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【摘要】本文浅析了现代社会一个热门话题“节能技术”，在进出口贸易越来越频繁的今天，我国港口皮带机传输系统仍然大量的消耗着能源，本文将对我国电机技术发展现状进行探讨，并根据造成能源浪费的原因给出解决方案。
【关键词】港口皮带机，传输系统，节能技术
中图分类号：TE08文献标识码： A
一、前言
作为一个出口大国，港口皮带机传输系统在我国是防长广泛使用的。但由于电机系统技术欠发达，长期以来我国在港口皮带机传输系统上一直处于浪费资源的状态，而国家资源日益短缺似的人来越来越关注节能技术。
二、电机节能技术的国内外发展现状
经济的高速发展带来了国民经济的持续增长，但是能源的巨大消耗也造成资源的日益短缺，现在全球各国都己认识到“节能降耗”的重要性。当今，如何满足迅速增长的能源需求，实现能源的清洁高效利用，是我国面临的一次严峻的挑战，而节能是解决这一问题的根本途径，这就意味着我们需要大力推进节能技术，提高能源的利用效率。电工行业的电机节能技术是我国节能减排战略的重要组成部分，是国家的要求，也是企业提高经济效益的迫切需要。在一定意义上说，企业的竞争，更是技术的竞争，是提高资源与能源效率的竞争。与发达国家比较，我国的电机系统尚存在很大的节能潜力和技术升级空间，主要表现在：
(1)电动机和被拖动设备效率低
我国生产和在用的电动机以Y系列为主，占据了近90%的市场份额，其效率平均值为87.3%。美国高效电动机效率平均值为90.3%，该效率为美国能源政策法令所规定的市场准入水平，美国超高效电机的效率平均值为91.7%。我国Y系列电动机效率比美国等先进国家的高效水平平均低3%，比美国超高效水平平均低4.4%。
(2)系统运行效率低
由于工程设计规范规定的余量过大、过于保守以及主机设备设计和配套环节留余量过大两个原因使得系统匹配不合理，电机实际负载率低、“大马拉小车”现象突出，以至于设备长期低负荷运行，这是导致电机能效水平低的重要因素。
(3)节能技术和装备水平相对落后
节能型电机推广难，国内市场难以打开。目前，国外变频调速技术和产品主导我国电机系统市场，采用IGBT／IGCT电力电子器件的高压变频器及技术主要靠国外进口，价格较贵，而且安全可靠性方面还有待进一步提高，企业不愿承担经济和技术风险，因此采用变频调速的电机系统仍为少数，不到总量的10％。
三、港口皮带机系统效率低的主要原因
港口皮带机系统效率低的主要原因是负荷特性与电动机的转矩特性不匹配，当电机所带负荷较小时，电机的运行效率较低；当电机所带负荷较大时，电机才可能以较高效率运行。皮带机在初步设计时一般按最大运输量考虑，而减速机和电动机的选型原则是等级靠大不靠小，并且由于皮带机系统的托辊较多，皮带较长，是惯性力矩较大的机械设备，启动所需的功率较大，为了满足启动的要求，在选择驱动电机时，一般会选配额定功率较大的电动机，一般均有20％-45％的富余量。而当系统平稳运行时其功率相对于启动功率较小，致使大多数情况下电动机处于轻载状态；另外，当堆、取料机处在不同位置时，导致堆料和取料皮带机上有料段长度变化很大，使得物料分布不均匀，物料量连续性差，进而导致皮带机的运行负载变化很大。
四、港口皮带机节能增效技术探讨
1、自动控制皮带机传输流量
皮带机上有料段长度和宽度均不相同，物料分布极不均匀，致使皮带机运行负载变化很大。换句话说，如果能够采用先进的自动控制技术使皮带机上传输的物料连续性更强、分别更均匀，系统单顿耗电量必将下降。基于这个原理，人们提出了皮带机流量自动控制技术，其控制的基本方式就是通过检测装置实时测量皮带机物料瞬时传送量，通过其反馈实现对上料设备及其作业速率的控制和调整。这种自动控制装置不仅能准确的调整物料给予量，更能提高系统运行的稳定性，降低系统能耗。目前，基于这一原理发明的皮带机系统已经应用于实践，如天津港散货物流中心的焦炭长廊皮带机就是这一系统。
2.皮带机降电压技术
根据电机学知识可知，电动机处于最佳负载率状态下运行时，其效率最高，功率因数最大。所以当电机满负荷运行时，功率因数cosø比较大，电压滞后电流的相位角ø就较小。又因为电动机功率因数cosø随着负载率的增加而提高，所以电动机负载变小时，ø角将增大，功率因数将降低。当系统运行在“大马拉小车"、轻载和空载情况下时，都会使电动机功率因数偏低，耗用的无功功率变大，损失的电能增加。要想降低消耗功率，可通过提高功率因数、降低电动机的端电压、减小负载电流的途径实现n别。皮带机降电压的节能改造就是在这一原理的基础上，利用双向可控硅调压电路来控制电动机。其具体原理是将三相电源经双向可控硅调压后对电动机供电，用可控硅的触发角α自动跟踪ø角，当ø角增大，α角也相应增大，再根据以上介绍的电机原理，就实现了功率因数的自动补偿。目前这一节能技术主要应用在煤矿用皮带机中，在港口用皮带机中应用比较少。
3.减电机运行节能技术
港口铁矿石传输系统的每条皮带機额定能力都比较大，很多都是由2台或2台以上的电机驱动。皮带机在运行过程中，无论堆、取料机在堆场的任何位置作业，电机一般都全部投入使用。但是堆、取料机的作业位置不同，会使得皮带机的有料段的长度也不同。当有料段的长度较大时，负载就较大，电机的运行效率也比较高相反，电机的的使用效率就较低。另外，在作业过程中通常会出现空载或轻载的情况，并且电机有可能会长时间运行在低负荷状况。这两种情况都会造成能源的巨大浪费。为了节能降耗，需要对皮带机作业时驱动电机的作业方式进行改造。当皮带机所带负荷较少时，可以通过改变运行电机的数量，使负载大小与驱动功率相匹配，从而达到节能和提高功率因数的目的。
显然，“增减电机技术”的关键就是判断何时投入或切除电机，目前，检测的方法主要有两种：电机电流检测和位置检测。电机电流检测原理是基于鼠笼异步电机工作电流与负载转矩成线性关系，因此，可以通过检测电机电流来判断皮带机实际的负荷量，一旦电流低于一台电机的额定值就采用单电机运行，一旦电流高于一台电机的额定值就投入另一台电机。而位置检测法是基于取料机需要沿皮带机来回往复运动。假设堆场皮带机由南向北贯穿整个堆场，如果取料机流量固定不变的情况下，取料机越往北，皮带所承载的量就越大，移到最北段，皮带机将满负荷运行。因此，可以采用行程开关或编码器计算出某些合适的位置，在这些位置，可以增减电机数，这就是位置检测法。可以看出，位置检测法比电流检测法简单，改造的费用也比较低廉，但是由于移舱、流程故障等原因可能导致皮带较长时间空载而电机仍然全部投入运行，会造成一定浪费，因此，应根据各自港口的实际情况，选用合适的检测方法。
五、结语
进出口贸易使得国与国之间的关系拉近，作为地大物博的中国，出口成为了我国与其他国家紧密联系的贸易关系。但在港口传输系统上，我国仍使用着浪费能源的皮带机传输系统，而在西方发达国家早已对此技术进行节能改造，本文对造成皮带机传输系统效率低的原因进行了分析，并对港口皮带机节能增效技术进行了探讨，希望有助于电机节能技术的发展，为资源日益短缺的国家尽一份力。
参考文献
[1]秦宏波电机系统能效现状和节能潜力分析方法综述[J]上海节能，2009，(2)：4—10．
[2] 王玉彬：《电机调速及节能技术》，中国电力出版社，2008 年。
[3]刘士栋，徐清波．变频调速技术分析及在煤矿带式输送机中的应用[J]．中国煤炭，2006．32(3)：44-46
【关键词】港口皮带机，传输系统，节能技术
中图分类号：TE08文献标识码： A
一、前言
作为一个出口大国，港口皮带机传输系统在我国是防长广泛使用的。但由于电机系统技术欠发达，长期以来我国在港口皮带机传输系统上一直处于浪费资源的状态，而国家资源日益短缺似的人来越来越关注节能技术。
二、电机节能技术的国内外发展现状
经济的高速发展带来了国民经济的持续增长，但是能源的巨大消耗也造成资源的日益短缺，现在全球各国都己认识到“节能降耗”的重要性。当今，如何满足迅速增长的能源需求，实现能源的清洁高效利用，是我国面临的一次严峻的挑战，而节能是解决这一问题的根本途径，这就意味着我们需要大力推进节能技术，提高能源的利用效率。电工行业的电机节能技术是我国节能减排战略的重要组成部分，是国家的要求，也是企业提高经济效益的迫切需要。在一定意义上说，企业的竞争，更是技术的竞争，是提高资源与能源效率的竞争。与发达国家比较，我国的电机系统尚存在很大的节能潜力和技术升级空间，主要表现在：
(1)电动机和被拖动设备效率低
我国生产和在用的电动机以Y系列为主，占据了近90%的市场份额，其效率平均值为87.3%。美国高效电动机效率平均值为90.3%，该效率为美国能源政策法令所规定的市场准入水平，美国超高效电机的效率平均值为91.7%。我国Y系列电动机效率比美国等先进国家的高效水平平均低3%，比美国超高效水平平均低4.4%。
(2)系统运行效率低
由于工程设计规范规定的余量过大、过于保守以及主机设备设计和配套环节留余量过大两个原因使得系统匹配不合理，电机实际负载率低、“大马拉小车”现象突出，以至于设备长期低负荷运行，这是导致电机能效水平低的重要因素。
(3)节能技术和装备水平相对落后
节能型电机推广难，国内市场难以打开。目前，国外变频调速技术和产品主导我国电机系统市场，采用IGBT／IGCT电力电子器件的高压变频器及技术主要靠国外进口，价格较贵，而且安全可靠性方面还有待进一步提高，企业不愿承担经济和技术风险，因此采用变频调速的电机系统仍为少数，不到总量的10％。
三、港口皮带机系统效率低的主要原因
港口皮带机系统效率低的主要原因是负荷特性与电动机的转矩特性不匹配，当电机所带负荷较小时，电机的运行效率较低；当电机所带负荷较大时，电机才可能以较高效率运行。皮带机在初步设计时一般按最大运输量考虑，而减速机和电动机的选型原则是等级靠大不靠小，并且由于皮带机系统的托辊较多，皮带较长，是惯性力矩较大的机械设备，启动所需的功率较大，为了满足启动的要求，在选择驱动电机时，一般会选配额定功率较大的电动机，一般均有20％-45％的富余量。而当系统平稳运行时其功率相对于启动功率较小，致使大多数情况下电动机处于轻载状态；另外，当堆、取料机处在不同位置时，导致堆料和取料皮带机上有料段长度变化很大，使得物料分布不均匀，物料量连续性差，进而导致皮带机的运行负载变化很大。
四、港口皮带机节能增效技术探讨
1、自动控制皮带机传输流量
皮带机上有料段长度和宽度均不相同，物料分布极不均匀，致使皮带机运行负载变化很大。换句话说，如果能够采用先进的自动控制技术使皮带机上传输的物料连续性更强、分别更均匀，系统单顿耗电量必将下降。基于这个原理，人们提出了皮带机流量自动控制技术，其控制的基本方式就是通过检测装置实时测量皮带机物料瞬时传送量，通过其反馈实现对上料设备及其作业速率的控制和调整。这种自动控制装置不仅能准确的调整物料给予量，更能提高系统运行的稳定性，降低系统能耗。目前，基于这一原理发明的皮带机系统已经应用于实践，如天津港散货物流中心的焦炭长廊皮带机就是这一系统。
2.皮带机降电压技术
根据电机学知识可知，电动机处于最佳负载率状态下运行时，其效率最高，功率因数最大。所以当电机满负荷运行时，功率因数cosø比较大，电压滞后电流的相位角ø就较小。又因为电动机功率因数cosø随着负载率的增加而提高，所以电动机负载变小时，ø角将增大，功率因数将降低。当系统运行在“大马拉小车"、轻载和空载情况下时，都会使电动机功率因数偏低，耗用的无功功率变大，损失的电能增加。要想降低消耗功率，可通过提高功率因数、降低电动机的端电压、减小负载电流的途径实现n别。皮带机降电压的节能改造就是在这一原理的基础上，利用双向可控硅调压电路来控制电动机。其具体原理是将三相电源经双向可控硅调压后对电动机供电，用可控硅的触发角α自动跟踪ø角，当ø角增大，α角也相应增大，再根据以上介绍的电机原理，就实现了功率因数的自动补偿。目前这一节能技术主要应用在煤矿用皮带机中，在港口用皮带机中应用比较少。
3.减电机运行节能技术
港口铁矿石传输系统的每条皮带機额定能力都比较大，很多都是由2台或2台以上的电机驱动。皮带机在运行过程中，无论堆、取料机在堆场的任何位置作业，电机一般都全部投入使用。但是堆、取料机的作业位置不同，会使得皮带机的有料段的长度也不同。当有料段的长度较大时，负载就较大，电机的运行效率也比较高相反，电机的的使用效率就较低。另外，在作业过程中通常会出现空载或轻载的情况，并且电机有可能会长时间运行在低负荷状况。这两种情况都会造成能源的巨大浪费。为了节能降耗，需要对皮带机作业时驱动电机的作业方式进行改造。当皮带机所带负荷较少时，可以通过改变运行电机的数量，使负载大小与驱动功率相匹配，从而达到节能和提高功率因数的目的。
显然，“增减电机技术”的关键就是判断何时投入或切除电机，目前，检测的方法主要有两种：电机电流检测和位置检测。电机电流检测原理是基于鼠笼异步电机工作电流与负载转矩成线性关系，因此，可以通过检测电机电流来判断皮带机实际的负荷量，一旦电流低于一台电机的额定值就采用单电机运行，一旦电流高于一台电机的额定值就投入另一台电机。而位置检测法是基于取料机需要沿皮带机来回往复运动。假设堆场皮带机由南向北贯穿整个堆场，如果取料机流量固定不变的情况下，取料机越往北，皮带所承载的量就越大，移到最北段，皮带机将满负荷运行。因此，可以采用行程开关或编码器计算出某些合适的位置，在这些位置，可以增减电机数，这就是位置检测法。可以看出，位置检测法比电流检测法简单，改造的费用也比较低廉，但是由于移舱、流程故障等原因可能导致皮带较长时间空载而电机仍然全部投入运行，会造成一定浪费，因此，应根据各自港口的实际情况，选用合适的检测方法。
五、结语
进出口贸易使得国与国之间的关系拉近，作为地大物博的中国，出口成为了我国与其他国家紧密联系的贸易关系。但在港口传输系统上，我国仍使用着浪费能源的皮带机传输系统，而在西方发达国家早已对此技术进行节能改造，本文对造成皮带机传输系统效率低的原因进行了分析，并对港口皮带机节能增效技术进行了探讨，希望有助于电机节能技术的发展，为资源日益短缺的国家尽一份力。
参考文献
[1]秦宏波电机系统能效现状和节能潜力分析方法综述[J]上海节能，2009，(2)：4—10．
[2] 王玉彬：《电机调速及节能技术》，中国电力出版社，2008 年。
[3]刘士栋，徐清波．变频调速技术分析及在煤矿带式输送机中的应用[J]．中国煤炭，2006．32(3)：44-46