带式输送机的能源效率探讨

添加人：admin 发布时间：2015/12/24 14:04:04 来源：中国破碎机网

　　带式输送机是以胶带作为牵引和承载机构并通过胶带的连续运动实现物料输送和装卸的种运输设备。与其他运输工具相比，它具有输送能力大、效率高、输送距离长、工作阻力小、能耗低、工作平稳可靠、结构简单、操作维修方便等优点，易于实现自动化和集中化控制，因而被广泛应用于冶金、煤炭、交通、能源、食品、化工、建材等工业部门，尤其是煤炭行业，带式输送机已成为煤炭开采的关键设备ra.因此研究带式输送机的节能增效对于煤炭高效生产和建设节约型社会具有重要意义。
　　在带式输送机节能研究方面，张志根据功能原理对带式输送机的做功过程进行理论分析，建立数学模型，进行数学处理，提出了一种测量带式输送机机械效率的方法°2.该方法以带式输送机输出的有用功率与输入功率的比值为机械效率，在反映带式输送机的能源效率方面不够确切。阎发尧等人探讨了带式输送机功率计算中的效率计算问题3，通过对带式输送机效率计算的分析，从实际使用与国外设计计算的比较中，说明计算功率可能偏离实际的原因，指出现在设计中传动效率取值偏低的问题。吴明龙和傅继跃在研究托辊结构与性能时指出4：国产输送机每吨公里所耗用的功率约大于国外的1倍，这主要是由于运行阻力系数不同造成的，托辊质量的好坏与此系数有直接的关系。这种以‘’每吨公里所耗用的功率“来评价输送机性能的方法是较科学的。
　　输送机的能源效率是节能的一个重要问题，本文重点讨论带式输送机能源效率和机械效率的关系，能源效率计算方法，并根据已有的资料初步分析我国带式输送机的能源效率水平及其与国外的差距。
　　1机械效率和能源效率机械是机器和机构的总称，机械通常由原动机、传动机和工作机组成。机械效率是机械所做的有用功和所消耗的总功的比值，这是中学物理学介绍的，也是为社会各界广泛接受的概念。机械效率的本质反映的是能源利用率的高低，对于所有能量转化机械和以能量为输出对象的机械，机械效率表述的就是能源效率。对许多原动机和传动机使用机械效率的概念和公式进行能源利用效率分析是完全合理的5.按照机械设计的基本理论，机械设备的总功率消耗Pt可以表示为其中ni和分别是原动机和传动机的机械效率，p是工作机所消耗的功率。在定距离（带长）上输送的物料量来表示能源效率是比较科学的。
　　见，对于带长为L的带式输送机，如果单位时间内输送的物料质量为Q（t/h），而单位时间内所消耗的能源（功率）为P，则该带式输送机的能源效率可表示为考虑到工程实用性，功率的单位为kW，单位时间内物料输送量的单位为t/h，输送机带长的单位为km，则带式输送机能源效率的单位是t*km/长度为L的水平带式输送机2.2上运带式输送机的能源效率工程中经常使用的是有一定倾角a的上运带式输送机，见，其实际水平运输距离为H，运输高度为h.与水平带式输送机不同的是在物料运输过程中输送机必须克服物料上运的势能。如果单位时间内输送的物料质量为Q，那么输送机在物料输送过程中单位时间内必须克服的势能为Qgh.克服这部分势能是输送机设计要求上所必须的，同时不论采用何种机械设计方案，要克服这种势能就至少要输入不少于这部分能量的功率。也就是说带式输送机设计和使用中克服这部分势能所消耗的功率必须是要额外提供的。因此建议在分析能源效率的时候应该把为克服这一势能所输入的那部分功率从输入功率中剔除，这样才使得能源效率更有可比性。
　　此外，在上运带式输送机中，实际输送距离应该是胶带的长度L而不是水平输送距离H，这样上运带式输送机的能源效率Ee（忽略提供势能的电动机和传动机效率）可近似地表示为其中：P是带式输送机的输入功率（kW），g是重力加速度（m/s2），h是上运高度（km）。
　　2.3下运带式输送机的能源效率见，下运带式输送机在物料输送过程中，物料会因为下放过程中的势能下降而对带式输送机做功。因此设计时可以充分利用这部分能量来减小带式输送机的输入功率，在分析评价输送机的能源效率时，只要不是处于发电状态，建议把这部分能量要考虑在输送机输入的能量之内，于是输送机的能源效率Ee可以表示为其中：P是带式输送机的输入功率（kW），g是重力加速度（m/s2），h是下放高度（km）。
　　3带式输送机的能源效率水平分析能源效率计算中的参数P、Q、L和h原则上应该经过实际测试才能获得，但由于测试工作的艰巨性和复杂性，这项工作目前还无法进行。作为种粗略的估计，可以根据已有的或调研来的设计使用参数对我国部分带式输送机的能源效率进行初步估算。
　　表1是近年来我国部分带式输送机的能源效率统计，可以看出，大部分输送机的能源效率为1~4t*km/（kW*h），能源效率最高的为5.表1近年来我国部分带式输送机的能源效率统计使用地点或型号输送量机长电机功率提升高度能源效率出处年份某公司永煤集团城郊煤矿新汶矿业协庄煤矿鲁能集团彭庄煤矿鸡西矿业集团潞安王庄煤矿吴四圪堵矿井潞安矿业神华哈尔乌素露天矿汾西矿业曙光矿调研汾西矿业曙光矿调研能源效率平均值表2是20世纪80年代我国部分带式输送机的能源效率统计，可以看出，大部分输送机的能源效率为1 kmkWh），能源效率最高的为3. kmkWh）。这个数据说明20年来我国带式输送机的能源效率水平是有所提高的，但幅度很小。
　　使用地点或型号输送量机长电机功率提升高度能源效率出处年份凤凰山煤矿白芨沟煤矿能源效率平均值表3是20世纪80年代国外部分带式输送机的平均值为3. 83t*kmkW*h）。这个数据说明20能源效率统计，可以看出，大部分输送机的能源效世纪80年代国外带式输送机的能源效率水平比我率为2~5t*kmkW*h），能源效率最高的为6. 36国目前的能源效率水平都高将近1倍。
　　表3 20世纪80年代国外部分带式输送机的能源效率统计使用地点或型号输送量机长电机功率提升高度能源效率出处年份英国道梯公司德国艾可霍夫BH-1000德国弗勒兴露天煤矿澳大利亚阿平煤矿曰本雄别煤矿加拿大能源效率平均值4结论带式输送机的能源效率和机械效率是不同的。在分析原动机和传动机的能源效率时可以使用机械效率的概念和公式，但在输送机的总体能源效率分析和评价上不能用它输出的所谓‘’有用功“与输入总功的比值来表示。
　　提出了带式输送机的能源效率计算方法。
　　该方法以单位能源输入量运输的物料数量和距离来表示能源效率，对于上运带式输送机应该把提升物料的势能从能源输入中减去，对于下运带式输送机可以加上物料下放势能以尽量提高能源利用效率。
　　根据现有的部分资料，初步按所用电机的额定功率估算了部分带式输送机的能源效率。估算数据表明我国带式输送机的能源效率一般为1 ~3fkmKkW.h），数据分散性较大，相差10倍左右，平均值为1. h），只相当于20世纪80年代国外先进水平的50%左右。