本发明涉及一种大型皮带输送机的节能运行方法。 现有的大型皮带输送机通常是用于港口、矿山、冶金等行业上,这种皮带输送机由常规设计已基本定型,如已在连云港老煤码头改造工程中使用的,由交通部第三航务工程勘察设计院于1991年设计的“带式输送机”的控制电气原理图中已设定采用两台电机带动皮带输送机运行;同样,已在连云港庙岭煤码头使用的,由机械工业部上海电器科学研究所于1985年设计的“皮带输送机”的控制用高压开关柜内二次回路原理图中也已设定用两台电动机来带动皮带输送机。这类已设计定型的皮带输送机都有自控装置,在启动皮带输送机时通过自动开关、交流接触器、各型继电器、以及各种保护装置,逐次起动第一台、第二台和第三台电动机,使大型皮带输送机的皮带起动运行。在设计时考虑到输送机起动时,电动机需要足够的电动力矩来保证满负荷的皮带输送机正常运行。所以必须采用两台、或三台电动机逐台相继起动带动皮带运转,这种起动方法可以克服过大的起动电流(一般要达到电动机额定电流的5-7倍)对电动机本身和供电线路的冲击,当皮带输送机进入正常运行后,这2台或3台电动机有时处于轻负载的低效率运行状态,也即是浪费了部分电能。但是又不能省略一台电动机,否则不能满足满载起动皮带输送机的要求。
本发明的任务是要提供一种大型皮带输送机的新运行方法,以达到在原设计装置地基础上,并维持设备的原结构基本不变的条件下,达到节能运行的目的。
本发明是这样实施的:
对由2台和3台电动机带动的大型皮带输送机,经对此电动机运行时的最大电流作了测算,其结论认为当两台电动机在正常情况下的最大运行电流之和与一台电动机的额定电流之比小于1.1-1.3时,和当三台电动机运行时,第三台电动机的最大运行电流和第一、二台电动机的最大运行电流之和都小于此一台电动机的额定电流的1.1-1.3倍时,可以对此大型皮带输送机的电动机在进入正常运行后的1-3分钟后,仃止其中第三台电动机的供电,若继续运行时,正在运行的两台电动机的最大运行电流总和小于一台电动机的额定电流的1.1-1.3倍,则可再仃止其中一台电动机的供电。这样,保证电动机运行在负荷较高的高效率状态,达到了节能的目的。
对于两台电动机带动的皮带输送机,为何选择1.1-1.3的系数作为切除第二台电动机供电的依据?
因为在正常情况下,两台同型号电动机运行后可切除第二台电动机的供电,可用下述公式表达电动机提供有效功率的关系:在两台电动机运行时,
第一台电动机提供的机械功率:P1=U·I1·Cosρ1·
第二台电动机提供的机械功率:P2=U·I2·Cosρ2·
切除第二台电动机供电后,第一台电动机提供了皮带输送机的机械功率为:P′1=U·I′·Cosρ′1·
∴P1′=P1+P2
其中:U:电网的线电压
I:电动机运行线电压
:电动机运行效率
Cosρ:电动机运行的功率因素
此处,我们参考了《电机学》下册,章名涛主编,科学出版社出版,第607页的图26-12“异步电动机的特性曲线”。从运行曲线上可以看出,当两台电动机在输出功率较小的情况下运行,其中至少有一台电动机的运行是在低效率状态。改为一台电动机运行后,该电动机的输出功率增加电动机的运行效率上升,达到了高效节能之目的。
从电动机的特性曲线上可以看出,电动机输出功率不同,其功率因素Cocρ,效率η与电动机的额定输出情况下的输出功率Ped,电流led,功率因素Cosρed,效率满足下述关系:
根据曲线上不同的P/Ped对应的我们可以计算对应的I/Ied之值。并列于下表:
P/Ped 0.083 0.17 0.25 0.33 0.42 0.5
Cosρ 0.4 0.53 0.61 0.68 0.73 0.77
0.42 0.58 0.7 0.82 0.85 0.86
I/Ied 0.34 0.39 0.41 0.44 0.49 0.53
P/Ped 0.58 0.67 0.75 0.83 0.92 1.0
Cosρ 0.8 0.82 0.83 0.83 0.83 0.82
0.86 0.88 0.87 0.87 0.87 0.85
I/Ied 0.59 0.65 0.72 0.80 0.89 1.0
如果两台电动机带动的皮带输送机系统,起动完毕后切除第二台电动机的供电,必须保证余下的该台电动机在最大负荷时其输出功率不超过其额定功率,此时其运行电流不超过电动机的额定电流。因此,我们把P/Ped从0→1变化时,I/Ied的变化曲线Ⅰ和P/Ped从1→0变化时,I/Ied的变化曲线Ⅱ在同一张图上叠加,得出在任何情况下,两台电动机的输出功率之和为电机额定功率的两台电动机运行电流之和与电动机之额定电流的关系即曲线Ⅲ:(I+I)/Ied,从曲线Ⅲ上,我们可以看出:曲线Ⅲ的变化范围为1.06-1.34。
由此,可以认为:
两台功率相同或相近的电动机带动的皮带输送机,若正常情况下电动机最大运行电流之和不超过电动机额定电流的1.1-1.3倍,则可以在皮带输送机起动后的1-3分钟后,切除一台电动机的供电,使一台电动机的运行处于高效率状态,达到节能的目的。
对由三台电动机带动的皮带输送机在正常情况下,第三台电动机与其它两台电动机的最大运行电流之和都小于一台电动机的额定电流的1.1-1.3倍,则可切断第三台电动机的供电。如果,余下的两台电动机正常情况下,最大运行电流之和不超过电动机额定电流的1.1-1.3倍,还可以继续按两台电动机带动的皮带输送机的节能运行方法进行处理,即可以再切断一台电动机的供电。
对采用本发明所指的运行方法的过程中,应保证皮带输送机原系统控制信号的完好,应对电动机的运行电流进行检测,如果最大负荷时,电动机运行电流之和超过其额定电流则不再适宜采用本节能运行方法。
下面举一实施例对本发明作出较为详细的阐述。
图1是本发明采用的I/Ied-P/Ped曲线图。
根据附图,对以连云港港务局煤炭装卸公司所用的大型皮带输送机为例,该公司有三台电动机带动的皮带输送机4座,有二台电动机带动的皮带输送机6座,而由三台电动机带动的皮带输送机,由于使用过程中已发现设计动力余量太大,已改成由两台电动机来带动,所以本发明以两台电动机带动的皮带输送机为例,所测算的有关数据列于下表:
输送机编号 1 2 3 4 5 6 7 8
电动机参数
台数(台)2 2 2 2 2 2 2 2
电压(V)380 380 6000 : : : : :
功率(KW)155 155 300 : : : : :
额定电流(A) 285 285 37.5 : : : : :
正常运转时的最大电流(A)
第一台 150 150 21 30 17 17 22 22
第二台 180 180 22 12 22 22 15 16
切除第二台电动机后,第一台电动机最大运行电流(A)
≤240 : ≤34 ≤33 ≤28≤28 ≤27≤32
最大运行电流占额定电流的百分比(%)
84.2 : 90 88 75 : 72 85
由上表所列8台大型皮带输送机的有关数据可见:
1、对1、2号皮带输送机的两台电动机的参数来看,其电压都是380V,功率155KW,额定电流为285A。其正常运行时的最大运行电流,第一台都是150A,第二台都是180A,则第一、二两台的最大运行电流之和为150+180=330A,330A与一台电动机的额定电流之比为330A/285A=1.15,则可以在皮带输送机进入正常运行后的1-3分钟后将第二台电动机的电流切断,使整个皮带输送机由第一台电动机来带动,此时输送机仍可保持正常运行。此时第一台电动机的最大运行电流小于240A,仅为一台电动机的额定电流的84.2%,是此电动机的较高效率。
2、对第3号皮带输送机的两台电动机,其电压为6KV,功率为300KW,额定电流为37.5A。第一台电动机的最大运行电流为21A,第二台电动机的最大运行电流为22A,将21A+22A=43A,令43A/37.5A=1.16,则可以在输送机进入正常运行的1-3分钟后切断第二台电动机的电流,使整机由第一台电动机来带动,此时第一台电动机的最大运行电流小于34A,占一台电动机额定电流的90%。所以此时整台皮带输送机由第一台电动机来带动是体现了此电动机应用的最高效率。
3、同样对4、5、6、7、8号皮带输送机的有关数据的测定,都说明了,由两台电动机带动的大型皮带输送机,在皮带输送机进入正常运行时,两台电动机的最大运行电流之和与一台电动机额定电流之比都小于1.1-1.3的范围内,在切断一台电动机之后,尚在运行中的第一台电动机的最大运行电流占其额定电流的72-90%,所以证明了第一台电动机的单机运行完全是可行的。