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刮板输送机节能降耗分析
发布时间：2013-06-14 07:54 来源：未知
节约能源消费、降低能耗标准，从经济的角度讲，就是要通过优化结构、科学管理、技术进步和合理有效利用资源等途径，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，以最少的能源消耗获取最大的经济效益。煤炭资源作为我国的主要消耗能源，在能源消费结构和生产结构中占据主导地位，以煤为主的能源消费结构给我国的环境治理和保护带来很大压力，节能工作尤为紧迫。刮板输送机作为高产高效的综采（放）工作面的关键设备，在整个综采（放）采煤系统中占据了重要的地位，本文分别从生产方和使用方的能源消耗及如何提高产量两个方面的对刮板输送机的节能降耗作一分析论述。
1、刮板输送机简介
刮板输送机主要用来与采煤机、液压支架、顺槽转载机、破碎机和带式输送机配套实现综采（放）工作面的装煤、运煤等工序二刮板输送机一般适用于0.8 "4.5 m的煤层，并可作为采煤机和刨煤机运行的轨道和安装基础，以及液压支架向前移架的支点。
刮板输送机是一种利用挠性牵引机构运行的连续运输机械。其输送过程是这样的：起动电动机，经液力偶合器或弹性联轴器、减速器将动力传递给链轮轴组，再由其带动封闭的刮板链进行连续循环运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。上部溜槽是输送机的重载工作槽，下部溜槽为刮板链的回空槽。刮板输送机是实现采煤工作面的运、装、卸煤机械化的煤炭运输设备。
2、刮板输送机节能降耗分析
刮板输送机的节能降耗涉及到两个方面，一方面是使用方，即煤矿能源的节省，另一方面则是生产方，即设备本身的原材料等的节省。由于设备使用单位为能源产出单位，其能耗的降低又包括两方面的内容，原煤回收率的提高和生产能耗的降低；而对于设备本身而言，原材料的节省，设备使用寿命的提高，产品结构的优化无疑都是节能的有效方法。
(1)合理设计铲板槽帮结构，提高原煤回收率，减少能源损失
煤炭资源作为我国的主要消耗能源，在能源消费结构和生产结构中占据主导地位，如何提高原煤开采率，降低原煤资源浪费，是每个煤矿企业十分关注的重大问题。我公司设计研发的刮板输送机从用户的根本利益出发，并结合现有煤炭开采现状，对综放工作面刮板输送机中部段进行可行性分析，合理减小中部槽帮高度，提高了放顶煤回收率，与传统综放工作面中部槽对比，假设工作面走向1500 m，倾向为200 m，高度减少10 mm，理论上可增加原煤回收量0.3万UI作面。
(2)选用变频等技术，促进煤矿节能降耗
刮板输送机在工作过程中中部槽与刮板及煤之间很大的滑动摩擦阻力，消耗很大的功率，其负荷也极不均匀，常有冲击载荷。特别是在设备启动时，启动负荷较大，启动电流也很大，对设备的使用寿命影响较大，因此，对刮板输送机的启动装置、启动性能有较高的要求。随着，各种类型的可控传动装置相继在煤矿综采工作面重型刮板输送机上应用，以及刮板输送机的软启动可以实现电动机功率平衡和过载保护，可避免对传动系统产生冲击、避免电动机烧毁及防止断链等。目前国外广泛应用于大功率刮板输送机上的电动机软启动装置，普遍采用以下几种方式：
1)调速型液力偶合器驱动装置；
2)配备液粘离合器的CST可控启动系统；
3)交流电机变频调速驱动技术。
交流变频器技术及装置在频率范围、动态响应、低频转矩、转差补偿、功率因数、工作效益等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，并已在众多行业中得到广泛地应用。由普通双速电机带动的刮板输送机在启动时起动电流非常大，这是由于大电流对绕组的过大电磁力引起的。采用变频调速技术后，不仅能够消除上述缺陷，而且能够节省大量的电能。
调速型液力偶合器驱动装置是安装在电动机和减速器之间的一个缓冲启动装置，由一个泵轮和涡轮组成，由水或难燃液作为动力传递介质。在电动机旋转时带动泵轮，然后带动液体介质，再带动涡轮使涡轮带动减速器运转。过载时介质温度升高，安装在腔体上的易熔塞熔化，液体向腔外排出，减速器停止运转，起到�；ぷ饔�。启动时，由于是液体介质传递扭矩，启动平缓。
CST可以用来对起动阶段的加速度进行控制，使刮板链的动态张力减至最小。在空载或满载起动时，通过控制加速度斜率可以使峰值暂态张力减到最小。在大型刮板运输机的应用中，加速度斜率中如果加入一缓冲段，还能进一步改善起动瞬态峰值张力。在缓冲段内，可以使原来松弛的刮板链拉紧，在加速度增大、力矩加大之前，所有刮板输送机在低力矩及低速度下进入运行条件，提高了刮板链的安全可靠性；并可以根据动态分析提供可控的停车斜率，避免张力波在非正常停车以及紧急制动停车时出现异常情况，停车斜率的时间可以通过在驱动系统的输入端加飞轮而延长。这极大地提高了刮板输送机的起动特性，延长了机械和电气的使用寿命。
(3)采用T02（企业命名）材料降低空载功耗，节省生产能耗
刮板输送机的空载功耗一直是因扰刮板输送设备行业的一个难题。由于无用功耗不能有效控制，随着工作面的加长，导致电动机的功率越来越大，而有效的运煤功率并没有多大的提高。公司在煤矿机械中首次采用T02材料替代锻钢，可降低空载功耗24%。采用专利技术的支撑刮板结构提高了圆环链45%的使用寿命。因使用特殊材料降低空载功耗，节省生产能耗、年节约电能约4 000万kWh，大大提高使用方的经济效益。
(4)应用高强度耐磨材料，提高产品使用寿命
材料的失效最常见的有腐蚀、磨损和疲劳。腐蚀、磨损和疲劳是机械损坏的主要形式，大多数的破坏都是先从表面开始产生裂纹等缺陷，进而逐步发展导致整体失效。材料自身不足而引起产品性能下降，其中，磨损是材料及能源损失的重要原因。世界摩擦学会统计表明，摩擦损失了世界性一次能源的1/3～1/2；据有关资料介绍，磨损给工业国家带来的损失可达国民生产总值的2%~8%。因而，借助材料表面改性技术提高材料的耐磨性能，创造出具有各种表面功能的新型材料，无疑对延长设备使用寿命具有重大的现实意义。
研究降低材料消耗和提高零件使用寿命是从事设备制造、加工和现场工作人员的长期而艰巨的任务。从学科领域看，它涉及到机械可靠性设计、制造、失效分析、摩擦学、材料科学、系统工程和表面工程等许多分支。而且，很多实际问题常常需要根据设备的使用工况、零件的结构和应用等同题。
新型材料在煤炭设备中的应用，不仅可提高单机的运转周期，还可延长整个采煤系统的运行周期，减少故障停机时间，降低备件费用和检修费用，设备的作业率得到较大的提高。在提倡资源节约、节能降耗的今天，加强对摩擦、磨损的理论研究，开发和应用新型耐磨材料，减轻磨损给工业生产带来的损失，具有显著的经济和社会意义。
(5)提升产品研发质量，降低原材料浪费
随着制造业以信息为特征的系统集成化技术时代的迈进，加速制造业的信息化、集成化建设，更好地吸收现代管理技术成果，有效地整合各个技术单元和企业的“信息化孤岛”，已成为制造业信息化、集成化的技术热点和迫切需求。
在现代化的设计和生产环境下，从产品的设计源头开始我们就以“零缺陷”产品设计为最终目标。在设计和生产过程中，用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产工程描述、以及生产控制数据。
在设计阶段，应用计算机软件技术、仿真技术、虚拟实现技术、信息技术和应用三维设计软件
通过上述新技术，新方法的应用，大大提高了设计质量，降低了设计失误，有效地控制了设计误差，为企业质量提升提供了前期准备，为生产制造过程提供了可靠的信息，为企业提高生产制造效率，降低生产成本，提高效益。
(6)优化产品结构，提高零部件利用率PRO/E进行三维虚拟建模并进行干涉性检验，运用有限元优化分析、Matlab数据工程师等方法，对煤矿机电设备进行运行前的虚拟实现及安全校核，以提高煤矿机电设备的设计安全性及可行性，图2为总体设计阶段刮板输送机运行阻力分析，图3为产品设计阶段应用三维软件虚拟建模及干涉检验，图4为运用有限元优化分析方法对相关重件的分析。
优化产品结构是指产品经过检验、不断改进、更新的过程。企业的技术、工艺、素质、经济技术指标和一切活动都最终通过产品表现出来，以优化产品结构为突破口，见效快，能够直接适应乃至影响市场的供需结构，又可以作为优化资金结构和组织结构的先导和基础。在市场经济条件下，企业在市场上占有量的变化与其产品质量的变化有正相关关系，企业的发展速度又与其市场占有量的变化具有正相关关系。
在产品的设计和生产过程中，根据用户需要和实际使用情况，整合现有市场产品种类，提高设备及其零部件使用通用性，提高设备和零部件利用率，降低了劳动强度，生产效率得到提高。同时零部件的通用化，大大解决了设备的更换问题，减少了现场设备维护时间，增加产煤效率，得到用户的广泛好评。
3、结语
节能降耗是当前能源形势下企业解决外在的压力和内在的需求的共同要求，是缓解企业能源约束矛盾的根本措施，是提高企业能源利用效率的出路和经济增长质量与效益的重要途径，也是增强企业竞争力和实现企业可持续发展的必然要求。因而对该课题的研究和实施，具有显著的经济意义。
