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摘要：带式输送机目前在社会生产中应用十分广泛，重点的应用领域包括煤炭、电力、物流等行业，是物料长距离输送的有效手段。但是由于各方面的原因，能耗问题一直是带式输送机运转中的一大难题。本文以邹平货场项目配置为课题，研究了带式输送机和能耗问题，并对其节能优化方法进行了比较分析。
关键词：带式输送机；节能优化
引言：现代工业生产中，带式输送机的应用十分广泛，通常是用于物料、物件的传送，具有较高的输送量和输送距离，在运行过程中，由于各方面原因，带式输送机在能耗上普遍存在浪费的情况，这与我国绿色发展的理念是不符的，因此针对带式输送机节能优化方法的研究具有十分重要的意义。
一、带式输送机能耗概述
工业生产中，带式输送机的组成部分包括输送带、驱动电动机及滚筒、减速器、托辊、张紧结构、制动结构等。输送带以闭合的方式分别绕过驱动滚筒和换向滚筒，托辊在上输送带和下输送带中起到支撑作用，拉紧结构主要是提供拉力。生产中，驱动电动机转动将扭矩传递给输送带，牵引输送带运动，完成物料的运输。通常情况下带式输送机的运送量都相对较多，因而在生产的成本构成中能源消耗就成为了一个重要方面。通常带式输送机都是利用电动机来作为动力输出的，设备的各个部位都存在着阻力，包括基本阻力、倾斜阻力、附加阻力和特殊阻力4种。其中，基本阻力主要是存在于皮带、托辊，以及物料之间的摩擦力；倾斜阻力则是来自于设备倾斜导致的物料的重力分量所产生的阻力；附加阻力则是来自于物料落在皮带上，因为自身没有速度同具有一定速度的皮带产生摩擦产生的阻力，以及皮带被下落的物料压弯产生变形恢复过程中产生的阻力；特殊阻力一般都是在对设备进行维修、改造、升级过程中产生的各类阻力。有研究表明，在保证一定输送距离的前提下，带式输送机的阻力主要是来自于基本阻力和倾斜阻力。
二、带式输送机启动方式
带式输送机的启动方式，可以分为：刚性启动和软启动两种方式。刚性启动是相对于软启动而言，其驱动装置包括电机、减速机和驱动滚筒，在整个拖动系统中没有能够控制启动时间和启动力矩的装置。这种启动方式用于小功率电机，带式输送机的运输距离较短、运量较小。系统运行产生的应力波不大，设备投资成本较低。但对于长距离、大运量的带式输送机而言，刚性启动会在输送带中形成很大的应力波，严重时会导致输送机飘带、打滑和撒料，甚至造成机械设备和输送带的损坏。
软启动是指在驱动电机启动后通过一些装置，使带式输送机的运转速度由零缓慢地上升到额定转速，不存在冲击扭矩。它能够克服机械惯性启动，降低机械冲击，降低启动电流，降低带强及头尾架强度，实现带式输送机启动和制动过程的平稳、可控，延长带式输送机、减速机、滚筒及其它转动部件的使用寿命，从而减少日常维修量，提高了工作效率。目前，软启动方式已经得到普遍应用。
带式输送机的软启动分为机械软启动和电气软启动两种方式。目前机械软启动主要应用的有：CST可控启动装置和液力耦合器两种方式。电气软启动分为：电气软启动器和高、低压变频器启动两种方式。
三、带式输送机软启动比较
1、液力耦合器
驱动单元：电机+液力耦合器+制动器+减速器+低速联轴器+驱动滚筒。工作原理为：耦合器工作腔内充入一定量的工作液，泵轮从电动机上获得机械能，并转化为液能，推动涡轮旋转，涡轮将液能转化为机械能，通过轴输出，带动减速机工作，周而复始，实现原动机到工作机之间的能量转换。调速型液力耦合器是通过改变液力耦合器内的工作腔中工作液的充油量，在电动机转速不变的情况下，实现工作机的无级调速和软启动。
优点：启动平稳，传动效率较高（～80%）；能够实现多机驱动的功率平衡，平衡精度比较高（±5%）；能够验带慢速运行，但调速范围小；能够重载启动，启动时间短，不会产生高次谐波，对电网无污染，易于实现对带式输送机的自动控制，可手动启动，操作简便；结构简单可靠，无机械磨损，对使用环境要求不高，适应恶劣环境，初期投资小，使用寿命长，性价比高；能够实现多机顺序启动，减少对电网的冲击；
缺点：体积大，安装不方便；散热量大，有功率损失，有滑差；启动电流与CST相同，相当于电动机直接启动，对电网冲击大；需要配备专门的无功补偿装置；当电网容量较小，电机功率较大时还需要配备电气软启动装置；维修量大、故障点多，相应维修人员增加。
2、高、低压变频器
驱动单元：变频电机+高速联轴器+制动器+减速器+低速联轴器+驱动滚筒
优点：启动平稳，传动效率高；可以以非常高的精度实现多机驱动的功率平衡；能够验带慢速运行，可以长时间调速运行，调速精度高，调速范围大，可以变速运行；安装方便，维护量小且操作简单；调速范围大，输入输出同步；启动时对电网无冲击，启动重复性好，能够重载启动；功率因数高，可达0.99，节能效果明显，不需要为其设置无功补偿装置；控制系统性能好、可靠性高。
缺点：有功率损失；变频器选择要考虑重载启动，启动及运行过程中会产生谐波，污染电网；设备安装占用配电室的空间大，对环境温度及清洁度要求高，散热量大；变频器多为进口品牌，价格相对较高，尤其是高压变频器；控制相对复杂，使用维护要求高。
3、永磁同步电机变频驱动
驱动单元：永磁电机+低速联轴器+驱动滚筒+盘式制动器
永磁同步电机变频驱动系统，是由永磁同步电机和专用变频控制系统组成。在永磁同步电机上安装高精度速度传感器，传感器将速度和转子的绝对位置信号，实时传送到变频控制器中。在控制策略上，采用变频器控制系统根据实时的电机磁极运动状态，施加矢量电流控制电机运转，对电机转速和转矩精准控制。实现软启动、软停车、带载启动、多驱功率平衡等功能操作。
优点：采用低速永磁同步电机直接驱动传动滚筒，省去了中间的变速环节，传动效率在 94%以上；启动平稳，没有机械冲击，运行噪音低；无需更换介质油，维护工作量小。驱动系统智能化，采用 PLC 智能控制，运用无传感器矢量控制技术（SVC）变频启动，可实现系统传动的缓慢匀速启动。匀速启动避免了电机瞬间启动对电网的冲击，同时也避免了转矩波动给传动系统带来的机械冲击，因此降低了系统的电网故障和机械故障。
缺点：驱动单元投资为前三种的1.1-1.3倍；市场保有率低。
四、永磁电机与普通电机电费及维护数据对比表
综上所述：永磁电机各方面优点都很突出，也是今后发展的趋势。永磁电机第一年节省的维修费和电费，已足以支付前期对永磁电机多投资的费用。
参考文献：
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