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1港口皮帶機系統的組成和能源消耗

1.1皮帶機系統的構成

目前典型的港口皮帶機系統大體由兩大部分組成，包括監控系統和現場作業系統，集電氣自動化、計算機控制、通訊技術等技術于一體，但其控制系統所消耗的低壓電能遠不及現場作業系統所消耗的高壓電能。這些高壓能耗主要來源于皮帶機系統的驅動單元，港口皮帶機系統的驅動單元一般采用異步電動機，其價格便宜、運行可靠，得到廣泛應用，但是其調速差、動率因數低、啟動電流大等問題造成了電能的大量損耗，因此想要解決皮帶機系統能耗過大的問題，其根本在于解決電動機的能耗浪費問題。

1.2電動機能耗的現狀

相關數據顯示，電動機是用電量最大的終端用能設備，目前我國電機每年總耗電量約3萬億千瓦時，電機耗電占全社會用電總量的64%、工業用電的75%。統計顯示，我國電機系統（電機與拖動設備)運行效率比國外低10%～20%。據估算，我國電機效率每提高1%，每年可節約用電量260多億千瓦時；假設我國電機效率提升了5%～8%，則每年節約的電量相當于2～3個三峽電站的發電量。我國推出的《節能中長期規劃》，已經將電機節能列入重點工程，這一舉措對皮帶機傳輸系統節能技術的深入研究起到了很大的促進作用。

2皮帶機效率低的原因

由以上數據可知，皮帶機系統的主要能耗部件為電動機，因此造成港口皮帶機系統效率低下的主要原因是電動機效率低下。根據電機學原理，異步電動機在沒有變頻調節下進行啟動，轉矩特性與負荷特性會造成“小馬拉大車”或者“大馬拉小車”的現象。在港口建設初期，根據設計的年吞吐量選定電機的額定功率，一般按照皮帶機所能承受的最大運輸量來計算，但是考慮到皮帶沿線長、阻力大，因此至少需要考慮20%的功率富余量。當生產運營時遇到空載或輕載情況時，便會出現嚴重的能耗浪費。當生產運營時遇到重載或超載現象時，便會使得負荷大于轉矩，電機難以啟動，甚至造成電流過大燒毀電機現象，然而當皮帶機運轉穩定后，又會使得負荷功率低于電機功率，進入輕載狀態，再一次造成電能浪費，并且受現場各大機作業影響，出現負載變化不均，都會導致電能浪費的現象。此外，電動機的功率因數降低不僅影響自身效率，同時會吸收電網的無功功率，增加了供電線路不必要的損耗。

3港口皮帶機系統節能技術研究

3.1震動給料器及流量控制器

在煤炭運輸港口，對于皮帶機系統，會經常遇到煤炭在皮帶沿線上分布不均勻的情況，這會造成運輸過程負載大小的不斷變化，進而也會造成驅動單元能耗的增加。因此如果能提高煤炭在皮帶上分布的連續性和均勻性，則會降低電能的消耗。目前，港口翻車機房通常使用的振動給料器正是確保通過翻車機房的煤炭能夠均勻的落到皮帶上。但是在取料機上還缺乏此類設備，同時如果能在皮帶沿線上使用類似的自動控制技術，通過系統的實時監測，對作業現場的情況不斷調整，準確地控制煤炭翻卸量或取料量，使翻車系統到裝船系統達到閉環控制，將會明顯提升整個系統的穩定性，同時還有效地降低了皮帶機傳輸系統的耗電量。

3.2增減電機運行技術

近年來，在皮帶機系統節能技術改造中，增減電機運行技術也日益成熟，成為一種新技術被推廣使用。這項技術適用在多臺電機作為驅動裝置的系統中，其核心原理就是根據皮帶機所承載負荷的變化準確實時地自動投入或切除驅動電動機的個數。現在的煤炭港口皮帶機的驅動系統都由幾臺電機組成，所以這種技術特別適用于額定功率較大的煤炭運輸港口的皮帶機系統。煤炭港口的皮帶機傳輸系統作業時，皮帶機小負荷甚至空載運行的情況經常發生，輕載和空載時，多臺電機共同驅動，各電機都處于低效率運行狀態。采用“增減電機技術”根據負荷的變化實時改變運行電機的數量，使電動機輸出功率與負載匹配最優化，可以有效避免這一情況的發生。“增減電機技術”的研究重點在于投入或切除電機的檢測方法。電機電流檢測和位置檢測是港口技術工作人員較為青睞也比較成熟的檢測方法。根據電機學原理，異步電機工作電流正比于負載轉矩。據此，通過檢測電機電流可以間接地檢測出皮帶機實際的負荷大小，將檢測電流數據與電機額定電流數據進行對比，制定電流數據表，并劃分區間，不同區間采用最優的電機數量。位置檢測是指在堆場中根據堆、取料機的行走位置編碼器確定堆取料機位于堆場的位置來確定皮帶機系統工作長度，當堆、取料機位置靠近BH或BJ皮帶沿線時，尾車所連接的皮帶沿線到轉接塔的距離較近，煤炭在皮帶機上所形成的負荷相對較小，驅動系統可不必滿功率運行，因此可以適當減少堆、取料機上驅動單元的運行數量，反之，當堆、取料機遠離BH或BJ皮帶沿線時，則可以適當增加驅動單元的運行的數量。尤其當取料作業開始啟動或即將結束時，皮帶機系統大多數處在空載或輕載運行，適當增減電機運行個數，便可以達到節能減排的目的。此方法通過手動操作或自動控制技術均可實現。

4結語

當今社會，伴隨著科技與經濟的飛速發展，環境與能源問題也隨之而來，保護環境、節約能源勢在必行。“節能降耗”已成為全球的戰略目標，尤其港口這種大型耗能企業更是國家節能減排的重要戰略組成部分，是國家的要求，也是建設環境友好型港口，促進港口綠色發展的必然選擇。文章在確保皮帶機穩定運行的基礎上，通過對設備與操作技術進行改良，進而改善港口皮帶機系統的能源浪費現象，在一定程度上起到了節能減排的效果，同時也促進了企業自我創新，最終達到了提高企業效益的目的。

作者:王越 單位:秦皇島港務集團第七港務公司