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：秦皇岛港是以能源运输为主的综合性国际贸易口岸，世界上最大的煤炭输出港，主要承担煤炭、石油、杂货、集装箱等物流输送业务。秦皇岛港以为国分忧为己任，高度重视节能减排工作，依靠科技创新，实施了多项节能减排措施，取得了明显的效果，提前达到了河北省“双三十”重点企业2010年节能减排考核指标，并为建设环境友好型、资源节约型港口起到了良好的示范作用。 秦皇岛港设计年通过能力2.23亿吨，其中煤炭通过能力为1.93亿吨。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

2、能力5000万吨，带式输送机总长为30km，为全港带式输送机总长151km的五分之一，其能耗占九公司能源消耗的70%以上。九公司抓住问题的关键，组成技术攻关小组，通过创新思维对工艺流程中带式输送机启动空运转时间过长问题进行了研究，提出多流程皮带输送系统逆向启动节能技术。通过精确确的程序序设计，在不增增加硬件件投资，确保系系统安全全可靠运运行的情情况下，采用逆逆向启动动模式使使带式输输送机系系统空载载启动运运行时间间缩短了了77%，带式式输送机机系统能能耗降低低4%。该技术彻彻底改变变了散货货输送系系统的传传统流程程启动模模式，在在散货输输送行业业中属首首创。经经过一年年多的运运行，系系统安全全

3、可靠，节能效效果显著著，取得得了良好好的经济济和社会会效益。该技术原原理清晰晰，实施施简便，具有明明显的示示范作用用和广阔阔的推广广应用价价值。“多流程程皮带输输送系统统逆向启启动节能能技术”推广材材料交通通运输部部节能减减排专家家工作组组一、概况况 秦皇皇岛港作作为以能能源运输输为主的的综合性性国际贸贸易口岸岸，是世世界上最最大的煤煤炭输出出港和散散货港，主要承承载煤炭炭、石油油、杂货货、集装装箱等运运输业务务。港口口地处渤渤海北岸岸，河北北省东北北部，自自然条件件优良，港阔水水深，不不冻不淤淤，共有有12.2公里里码头岸岸线，陆陆域面积积11.3平方方公里，水域面面积2226.99平方公公

4、里。港港口现有有生产泊泊位455个，其其中万吨吨级以上上泊位442个，最大可可接卸115万吨吨级船舶舶，设计计年通过过能力22.233亿吨，其中煤煤炭通过过能力为为1.993亿吨吨。 秦秦皇岛港港作为河河北省节节能减排排“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/万吨吞吞吐量，下降到到20110年的的6.33吨标煤煤/万吨吨吞吐量量。20008年年完成货货物吞吐吐量2.49亿亿吨，实实际完成成散货吞吞吐量22.222亿吨，能源消消耗总量量达到220.002万吨吨标准煤煤，按能能源品种种分，电电力、煤煤炭、燃燃油，分

5、分别占668%、19%、133%；按按能源用用途分，生产用用能占887%，其它用用能占113%。 秦皇皇岛港股股份有限限公司第第九港务务分公司司（九公公司）是是目前国国内规模模最大、设备最最先进的的煤炭码码头，年年设计通通过能力力50000万吨吨，拥有有6个万万吨级以以上泊位位，最大大可停靠靠15万万吨散货货船，堆堆场设计计堆存能能力4000万吨吨。总装装机功率率为7666600kW，其中带带式输送送机系统统装机功功率5116600kW。20007年九九公司完完成吞吐吐量58853万万吨，电电能消耗耗总量997511万kWWh，220088年九公公司完成成吞吐量量61000万吨吨，电能能消耗总

6、总量95504万万kWhh。九公公司带式式输送机机总长为为30kkm，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，传统的的流程工工艺启动动时设备备待料运运转时间间较长，空载能能耗量较较大，九九公司通通过优化化软件，在保障障系统安安全性的的前提下下采用逆逆流程启启动工艺艺，有效效地缩短短了带式式输送机机启动时时设备待待料运转转时间，带式输输送机系系统能耗耗降低44%。 本项目目改变了了传统工工艺流程程带式输输送机的的启动次次序，大大大减少少

7、了带式式输送机机的启动动空运转转时间，不仅达达到了节节能降耗耗的目的的，同时时也减少少了机械械损耗，延长了了设备的的使用寿寿命，降降低了生生产运营营成本。二、基基本原理理九公司翻翻堆线工工艺设备备布置示示意图如如图1。以九公司司翻堆线线距离最最短的一一条流程程为例，其名称称、皮带带长度、装机功功率、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。 从从表1可可以看出出，传统统启动工工艺中，ST为为下游受受料设备备，最先先启动，空载运运行时间间也最长长，为117.55分钟(10552秒)，其他他转接皮皮带的空空载时间间由下游游向上游游依次减减少。整整个流程程

8、中各条条皮带的的空载时时间相加加为444.6分分钟(226788秒)。流程从从启动到到受料设设备上料料用时110622秒即117.77分钟，粗略估估算空载载损耗在在2000kWhh左右，这个流流程是所所有流程程中最短短的一个个。而其其他流程程，随着着带式输输送机的的数量增增多，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 翻翻堆线工工艺设备备布置示示意图注：图中中的符号号及意义义CD6、7、88翻车机代代号，皮皮带上的的料流来来自翻车车机底层层给料器器；S8SS13堆料机代代号，将将来自带带式输送送机的料料流卸到到堆场；BF*翻车机给给料器下下方带式式输送机机代号，是

9、带式式输送机机系统的的最上游游带式输输送机；BD*与堆料机机相连的的带式输输送机代代号，是是带式输输送机系系统的最最下游带带式输送送机；BH*-*接力转接接带式输输送机代代号，用用于将BBF皮带带上的料料流输送送至堆场场；T5-*上下游带带式输送送机的转转接塔，上游带带式输送送机将料料流经转转接塔的的下料斗斗注入下下游带式式输送机机。表1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表带式输送送机名称最短长度度(m)装机功率率(kWW)启动次序序启动完毕毕时刻(第秒秒)上料时刻刻(第秒)空载运行行时间(秒)ST503151下游设备备最先启启动10106221052

10、2BD1150012000260832772BH*-412500120003110582472BH*-5920125004160398238BH*-62706305210344134BF370150006上游设备备最后启启动26027010带式输送送机总长长度40100总功率554655 kWW合计空载载时间26788注：启动动完毕时时刻及上上料时刻刻以发出出流程启启动指令令为第00秒开始始计算。为减少顺顺向启动动工艺造造成的带带式输送送机空载载损耗，考虑实实行逆向向启动工工艺，即即：先启启动上游游给料设设备BFF，启动动后即上上料，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

11、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逆逆向启动动顺序带式输送送机名称称启动次序序ST6下游设备备最后启启动BD5BH*-44BH*-53BH*-62BF1上游设备备最先启启动从表2可可以看出出，在逆逆向启动动工艺中中，STT做为下下游受料料设备，最后启启动，BBF作为为上游给给料设备备，首先先启动，其启动动顺序与与传统工工艺正好好相反。逆向启启动的核核心问题题是确定定各下游游皮带启启动的

12、准准确时间间。因此此，必须须进行准准确的计计算。三、实施施方案 (一)明确逆逆向启动动条件 1、流流程中上上游带式式输送机机长度要要求 足足够长的的上游带带式输送送机可以以保证启启动上料料后，料料流不会会立即到到达与之之相近下下游带式式输送机机的转接接点，并并且有足足够的自自由制动动距离。 带式式输送机机的长度度下游游带式输输送机启启动时间间带速+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况况，平均均启动时时间为440秒，带速55米/秒秒，安全全制动距距离为 50米米，则皮皮带长度度应大于于2500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、带式输输送机的的驱

13、动能能力 带带式输送送机应能能满足重重载启动动的要求求，一旦旦下游设设备在启启动中出出现问题题，所有有其上游游带式输输送机均均可以在在重载的的状态下下重新启启动。逆逆向启动动一般仅仅在空载载状态下下使用。 3、流程中中带式输输送机数数量 带带式输送送机的数数量越多多，转接接过程所所需的空空载时间间越长，逆向启启动节能能的作用用越明显显。 (二)确确定逆向向启动的的安全时时间间隔隔 1、启动时时间确定定 首先先启动BBF皮带带，BFF启动完完成后开开始给料料；BFF启动完完成A秒秒后，发发出启动动BH*-6 启动命命令。 ABBF上料料流到达达转接点点的时间间T T为提提前量，T=BBF的安安全

14、制动动时间+BH*-6启启动时间间+安全全余量时时间 以以九公司司翻堆线线距离最最短的一一条流程程为例，BF带带式输送送机长度度为3770米，带式输输送机运运行速度度为5米米/秒，则BFF上料流流到达转转接点的的时间为为3700/5=74秒秒。 BBF的安安全制动动时间=10秒秒 BHH*-66启动时时间为335秒 安全余余量时间间取9秒秒 (BBF较短短，所以以留时间间较长) 则提提前量TT=BFF的安全全制动时时间+BBH*-6启动动时间+安全余余量时间间= 110+335+99=544秒 AA=BFF上料流流到达转转接点的的时间-T=774-554=220秒 即：BBF启动动完成220秒

15、后后，发出出启动BBH*-6 启启动命令令。 22、安全全验证：启动BBH*-6命令令发出后后，安装装在BFF末端的的料流开开关如果果接收到到料流信信号，表表示料流流已接近近转接点点，程序序自动检检测BHH*-66运行信信号，若若未收到到其运行行信号则则停止BBF，已已确保安安全。 BH*-5、BH*-4的的启动依依次类推推。一旦旦在空载载逆启过过程中发发现中间间带式输输送机未未运行造造成流程程启动中中断，PPLC程程序将依依据带式式输送机机的运行行累计时时间判断断料流头头部位置置，依据据其位置置，判断断是否下下游皮带带仍具备备逆启动动条件(到达下下一转接接点的时时间大于于时间TT)，则则逆向

16、启启动，上上游皮带带保持顺顺向启动动。以此此保证料料流不发发生转接接点堵塞塞。 (三)逆逆向启动动过程中中空载时时间测算算 逆向向启动实实施后的的各带式式输送机机启动时时刻及空空载运行行时间见见表3。从表33中可以以看出，原空载载运行时时间最长长的BDD带式输输送机现现空载时时间仅为为5.66分钟(3377秒)。比传统统启动方方式减少少12分分钟。整整个流程程中各条条皮带的的空载时时间相加加为100.4分分钟(6623秒秒)，比比传统方方式缩短短空载时时间344分钟。大大节节约了能能源消耗耗。整个个流程从从启动到到受料设设备上料料用时8812秒秒，即113.55分钟，提高近近5分钟钟效率。表3

17、逆向向启动实实施后的的各带式式输送机机启动时时刻及空空载运行行时间带式输送送机名称称启动次序序启动完毕毕时刻(第秒秒)上料时刻刻(第秒)空载运行行时间(秒)ST6下游设备备最后启启动475812337BD5475582107BH*-4425533277BH*-539514853BH*-62559439BF1上游设备备最先启启动01010合计空载载时间623四、主要要措施 （一）在PLLC程序序中建立立各条带带式输送送机的启启动间隔隔时间计计时器，将计算算出的上上下级带带式输送送机间逆逆向启动动时间间间隔T的的数值存存储到各各相应的的计时器器的预设设值中，各计时时器只有有在其上上游带式式输送机机

18、运行后后才开始始计时。 （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，中间寄寄存器的的状态发发生改变变，PLLC程序序不允许许向故障障带式输输送机及及其上游游带式输输送机发发送启动动指令。 2、利用各各条带式式输送机机的启动动间隔时时间计时时器与下下游带式式输送机机的运行行

19、信号进进行逻辑辑判断，当上游游带式输输送机启启动间隔隔时间计计时器到到时后的的规定的的时间内内下游带带式输送送机仍没没有运行行，则判判断为启启动故障障，PLLC程序序取消流流程的启启动。 （三）流程中中断后的的处理 一旦在在空载逆逆启过程程中发现现中间带带式输送送机未运运行造成成流程启启动中断断，PLLC程序序将依据据带式输输送机的的运行累累计时间间判断料料流头部部位置，依据其其位置，判断是是否下游游皮带仍仍具备逆逆启动条条件(到到达下一一转接点点的时间间大于时时间T)，则逆逆向启动动，上游游皮带保保持顺向向启动，从而保保证料流流不发生生转接点点堵塞。 逆向向启动控控制程序序的启动动步骤如如下

20、： 1、首首先启动动上游带带式输送送机运行行 PLLC程序序判断上上游带式式输送机机和其所所有下游游带式输输送机均均无故障障后，PPLC系系统发送送启动指指令给上上游带式式输送机机MCCC柜，上上游带式式输送机机开始运运行。上上游带式式输送机机运行后后，如果果其运行行反馈信信号正确确则PLLC程序序将该带带式输送送机的运运行存储储器置位位，并发发送启动动信号给给上游给给料机。 2、上游给给料机对对上游带带式输送送机上料料 上游游给料机机接收到到启动信信号后，给料机机开始启启动放料料，同时时PLCC程序将将给料机机上料存存储器置置位。 3、PPLC系系统检测测到给料料机放料料信号后后，PLLC程

21、序序中的上上游带式式输送机机的启动动间隔时时间计时时器开始始计时，当计时时器达到到预设值值时，PPLC系系统发出出下游带带式输送送机运行行指令，连接其其下游的的带式输输送机开开始运行行。 44、该下下游带式式输送机机运行后后，PLLC程序序中相应应该带式式输送机机的启动动间隔时时间计时时器开始始计时，计时器器到达预预设值后后，PLLC系统统启动第第二条下下游带式式输送机机，以次次类推启启动各条条带式输输送机。 5、当最下下游的带带式输送送机运行行后，PPLC程程序中该该带式输输送机的的运行时时间计时时器开始始计时，计时结结束后，PLCC系统发发出下游游卸料机机的运行行指令，下游卸卸料机开开始运

22、行行，流程程中所有有带式输输送机全全部启动动。 图图2是PPLC控控制程序序流程框框图，图图3是PPLC控控制程序序电脑演演示图。 因此此程序中中加入了了如下控控制： (1)采用保保持型的的计时器器对运行行电机计计时，这这样电机机启动的的时间就就是累计计量，并并不会受受断电及及计时逻逻辑不满满足的影影响；当当启动中中带式输输送机发发生故障障将通过过计时器器的值和和带式输输送机已已经启动动的次数数判断最最恶劣的的情况下下料流到到达的位位置，带带式输送送机的启启动次数数必须加加以考虑虑，如果果当前带带式输送送机在启启动过程程中失败败(大多多数为测测速或运运行反馈馈故障)，由于于PLCC为收到到带式

23、输输送机运运行信号号计时器器不计时时，但是是由于带带式输送送机的启启动惯性性皮带可可能会运运转一定定的长度度，这样样有可能能造成对对料流位位置的估估算误差差。一旦旦判断料料流已到到达当前前启动皮皮带上的的极限位位置，即即皮带启启动完成成后，等等到下游游带式输输送机运运行完毕毕，料流流与就近近的转接接点之间间没有足足够的安安全距离离，逆启启程序将将自动选选择下游游就近的的皮带为为最先启启动的皮皮带，这这样逆启启终端的的带式输输送机下下游设备备继续逆逆向启动动，而其其上游的的带式输输送机由由于已上上料的缘缘故将顺顺序启动动。图2 PLCC控制程程序流程程框图 (2)逆向启启动工艺艺中至关关重要的的

24、是，如如何保证证下游设设备一旦旦发生故故障，上上游带式式输送机机不会将将料流运运至就近近的转接接点造成成料流阻阻塞；解解决此问问题的方方法是，运用电电机运转转的计时时器(保保持型)与下游游带式输输送机的的运行信信号组合合进行逻逻辑判断断，当上上游带式式输送机机运转后后规定的的时间内内下游带带式输送送机没有有运行，流程的的启动信信号将撤撤销。图3 PLCC控制程程序演示示图五、项目目成效 (一)经济效效益 流流程逆向向启动工工艺实施施后，秦秦皇岛市市能源监监测所对对项目的的节电效效果进行行了测试试。 测测试时间间：20008年年11月月2021日日 计量量电表：DSSS8644型三相相有功电电度

25、表(上海金金陵) 测试对对象：770866流程顺顺向启动动及6008流程程逆向启启动（770866流程与与6088流程带带式输送送机参数数相近，可进行行对比测测试） 测试周周期：作作业开始始至作业业结束 测试工工况：1102节节列车，60000t/h流量量 计算算公式：耗电(结束束电表值值启动动电表值值)变比驱动电电机数量量表表4两种启启动方式式耗电量量测试结结果70866流程顺顺向启动动(20008年年11月月20日日,S88，5-1#堆堆场6)，流量量60000t/h带式输送送机名称单电机功功率(kkW)启动电表表值结束电表表值电表变比比列车耗电电(kWWh)BF7 1#50029733.

26、40029733.90090013500BH6-6 11#315899.5788899.7355900282.6BH6-5 11#45019144.00019144.42290011344BH6-4 11#40020644.60020655.02290011344BD8 1#400780.40780.8090010933.5合计49944.1608流流程逆向向启动，(20008年年11月月21日日,S88，5-1#堆堆场6)，流量量60000t/h带式输送送机名称单电机功功率(kkW)启动电表表值结束电表表值电表变比比单列车耗耗电(kkWh)BF6 1#50027133.92227144.42

27、290013500BH6-6 11#315901.56901.68900279BH6-5 11#45019188.01119188.40090010533BH6-4 11#40020688.87720699.26690010399.5BD8 1#400781.31781.6799900996.3合计47177.8 注：BBF*、BH*-5、BH*-4及及BD*由3台台电机驱驱动，BBH*-6由两两台电机机驱动。测试结结论：逆逆向启动动工艺与与顺向启启动工艺艺相比较较，单流流程逆向向启动节节约电能能2766.3 kWhh。下游游带式输输送机每每条均存存在不同同程度能能耗降低低，其中中BD88降低

28、能能耗977.2 kWhh，BHH6-44降低994.55 kWWh，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4 20009年、20008年单单耗对比比 图5 20009年、20008年操操作量对对比以九公司司年吞吐吐能力660000万吨计计算，流流程启动动次数约约为85500次次，则全全年节约约电能在在2000万度以以上，年年度新增增利润近近1400万元，相应减减少COO2排放量量21005吨。 (二二)社会会效益 秦皇岛岛港上下下高度重重视节能能减排工工作，实实施了多多项节能能减排有有力措施施，综合合能源单单耗以每每年3%的速度度连续递递减，其其中以多多流程皮皮带输送送系统逆逆向启动动节能技技术为代代表创新新性工艺艺变革，在其中中发挥了了重要的的作用。在本项项目中，秦皇岛岛港股份份有限公公司对煤煤炭码头头沿用多多年的传传统流程程启动工工艺提出出了创新新设想，不仅简简单改变变了传统统顺序启启动工艺艺的设备备启动次次序，而而且充分分考虑了了煤炭码码头作业业的实际际工况，在逆向向启动工工艺的框框架下，融入了了空载逆逆向启动动、重载载顺向启启动的混混合启动动工艺，融入了了逆向启启动与顺顺序停止止并存的的流程控控制模式式，最大大限度地地降低了了流程空空载损耗耗，提