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16599.docx

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单位 秦皇皇岛港股份份有限公司司专家点评：秦皇岛港是是以能源运运输为主的的综合性国国际贸易口口岸，世界界上最大的的煤炭输出出港，主要要承担煤炭炭、石油、杂杂货、集装装箱等物流流输送业务务。秦皇岛岛港以为国国分忧为己己任，高度度重视节能能减排工作作，依靠科科技创新，实实施了多项项节能减排排措施，取取得了明显显的效果，提提前达到了了河北省“双三十”重点企业业20100年节能减减排考核指指标，并为为建设环境境友好型、资资源节约型型港口起到到了良好的的示范作用用。     秦皇岛岛港设计年年通过能力力2.233亿吨，其其中煤炭通通过能力为为1.933亿吨。秦秦皇岛港股股份有限公公司第九港港务分公司司（九公司司）是目前前国内规模模最大、设设备最先进进的煤炭码码头，年设设计通过能能力50000万吨，带带式输送机机总长为330km，为为全港带式式输送机总总长1511km的五五分之一，其其能耗占九九公司能源源消耗的770%以上上。九公司司抓住问题题的关键，组组成技术攻攻关小组，通通过创新思思维对工艺艺流程中带带式输送机机启动空运运转时间过过长问题进进行了研究究，提出多多流程皮带带输送系统统逆向启动动节能技术术。通过精确的的程序设计计，在不增增加硬件投投资，确保保系统安全全可靠运行行的情况下下，采用逆逆向启动模模式使带式式输送机系系统空载启启动运行时时间缩短了了77%，带带式输送机机系统能耗耗降低4%。该技术彻底底改变了散散货输送系系统的传统统流程启动动模式，在在散货输送送行业中属属首创。经经过一年多多的运行，系系统安全可可靠，节能能效果显著著，取得了了良好的经经济和社会会效益。该技术原理理清晰，实实施简便，具具有明显的的示范作用用和广阔的的推广应用用价值。“多流程皮皮带输送系系统逆向启启动节能技技术”推广材料料交通运运输部节能能减排专家家工作组一、概况     秦秦皇岛港作作为以能源源运输为主主的综合性性国际贸易易口岸，是是世界上最最大的煤炭炭输出港和和散货港，主主要承载煤煤炭、石油油、杂货、集集装箱等运运输业务。港港口地处渤渤海北岸，河河北省东北北部，自然然条件优良良，港阔水水深，不冻冻不淤，共共有12.2公里码码头岸线，陆陆域面积111.3平平方公里，水水域面积2226.99平方公里里。港口现现有生产泊泊位45个个，其中万万吨级以上上泊位422个，最大大可接卸115万吨级级船舶，设设计年通过过能力2.23亿吨吨，其中煤煤炭通过能能力为1.93亿吨吨。     秦皇岛岛港作为河河北省节能能减排“双三十”重点企业业，在“十一五”期间单位位生产综合合能耗要降降低16%以上，由由20055年的7.5吨标煤煤/万吨吞吞吐量，下下降到20010年的的6.3吨吨标煤/万万吨吞吐量量。20008年完成成货物吞吐吐量2.449亿吨，实实际完成散散货吞吐量量2.222亿吨，能能源消耗总总量达到220.022万吨标准准煤，按能能源品种分分，电力、煤煤炭、燃油油，分别占占68%、119%、113%；按按能源用途途分，生产产用能占887%，其其它用能占占13%。    秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司（九公司）是目前国内规模最大、设备最先进的煤炭码头，年设计通过能力5000万吨，拥有6个万吨级以上泊位，最大可停靠15万吨散货船，堆场设计堆存能力400万吨。总装机功率为76660kW，其中带式输送机系统装机功率51660kW。2007年九公司完成吞吐量5853万吨，电能消耗总量9751万kWh，2008年九公司完成吞吐量6100万吨，电能消耗总量9504万kWh。九公司带式输送机总长为30km，为全港带式输送机总厂151km的五分之一，占九公司能源消耗的70%以上。因此，降低带式输送机系统的能耗是九公司节能减排工作的关键。    在散物料输送系统中，传统的流程工艺启动时设备待料运转时间较长，空载能耗量较大，九公司通过优化软件，在保障系统安全性的前提下采用逆流程启动工艺，有效地缩短了带式输送机启动时设备待料运转时间，带式输送机系统能耗降低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设设备布置示示意图如图图1。以九公司翻翻堆线距离离最短的一一条流程为为例，其名名称、皮带带长度、装装机功率、传传统工艺的的启动次序序及带式输输送机由启启动至上料料的空载运运行时间见见表1。     从从表1可以以看出，传传统启动工工艺中，SST为下游游受料设备备，最先启启动，空载载运行时间间也最长，为为17.55分钟(11052秒秒)，其他他转接皮带带的空载时时间由下游游向上游依依次减少。整整个流程中中各条皮带带的空载时时间相加为为44.66分钟(22678秒秒)。流程程从启动到到受料设备备上料用时时10622秒即177.7分钟钟，粗略估估算空载损损耗在2000kWhh左右，这这个流程是是所有流程程中最短的的一个。而而其他流程程，随着带带式输送机机的数量增增多，距离离加长，带带式输送机机空载时间间和空载损损耗也相应应增加。图1 翻堆堆线工艺设设备布置示示意图注：图中的的符号及意意义CD6、77、8翻车机代号号，皮带上上的料流来来自翻车机机底层给料料器；S8S113堆料机代号号，将来自自带式输送送机的料流流卸到堆场场；BF*翻车机给料料器下方带带式输送机机代号，是是带式输送送机系统的的最上游带带式输送机机；BD* 与堆料机相相连的带式式输送机代代号，是带带式输送机机系统的最最下游带式式输送机；BH*-*接力转接带带式输送机机代号，用用于将BFF皮带上的的料流输送送至堆场；T5-*上下游带式式输送机的的转接塔，上上游带式输输送机将料料流经转接接塔的下料料斗注入下下游带式输输送机。表1 传统统工艺的启启动次序及及带式输送送机由启动动至上料的的空载运行行时间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(第秒)上料时刻(第秒)空载运行时时间(秒)ST503151下游设备最最先启动1010621052BD11501200260832772BH*-44125012003110582472BH*-5592012504160398238BH*-662706305210344134BF37015006上游设备最最后启动26027010带式输送机机总长度4010总功率54465 kkW  合计空载时时间2678注：启动完完毕时刻及及上料时刻刻以发出流流程启动指指令为第00秒开始计计算。为减少顺向向启动工艺艺造成的带带式输送机机空载损耗耗，考虑实实行逆向启启动工艺，即即：先启动动上游给料料设备BFF，启动后后即上料，根根据BF的的长度及皮皮带运行速速度，可知知料流到达达下一条转转接带式输输送机BHH*-6的的具体时刻刻，在该时时刻前提前前启动BHH*-6。    提前量T=BH*-6的启动时间+BF的安全制动时间+安全余量。    以此类推，依次启动全部带式输送机，其启动顺序见表2。表2 逆向向启动顺序序带式输送机机名称启动次序ST6下游设备最最后启动BD5BH*-444BH*-553BH*-662BF1上游设备最最先启动从表2可以以看出，在在逆向启动动工艺中，SST做为下下游受料设设备，最后后启动，BBF作为上上游给料设设备，首先先启动，其其启动顺序序与传统工工艺正好相相反。逆向向启动的核核心问题是是确定各下下游皮带启启动的准确确时间。因因此，必须须进行准确确的计算。三、实施方方案     (一)明确逆向向启动条件件    11、流程中中上游带式式输送机长长度要求     足足够长的上上游带式输输送机可以以保证启动动上料后，料料流不会立立即到达与与之相近下下游带式输输送机的转转接点，并并且有足够够的自由制制动距离。    带式输送机的长度>下游带式输送机启动时间×带速+上游带式输送机的制动距离。    按带式输送机现有状况，平均启动时间为40秒，带速5米/秒，安全制动距离为 50米，则皮带长度应大于250米，流程中的每条带式输送机长度均满足要求。    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逆向启启动实施后后的各带式式输送机启启动时刻及及空载运行行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)空载运行时时间(秒)ST6下游设备最最后启动475812337BD5475582107BH*-44425533277BH*-5539514853BH*-662559439BF1上游设备最最先启动01010合计空载时时间623四、主要措措施     （一）在在PLC程程序中建立立各条带式式输送机的的启动间隔隔时间计时时器，将计计算出的上上下级带式式输送机间间逆向启动动时间间隔隔T的数值值存储到各各相应的计计时器的预预设值中，各各计时器只只有在其上上游带式输输送机运行行后才开始始计时。     （二二）对故障障的判断方方法     逆向启启动工艺中中重要的是是，如何保保证下游设设备一旦发发生故障，上上游带式输输送机不会会将料流运运至就近的的转接点造造成料流阻阻塞。因此此应做如下下设计：     11、在PLLC程序中中建立上游游带式输送送机和其下下游所有带带式输送机机故障状态态中间寄存存器。当任任一带式输输送机或相相应的下游游带式输送送机发生故故障时，中中间寄存器器的状态发发生改变，PPLC程序序不允许向向故障带式式输送机及及其上游带带式输送机机发送启动动指令。     22、利用各各条带式输输送机的启启动间隔时时间计时器器与下游带带式输送机机的运行信信号进行逻逻辑判断，当当上游带式式输送机启启动间隔时时间计时器器到时后的的规定的时时间内下游游带式输送送机仍没有有运行，则则判断为启启动故障，PPLC程序序取消流程程的启动。    （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控制制程序流程程框图    (2)逆向向启动工艺艺中至关重重要的是，如如何保证下下游设备一一旦发生故故障，上游游带式输送送机不会将将料流运至至就近的转转接点造成成料流阻塞塞；解决此此问题的方方法是，运运用电机运运转的计时时器(保持持型)与下下游带式输输送机的运运行信号组组合进行逻逻辑判断，当当上游带式式输送机运运转后规定定的时间内内下游带式式输送机没没有运行，流流程的启动动信号将撤撤销。图3  PPLC控制制程序演示示图五、项目成成效     (一)经济效益益    流流程逆向启启动工艺实实施后，秦秦皇岛市能能源监测所所对项目的的节电效果果进行了测测试。     测试试时间：22008年年11月220211日     计量电电表：DSSS8644型三相有有功电度表表(上海金金陵)     测试试对象：77086流流程顺向启启动及6008流程逆逆向启动（77086流流程与6008流程带带式输送机机参数相近近，可进行行对比测试试）     测试周周期：作业业开始至作作业结束     测测试工况：102节节列车，66000tt/h流量量    计计算公式：耗电(结束电表表值启动动电表值)×变比×驱动电机机数量   表44 两种启动动方式耗电电量测试结结果7086流流程顺向启启动(20008年111月200日,S88，5-11#堆场66)，流量量60000t/h带式输送机机名称单电机功率率(kW)启动电表值值结束电表值值电表变比列车耗电(kWh)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流程程逆向启动动，(20008年111月211日,S88，5-11#堆场66)，流量量60000t/h带式输送机机名称单电机功率率(kW)启动电表值值结束电表值值电表变比单列车耗电电(kWhh)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：BBF*、BBH*-55、BH*-4及BBD*由33台电机驱驱动，BHH*-6由由两台电机机驱动。 测试结论论：逆向启启动工艺与与顺向启动动工艺相比比较，单流流程逆向启启动节约电电能2766.3 kkWh。下下游带式输输送机每条条均存在不不同程度能能耗降低，其其中BD88降低能耗耗97.22 kWhh，BH66-4降低低94.55 kWhh，BH66-5降低低81 kkWh，BBH6-66降低3.6 kWWh。单流流程节电率率为5.55%。     从图图4和图55可明显看看出节能效效果。    图图4 20009年、22008年年单耗对比比        图55 20009年、22008年年操作量对对比以九公司年年吞吐能力力60000万吨计算算，流程启启动次数约约为85000次，则则全年节约约电能在2200万度度以上，年年度新增利利润近1440万元，相相应减少CCO2排放量22105吨吨。     (二)社会效益益    秦秦皇岛港上上下高度重重视节能减减排工作，实实施了多项项节能减排排有力措施施，综合能能源单耗以以每年3%的速度连连续递减，其其中以多流流程皮带输输送系统逆逆向启动节节能技术为为代表创新新性工艺变变革，在其其中发挥了了重要的作作用。在本本项目中，秦秦皇岛港股股份有限公公司对煤炭炭码头沿用用多年的传传统流程启启动工艺提提出了创新新设想，不不仅简单改改变了传统统顺序启动动工艺的设设备启动次次序，而且且充分考虑虑了煤炭码码头作业的的实际工况况，在逆向向启动工艺艺的框架下下，融入了了空载逆向向启动、重重载顺向启启动的混合合启动工艺艺，融入了了逆向启动动与顺序停停止并存的的流程控制制模式，最最大限度地地降低了流流程空载损损耗，提高高了装卸效效率，降低低了生产营营运成本。    多流程皮带输送系统逆向启动节能技术已通过河北省科技成果转化服务中心组织的科技成果鉴定，对项目进行了安全性能及节电效果评估，认为该成果创新点突出，对散物料多条数、长距离带式输送机运输系统具有广泛的推广应用价值，达到了国际领先水平。该项目获得2009年中国港口科技进步奖二等奖。    秦皇岛港股份有限公司充分认识到节能减排工作是一项全社会的长远工程，节能减排的各项科技成果应由全社会共享。该项目在秦皇岛港范围内已经全面推行，目前具备条件的带式输送机系统均已采用了流程逆向启动工艺。逆向启动已成为带式输送机输送系统工艺控制的新模式，势必带动整个交通产业乃至跨行业的工艺变革，为完成“十一五”节能减排任务做出重要贡献。 推广建议“多流程皮皮带输送系系统逆向启启动节能技技术”改变了港港口专业散散货码头传传统装卸工工艺系统的的启动模式式，在确保保安全可靠靠、提高效效率的前提提下，以创创新的思维维的方式大大胆提出了了该项实施施技术根据物料料输送方向向顺次由上上游向下游游启动带式式输送机。该技术彻底底改变了散散货输送系系统的传统统流程启动动模式，在在散货输送送行业中属属首创。经经过一年多多的运行，系系统安全可可靠，节能能效果显著著。这一创创新启动模模式使带式式输送机系系统空载起起动运行时时间缩短了了77%，带带式输送机机系统能耗耗降低4%。以九公公司年吞吐吐能力60000万吨吨计算，采采用该技术术全年节约约电能在2200万度度以上。“多流程皮皮带输送系系统逆向启启动节能技技术”项目成果果具有以下下的推广价价值：     1、该该技术原理理清晰、实实施简便，具具有明显的的示范作用用和广阔的的推广应用用价值，可可在散货输输送行业推推广。     2、该该技术充分分体现了管管理节能和和技术节能能的理念，其其节能理念念对其他企企业也具有有重要的借借鉴意义。    拟采用该技术的单位应针对企业实际情况，进行消化吸收，以充分发挥该技术的节能潜力。