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    帶式輸送機的能源效率探討

    發布日期:2017-05-05 來源: 中國輸送機網 查看次數: 492 作者:[db:作者]
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      帶式輸送機是以膠帶作為牽引和承載機構并通過膠帶的連續運動實現物料輸送和裝卸的種運輸設備。與其他運輸工具相比,它具有輸送能力大、效率高、輸送距離長、工作阻力小、能耗低、工作平穩可靠、結構簡單、操作維修方便等優點,易于實現自動化和集中化控制,因而被廣泛應用于冶金、煤炭、交通、能源、食品、化工、建材等工業部門,尤其是煤炭行業,帶式輸送機已成為煤炭開采的關鍵設備ra.因此研究帶式輸送機的節能增效對于煤炭高效生產和建設節約型社會具有重要意義。

      在帶式輸送機節能研究方面,張志根據功能原理對帶式輸送機的做功過程進行理論分析,建立數學模型,進行數學處理,提出了一種測量帶式輸送機機械效率的方法°2.該方法以帶式輸送機輸出的有用功率與輸入功率的比值為機械效率,在反映帶式輸送機的能源效率方面不夠確切。閻發堯等人探討了帶式輸送機功率計算中的效率計算問題3,通過對帶式輸送機效率計算的分析,從實際使用與國外設計計算的比較中,說明計算功率可能偏離實際的原因,指出現在設計中傳動效率取值偏低的問題。吳明龍和傅繼躍在研究托輥結構與性能時指出4:國產輸送機每噸公里所耗用的功率約大于國外的1倍,這主要是由于運行阻力系數不同造成的,托輥質量的好壞與此系數有直接的關系。這種以‘’每噸公里所耗用的功率“來評價輸送機性能的方法是較科學的。

      輸送機的能源效率是節能的一個重要問題,本文重點討論帶式輸送機能源效率和機械效率的關系,能源效率計算方法,并根據已有的資料初步分析我國帶式輸送機的能源效率水平及其與國外的差距。

      1機械效率和能源效率機械是機器和機構的總稱,機械通常由原動機、傳動機和工作機組成。機械效率是機械所做的有用功和所消耗的總功的比值,這是中學物理學介紹的,也是為社會各界廣泛接受的概念。機械效率的本質反映的是能源利用率的高低,對于所有能量轉化機械和以能量為輸出對象的機械,機械效率表述的就是能源效率。對許多原動機和傳動機使用機械效率的概念和公式進行能源利用效率分析是完全合理的5.按照機械設計的基本理論,機械設備的總功率消耗Pt可以表示為其中ni和分別是原動機和傳動機的機械效率,p是工作機所消耗的功率。在定距離(帶長)上輸送的物料量來表示能源效率是比較科學的。

      見,對于帶長為L的帶式輸送機,如果單位時間內輸送的物料質量為Q(t/h),而單位時間內所消耗的能源(功率)為P,則該帶式輸送機的能源效率可表示為考慮到工程實用性,功率的單位為kW,單位時間內物料輸送量的單位為t/h,輸送機帶長的單位為km,則帶式輸送機能源效率的單位是t*km/長度為L的水平帶式輸送機2.2上運帶式輸送機的能源效率工程中經常使用的是有一定傾角a的上運帶式輸送機,見,其實際水平運輸距離為H,運輸高度為h.與水平帶式輸送機不同的是在物料運輸過程中輸送機必須克服物料上運的勢能。如果單位時間內輸送的物料質量為Q,那么輸送機在物料輸送過程中單位時間內必須克服的勢能為Qgh.克服這部分勢能是輸送機設計要求上所必須的,同時不論采用何種機械設計方案,要克服這種勢能就至少要輸入不少于這部分能量的功率。也就是說帶式輸送機設計和使用中克服這部分勢能所消耗的功率必須是要額外提供的。因此建議在分析能源效率的時候應該把為克服這一勢能所輸入的那部分功率從輸入功率中剔除,這樣才使得能源效率更有可比性。

      此外,在上運帶式輸送機中,實際輸送距離應該是膠帶的長度L而不是水平輸送距離H,這樣上運帶式輸送機的能源效率Ee(忽略提供勢能的電動機和傳動機效率)可近似地表示為其中:P是帶式輸送機的輸入功率(kW),g是重力加速度(m/s2),h是上運高度(km)。

      2.3下運帶式輸送機的能源效率見,下運帶式輸送機在物料輸送過程中,物料會因為下放過程中的勢能下降而對帶式輸送機做功。因此設計時可以充分利用這部分能量來減小帶式輸送機的輸入功率,在分析評價輸送機的能源效率時,只要不是處于發電狀態,建議把這部分能量要考慮在輸送機輸入的能量之內,于是輸送機的能源效率Ee可以表示為其中:P是帶式輸送機的輸入功率(kW),g是重力加速度(m/s2),h是下放高度(km)。

      3帶式輸送機的能源效率水平分析能源效率計算中的參數P、Q、L和h原則上應該經過實際測試才能獲得,但由于測試工作的艱巨性和復雜性,這項工作目前還無法進行。作為種粗略的估計,可以根據已有的或調研來的設計使用參數對我國部分帶式輸送機的能源效率進行初步估算。

      表1是近年來我國部分帶式輸送機的能源效率統計,可以看出,大部分輸送機的能源效率為1~4t*km/(kW*h),能源效率最高的為5.表1近年來我國部分帶式輸送機的能源效率統計使用地點或型號輸送量機長電機功率提升高度能源效率出處年份某公司永煤集團城郊煤礦新汶礦業協莊煤礦魯能集團彭莊煤礦雞西礦業集團潞安王莊煤礦吳四圪堵礦井潞安礦業神華哈爾烏素露天礦汾西礦業曙光礦調研汾西礦業曙光礦調研能源效率平均值表2是20世紀80年代我國部分帶式輸送機的能源效率統計,可以看出,大部分輸送機的能源效率為1 kmkWh),能源效率最高的為3. kmkWh)。這個數據說明20年來我國帶式輸送機的能源效率水平是有所提高的,但幅度很小。

      使用地點或型號輸送量機長電機功率提升高度能源效率出處年份鳳凰山煤礦白芨溝煤礦能源效率平均值表3是20世紀80年代國外部分帶式輸送機的平均值為3. 83t*kmkW*h)。這個數據說明20能源效率統計,可以看出,大部分輸送機的能源效世紀80年代國外帶式輸送機的能源效率水平比我率為2~5t*kmkW*h),能源效率最高的為6. 36國目前的能源效率水平都高將近1倍。

      表3 20世紀80年代國外部分帶式輸送機的能源效率統計使用地點或型號輸送量機長電機功率提升高度能源效率出處年份英國道梯公司德國艾可霍夫BH-1000德國弗勒興露天煤礦澳大利亞阿平煤礦曰本雄別煤礦加拿大能源效率平均值4結論帶式輸送機的能源效率和機械效率是不同的。在分析原動機和傳動機的能源效率時可以使用機械效率的概念和公式,但在輸送機的總體能源效率分析和評價上不能用它輸出的所謂‘’有用功“與輸入總功的比值來表示。

      提出了帶式輸送機的能源效率計算方法。

      該方法以單位能源輸入量運輸的物料數量和距離來表示能源效率,對于上運帶式輸送機應該把提升物料的勢能從能源輸入中減去,對于下運帶式輸送機可以加上物料下放勢能以盡量提高能源利用效率。

      根據現有的部分資料,初步按所用電機的額定功率估算了部分帶式輸送機的能源效率。估算數據表明我國帶式輸送機的能源效率一般為1 ~3fkmKkW.h),數據分散性較大,相差10倍左右,平均值為1. h),只相當于20世紀80年代國外先進水平的50%左右。

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