高 超

（陕北矿业韩家湾煤炭有限公司，陕西 榆林 719315）

本文以某煤炭中转港为例，就其输煤皮带机电气驱动系统节能问题，进行探究。该港煤炭产品经铁路运输到港以后，从卸车至堆存取料、装船等过程，均采用电动机驱动范式，带动输送机来实现操作。从应用实践来看，该输煤皮带机的输送量为每小时6500吨，全港皮带机数量共计22条，输煤里程可达13千米。其中，每条输煤皮带机都是至少两台电动机提供动力，经变速箱以及联轴节，驱动皮带滚筒，进行带动输煤皮带运转。

1 输煤皮带机电机运行试验分析

为获取输煤皮带电机运行过程中的准确数据信息，选用可上述案例中具有典型性的A、B两个皮带机，对空载运行状态下的电流进行全面的测试，其中A输煤皮带机上的驱动电机电流为16安、15安和15安，取其平均值15.33安；B输煤皮带机上的驱动电机电流为14.5安、14.9安以及14.5安，取其平均值14.63安。在对输煤皮带机重载条件下进行测试时，选定两个极端状态下的荷载，即最重与最轻荷载。首次取料时，其流量为每小时6000吨，电机驱动电流为25安、23安和22.5安，其平均数值为23.5安；第二次取料过程中，其流量为每小时5000吨，电机驱动电流为25安、24安和23安，均值为24安。需要强调的是煤堆场长1000米，自南向北共有6个基本垛位，其中每一个垛位长度超过160米。

在实际取料过程中，流量为每小时6000吨时，取料机在6号垛最南侧位置上；当取料流量为每小时5000吨时，取料机在6号垛最北侧位置上。由此可见，输煤皮带机电机运行过程中，取料流量最高与最低相差每小时l000吨时，电机运行过程中的电流会减少大约0.5安。在该系统中，电流大小变化情况随着输出功率的变化成直线状态，为能够取得最大取料状态下的最大电流量估算值，笔者认为输煤皮带机电机电流会随着负荷的不断增加而成直线增加状态，用IF表示单位负荷电流，并且将其定义为安培/吨·米，意思是输煤皮带机电机运行过程中，每吨煤炭输送l米距离消耗的电流量。在每小时输送5000吨的状态下，可以实测出B输煤皮带机单位负荷条件下的电流：

IF=（24-14.63）/（5000×1000）=1.874×10-6（安培/吨·米）

为验证上述计算公式中的单位负荷电流是否科学合理，可依此计算出每小时6OO0吨时的输煤取料机所在的皮带位置：X=（23.5-14.63）/（IF×6 000）=788.9米；堆场1～5垛位的实际长度，5/6× l 000=833.3米。通过这一数据说明每小时6000吨取料过程中，取料机在5号垛位是，自6号垛位的最南端紧靠取料机轨道位置开始取料操作。取料机臂长大约45米左右，该单位负荷电流数值可视为估算参考依据，并且计算出最大取料电流数值为每小时6000吨；从堆场最北侧位置取料过程中，最大电流为IP×6000×l 000+14.63=25.874安，这说明B输煤皮带取料过程中，每一台驱动电机的电流变化取值范围在14.63～25.874安之间。通过对B输煤皮带驱动电机实测数据结果进行分析可知，输煤电机输出的功率大约在0.1～0.5之间，而输煤电机的效率也只有不到0.88，即便是最高点位置，也没有达到最佳的运行状态，说明其中有能量耗损。

实际生产过程中，多数情况下低于上述荷载，即输煤电机多数运行状态下处于效率较差状态，此时电能的实际损耗量非常的大。从B输煤取料皮带实际操作情况可以看出，每一次操作前先要空载启动，然后输煤取料机才会按照相关指令以每小时6000吨的流量进行取料作业。此时，输煤皮带机处于运行时段，在取料结束之后，皮带机就会处于停机状态。

2 输煤皮带机电气驱动系统节能策略

基于以上对案例中的输煤皮带机电气驱动系统（驱动电机）的应用能耗实验分析，笔者认为要实现输煤皮带机电气驱动系统节能降耗，可采取如下措施。

2.1 谐波启动电动机应用

当谐波启动电动机启动过程中，注意是依赖谐波电磁场，运行过程中依靠基波运转。其中，启动转矩大约是额定转矩的l.7倍左右，该电机启动与绕线电机启动特性非常相似，启动电流与软启动方式相近，运行、维护和日常保养与普通的异步笼型电机没有太大的差异，只是启动、运行过程中需转换开关。从应用效果上来看，采用谐波启动电机，可以有效地提高电机的力率。需要说明的是在输煤皮带电机数量不断减少、电机额定容量不断降低以后，应当校核皮带机启动性能，根据电机性能对启动力矩、时间进行校核。从应用效果上来看，谐波启动电动机应用效果非常的好。

2.2 输煤皮带机电气驱动系统改造

鉴于卸上流程和卸堆流程涉及到翻车机等设备，在实际运行中存在较大的不确定性，保留原来的上煤控制方式，增加顺煤流启皮带控制功能。即在上位机监控画面上增加切换操作按钮，运行人员根据实际情况自行选择顺/逆煤流方向启皮带。在下位机的逻辑修改中，也相应的做了顺/逆煤流方向启皮带控制逻辑，可自由切换并相互闭锁。顺煤流启皮带需要注意的事项：顺煤流启皮带，要求在上煤前，现场运行人员检确定皮带上无堆积的残煤；如果堆积较多的燃煤，顺煤流启皮带容易造成落煤筒堵煤，这时候应采用逆煤流启皮带运行方式：输煤系统设备应稳定可靠。如果缺陷频繁，在顺煤流启动过程中，某台设备无法启动，则已经启动的设备保护跳机；选用顺煤流启皮带方式，不要在启动过程中，切换顺/逆煤流启皮带功能按钮。

结语

对于输煤皮带机电气驱动系统而言，若想提高输煤效率，最大限度地节约能源耗损，最主要的就是要提高输煤皮带机电气驱动电机运行负荷率，从而使电机运行处于最佳状态，以此来实现减少能耗、节约电能之目的。

[1]张飞飞.矿用皮带机变频电控系统在煤矿的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012（23）.

[2]王洋，刘爱民，高春雷. 输煤程控皮带机节能改造探索[J].中国科技纵横，2013（14）.