往复式给煤机的能耗分析与节能措施.pdf

复 匀 兰 匿 丝 衩一 驭 孕 煤炭部武汉设计研 究院刘建平 往复式给煤机在我国煤矿、 选煤厂及其 它行业应用已有几十年。至产实践证明， 该 设备对煤的品种、 粒度、 外在水份等适应能力 强， 与其他给料设备相比， 具有运行可靠、 性 能稳定、 噪音低、 完全可靠、 维护工作量小等 优点， 仍有推广使 用价值。 往复式给煤机的主要缺点是能耗较高。 本文通过对往复式给煤机的能耗分析， 探讨 节能措施， 供产品的改进与设计参考。 1 往复式给煤机工作原理筒述 往复式给煤机由槽形机体和带有曲柄连 杆装置的活动底板组成。底板 是工作机构。 由于曲柄连杆装置的作用， 底板作有规律的 往复运动。当底 板正 行时， 将煤仓和槽形机 体内的煤带到机体前端 ； 底板逆行时， 槽形机 体内的煤被机体后部的斜板挡住， 底板与煤 之间产生相对滑动， 机体前端的煤 自行落下。 由于底板往复运 动的结果， 机体 内的煤连续 地卸落到运输设备或筛选设备上。 2 能耗分析 2 ． 1 往复式绔煤机的运行 阻力 往复式给煤机运行时， 电动机功率主要 消耗在克服下列阻力上。 正行时 底板在托滚轮上的运动阻力 F 和煤与固定侧板的摩擦阻力 F 2 。 逆行时 底板在托滚轮上的运动阻力 F 和煤与底板的摩擦阻力 B。 此外， 还有 一些能 量消耗在克服底板加 速运动时的动阻力上。 往复 式给 煤机正 行时 的功耗 是有 效功 耗， 逆行时的功耗是无效功耗。 2 ． 2 产生运行阻力的因素 现有 K型往复式给煤机的运行阻力由 以下公式计算 F 1 [ 1 m2 g p l 3 b 】 ∞ 1 F 2 [ h p 1 1 1 3 g p l 3 h 】 2 F 3 [ mI g p l 3 h 】 3 式中ml 给煤机槽体内煤的质量， k g ； m 2 给煤机运动部件的质量， k g ； g 重力加速度， g 9 ． 8 1 m／ s 2 ； P 煤仓出口处压力， N ／ m2 ； l I 给煤机底板水平投影长度， IT s ； b煤仓 出口对底板有效压力 区 长度， m； b给煤机槽体净宽度， m； 底板 在托滚 轮上的运 动阻力 系数， ∞0 ． 0 8 ； 煤与钢的摩擦系数， 0 ． 5 ～ 0． 7； B煤对便 I 板的便 I 压系数； P煤的松散容重， p 9 5 0 k g ／ m 3 ； h底板上煤的厚度， h0 ． 7 h I ， mo K型往复式给煤机计算简图见图1 。 正行阻力 F 4 F 1 F 2 4 逆行阻力 F 5 F 1 F 3 5 运行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方 值计算， 即 维普资讯 1 9 9 7年第 6期 煤矿设计 4 3 图 1 K 型往 复式给煤机计 算简图 ／ { 6 式 1 、 2 、 3 中括号 内的第一项 m m 2 g 表示给煤机槽体内煤的重量和活动 件的重量； m。 g表示给煤机槽体内煤的重量； h 2 p 1 一b g表示煤的重量对给煤 机固定侧 板产生的侧压力。括号内的第二项 p l3 b表 示煤仓出口处压力； p 表示煤仓出口处压 力对给煤机固定侧板产生的侧压力。由于底 板在托滚轮上的运动阻力 F 较小 运动阻力 系数 m值较小 ． 给煤机运行阻力主要是煤 与固定侧板的摩擦阻力 F 2 和煤与底板的摩 擦阻力 。因此可知． 产生运行阻力 的主要 因素是给煤机槽体内的煤的重量和煤仓出口 处的压力 以及煤与侧板或底板 的摩擦系数。 往复式给煤机槽体内煤的重量是由生产 能力确定的． 给煤机要达到一定的生产能力． 槽体内就需要有一定量的煤。因此， 克服 由 煤的重量 产生的运行 阻力 的功耗是 有效 功 耗。煤仓出口处的压力对给煤机生产能力投 有直接影响． 克服这一压力产生的运行阻力 的功耗是无效功耗。从现有 K型往复式给 煤机运行阻力的计算中可知， 由煤仓出口处 压力产生的运行阻力 占总运 行阻力的 5 0 ％ 左右。这就是说， 电动机的功率有5 0 ％左右 是消耗在克服 由煤仓出口处压力产生的运行 阻力上。 从往复式给煤机实际使用情况看， 煤仓 出 口处压力产生的运行阻力不仅消耗了电动 机功率， 而且使得给煤机在较长时间停止使 用之后， 槽体中在煤仓 口压力区内的煤被压 实， 煤与钢板间的静阻力增加， 造成给煤机起 动困难。 3 往复式给煤机的节能措施 从以上分析可知， 我们只能从减少煤仓 出口处压力对底 板的作用， 以及减 小煤与固 定侧板和底板的摩擦力来探讨往复式给煤机 的节能措施。 3 ． 1 采用倾斜式仓 口漏斗 由于煤仓出口处压力的作用， 使底板产 生了运行阻力， 如果采用倾斜仓口精斗， 使煤 仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板 上， 底板的运行阻力就可以大大减小。 下面 以 K 一4型往复 式给煤机 为例， 不 改变现有槽体尺寸和运动参数， 在采用倾斜 仓口漏斗后， 计算 底板 运行 阻力的减 少量。 改进型往复式给煤机计算简图见图2 图 2改进 型往复式给料 【 算 i旬图 由于煤仓 出口处压力没有作用在底板 上， 式 1 、 2 、 3 中， 煤仓出 口对底板有效 压力区长度 l 3 0 ， 缮煤机距仓口的高度增加 了h ， ， 槽体内煤的质量增加了m， 。相应的阻 力计算公式为 F 1 m1 2 ， g ∞ F 2 曲 p l l g 7 8 维普资讯 煤 矿设 计 1 9 9 7年第 6期 F 3 1 n b g 9 式中呐 槽体 内增加的煤的质量 ； k g 。 其他符号意义同前。 为简化起见， 将各参数值直接给出 m l 1 5 0 0 k g m2 4 5 9 k g ； n b2 1 3 k g ； 0 ． 7 ； B 0 ． 9 9 5； h0． 7 h 1 0 ． 70． 90 ． 5 6 m ； l l 2 ． 2 5 m 。代人式 7 、 8 、 9 得 F l 1 5 0 04 5 92 1 3 9 ． 8 10 ． 0 8 1 7 0 5 N F 2 0． 70． 9 9 50． 5 6 9 5 02 ． 2 5 9． 8 14 5 8 0 N F 3 0 ． 7 1 5 0 02 1 39 ． 8 1 1 1 7 6 3 N 正行阻力 F 4 F 1 F 2 1 7 0 54 5 8 0 6 2 8 5 N 逆行阻力 F 5 F l F 3 1 7 0 51 1 7 6 3 1 3 4 6 8 N r 一 运行阻力 F 0 ， ／ 专 4 F s ] ． 6 2 8 5 1 3 4 6 8 2 1 0 5 0 9 N K一4型往复式给煤机 的运行阻力 F 0 1 8 7 8 3 N， 采用倾斜仓口漏斗后运行阻力减少 的比例为 Fo- F o 1 8 7 8 3- 1 0 5 0 9 0． 4 4 l 8 7 8 3 ⋯。 K一4 往复式给煤机的计算功率 1 5 k W， 采用倾斜仓口漏斗后， 运行阻力减少 4 4 ％， 计算功率相应减少 6 ． 6 k W， 减少到 8 ． 4 k W。 按照每天 1 4 h 、 每年 3 0 0 d的工作制度计算， 每台K一 4型往复式给煤机年节电2 7 7 2 0 k W h 。计算功率减少了， 电动机、 减速器的选型 规格也可以相应降低。 3 ． 2 降低煤与固定侧板、 底板的摩擦系数 3 ． 2 ． 1 媒与固定侧板的摩擦系数 在 K型往复式给煤机计算中， 取摩擦系 数 0 ． 7 。如果固定倒板采用超高分子量 聚乙烯材料作村板， 摩擦系数可以降到 0 ． 25 。 下面仍以 K一4型往复式给煤机为例， 计算摩擦系数降低后的运行阻力。 当 0 ． 7时， 煤与 固定侧 板 的摩擦 阻 力 F 2 1 2 3 5 0 N 当 “0 2 5时， 煤与固定侧板的摩擦阻 力 ， 44 1 1 N 底板 在 托 滚 轮 上 的 运 动 阻 力 F - 2 8 0 9 N。 正行 阻力 F “ 4 F 1 F “ 2 2 8 0 94 4 1 1 7 2 2 0 N。 逆行阻力按 0 ． 7 计算 F s 2 3 5 1 9 N 运 行 阻 力 ／ { F 1 7 3 9 6 N 运行阻力减少比例 TF o - F “ o 1 8 7 8 3- 1 7 3 9 60 ． 0 7 1 8 7 8 3 ⋯ 采用超高分子量聚乙烯材料作衬板， 煤 与固定侧板的摩擦系数下降了， 运行阻力减 少 7 ％， 相应地电动机功耗减少 7 ％。 3 ． 2 ． 2 煤与底板的摩擦系数 减少煤与底板的摩擦系数是有限的， 这 是因为正行时， 给煤机槽体内的煤是在其与 底板之间的摩擦力作用下移到给煤机前端。 煤与底板的摩擦力要大于煤在加速时的动阻 力和煤与固定侧板 的摩擦力， 才 能保证在 正 行时煤与底板间不产生相对滑动。 煤与底板不打滑的条件 ,u m l g ≥ m 1 a 即 ≥詈 式 中a底板运动加速度 a 7 0 o 2 ∞婶 ∞s 2 ； 7 曲柄半径， 7 0 ． 1 2 m； m 曲柄角速度， m ， r a d ／ s ； 维普资讯 1 9 9 7年第 6期 煤矿设计 4 5 l l ； 曩 一叠 0 蠢 0誊 ； ■ 蒜；嚣薯 嚣溪 麓 鞠 善 煤炭部沈阳设计研究院罗德权 ● ●，_一 摘要随技术经济发展， 形成了服务社会化、 协作专业化的格局， 工程咨询业 得到太力麓展。本文对煤矿工程咨询工作规范化服务等有关问题， 做一初步探讨。 ⋯ 竺 ， 管； 社会发展， 促使工程技术、 财经法律等等 专业知识越来越复杂， 任何个人及部门单凭 自身能力已难以应付。因此各类咨询行业应 运而生， 以致形成当今公认的“ 第四产业” 。 据联合国工业发展组织提出的 发展中 国家聘咨询用专家手册 说明 “ 咨询是指某 客户聘请具有专业知识和经验的个人或一个 机构， 为工业顾问或负责制定工业发展计划 的行为” 。因此， 咨询工作是以智力为客户提 供服务的特殊行业， 而且在发达的国家中更 为普遍。 最早的专业咨询机构是英国于 1 9 1 3年 从建筑业分离出来而成立的“ 咨询工程师协 会 。特别是“ 二战” 以后， 许多发达国家出现 了一批国际著名的咨询公司形成所谓的“ 智 囊” 集团， 活厥在政治、 军事、 工程以及经济各 个领域， 从事各种情报的收集工作， 研究政府 法律、 产业政策以及动向。包括国家大事到 个人行为， 都在服务范围之内。 咨询业务“ 出口” 是一种成本低、 收效快 的商品， 因此得到相关政府的极力支持。这 说明从商品输出、 资本输出到智力输出， 是资 本主义发展的又一个重要阶段。而且所掌握 的国际信息资料可以起到不可估量的作用， 其意义远远超过本身的商业价值。因此， 咨 询服务在现代经济领域中占有重要地位。 n 曲柄转速， n 6 2 r ／ rai n i ∞ 6 ． 4 9 r a d ／d ／ s ， 埘 丽一 o 。 ， a 一 r 【 lJ 2 0． 1 26． 4 5 ． 0 5 ， ≥ 5 1 5 。 摩擦系数低于 0 ． 5 1 5 ， 煤与底板间将产 生相对滑动， 给煤机生产能力下降。因此， 煤 与底板阊的摩擦系数不宜降低。 4 结语 1 综上所述， 采用倾斜仓 口漏斗的改进 型往复式给煤机， 可避免煤仓出口处压力作 用于活动底板 ， 减少活动底板运行阻力， 是往 复式给煤机有效的节能措施。 采用倾斜仓 口溜槽， 需要提高煤仓 口至 地坪的空间高度， 增加土建工程量。但煤仓 口高度提高有限 K一 4 型往复式给煤机提高 0 ． 6 m ， 而运营 费用大大降低， 综合节能效 益是 明显 的。 2 降低煤与固定侧板的摩擦系数， 也有 一 定的节能效果。煤与活动底板间的摩擦系 数不宜降低。 责任编辑吴月君 维普资讯