胶带输送机变频节能改造论证分析运输.docx

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胶带输送机变频节能改造论证分析运输

主运胶带输送机

变频节能改造论证分析

邱集煤矿节能环保办公室

二O一O年一月十日

目录

节能改造项目计划审批表2

一、胶带输送机简介3

二、矿用胶带输送工作原理、分类及安全管理3

三、我矿主运胶带输送机使用情况12

四、胶带输送机用电分析14

五、胶带输送机变频节能改造分析15

六、胶带输送机变频器选型分析18

七、胶带输送机变频节能改造前后用电统计表20

节能改造项目计划审批表

项目名称

主运胶带输送机变频节能改造

实施日期

2010．1．10——2010．1．20

工程量

2（台）

实施单位

邱集煤矿运输工区

计划投资

60万元

部门审批

节能环保办公室

机电科

生产科

物管科

（签名）

年月日

（签名）

年月日

（签名）

年月日

（签名）

年月日

分管领导

（签名）

年月日

申请单位：

（公章）单位负责人：

年月日

一、胶带输送机简介

胶带运输机是以胶带兼作牵引机构和承载机的连接动作式运输机械，是矿井使用较为广泛的运输设备之一。

主要用于综采和高档普采工作面的区段平巷，采区上、下山、斜井、选煤厂等运输中。

用于倾斜巷道运输时，考虑到胶带与荷载之间的动摩擦系数以及煤质、块度、含水情况的影响，一般倾斜向上运输不超过18°，向下运输不超过15°。

二、矿用胶带输送工作原理、分类及安全管理

（一）矿用胶带输送机的工作原理

胶带输送机由胶带、主动滚筒、拉紧装置（包括拉紧滚筒）、托辊机架以及传动装置等部分组成，

胶带绕主动滚筒和机尾拉紧滚筒（换向滚筒）形成一个无极环型带，上、下两股交代均由托辊支承，拉紧装置靠重锤的作用给胶带以正常工作所需的张紧力。

工作时，主动滚筒通过与胶带之间的摩擦力带动胶带运行。

荷载装在胶带上与胶带一起运行，完成输送任务。

胶带输送机利用上股胶带运送货载，多在端部卸载，如用专门装置也可在中间卸载。

胶上股胶带由槽型托辊支承，形成槽形，以增加装载面积。

下股胶带由平形托辊支承。

因为在托辊上滚动，所以胶带运输机运行阻力很小。

胶带输送机与刮板输送机相比，具有运输能力大，运输距离长，工作阻力小，耗电量低，输送过程中撒煤少，载货破碎性小，因而降低了煤尘和损耗等优点。

其缺点是：

机身高，不便于装载，胶带成本高且易损坏，不适合运送有棱角的货物，一般不能用于弯曲的巷道。

（二）胶带输送机的主要类性

1．通用固定机架式胶带输送机

在煤矿使用最早的是通用固定机架式胶带输送机，如TD-75、DTS等类型，我矿主井胶带输送机为TD-75型，主运胶带输送机为DTS型。

这种输送机的特点是托辊安装在固定的机架上，机架固定在底板上或基础上。

一般用在斜井、井下主要巷道和选煤厂。

这种输送机架设费工费时，移动不太方便。

2．钢丝绳吊挂式胶带输送机

DSJ-40、SPJ-800型钢丝绳吊挂式胶带输送机是目前普遍使用的两种种，我矿使用DSJ40/80/2*45型。

其特点是：

输送机中间部分的上托辊、下托辊和吊架均安装在两根平行的钢丝绳上，钢丝绳又用吊索吊挂在巷道顶梁上。

其结构简单、装拆方便，可利用输送机或提升机换下的旧钢丝绳，节约了钢材。

机身吊挂在巷道支架顶端，机身高度可以调节，巷道底板清扫方便，并能适应底板不平、巷道积水和淤煤等不利条件。

上托辊由三个托辊组成，由于钢丝绳有弹性，托辊倾角可随负荷大小变化，所以提高了运输能力，减少了撒煤现象。

输送机可用双电动机拖动，也可用单电动机拖动，以适应各种运输量和运输距离对功率的要求。

吊挂式胶带输送机可供采区顺槽及上、下山运输使用。

3．可伸缩式胶带输送机

在综合机械化采煤工作中，工作面推进速度比较快，顺槽的长度和运输距离也随之发生变化，这就要求顺槽运输设备能够比较灵活地进行伸长或缩短，可伸缩胶带输送机就是为了适应这种需要而设计制造的。

SPJS-800型可伸缩胶带输送机是在SPJ-800型的基础上改制而成的，它增设了缩短胶带的机构。

这种输送机最突出的特点是有一个储带仓和一套储带装置，这套装置起暂时储存适量胶带的作用。

当移动机尾进行伸缩时，储带装置可相应地放出或收储一定长度的胶带。

我国现行使用的可伸缩式胶带输送机主要型号有：

SJ-80型、SD-80型和SDJ-150型三种。

其中SJ-80型为架式，SD-80型为吊挂式，SDJ-150型为落地吊挂混合式。

4．钢丝绳牵引胶带输送机

钢丝绳牵引胶带输送机是一种特殊形式的强力胶带输送机，它以钢丝绳作为牵引机构，胶带只起承载作用，不承受牵引力，从而使牵引机构和承载机构分开，解决了运输距离长、运输量大、胶带强度不够的问题。

其缺点是传动装置复杂，体积大，需较大的硐室，胶带结构复杂，制造成本高，基建设备投资大，钢丝绳寿命低，我矿未引用该类型胶带输送机机。

5．钢丝绳芯胶带输送机

这种输送机的特点是：

胶带是用钢丝绳代替帆布层作芯体，具有很高的强度，能够实现单机长距离运输，使运输系统简化，运输效率增大，一般单机水平运距在400m以上，最大可达5600m。

代表胶带输送机的发展方向。

（三）胶带输送机的安全管理

1．胶带输送机的安全保护

煤矿井下胶带输送机事故较多，轻色撕裂胶带，影响矿井生产，重者造成人员伤亡和财产的重大损失。

为加强胶带输送机的安全运行管理，避免事故的发生，《规程》对胶带输送机提出以下要求：

①采用滚筒驱动带式输送机运输时，应遵照下列规定：

必须使用阻燃输送带。

带式输送机的托辊的非金属材料零部件和包胶滚筒的胶料，其阻燃性和抗静电性必须符合有关规定。

巷道内应有充分的照明。

必须装设驱动滚筒防滑保护、堆煤保护和防跑偏装置。

应装设温度保护、烟雾保护和自动洒水装置。

在主要运输巷道内安设的带式输送机还必须装设输送带张紧力下降保护装置和防撕裂保护装置；在机有和机尾装设防止人员驱动滚筒和导向滚筒相接触的防护栏。

倾斜井巷中使用的带式输送机，上运时，必须同时装设防逆转装置和制动装置；下运时，必须装设制动装置

液力耦合器严禁使用可燃性传动介质（调速型液力耦合器不受此限）

带式输送机巷道中行人跨越带式输送机处应设过桥。

带式输送机应加设软启动装置，下运带式输送机应加设软制动装置。

②采用钢丝绳牵引带式输送机运输时，必须遵照下列规定：

必须装设过速保护、过电流和欠电压保护、钢丝绳和输送带脱槽保护、输送带局部过载保护、钢丝绳张紧车达到终点和张紧重锤落地保护等保护装置，并定期进行检查和试验。

在倾斜井巷中，必须装设弹簧式或重锤式制动闸，制动闸的性能应符合制动力矩与设计最大静拉力差在闸轮上作用力矩之比不小于2，也不大于3的要求。

在事故断电或各种保护装置发生作用时能自动施闸。

2.胶带输送机的运行安全措施

①胶带输送机的驱动装置、联轴器、传动滚筒、尾部滚筒等部位都要装设保护罩和保护栏杆，防止人员靠近造成滚筒绞人事故。

②运输机工作人员衣着要利索、袖口、衣襟要扎紧，长发要盘在安全帽内。

运行向托辊注油或处理托辊故障时，要特别小心。

禁止用手直接接触传动部分。

胶带输送机运行中，严禁用铁锹和其他工具刮胶带上的煤泥，或用工具拨正跑偏的胶带输送机。

否则，易发生人身伤亡事故。

③司机开动胶带输送机时，要先点起动，并发出信号，待观察没有异常情况后，方可开机。

输送机起动和运行时，司机应注意观察电动机电流的变化情况以及输送带打滑情况。

胶带输送机停止运转时，除紧急情况外，必须将输送带上的煤卸完后方可停车，避免重载起动，造成电动机过载，胶带打滑，胶带接头拉坏等现象。

在未切断电源的情况下，禁止检修。

④胶带输送机安装在巷道内，两侧要有足够宽度，输送机与砌砖之间的最小距离要大于0.4m。

胶带输送机运行中，禁止人员跨越胶带，需要跨越处要设桥梯。

输送机安设要做到平、直，运转灵活。

司机要加强设备保养，发现问题，及时维修，确保输送机安全可靠

3.胶带输送机运送人员的安全措施

井巷中采用钢丝绳牵引带式输送机或钢丝绳芯带式输送机运送人员时，应遵守下列规定：

①在上、下人员的20m去段内输送带至巷道顶部的垂距不得小于1.4m，行驶区段内的垂距不得小于1m。

下行带乘人时，上、下输送带间的垂距不得小于1m。

②输送带的宽度不得小于0.8m，运行速度不得超过1.8m/s。

钢丝绳牵引带式输送机的输送带绳槽至带边的宽度不得小于60mm。

③乘坐人员的间距不得小于4m。

乘坐人员不得站立或仰卧，应面向运行方向，并严禁携带笨重物品和超长物品，严禁抚摸输送带侧帮。

④上、下人员的地点应设有平台和照明。

上行带下人平台的长度不得小于5m，宽度不得小于0.8m,并有栏杆。

上、下人的区段内不得有支架或悬挂装置。

下人地点应有标志或声光信号，在距下人区段末端前方2m处，必须设有能自动停车的安全装置。

在卸煤口，必须设有防止人员坠入煤仓的设施。

⑤运送人员前，必须卸除输送带上的物料。

⑥应装有在输送机全长任何地点可由搭乘人员或其他人员操作的紧急停车装置。

⑦钢丝绳芯带式输送机应设断带保护装置。

4．胶带输送机的常见事故及处理方法

常见的输送机事故及处理办法见表4.3。

造成这些事故的主要原因是输送机不正以及运行中管理不善，因此，要加强输送机的日常维护和定期维护，出现问题应立即加以排除。

5.胶带输送机的维护

（1）胶带的维护

胶带是胶带输送机的主要部件，为了保证输送机的正常运转，维护好胶带是重要环节。

使用时应注意以下几点：

①防止因物料卡入而损伤胶带。

一般认为，粒度在20—30mm的物料在胶带与滚筒之间，胶带就会损伤。

尾部最容易卡料，那里必须加上刮板。

为防止物料掉入回程胶带面上，且防止物料外溢，可在承载胶带下面加台面板，在承载胶带上面加档料板，档料板的长度相当于带宽的4倍，台面板比挡料板长4~5m。

为防止输送机机头部卡料，可在溜槽内部装一个限位开关，当物料堆积到一定程度时，输送机能自动停机。

在拉紧装置处可设台面板、刮板和滚筒盖板。

②胶带的清理。

胶带在运行的过程中，细小的尘状物料粒会粘到胶带表面，并积聚在导向滚筒和回程托辊上，影响正常工作。

所以，需要清理胶带，一般采用麻刷、尼龙刷旋转来清扫胶带上粉末状物料，还可用高压水冲洗，、翻转胶带等方法，或将刮板靠近胶带，把贴在胶带表面的灰尘刮掉，但有金属接头的胶带最好不要用此方法

③防止大块物料冲击。

大块物料直接落在胶带上，会把胶带面砸伤的，严重时会把胶带切断，为防止这类事故发生，应减少溜槽落差或胶带输送机之间的落差。

同时，要注意入料方向与胶带运行方向一致，尽可能采用给料机入料来减缓大块物料的冲击，防止胶带损伤。

（2）胶带输送机的维护

日常维护

胶带输送机的日常维护是每班每天，由操作工和维修工配合进行维护，其内容包括：

对驱动滚筒、转向滚筒、减速器、张紧绞车和卷带装置各润滑部位补充润滑油。

调整清扫器对滚筒的压力，更换损坏的零件，消除积聚在清扫器上的煤粉。

对运转过程中经常处于振动状态下的部件，如驱动装置、张紧绞车、机尾装载段及各滚筒固定螺栓进行紧固。

更换转动不灵活和磨损严重的上、下托辊。

对有开裂现象或受损严重的接头，及时割除重做。

更换受损严重的胶带。

对底板上的浮煤、积水及时清理，特别是机尾装载点、清扫器处，容易堆积浮煤和存水，将会磨损下股胶带，影响下托辊的转动。

对于胶带输送机的综合保护，如跑偏、堆煤等，每班工作前试验一次。

定期维护

对于驱动滚筒、转向滚筒和拉紧滚筒轴承，应定期清洗，检查轴承磨损情况，更换润滑油。

清洗减速器油箱，检查齿轮的啮合及磨损情况，更换润滑油。

更换使用中有问题的部件，如滚筒、钢丝绳、导绳轮、跑轮、H架等。

对摇测电动机、电气开关绝缘电阻，维护防爆面等，电控装置和安全保护装置，每周至少检查一次。

（3）输送带跑偏的调整

输送带跑偏会导致带边拉毛、撕裂，严重时甚至有可能造成火灾。

因此，必须及时加以调整。

常见输送带跑偏调整方法有：

①上胶带跑偏时，往哪一侧跑偏，就把哪一侧的侧辊沿胶带云行方向前移一定角度，而另一侧辊不动。

②下胶带跑偏时，往哪一侧跑偏，就把哪一侧的平托辊沿胶带运行方向前移一个角度。

③输送带在滚筒处跑偏时，在跑偏侧将卸载滚筒往前斜移一个距离。

④由于接头不正引起的跑偏，应拆开重做接头。

⑤因输送机装卸载位置不正而引起的跑偏，应注意将货载装到胶带中央。

（4）胶带打滑的防止

造成胶带打滑的主要原因是过载、滚筒上沾有水、胶带过松、拉紧力不够以及胶带过长等。

因此防止胶带打滑的方法是：

防止过负荷运行，做到轻载启动；及时擦去滚筒上的水；及时调整拉紧装置，使胶带始终保持适当的张力；裁剪胶带过长的部分。

三、我矿主运胶带输送机使用情况

我矿东西翼共安装六部胶带输送机，其中东翼安装四部钢丝绳吊挂胶带输送机，第一、二、四部为DSJ40/80/2*45型，第一部长约60米，第二部长约200米，第三部约长400米。

第三部为DTS40/80/2*110，装机功率2*110KW，长度约为1000米，本次改造准备对第三部进行变频改造。

西翼安装四部胶带输送机，第一、二部为正常运行，后两部因西五采区为开采，运行时间较短，本次只计划对第一、二部胶带输送机进行改造。

第一、二胶带输送机均为DTS60/100/2*110固定架胶带输送机，每部装机功率2*110KW，其中第一部长约1200米，第二部长约900米。

准备变频改造的三部胶带输送机技术参数：

1.东翼第三部胶带输送机

型号：

DTS40/80/2*110

输送量：

400T/H

输送长度：

1000M

带速：

2.5M/S

带宽：

800MM

胶带型号：

PVG800

传动滚筒直径：

φ800MM

卸载滚筒直径：

φ630MM

机尾滚筒直径：

φ500MM

张紧滚筒直径：

φ500MM

托辊直径：

φ89MM

吊挂钢丝绳直径：

φ21.5MM

主电动机（2台）参数：

型号：

YBK315M-4功率110KW电压660/1140V转速：

1470R/MIN

减速机（2台）参数：

型号：

M3RSF50+FAN+BACKSTOP变比：

25.6467

偶合器（2个）型号：

YOXIIZS500

2.西翼一、二部皮带

型号：

DTL60/100/2*110

输送量：

600T/H

输送长度：

一部：

1200M二部：

900M

带速：

2.5M/S

带宽：

1000MM

胶带型号：

PVG1000

传动滚筒直径：

φ800MM

卸载滚筒直径：

φ630MM

机尾滚筒直径：

φ500MM

张紧滚筒直径：

φ500MM

托辊直径：

φ89MM

主电动机（2台）参数：

型号：

YBK315M-4功率110KW电压660/1140V转速：

1470R/MIN

减速机（2台）参数：

型号：

M3RSF50+FAN+BACKSTOP变比：

25.6467

偶合器（2个）型号：

YOXIIZS500

四、胶带输送机用电分析

西翼胶带输送机担负西三采区采煤、掘进工作面和西五采区部分掘进的原煤运输，两采区均安有缓冲煤仓，流量可达230-320吨/小时，经现场测量，根据2009年产量及实际用电量计算吨煤电耗：

2009年西三采区产原煤260122吨，一部皮带用电208115千瓦时：

一部皮带吨煤电耗为208115/260122=0.8千瓦时/吨

二部皮带用电，158167/260122=0.61千瓦时/吨

东翼胶带输送机担负东八采区和东六采煤、掘进工作面的原煤运输，两采区均安有缓冲煤仓，流量可达260-310吨/小时，经现场测量，根据2009年产量及实际用电量计算吨煤电耗：

2009年东八、东六采区产原煤295511万吨，第三部皮带用电239363千瓦时：

第三部皮带吨煤电耗为239363/295511=0.81千瓦时/吨

皮带耗电分析：

由于胶带运输距离较长，必须空载起动，如若重载启动，皮带张力不均匀造成胶带承受拉力差别较大，引起胶带打滑甚至个别接头承受拉力超过允许值而撕裂。

胶带空载启动，必须停机前将胶带上的煤全部拉净，以东翼第三部胶带输送机为例，胶带长度为1000米，额定带速为2.5米/秒，实际带速约为2.3—2.4米/秒，胶带多运行400多秒，平均每天按启动23次计算，每班多运行时间为2.6小时，空载运行电机功率因数低也会造成一定电能浪费，这些原因都是造成胶带用电浪费的主要原因。

五、胶带输送机变频节能改造分析

一般情况下，变频器用于50Hz调速控制。

不管是平方转矩特性负载，还是恒转矩特性负载，调速才能节能，不调速在工频下运行是没有节能效果的。

有时系统功率因数很低，使用变频器后也有节能效果，这不是变频调速节能，而是补偿功率因数带来的节能。

本文所述的对变频调速节能计算方法有极好的实用性。

胶带输送机耗能浪费主要表现在两点，一是胶带输送机正常启动不能实现重载启动,不但延长了本胶带输送机的运行时间，还造成前面皮带机的运行时间延长；二是胶带输送机启动时大电流冲击，电能浪费较大。

采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效平稳的运行状态，可实现平缓启动，不但可节省大量的电能，还可延缓机械冲击造成的机械磨损，减少维修工作量。

由于考虑起动、过载、安全系统等原因，生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性，现仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。

所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。

变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。

现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%。

采用机械调节进行给煤量调节，无法准确控制电动机运行效率，如果用变频器对给煤机进行调速控制，不需要进行机械调节，同时减少了机械磨损。

节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：

变频调速节能与系统功率因数的关系

前已假定电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，这样在计算节能时可不考虑系统功率因数的影响。

实际上，在变频器投入前后，其功率因数可能是不同的，因此，计算的节能量应考虑变频器调速前后的功率因数的变化 

用电度表进行计量检测实际的节能量时，电度表测量的就是电动机系统消耗的有功功率。

若原电动机系统的功率因数较低，在使用变频器后以50Hz频率恒速运行，这时功率因数有所提高。

功率因数提高后，电动机的运行状态并没有改变，电动机消耗的有功功率和无功功率也没有改变。

变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量交换，因此变频器实际输入电流减小，从而减小了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗，同时减小了无功电流上串电网。

因此计算节能时，应考虑提高功率因数后的节能。

提高功率因数后，配电系统电流的下降率为：

 配电系统的电流下降率和配电系统的损耗下降率都是对单台电动机补偿前后电流和损耗而言，不是指配电系统电流和损耗的实际变化。

通过以上分析，对胶带输送机实施变频改造后，电机可根据原煤流量调节转速，均可在经济负荷率及高效率下运行，每年可减少用电消耗25-30%,每年减少电费支出11-15万元，同时还可大大提高生产效率。

六、胶带输送机变频器选型分析

市场上变频器现按其功能及性能可靠度分为高、中、低端三类：

1．高端：

德国西门子系列、美国ABB系列等国外产品

适应于要求稳定性较高、环境或电网质量较差，技术可靠，可广泛用于网络控制，但价格较为昂贵。

2．中端：

日本三菱系列、台达系列等国外产品

适应于要求稳定性较高、环境或电网质量较差，技术可靠，但价格较为昂贵。

3．低端：

国内品牌

质量尚可，控制方便，但功能及其性能方面不如国外产品成熟，但价格低廉，可应用于供电质量较好、环境不恶劣场所。

胶带输送机属于重载荷类设备，但我矿供电质量及环境较好，产品造型必须考虑井下使用环境，综合比较，选用唐山开诚电器有限责任公司生产的ZJT160二象限变频器，其技术参数及性能特点如下：

技术参数：

1.输入电源电压：

660V±15%，50HZ

2.变频方式：

交直交

3.变频调速装置输出频率范围：

0-50HZ

4.非本安控制电压：

AC127±15%

5.本安工作电压DC24V，本安电流＜80MA

6.变频调速装置安装环境在海拔高度不超过2000米，不低于是1500米，环境温度-20至+40℃，相对湿度95±15%；

性能特点：

1.集V/F控制、V/F＋PG控制、矢量控制＋PG三种控制功能于一体。

2.死区补偿功能，实现低频率大输出转矩。

3.自动转差补偿。

4.十种频率设定方式，模拟端子可以接受0~10V、0~20mA之内的自定义范围信号。

5.可实现最多七段速度和八段加速度控制。

6.六路可编程输出控制端子。

7.内置PID功能，可实现高性能闭环速度控制。

8.支持标准的Rs485与CanBus，同时提供远控键盘功能。

9.中文液晶显示，配以LED显示，同时显示3个状态参数。

10.采用的逆变模块（IGBT）温升监控功能，风扇调节可控，适时降低电机噪音和温升。

11.高效的故障查询与记录功能，方便排除故障。

12.参数保护功能。

七、胶带输送机变频节能改造前后用电统计表

统计日期：

年月日

项目分类

用电量（KWH）

总用电量（KWH）

2010．10

2010．12

百吨电耗（KWH）

2010．10

2010．12

同比降幅（%）

预计全年可节电KWH，实现资金节约元