矿用皮带输送机电机系统节能技术现状与发展趋势

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摘 要：皮带输送机作为煤矿企业重要的运输工具，在煤矿企业的发展中发挥着重要的作用。但是煤炭生产耗能较大，而皮带输送机节能技术的开发，不但有助于实现节能减排的目标，而且还能够增加其运行的效率，这对于煤矿企业的可持续发展具有重要的现实意义。

关键词：矿业输送机,输送机电机,矿用皮带输送机

在煤矿运输中，皮带输送机是最理想的高效連接运输设备，皮带输送机的优势十分明显，主要有：能够实现长距离运输、在实际运输中运量非常大，而且皮带输送机能够实现可连续输送。皮带输送机的运行可靠，在实际运行过程中能够实现集中化控制。在高产高效矿井之中，皮带输送机是十分关键的设备，直接影响煤炭高效开采机电一体化技术。

1.1 皮带输送机电机及效率

1.1.1 效率不高
根据最新中小型电机能效等级，国家将其划分为三个级别，即一级、二级、三级，并且其效率值分别为95%、94.2%、92.5%。基于以上数据显示：国家规定的3级效能电机的效率值远远高于煤矿专用电机的效率。

1.1.2 轻载效率低
导步电机的负载在很大程度上决定着其效率，当达到80%左右的额定负载时，导步电机的效率最高，达到额定效率。而带式传输机的负载与其生产状况存在密切的关系，尤其是可伸缩带式传输机，其负载经常发生变化，如若可伸缩带式传输机所配电机按照最大功率选配，致使电机在大多数时候处于轻载的运行状态，不但运行效率偏低，而且功率因数同样不高，这就浪费了大量的电能与无功。

1.2 液力耦合器及其效率
目前，国内已经生产的液力联轴器主要分为三种：即调速型、限矩型、以及标准型。其中限矩型是当前在煤矿皮带输送机方面应用最广泛的类型，而联轴器应用于煤矿皮带输送机的好处体现以下几点：
①改善启动特性，实现软启动：在启动皮带输送机时，需要大的启动力矩来克服系统的静阻力矩，以此来获得系统的加速度;
②过载可靠保护：当皮带输送机因某种原因而不能运转时，例如被物料卡死、装料过多等，此时液力联轴器将会发生打滑的现象。虽然电动机能够维系正常运转，但是皮带输送机却无法进行工作。机械联轴器转差率逐渐增大，致使油温上高，将会导致易熔塞出现融化;
③降低能耗：当液力联轴器投入使用后，电动机的安装功率完全可以达到皮带输送机所需。这就成功的解决了传统没有使用液力联轴器存在的问题，例如安装功率必须加大50%的情况。

1.3 减速器及其效率
当电机输出高转速机械功率时，通过减速器可以将其转换为皮带输送机要求的低转速机械功率。基于当前能量转换的过程中，减速器在一定程度上消耗了一定的能量，大约占据输出功率的6%左右。而减速器的效率与减速比存在一定的关系，当减速比越大时，减速器的效率就越低。

为了能够实现矿用皮带输送机电机系统节能的目的，需要从传动系统效率与电机本体效率两方面进行考虑。当负载大范围变化时，而系统运行效率仍然极高。主要表现在以下三个方面的内容：

2.1 三相异步电动机进行节能改造
在改造役老式电动机的过程当中，通过运用新材料与新技术，不但能够提高电动机运行的效率，而且还有助于降低费用的支出。这也是当前最有效的电动机节能方式，经常运用的改造方法如下：
①电动机绕组改接：通过对其绕组型式进行改进，有助于降低其能耗，提高其运行效率。目前最好的绕组改接方法为：单层绕组改为双层绕组、同心绕组改为等距绕组或者交叉式链接型绕组;
②选择新型节能风扇：在电动机风扇功耗与转速接近三次方关系，尤其在大型电动机中，其通风损耗较高;
③综合改造技术：基于当前电动机的运行现状而言，需要对其进行技术方面的分析，采取有效措施进行技术改造，同时要根据最佳成本收益，制定出最新的技术改造方案;
④定子绕组重绕，增加绕组线径，减少电阻，降低铜损，实现节能。电动机效率可提高1.5%-4%。

2.2 轻载节能高效电机
三相异步电机效率通常指额定工作点的效率。皮带输送机的运行中，经常会出现负载较大的波动。当负载率小于60%的情况下，电机效率将会大幅度下降。因此为了能够实现电机节能运行，就要保证电机在轻载时存在较高的效率。

2.3 高效率、超高效率三相异步电机
目前，国内已经将中小型电机分为一级效能、二级效能、三级效能三个等级，并且强制性的规定：如若一般性用途电机低于三级效能，此类电机不得进行生产，而且也不能够在市场上进行出售。

国内的皮带输送机与国外的皮带输送机还有很大的差距，在今后的发展中，我国应该不断学习国外皮带输送机技术，促进煤矿企业皮带输送机朝大型化、自动化的方向发展。皮带输送机要在发展中扩大使用范围，提高使用性能。

综上所述，为了能够保证皮带输送机电机转动系统效率得到全面提升，就需要做好以下几点工作：其一，采取有效措施，提高各部件的效率，必须给予轻载时效率与额定效率足够的重视，确保整个负载区间存在较高的运行效率。其二，对传统传动方式进行改造升级，取消液力耦合器之间环节，而应采用直接驱动技术，以此来提高系统效率。