节能减排示范项目-多流程皮带输送系统逆向启动节能技术

1、节能减排示范项目多流程皮带输送系统逆向启动节能技术项目实施单位 秦皇岛港股份有限公司专家点评：秦皇岛港是是以能源源运输为为主的综综合性国国际贸易易口岸，世世界上最最大的煤煤炭输出出港，主主要承担担煤炭、石石油、杂杂货、集集装箱等等物流输输送业务务。秦皇皇岛港以以为国分分忧为己己任，高高度重视视节能减减排工作作，依靠靠科技创创新，实实施了多多项节能能减排措措施，取取得了明明显的效效果，提提前达到到了河北北省“双三十十”重点企企业20010年年节能减减排考核核指标，并并为建设设环境友友好型、资资源节约约型港口口起到了了良好的的示范作作用。 秦皇岛岛港设计计年通过过能力22.233亿吨，其其中煤炭炭

2、通过能能力为11.933亿吨。秦秦皇岛港港股份有有限公司司第九港港务分公公司（九九公司）是是目前国国内规模模最大、设设备最先先进的煤煤炭码头头，年设设计通过过能力550000万吨，带带式输送送机总长长为300km，为为全港带带式输送送机总长长1511km的的五分之之一，其其能耗占占九公司司能源消消耗的770%以以上。九九公司抓抓住问题题的关键键，组成成技术攻攻关小组组，通过过创新思思维对工工艺流程程中带式式输送机机启动空空运转时时间过长长问题进进行了研研究，提提出多流流程皮带带输送系系统逆向向启动节节能技术术。通过精确的的程序设设计，在在不增加加硬件投投资，确确保系统统安全可可靠运行行的情况况

3、下，采采用逆向向启动模模式使带带式输送送机系统统空载启启动运行行时间缩缩短了777%，带带式输送送机系统统能耗降降低4%。该技术彻底底改变了了散货输输送系统统的传统统流程启启动模式式，在散散货输送送行业中中属首创创。经过过一年多多的运行行，系统统安全可可靠，节节能效果果显著，取取得了良良好的经经济和社社会效益益。该技术原理理清晰，实实施简便便，具有有明显的的示范作作用和广广阔的推推广应用用价值。“多流程皮皮带输送送系统逆逆向启动动节能技技术”推广材材料交通运运输部节节能减排排专家工工作组一、概况 秦皇岛岛港作为为以能源源运输为为主的综综合性国国际贸易易口岸，是是世界上上最大的的煤炭输输出港和和

4、散货港港，主要要承载煤煤炭、石石油、杂杂货、集集装箱等等运输业业务。港港口地处处渤海北北岸，河河北省东东北部，自自然条件件优良，港港阔水深深，不冻冻不淤，共共有122.2公公里码头头岸线，陆陆域面积积11.3平方方公里，水水域面积积2266.9平平方公里里。港口口现有生生产泊位位45个个，其中中万吨级级以上泊泊位422个，最最大可接接卸155万吨级级船舶，设设计年通通过能力力2.223亿吨吨，其中中煤炭通通过能力力为1.93亿亿吨。 秦皇岛岛港作为为河北省省节能减减排“双三十”重点企企业，在在“十一五五”期间单单位生产产综合能能耗要降降低166%以上上，由220055年的77.5吨吨标煤/万吨

5、吞吞吐量，下下降到220100年的66.3吨吨标煤/万吨吞吞吐量。220088年完成成货物吞吞吐量22.499亿吨，实实际完成成散货吞吞吐量22.222亿吨，能能源消耗耗总量达达到200.022万吨标标准煤，按按能源品品种分，电电力、煤煤炭、燃燃油，分分别占668%、119%、113%；按能源源用途分分，生产产用能占占87%，其它它用能占占13%。 秦秦皇岛港港股份有有限公司司第九港港务分公公司（九九公司）是是目前国国内规模模最大、设设备最先先进的煤煤炭码头头，年设设计通过过能力550000万吨，拥拥有6个个万吨级级以上泊泊位，最最大可停停靠155万吨散散货船，堆堆场设计计堆存能能力4000万

6、吨吨。总装装机功率率为7666600kW，其其中带式式输送机机系统装装机功率率516660kkW。220077年九公公司完成成吞吐量量58553万吨吨，电能能消耗总总量97751万万kWhh，20008年年九公司司完成吞吞吐量661000万吨，电电能消耗耗总量995044万kWWh。九九公司带带式输送送机总长长为300km，为为全港带带式输送送机总厂厂1511km的的五分之之一，占占九公司司能源消消耗的770%以以上。因因此，降降低带式式输送机机系统的的能耗是是九公司司节能减减排工作作的关键键。 在在散物料料输送系系统中，传传统的流流程工艺艺启动时时设备待待料运转转时间较较长，空空载能耗耗量较

7、大大，九公公司通过过优化软软件，在在保障系系统安全全性的前前提下采采用逆流流程启动动工艺，有有效地缩缩短了带带式输送送机启动动时设备备待料运运转时间间，带式式输送机机系统能能耗降低低4%。 本项目改变了传统工艺流程带式输送机的启动次序，大大减少了带式输送机的启动空运转时间，不仅达到了节能降耗的目的，同时也减少了机械损耗，延长了设备的使用寿命，降低了生产运营成本。二、基本原理九公司翻堆堆线工艺艺设备布布置示意意图如图图1。以九公司翻翻堆线距距离最短短的一条条流程为为例，其其名称、皮皮带长度度、装机机功率、传传统工艺艺的启动动次序及及带式输输送机由由启动至至上料的的空载运运行时间间见表11。 从从

8、表1可可以看出出，传统统启动工工艺中，SST为下下游受料料设备，最最先启动动，空载载运行时时间也最最长，为为17.5分钟钟(10052秒秒)，其其他转接接皮带的的空载时时间由下下游向上上游依次次减少。整整个流程程中各条条皮带的的空载时时间相加加为444.6分分钟(226788秒)。流流程从启启动到受受料设备备上料用用时10062秒秒即177.7分分钟，粗粗略估算算空载损损耗在2200kkWh左左右，这这个流程程是所有有流程中中最短的的一个。而而其他流流程，随随着带式式输送机机的数量量增多，距距离加长长，带式式输送机机空载时时间和空空载损耗耗也相应应增加。图1 翻堆堆线工艺艺设备布布置示意意图注

9、：图中的的符号及及意义CD6、77、8翻车机代号号，皮带带上的料料流来自自翻车机机底层给给料器；S8S113堆料机代号号，将来来自带式式输送机机的料流流卸到堆堆场；BF*翻车机给料料器下方方带式输输送机代代号，是是带式输输送机系系统的最最上游带带式输送送机；BD*与堆料机相相连的带带式输送送机代号号，是带带式输送送机系统统的最下下游带式式输送机机；BH*-*接力转接带带式输送送机代号号，用于于将BFF皮带上上的料流流输送至至堆场；T5-*上下游带式式输送机机的转接接塔，上上游带式式输送机机将料流流经转接接塔的下下料斗注注入下游游带式输输送机。表1传统统工艺的的启动次次序及带带式输送送机由启启动

10、至上上料的空空载运行行时间表表带式输送机机名称最短长度(m)装机功率(kW)启动次序启动完毕时时刻(第第秒)上料时刻(第秒秒)空载运行时时间(秒秒)ST503151下游设备最最先启动动1010621052BD11501200260832772BH*-44125012003110582472BH*-5592012504160398238BH*-662706305210344134BF37015006上游设备最最后启动动26027010带式输送机机总长度度4010总功率54465 kW合计空载时时间2678注：启动完完毕时刻刻及上料料时刻以以发出流流程启动动指令为为第0秒秒开始计计算。为减少顺向向

11、启动工工艺造成成的带式式输送机机空载损损耗，考考虑实行行逆向启启动工艺艺，即：先启动动上游给给料设备备BF，启启动后即即上料，根根据BFF的长度度及皮带带运行速速度，可可知料流流到达下下一条转转接带式式输送机机BH*-6的的具体时时刻，在在该时刻刻前提前前启动BBH*-6。 提前量量T=BBH*-6的启启动时间间+BFF的安全全制动时时间+安安全余量量。 以以此类推推，依次次启动全全部带式式输送机机，其启启动顺序序见表22。表2逆向向启动顺顺序带式输送机机名称启动次序ST6下游设备最最后启动动BD5BH*-444BH*-553BH*-662BF1上游设备最最先启动动从表2可以以看出，在在逆向启

12、启动工艺艺中，SST做为为下游受受料设备备，最后后启动，BBF作为为上游给给料设备备，首先先启动，其其启动顺顺序与传传统工艺艺正好相相反。逆逆向启动动的核心心问题是是确定各各下游皮皮带启动动的准确确时间。因因此，必必须进行行准确的的计算。三、实施方方案 (一)明明确逆向向启动条条件 11、流程程中上游游带式输输送机长长度要求求 足够够长的上上游带式式输送机机可以保保证启动动上料后后，料流流不会立立即到达达与之相相近下游游带式输输送机的的转接点点，并且且有足够够的自由由制动距距离。 带式输输送机的的长度下游带带式输送送机启动动时间带速+上游带带式输送送机的制制动距离离。 按按带式输输送机现现有状

13、况况，平均均启动时时间为440秒，带带速5米米/秒，安安全制动动距离为为 500米，则则皮带长长度应大大于2550米，流流程中的的每条带带式输送送机长度度均满足足要求。 2、带式输送机的驱动能力 带式输送机应能满足重载启动的要求，一旦下游设备在启动中出现问题，所有其上游带式输送机均可以在重载的状态下重新启动。逆向启动一般仅在空载状态下使用。 3、流程中带式输送机数量 带式输送机的数量越多，转接过程所需的空载时间越长，逆向启动节能的作用越明显。 (二)确定逆向启动的安全时间间隔 1、启动时间确定 首先启动BF皮带，BF启动完成后开始给料；BF启动完成A秒后，发出启动BH*-6 启动命令。 ABF

14、上料流到达转接点的时间T T为提前量，T=BF的安全制动时间+BH*-6启动时间+安全余量时间 以九公司翻堆线距离最短的一条流程为例，BF带式输送机长度为370米，带式输送机运行速度为5米/秒，则BF上料流到达转接点的时间为370/5=74秒。 BF的安全制动时间=10秒 BH*-6启动时间为35秒 安全余量时间取9秒 (BF较短，所以留时间较长) 则提前量T=BF的安全制动时间+BH*-6启动时间+安全余量时间= 10+35+9=54秒 A=BF上料流到达转接点的时间-T=74-54=20秒 即：BF启动完成20秒后，发出启动BH*-6 启动命令。 2、安全验证：启动BH*-6命令发出后，安

15、装在BF末端的料流开关如果接收到料流信号，表示料流已接近转接点，程序自动检测BH*-6运行信号，若未收到其运行信号则停止BF，已确保安全。 BH*-5、BH*-4的启动依次类推。一旦在空载逆启过程中发现中间带式输送机未运行造成流程启动中断，PLC程序将依据带式输送机的运行累计时间判断料流头部位置，依据其位置，判断是否下游皮带仍具备逆启动条件(到达下一转接点的时间大于时间T)，则逆向启动，上游皮带保持顺向启动。以此保证料流不发生转接点堵塞。 (三)逆向启动过程中空载时间测算 逆向启动实施后的各带式输送机启动时刻及空载运行时间见表3。从表3中可以看出，原空载运行时间最长的BD带式输送机现空载时间仅

16、为5.6分钟(337秒)。比传统启动方式减少12分钟。整个流程中各条皮带的空载时间相加为10.4分钟(623秒)，比传统方式缩短空载时间34分钟。大大节约了能源消耗。整个流程从启动到受料设备上料用时812秒，即13.5分钟，提高近5分钟效率。表3逆向启启动实施施后的各各带式输输送机启启动时刻刻及空载载运行时时间带式输送机机名称启动次序启动完毕时时刻(第秒)上料时刻(第秒秒)空载运行时时间(秒秒)ST6下游设备最最后启动动475812337BD5475582107BH*-44425533277BH*-5539514853BH*-662559439BF1上游设备最最先启动动01010合计空载时时间

17、623四、主要措措施 （一一）在PPLC程程序中建建立各条条带式输输送机的的启动间间隔时间间计时器器，将计计算出的的上下级级带式输输送机间间逆向启启动时间间间隔TT的数值值存储到到各相应应的计时时器的预预设值中中，各计计时器只只有在其其上游带带式输送送机运行行后才开开始计时时。 （二二）对故故障的判判断方法法 逆向向启动工工艺中重重要的是是，如何何保证下下游设备备一旦发发生故障障，上游游带式输输送机不不会将料料流运至至就近的的转接点点造成料料流阻塞塞。因此此应做如如下设计计： 11、在PPLC程程序中建建立上游游带式输输送机和和其下游游所有带带式输送送机故障障状态中中间寄存存器。当当任一带带式

18、输送送机或相相应的下下游带式式输送机机发生故故障时，中中间寄存存器的状状态发生生改变，PPLC程程序不允允许向故故障带式式输送机机及其上上游带式式输送机机发送启启动指令令。 22、利用用各条带带式输送送机的启启动间隔隔时间计计时器与与下游带带式输送送机的运运行信号号进行逻逻辑判断断，当上上游带式式输送机机启动间间隔时间间计时器器到时后后的规定定的时间间内下游游带式输输送机仍仍没有运运行，则则判断为为启动故故障，PPLC程程序取消消流程的的启动。 （三）流程中断后的处理 一旦在空载逆启过程中发现中间带式输送机未运行造成流程启动中断，PLC程序将依据带式输送机的运行累计时间判断料流头部位置，依据其

19、位置，判断是否下游皮带仍具备逆启动条件(到达下一转接点的时间大于时间T)，则逆向启动，上游皮带保持顺向启动，从而保证料流不发生转接点堵塞。 逆向启动控制程序的启动步骤如下： 1、首先启动上游带式输送机运行 PLC程序判断上游带式输送机和其所有下游带式输送机均无故障后，PLC系统发送启动指令给上游带式输送机MCC柜，上游带式输送机开始运行。上游带式输送机运行后，如果其运行反馈信号正确则PLC程序将该带式输送机的运行存储器置位，并发送启动信号给上游给料机。 2、上游给料机对上游带式输送机上料 上游给料机接收到启动信号后，给料机开始启动放料，同时PLC程序将给料机上料存储器置位。 3、PLC系统检测

20、到给料机放料信号后，PLC程序中的上游带式输送机的启动间隔时间计时器开始计时，当计时器达到预设值时，PLC系统发出下游带式输送机运行指令，连接其下游的带式输送机开始运行。 4、该下游带式输送机运行后，PLC程序中相应该带式输送机的启动间隔时间计时器开始计时，计时器到达预设值后，PLC系统启动第二条下游带式输送机，以次类推启动各条带式输送机。 5、当最下游的带式输送机运行后，PLC程序中该带式输送机的运行时间计时器开始计时，计时结束后，PLC系统发出下游卸料机的运行指令，下游卸料机开始运行，流程中所有带式输送机全部启动。 图2是PLC控制程序流程框图，图3是PLC控制程序电脑演示图。 因此程序中

21、加入了如下控制： (1)采用保持型的计时器对运行电机计时，这样电机启动的时间就是累计量，并不会受断电及计时逻辑不满足的影响；当启动中带式输送机发生故障将通过计时器的值和带式输送机已经启动的次数判断最恶劣的情况下料流到达的位置，带式输送机的启动次数必须加以考虑，如果当前带式输送机在启动过程中失败(大多数为测速或运行反馈故障)，由于PLC为收到带式输送机运行信号计时器不计时，但是由于带式输送机的启动惯性皮带可能会运转一定的长度，这样有可能造成对料流位置的估算误差。一旦判断料流已到达当前启动皮带上的极限位置，即皮带启动完成后，等到下游带式输送机运行完毕，料流与就近的转接点之间没有足够的安全距离，逆启

22、程序将自动选择下游就近的皮带为最先启动的皮带，这样逆启终端的带式输送机下游设备继续逆向启动，而其上游的带式输送机由于已上料的缘故将顺序启动。图2 PPLC控控制程序序流程框框图 (2)逆逆向启动动工艺中中至关重重要的是是，如何何保证下下游设备备一旦发发生故障障，上游游带式输输送机不不会将料料流运至至就近的的转接点点造成料料流阻塞塞；解决决此问题题的方法法是，运运用电机机运转的的计时器器(保持持型)与与下游带带式输送送机的运运行信号号组合进进行逻辑辑判断，当当上游带带式输送送机运转转后规定定的时间间内下游游带式输输送机没没有运行行，流程程的启动动信号将将撤销。图3 PPLC控控制程序序演示图图五

23、、项目成成效 (一)经经济效益益 流程程逆向启启动工艺艺实施后后，秦皇皇岛市能能源监测测所对项项目的节节电效果果进行了了测试。 测试时间：2008年11月2021日 计量电表：DSS864型三相有功电度表(上海金陵) 测试对象：7086流程顺向启动及608流程逆向启动（7086流程与608流程带式输送机参数相近，可进行对比测试） 测试周期：作业开始至作业结束 测试工况：102节列车，6000t/h流量 计算公式：耗电(结束电表值启动电表值)变比驱动电机数量表44两种启启动方式式耗电量量测试结结果7086流流程顺向向启动(20008年111月220日,S8，55-1#堆场66)，流流量60000

24、tt/h带式输送机机名称单电机功率率(kWW)启动电表值值结束电表值值电表变比列车耗电(kWhh)BF7 11#5002973.402973.909001350BH6-66 1#315899.5578899.7735900282.66BH6-55 1#4501914.001914.429001134BH6-44 1#4002064.602065.029001134BD8 11#400780.440780.8809001093.5合计4994.1608流程程逆向启启动，(20008年111月221日,S8，55-1#堆场66)，流流量60000tt/h带式输送机机名称单电机功率率(kWW)启动电

25、表值值结束电表值值电表变比单列车耗电电(kWWh)BF6 11#5002713.922714.429001350BH6-66 1#315901.556901.668900279BH6-55 1#4501918.011918.409001053BH6-44 1#4002068.872069.269001039.5BD8 11#400781.331781.6679900996.33合计4717.8 注注：BFF*、BBH*-5、BBH*-4及BBD*由由3台电电机驱动动，BHH*-66由两台台电机驱驱动。测试结论论：逆向向启动工工艺与顺顺向启动动工艺相相比较，单单流程逆逆向启动动节约电电能2776

26、.33 kWWh。下下游带式式输送机机每条均均存在不不同程度度能耗降降低，其其中BDD8降低低能耗997.22 kWWh，BBH6-4降低低94.5 kkWh，BBH6-5降低低81 kWhh，BHH6-66降低33.6 kWhh。单流流程节电电率为55.5%。 从从图4和和图5可可明显看看出节能能效果。 图图4 220099年、220088年单耗耗对比 图图5 220099年、220088年操作作量对比比以九公司年年吞吐能能力60000万万吨计算算，流程程启动次次数约为为85000次，则则全年节节约电能能在2000万度度以上，年年度新增增利润近近1400万元，相相应减少少CO2排放量量21005吨。 (二)社会效益 秦皇岛港上下高度重视节能减排工作，实施了多项节能减排有力措施，综合能源单耗以每年3%的速度连续递减，其中以多流程皮带输送系统逆向启动节能技术为代表创新性工艺变革，在其中发挥了重要的作用。在本项目中，秦皇岛港股份有限公司对煤炭码头沿用多年的传统流程启动工艺提出了创新设想，不仅简单改变了传统顺序启动工艺的设备启动次序，而且充分考虑了煤炭码头作业的实际工况，在