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帶式輸送機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)
摘 要：本文分析了我國帶式輸送機(jī)的節(jié)能現(xiàn)狀，通過對帶式輸送機(jī)功率計(jì)算的分析，試圖找到能夠有效降低帶式輸送機(jī)能耗的途徑和方法，以便使設(shè)計(jì)更加合理，提高經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);功率;能耗;托輥
帶式輸送機(jī)是以膠帶作為牽引和承載機(jī)構(gòu)并通過膠帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料輸送和裝卸的一種運(yùn)輸設(shè)備。具有輸送能力大、效率高、輸送距離長、工作阻力小、能耗低、工作平穩(wěn)可靠、結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭等工業(yè)部門。由于帶式輸送機(jī)是根據(jù)工藝和運(yùn)輸能力要求按最大運(yùn)輸量加一定的冗余系數(shù)確定的，因此帶式輸送機(jī)配置的電動(dòng)機(jī)一般均有20%～45%的富余量，加上帶式輸送機(jī)經(jīng)常處于輕載、空載狀態(tài)，所以導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率處于50%以下的工作狀態(tài)，這就出現(xiàn)了“大馬拉小車”的現(xiàn)象，造成相當(dāng)一部分電能的耗費(fèi)。因此研究帶式輸送機(jī)的節(jié)能增效對于企業(yè)高效生產(chǎn)和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有重要意義。
1 我國帶式輸送機(jī)的節(jié)能現(xiàn)狀
節(jié)能減排是當(dāng)前世界的熱門話題，帶式輸送機(jī)的節(jié)能也早有涉及。我國帶式輸送機(jī)的節(jié)能方式主要有以下幾種：
1.1 電機(jī)功率控制節(jié)能
電機(jī)功率控制技術(shù)節(jié)能是指通過減少電機(jī)的輸出功率來使負(fù)載大小與驅(qū)動(dòng)功率相匹配。其關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷增減電機(jī)的時(shí)機(jī)，目前主要有堆、取料機(jī)位置檢測法和電機(jī)電流檢測法兩種。前者由于未考慮輕載工況，不能根據(jù)煤流量來判斷是否應(yīng)進(jìn)行減電機(jī)操作，因而仍然會(huì)存在電動(dòng)機(jī)利用效率不高的問題。而電機(jī)電流檢測法可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控帶式輸送機(jī)上負(fù)荷的大小，但是由于受到外界干擾時(shí)會(huì)造成負(fù)荷波動(dòng)，檢測到的電流值有時(shí)不能真實(shí)反應(yīng)帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定負(fù)荷，會(huì)出現(xiàn)明顯的偏差
1.2 采用調(diào)速節(jié)能改造
調(diào)速是電動(dòng)機(jī)節(jié)能的主要方法之一。調(diào)速方式有轉(zhuǎn)子串電阻、電磁調(diào)速、液力耦合器、變極調(diào)速、串級調(diào)速、變頻調(diào)速等。
1.3 異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ接法節(jié)能
此種方法由于帶式輸送機(jī)有時(shí)并不輸送物料或輸送物料很少，若電機(jī)一直運(yùn)行會(huì)造成能源浪費(fèi)，若電機(jī)頻繁起動(dòng)，又會(huì)大大降低電機(jī)的使用壽命。所以此方法節(jié)能有限，主要用于短距離帶式輸送機(jī)中負(fù)載較低的情況下。
2 功率計(jì)算
帶式輸送機(jī)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的。帶式輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中凡是運(yùn)動(dòng)部件如滾筒、托輥、軸承等，它們在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會(huì)產(chǎn)生阻力。帶式輸送機(jī)運(yùn)行阻力可分為四大類：基本阻力(中間段阻力)，傾斜阻力，附加阻力和特殊阻力。
2.1 基本阻力
基本阻力是出現(xiàn)在中間段上，也就是在輸送帶運(yùn)行中輸送帶、物料和托輥之間相互作用所產(chǎn)生的阻力，對于近水平的帶式輸送機(jī)來說，這部分阻力占比例最大。帶式輸送機(jī)的基本阻力由以下幾個(gè)部分組成：
①輸送帶在托輥上的壓陷阻力
②物料的擠壓阻力
③托輥的運(yùn)行阻力
④輸送帶的彎曲擺動(dòng)阻力。
2.2 傾斜阻力
傾斜阻力是由于帶式輸送機(jī)傾斜而造成的，是輸送物料的重力分量，與帶式輸送機(jī)的角度有關(guān)系。
2.3 附加阻力
帶式輸送機(jī)的附加阻力主要有以下三種：
①受料區(qū)阻力
②改向滾筒處改向阻力
③驅(qū)動(dòng)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。
2.4 特殊阻力
特殊阻力并非所有的帶式輸送機(jī)都存在，只有在采取特殊措施或附加裝置后才產(chǎn)生。包括側(cè)托輥前傾阻力、導(dǎo)料槽阻力、清掃器阻力、中間卸料區(qū)阻力。對于大型帶式輸送機(jī)，可不考慮相對很小的這種阻力。對于長距離帶式輸送機(jī)，其附加阻力和特殊阻力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基本阻力和傾斜阻力。因此，在計(jì)算帶式輸送機(jī)牽引力時(shí)可以不考慮。
3 影響帶式輸送機(jī)功率的主要因素
由上式可以看出，帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒所需要的功率與參數(shù)qd、qi'、qi"、βi、fi、li、Q、v等有關(guān)，但對于一個(gè)具體的帶式輸送機(jī)而言，參數(shù)qd、qi'、qi"、βi、fi、li、是不變的。由此可看出輸送機(jī)的運(yùn)量Q和帶速是直接影響帶式輸送機(jī)功率的主要因素。當(dāng)運(yùn)量Q一定時(shí)，則輸送機(jī)功率P與帶速v成正比。
若輸送機(jī)帶速提高，則克服阻力所消耗的功率也相應(yīng)增加，降低帶速，就能減少帶式輸送機(jī)的功率消耗以達(dá)到明顯節(jié)能的目的。但是，輸送機(jī)帶速的降低是有條件的，要受輸送量、帶寬和帶強(qiáng)的相互制約。因?yàn)閹俳档停锪暇�密度將增大，所需要的輸送帶張力也要加大。而為了保證帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，輸送帶的張力應(yīng)限制在安全系數(shù)所允許的范圍內(nèi)。所以，為了降低能耗，我們應(yīng)充分挖掘帶強(qiáng)和帶寬的潛力，在滿足帶強(qiáng)和帶寬的情況下，取較低的帶速以達(dá)到節(jié)能的目的。
除此之外，托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件，用來支撐輸送帶和物料重量，承受了70%以上的阻力，因?yàn)榇蠖鄶?shù)帶式輸送機(jī)的工作環(huán)境都具有淋水、粉塵和各種稀泥類污染物，因此，托輥的各種性能參數(shù)決定著帶式輸送機(jī)做功時(shí)的正常功率消耗和不正常功率損耗之間的差異。有研究托輥結(jié)構(gòu)與性能得出結(jié)論：國產(chǎn)輸送機(jī)每噸公里所耗用的功率約大于國外的1倍，這主要是由于運(yùn)行阻力系數(shù)不同造成的，托輥質(zhì)量的好壞與此系數(shù)有直接的關(guān)系。因此托輥運(yùn)轉(zhuǎn)必須靈活可靠。具體可根據(jù)托輥徑向跳動(dòng)量;托輥靈活度;軸向竄動(dòng)量等予以選擇。
4 結(jié)束語
我國帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)起步較晚，不過在上世紀(jì)80年代中后期以來，我國帶式輸送機(jī)也有了很大的發(fā)展，但和國外先進(jìn)機(jī)型相比，在生產(chǎn)技術(shù)和技能技術(shù)等方面仍存在一定的差距。本文通過對帶式輸送機(jī)的功率計(jì)算分析，指出了一些節(jié)能方法。當(dāng)然，輸送機(jī)的節(jié)能課題還有很多值得去探討的地方，在保證正常生產(chǎn)的情況下更加合理設(shè)計(jì)，對節(jié)能減排做出一份努力。
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