CC BY
21
УДК 622.647.2 Б01 10.18635/2071-2219-2016-5-14-16
Влияние загрузки конвейера на удельный расход энергии приводного двигателя
Б. Н. Зиборов,
ООО «Интехэнерго-аудит», ведущий эксперт, кандидат технических наук А. П. Мальцев,
Московский энергетический институт, ведущий инженер НИЛ методологии энергетических обследований НТИЦ ЭТТ, кандидат технических наук, доцент
И. Ю. Медведева,
Московский энергетический институт, научный сотрудник НИЛ методологии энергетических обследований НТИЦ ЭТТ
А. Г. Пахарь,
Московский энергетический институт, ведущий инженер НТИЦ ЭТТ
На основе замеров электрической нагрузки ленточных конвейеров для характерных режимов работы получены зависимости удельных расходов электроэнергии от производительности конвейеров. Построена обобщенная характеристика зависимости удельных расходов электроэнергии от загрузки для использования в практических расчетах с целью оценки эффективности работы горизонтальных ленточных конвейеров.
Ключевые слова: конвейер, загрузка, удельный расход энергии, энергоэффективность.
Для оценки эффективности работы энергооборудования производств часто используется удельный расход энергии. Поскольку для большинства агрегатов удельный расход энергии зависит от отклонений их загрузки от номинальных параметров, то при оценке эффективности желательно знать, каким образом меняется удельный расход энергии при снижении загрузки. Такую зависимость можно получить экспериментально для каждого агрегата, однако это отдельная работа, требующая дополнительных затрат, а также наличия средств учета. Было бы удобнее использовать обобщенные характеристики, полученные заранее для конкретного вида оборудования.
Одним из показателей эффективности работы предприятия или его подразделения является удельный расход энергоресурса на единицу выпущенной продукции. Известно, что наименьший удельный расход энергоресурсов чаще всего соответствует номинальной (проектной) производительности предприятия. При снижении объемов выпуска продукции удельный расход энергоресурсов возрастает, что связано с двумя факторами. Один из них -влияние общезаводских расходов энергии. При уменьшении выпуска продукции постоянные расходы энергии на нужды предприятия, не связанные напрямую с технологическим процессом, сохраняются (наружное и внутреннее освещение, насосы подачи питьевой воды, офисная техника и т. п.), поэтому энергопотребление на общезаводские нужды остается фактически на прежнем уровне. Другой
фактор связан с влиянием конструктивных особенностей оборудования. Так, при снижении производительности почти любого механизма/агрегата происходит увеличение его удельного расхода энергии из-за свойств самого механизма. Насос [1], вентилятор или компрессор имеют зону оптимальной работы и при снижении нагрузки теряют в производительности больше, чем в потреблении энергии. В итоге, несмотря на общее снижение потребления электроэнергии конкретным механизмом, удельный расход энергоресурса увеличивается.
При проведении оценки эффективности работы различного оборудования часто возникает задача определить, какие факторы и в какой степени оказали влияние на изменение основных экономических показателей его работы. Поэтому использование заранее разработанных оценочных характеристик (например, зависимости удельных расходов от загрузки) для различных типов механизмов призвано облегчить данную задачу. С целью получения обобщенной зависимости удельного расхода энергии горизонтальных ленточных конвейеров [2] от их загрузки был рассмотрен пример двух конвейеров для перемещения сыпучих грузов. Проведены измерения электрической нагрузки двигателя конвейера с одновременной фиксацией массы перемещаемого груза.
Параметры измеряемого оборудования:
- конвейер 1 (ЛК-1): мощность электродвигателя 160 кВт, длина ленты - 47,5 м;
- конвейер 2 (ЛК-2): мощность электродвигателя 110 кВт, длина ленты - 37,5 м;
ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ I mm.enf.ru
№ 5 (71) 2016, сентябрь-октябрь
- номинальная (проектная) производительность конвейеров - 3000 т/ч.
Для замеров электрических параметров применялся анализатор электропотребления AR5-L С1геи1ог [3], а для замеров массы сыпучего груза -штатные весы, установленные непосредственно на конвейерах. Полученные результаты представлены на рис. 1-4.
Загрузка ЛК-2 по мощности
т/ч 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Загрузка ЛК-1 по грузу
33333333333333 -- -- -- о< о< о< о<
Рис. 1. График загрузки ЛК-1 по грузу (усреднение за каждые 5 с)
кВт 110 100 90 80 70 60 50 40
20 101
Загрузка ЛК-1 по мощности
3333
3333
ГЦ ГЦ гм гм
т/ч 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Рис. 2. График загрузки двигателя ЛК-1 (усреднение за каждые 3 мин.)
Загрузка ЛК-2 по грузу
Номинальная производительность 3000 т/ч
кВт 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Рис. 4. График загрузки двигателя ЛК-2 (усреднение за каждые 3 мин.)
кВт Зависимость нагрузки двигателя ЛК-1 от нагрузки конвейера
110
100 90 80 70 60 50 40
30 20 10 0
т/ч
г
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750
Рис. 5. Влияние загрузки ленты на электрическую нагрузку двигателя ЛК-1
кВт Зависимость нагрузки двигателя ЛК-2 от нагрузки конвейера
70 60 50 40 30 20 10 0
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Рис. 6. Влияние загрузки ленты на электрическую нагрузку двигателя ЛК-2
Далее построены зависимости удельных расходов энергии от загрузки конвейеров (рис. 7-8).
кВтч/т Зависимость удельного расхода энергии
приводного двигателя ЛК-1 от загрузки конвейера
т/ч
Рис. 3. График загрузки ЛК-2 по грузу (усреднение за каждые 5 с)
На основании графиков рис. 1-4 были получены зависимости потребляемой мощности двигателя от загрузки конвейера (рис. 5-6).
250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000
Рис. 7. Зависимость удельного расхода энергии ЛК-1 от загрузки ленты
№ 5 (71) 2016, сентябрь-октябрь
redaktor@endf.ru
щ м а ки а англ рмш а и а еж м; i и ми га; i м a ws5 s g м м м i i в ;имв;а
кВт. ч/т Зависимость удельного расхода энергии
приводного двигателя ЛК-1 от загрузки конвейера
0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02
0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000
Рис. 8. Зависимость удельного расхода энергии ЛК-2 от загрузки ленты
По имеющимся результатам натурного эксперимента проведена аппроксимация графиков (рис. 7 и 8) и получен минимальный удельный расход конвейеров, соответствующий номинальной производительности -3000 т/ч. Для конвейера 1 минимальный удельный расход составляет 0,039 кВт-ч/т, для конвейера 2 - 0,022 кВт-ч/т. Примем эти значения за условные единицы для построения обобщенной зависимости удельного расхода в относительных единицах от величины нагрузки в процентах (рис. 9). Данная зависимость может характеризовать работу большинства применяемых ленточных горизонтальных конвейеров.
Удельный Зависимость удельного расхода энергии расх°д, °.е. приводного двигателя от загрузки конвейера
5
10 20 30 40
50 60
70
Загрузка, %
80 90 100
Рис. 9. Зависимость удельного расхода энергии в относительных единицах от загрузки ленты конвейера
Полученную обобщенную зависимость предполагается использовать для оперативного и архивного анализа работы ленточных конвейеров, планирования потребления электроэнергии при известном объеме продукции, инженерно-технических расчетов, связанных с оценкой эффективности применения средств автоматического регулирования скорости движения конвейерного оборудования. Снижение производительности ленточного конвейера в 2 раза от номинального значения увеличивает удельный расход энергии примерно на 40 %, в 4 раза -примерно на 100 %.
2
Литература
1. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции. - М.: Стройиздат, 1986.
2. Волков Р. А., Гнутов А. Н., Дьячков В. К. и др. Конвейеры: справочник. - Л.: Машиностроение, 1984. - 367 с.
3. Анализатор электропотребления AR5 и AR5-L (М98151101-03-05А): руководство пользователя [Электронный ресурс]. Код доступа: www.atvelectro.rU/d/405126/d/ar5_ar5-l_manual.pdf.
Energy consumption of belt conveyors depending on their load capacity B. N. Ziborov,
Intekhenergo-audit Ltd., lead counselor, PhD A. P. Maltsev,
Moscow Power Engineering Institute, chief engineer, PhD, associate professor
I. Yu. Medvedeva,
Moscow Power Engineering Institute, research assistant A. G. Pakhar,
Moscow Power Engineering Institute, lead engineer
Belt conveyors efficiency correlates with their relative energy consumption, and this correlation can be described by a general dependence characteristic. We conducted a numerical analysis and developed a dependence that can be used for engineering planning, especially for energy consumption estimation for conveyors and other industrial equipment types.
Keywords: conveyor, capacity, relative energy consumption, energy efficiency.
ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЪ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / www.endi.ru
№ 5 (71) 2016, сентябрь-октябрь
