成控制策略和PLC控制流程的設(shè)計(jì)，并對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的節(jié)能效果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著提高。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);功率平衡;順煤流;節(jié)能;運(yùn)輸效率

引言

帶式輸送機(jī)為綜采工作面的主要運(yùn)輸設(shè)備，其承擔(dān)著煤炭、矸石等物料的運(yùn)輸任務(wù)。隨著工作面生產(chǎn)能力的增加，帶式輸送機(jī)朝著長距離、大功率和高運(yùn)速的方向發(fā)展，設(shè)備耗能也相應(yīng)增加。通過對帶式輸送機(jī)進(jìn)行變頻啟動設(shè)計(jì)改造，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)在滿足實(shí)際運(yùn)輸需求的基礎(chǔ)上減少電能消耗。目前，帶式輸送機(jī)主要采用逆煤流方式對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行依次啟動，帶式輸送機(jī)為首要啟動設(shè)備[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，待所有設(shè)備完全啟動并開始運(yùn)行后，帶式輸送機(jī)已經(jīng)空載運(yùn)行20min，造成電能的嚴(yán)重?fù)p耗。另外，帶式輸送機(jī)多電機(jī)功率不平衡也會影響正常運(yùn)行。因此，本文針對性提出對煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)采取順煤流節(jié)能啟動方式和多電機(jī)功率平衡設(shè)計(jì)。

1多電機(jī)帶式輸送機(jī)的功率平衡設(shè)計(jì)

為了適應(yīng)工作面大運(yùn)量、高運(yùn)速的運(yùn)輸需求，傳統(tǒng)單電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)已經(jīng)不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，目前工作面主要采用多電機(jī)帶式輸送機(jī)。多電機(jī)帶式輸送機(jī)盡管在設(shè)計(jì)初期各參數(shù)設(shè)置均能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，但是，由于裝置的制造和安裝會導(dǎo)致各項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)誤差，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)功率不平衡的問題出現(xiàn)[2]。為解決多電機(jī)帶式輸送機(jī)功率不平衡的問題，目前可采用的方式包括有轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速控制法、電流控制功率平衡法以及電流—轉(zhuǎn)速多機(jī)功率平衡法等。由于轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速控制法中涉及的轉(zhuǎn)矩檢測裝置無法適用于綜采工作面，電流控制功率平衡法無法對大功率電機(jī)進(jìn)行功率平衡控制，因此，本工程基于電流-轉(zhuǎn)速多機(jī)功率平衡法，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)功率平衡的控制。帶式輸送機(jī)采用三電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)額定功率為250kW，額定轉(zhuǎn)速為1480r/min。對液力耦合驅(qū)動裝置的功率平衡控制器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三電機(jī)驅(qū)動的功率平衡是減少電機(jī)損耗的主要措施之一[3]。結(jié)合帶式輸送機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，多電機(jī)功率平衡控制的主要對象為調(diào)速型液力耦合驅(qū)動裝置或變頻驅(qū)動裝置。當(dāng)控制對象為調(diào)速型液力耦合驅(qū)動裝置時(shí)，電機(jī)與液力耦合裝置的輸出一致。一般情況下，三電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)電機(jī)的功率分配為1∶1∶1，對應(yīng)的功率平衡模塊控制器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2帶式輸送機(jī)順煤流節(jié)能控制設(shè)計(jì)

對帶式輸送機(jī)的順煤流啟動方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少帶式輸送機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間，減少不必要的能耗。本工程所研究帶式輸送機(jī)的具體參數(shù)，如下頁表1所示。

2.1現(xiàn)狀分析

以新景礦為例，工作面運(yùn)輸系統(tǒng)采用逆煤流方式進(jìn)行啟動，即首先對現(xiàn)場的各級帶式輸送機(jī)依次啟動，最后啟動給煤機(jī)[4]。該啟動方式的優(yōu)勢在于保證煤炭到達(dá)系統(tǒng)時(shí)各級設(shè)備已經(jīng)開啟運(yùn)行，不會出現(xiàn)堆煤、堵煤的問題。但是，實(shí)際應(yīng)用過程中，逆煤流啟動方式存在如下缺點(diǎn)：1）現(xiàn)場共配有三級帶式輸送機(jī)，待給煤機(jī)完全啟動后，各級帶式輸送機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間分別為16min、9min和4min，從很大程度上增加了無謂的損耗。2）傳統(tǒng)逆煤流啟動方式在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)并不能夠完成自主停機(jī)，從而導(dǎo)致堆煤現(xiàn)象出現(xiàn)，影響運(yùn)輸?shù)陌踩浴?

2.2順煤流啟動技術(shù)研究

為解決逆煤流啟動所帶來的設(shè)備空轉(zhuǎn)導(dǎo)致的電能浪費(fèi)，采用順煤流啟動方式，具體啟動順序如圖2所示。由圖2可知，所謂的順煤流啟動為從離給煤機(jī)最近的帶式輸送機(jī)開始啟動。但是順煤流啟動方式容易造成堆煤事故的發(fā)生。為避免因順煤流啟動而導(dǎo)致的堆煤事故發(fā)生，在每條帶式輸送機(jī)機(jī)尾滾筒處安裝煤流傳感器，檢測是否有原煤流過帶式輸送機(jī)。順煤流啟動還有一個(gè)關(guān)鍵問題為：1號帶式輸送啟動后，間隔t時(shí)間啟動2號帶式輸送機(jī)，以此類推。在控制策略中，對t時(shí)間的確定與1號帶式輸送機(jī)的長度、運(yùn)輸速度以及2號帶式輸送機(jī)完全啟動所需時(shí)間相關(guān)。參數(shù)t的確定如式（1）所示：式中：L為前一階段帶式輸送機(jī)的長度；v為前一階段帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度；ti為本階段帶式輸送機(jī)完全啟動所需的時(shí)間。對應(yīng)的帶式輸送機(jī)停機(jī)也采用順煤流方式控制，要求帶式輸送機(jī)停機(jī)后輸送帶上不堆煤，從而保證在下一階段啟動后能夠?qū)崿F(xiàn)空載啟動。同樣，順煤流停機(jī)對應(yīng)2號帶式輸送機(jī)在L/v時(shí)間后開始停機(jī)。同時(shí)，為了避免順煤流啟動方式或停機(jī)方式引起的故障，在控制策略中必須加入有效的保護(hù)措施，通過最大程度地自動識別故障，以保證帶式輸送機(jī)的安全[5]。順煤流控制流程如圖3所示。

2.3節(jié)能效果分析

從經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩個(gè)方面驗(yàn)證采用基于PLC的順煤流控制方式的節(jié)能效果。

2.3.1經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)踐表明，系統(tǒng)采用基于PLC的順煤流啟動方式，對應(yīng)的帶式輸送機(jī)每天平均空載時(shí)間降低0.5h，則對應(yīng)的一條帶式輸送機(jī)所節(jié)約的電能為：0.5h×300d×250kW×3臺電機(jī)=112500kW?h。工業(yè)用電按照1元/kW?h計(jì)算，每條帶式輸送機(jī)采用順煤流啟動方式每年可節(jié)約電費(fèi)為11.25萬元。采用PLC為主的自動化控制方式，很大程度上減小了現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度?，F(xiàn)場工作面所配置工作人員的數(shù)量可減少9人，每位作業(yè)人員的基本工資按照3.6萬元/年計(jì)算，直接節(jié)省的人員成本為3.6萬元/年×9人=32.4萬元。

2.3.2社會效益

采用基于PLC的順煤流控制方式對帶式輸送機(jī)的啟動和停機(jī)進(jìn)行控制，在節(jié)省人員成本的同時(shí)也降低了作業(yè)人員在現(xiàn)場的安全隱患，減少了設(shè)備的故障發(fā)生率，從而保證現(xiàn)場的運(yùn)輸任務(wù)順利完成。同時(shí)，新設(shè)計(jì)的順煤流控制方式是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)為一體的綜合控制技術(shù)，具有高可靠性、操作簡單的優(yōu)勢。

3結(jié)論

帶式輸送機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，在工作面生產(chǎn)能力顯著提升的同時(shí)對帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力也提出更高的要求。帶式輸送機(jī)為工作面的主要耗能設(shè)備之一，為進(jìn)一步降低帶式輸送機(jī)的能耗，節(jié)約工作面生產(chǎn)成本，本文從實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的電機(jī)功率平衡控制和順煤流啟動控制兩個(gè)方面進(jìn)行分析，并重點(diǎn)對順煤流啟動控制方式進(jìn)行研究，得出如下結(jié)論：1）基于順煤流控制方式，每條帶式輸送機(jī)每年可節(jié)約電費(fèi)約11.25萬元，可直接節(jié)省的人員成本費(fèi)用為32.4萬元。2）基于順煤流控制方式，可直接減少設(shè)備的故障發(fā)生率，提升現(xiàn)場的運(yùn)輸效率，具有顯著的社會效益。

作者：劉玉軍 單位：山西華陽集團(tuán)新能股份有限公司新景礦