摘要：本文以广东珠江电厂输煤程控系统某一条卸煤线路为例，设计了皮带机顺煤流启动方案。并和目前传统的逆煤流启动方案就行了数据分析，结果证明顺煤流启动方案较逆煤流启动方案节能降耗明显，经济效益显出。这对其它物料输送类系统的节能降耗，提供了参考。
关键词：输煤程控系统；顺煤流；
1.设计背景
传统物流输送输煤程控系统中，皮带机逆煤流启动是一种固有的启动方式。首先启动最远离煤源的皮带输送机，然后依次逆着煤流方向启动所有皮带机，最后启动煤源设备进行煤料输送。基于这种传统理念，整个煤料输送线路需要启动完毕全部系统设备后方可进行输送，系统缺乏完整的连贯性，输送前准备和正式输送存在一定的时间差，系统设备长时间空负荷运转，无形中造成无功电力消耗、时间消耗严重，浪费能源，同时加大设备的机械磨损，形成一定的隐形消耗。
2.设计方案
所谓顺煤流启动方式即煤源出煤时，从煤源侧向外一次启动供煤设备，皮带机等直至最终完成整个输煤线路的设备启动。同时利用好时间差，将安全有序生产和节支降耗有机结合，大大减少了电力资源和生产时间的消耗。实现皮带机顺煤流起动，可以省去皮带机空转时间，减少机械磨损，节省电能。但在起动过程中，若某台皮带机起动失败或起动后因故停机，而上一级皮带机运转正常，会发生堆煤事故，严重情况下会毁坏皮带。要克服此缺点，必须完善相关的电控系统。除逆煤流起动中应有的保护措施外，在起动前应充分的检查相关设备，做好设备的日常维护工作，保证设备的一次成功启动。为此，我们需要在软件和硬件两方面着手工作，确保顺煤流启动过程的成功。
软件方面，主要是利用程控PLC系统进行程序编制，以及人机界面的设计，实现在输煤程控系统上实现顺煤流启动功能。输煤程控系统首先启动煤源侧皮带机，当本级皮带机启动后，并且检测到煤流信号，煤料即将进入下级皮带或设备前，在启动下级设备，直至整个输煤线路设备的全部启动完成。各个设备间的联锁保护功能仍然保持原来的逆煤流功能不变。另外，为了保证项目实施期间原来逆煤流启动功能的正常使用，不影响正常的生产任务，顺煤流启动功能程序和人机界面设计均要和原来的逆煤流功能保持独立，互不影响。同时，在项目实施完成后，可以保证逆煤流启动功能到顺煤流启动功能的完整切换。
下面以广东珠江电厂卸煤上炉流程内一条线路为例说明：C101A→C102A→C103A→C015A→C106A→GSA→SMA→C017A→C108A.如果按照原来的逆煤流启动，需要先启动C108A皮带机，在依次启动C107A皮带机、SMA碎煤机、GSA滚轴筛、C106A皮带机、C105A皮带机C107A皮带机，C103A皮带机、C102A皮带机，最后启动C101A皮带机，然后煤源设备卸船机开始供煤，使得C102A皮带机、C103A皮带机、C105A皮带机、C106A皮带机、GSA滚轴筛、SMA碎煤机、C107A皮带机和C108A皮带机有很长一段时间空载运行，这就造成了皮带机额外的磨损，电能的损耗，同时需要皮带沿线就地人员多余时间的无用在岗，造成人员生产效率的降低，同时造成皮带上附属设备的大量空转，随之而来的就是电能的损耗，各种设备的各种磨损以及工时的浪费。
进行顺煤流启动改造后，首先启动C101A皮带机，然后启动卸船机开始供煤，当安装在C101A皮带上的煤流检测传感器检测到煤流时，即煤即将进入C102A皮带前的某个时间段内，启动C102A皮带机，当煤被输送到C102A尾部，即即将进入C103A皮带时，安装在C103A上的煤流检测传感器检测到煤流信号，在合理时间内启动C105A皮带机，安装在C105 A上的煤流检测传感器检测到煤流信号时，启动C106A皮带机，煤流检测传感器检测到煤流信号，即将进入滚轴筛时，启动滚轴筛A，和碎煤机A，同时启动C107A皮带机，安装在C107A皮带上的煤流检测传感器检测到煤流信号时，最后启动C108A皮带机启动，最终完成该上炉线路设备的成功启动。
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这样就大大的减少了皮带机及其附属设备的空转时间，节约了电能，减少了皮带机及皮带以及相关设备的运行，也会降低它们的损耗，提高设备的使用寿命，减少人员的在岗时间，达到节能降耗的目的.
PLC控制程序只需要在原有的基础上安照上述逻辑描述，修改皮带机启动的连锁条件即可。人机监控画面部分不需要做任何的修改就可以实现上述功能。
硬件方面，主要是为了确保在顺煤流启动皮带机时保证一次成功率，避免设备堵煤，损害设备。为此，需要完善电控系统，提高可靠性和稳定性，确保设备一次成功启动。同时需要增加相应的传感器等。最主要的传感器设备为煤流检测传感器。在每条皮带合适的地方安装煤流检测传感器，本级皮带启动后，当煤流传感器动作，在煤料即将进入下级皮带前，启动下级皮带。以确保设备启动的高效连贯性，减少设备空转时间，达到节能和减少设备损耗的目的。例如，上图中需要在C101A、C102A、C103A、C105A、C106A、C107A皮带上安装煤流检测传感器。
另外，还需提高设备的日常维护水平，维护人员的维护技能，确保设备的随时良好待机状态。保证顺煤流启动的一次成功。
3.经济效益分析
简单来说如果采用原来的逆煤流启动的话，一旦煤源供煤就需要所有的皮带提前一起启动运转，就会造成大量的皮带空转，即浪费了大量的电能，同时加大了皮带的损耗，像电机、减速机的磨损，传动部件的磨损，轴承的磨损，顶、底辊的磨损，皮带、机架疲劳寿命的损耗，这就极大的降低了输煤皮带输送的效率。
假设图1中各个皮带机的基本数据如下：C101A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带600米，功率160KW，转速2m/s。C102A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带700米，功率160KW，转速2m/s。C103A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带800米，功率160KW，转速2m/s。C105A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带840米，功率160KW，转速2m/s。C106A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带860米，功率160KW，转速2m/s。GSA滚轴筛：200KW。SMA碎煤机：300KW。C107A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带880米，功率160KW，转速2m/s。C108A皮带：电机1个，减速机1个，顶辊200串，底辊100串，胶带900米，功率160KW，转速2m/s。
节约时间计算：C102A：600/2/2=150s；C103A：150+700/2/2=325s；C105A：325+800/2/2=525s；C106A：525+840/2/2=735s；GSA： 735s+860/2/2=950s；SMA：950s；C107A：950s；C108A：950+880/2/2=1170s；
假设平均每天开机10次节约时间：每个设备的节约时间乘以10。每天每个设备节约功率计算：C102A：150s*10*160KW/3600=66KWh；C103A：325s*10*160KW/3600=144KWh；C105A：525s*10*160KW/3600=233KWh；C106A：735s*10*160KW/3600=326KWh；GSA：950s*10*200KW/3600=527KWh；SMA：950s*10*300KW/3600=791KWh；C107A：950s*10*160KW/3600=422KWh；C108A：1170s*10*160KW/3600=520KWh；
根据每个设备节约的时间，可用算出每天节约的电能成本 费用：C102A：66*0.5元=33元；C103A：144*0.5元=72元；C105A：233*0.5元=116.5元； C106A：326*0.5元=163元；GSA：527*0.5元=263.5元；SMA：791*0.5元=395.5元；C107A：422*0.5元=216元；C108A：520*0.5元=260元；
具体的其他附属设备的损耗节约开支计算需要相关的设备所属专业人员计算，例如皮带机上减速机，机油，底辊，顶辊，皮带扣，各种保护传感器，电控设备，胶带，皮带机附属除尘器，除铁器等等所有设备，由于设备的运行时间减少了，因此每个设备的损耗都会下降，寿命会延长，会省下很大的经济成本。另外，还有相关人员工时的减少，人力资源成本也会下降。
4.小结
本文提供的设计方案明显具有节能降耗的作用，对工业企业来说经济效益明显。具有一定的推广应用价值，但是关于物料输送系统节能降耗的空间仍非常大，仍有许多方面有待进一步研究。
论文作者:何朋程
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6