胶带运输机配备永磁电动机的节电研究及应用

1、项目概况

付煤公司井下一部主运强力胶带机为建井初期安装的sTJ-10002 X 220型r运胶带运输机，担负着井下原煤运输任务，是原煤运输系统的咽喉。该胶带机运行质量直接影响井下原煤的运输和生产。该胶带机上运倾角130，运输长度491 m，带宽1 m，运输能力1 000 tlh，运行速度为3.15 m/s,传动方式为电动机通过调速型液力藕合器和减速箱驱动胶带机的传动滚筒。此驱动技术在20世纪90年代是比较先进、成熟的一种缓冲启动技术。调速型液力藕合器在工作过程中是靠改变工作腔内充液率来改变藕合器的涡轮转速，实现无级调速的川。在长期高速运行过程中，由于经常受到充液介质的冲击，容易损伤叶轮。随着运行时间的延长，磨损量逐渐增加，藕合器的传动效率逐渐降低。付煤公司井下的这台调速型液力藕合器已属于低效、高耗产品，现在使用的调速型液力藕合器原厂家已不再生产此种产品。由于使用年限长，零部件老化严重，故障率高，而且故障隐蔽性强，结构复杂，检修维护占用时间长，现使用周期平均2个月就得更换、维修1次，严重影响井下原煤运输。

随着科学技术的进步和变频技术的发展，通过调研后确定，使用智能伺服永磁直驱同步电动机驱动模式替代异步电机+调速型液力藕合器+减速机的驱动模式，在改造过程中需要购置新的永磁电动机及与其配套的变频器和电控系统。

为减少设备采购的费用，针对当前的煤炭市场和现场实际情况，经与力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司友好协商，在互利双赢的基础上，切实做好降本增效工作，降低生产成本，计划与力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司以能源合同管理的模式，来完成对一部主运强力胶带机驱动装置进行改造。

2、改造方案

(1) 机械改造方案。付煤公司井下一部主运强力胶带机机械改造方案:提前装组好2个驱动滚筒。双出轴驱动滚筒一端满足安装制动器或逆止器，另一端满足安装蛇形联轴节要求。充分利用现有的运行方式和现有的空间，撤除原使用的6 kV,220 kW的三相异步电动机、调速型液力藕合器、减速箱和棒销联轴节。将原使用的2个驱动滚筒更换为改造后的驱动滚筒，驱动滚筒的非电动机侧1个安装盘型制动器，另外1个安装逆止器。利用过渡底盘将永磁电动机与改造好的驱动滚筒相连，过渡底盘与现有的底盘找平找正后焊接，并打地锚固定。

(2)电气改造工程量。安装1台630kVA6/1.14kV型变压器、1台KBZ-630/1140型矿用隔爆型低压真空馈电开关、2台与永磁电动机相配套的低压变频器、1台液压站、1台控制柜及线缆。

机械改造前后驱动装置布置如图1所示。

3、能源合同管理

经过友好协商和竞争性谈判，在互利共赢的基础上，力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司需提供不小于30万[/月运输能力的胶带机驱动、电气设备。付煤公司负责安装，力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司负责技术指导。改造成功运行1周后，付煤公司支付给力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司40万元作为第1年的节能电费和改造费用，其余设备款全部折算为节能电费，电费按0.7元//kWh进行结算。从第2一6.5年，每年的节能电费为供应商所有，直至付清改造余款。6.5 a后，所有的机械、电气设备所有权归付煤公司。在这6.5 a的运行期间，力博重工泰安利卡合同能源管理有限公司负责维护，维护费用由供应商承担，且有充足的备品、备件免费更换使用，6.5 a后提供备件有偿服务。

4、实际应用情况及产生的社会和经济效益分析

付煤公司采用永磁同步变频电动机直接驱动滚筒来代替传统的异步电机+液力藕合器+减速机的驱动模式，减少传动环节来实现胶带机的软启动和节电功能。胶带工区利用2 d矿井停产检修时间对一部强力胶带机驱动进行改造。实际使用情况表明，一部强力胶带机改造后的电力消耗比原驱动方式降低了25%。按过煤能力30万t/月来算(胶带的综合电耗为0.43元//t) ,1个月的电为12.9万元。安装使用永磁电动机后，平均每月节省电费3.225万元，1 a节省电费高达38.7万元。在能源合同管理期限内(签订的期限为6.5 a)的永磁电动机维护、保养等费用由力博重工来管理，每年至少节约2名工人的费用。通过能源合同管理的方式使用永磁电动机，不仅能优化劳动资源，而且还能降本增效，在合同期限内，累计将创收193.8万元。采购费用为178万元，辅助工的工资按8万元//a、维护费用按2.5万元//a计算。

通过以上数据分析，一部强力主运胶带机选用永磁直驱同步电动机驱动模式，平均每年将多创收143.92万元，效益非常可观，且为高产高效矿井建设提供了有力保障，同时也为减人提效打下了坚实的基础。

5、结语

通过实际应用，具体使用的节电效果远远超过理论计算，1a将节电90万kWh,且完全满足运输要求和过煤能力，降低了吨煤电耗，提高了经济效益，在电气传动和降本增效方面有很高的推广应用价值。