帶式輸送機節能優化方法的研究

楊慧 劉宏運 卞志剛

摘 要：帶式輸送機目前在社會生產中應用十分廣泛，重點的應用領域包括煤炭、電力等行業，是物料長距離輸送的有效手段。但是由于各方面的原因，能耗問題一直是帶式輸送機運轉中的一大難題。本文概述了帶式輸送機和能耗問題，并對其節能優化方法進行了分析，提出具體的節能優化措施。

關鍵詞：帶式輸送機；節能；優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.050

現代工業生產中，帶式輸送機的應用十分廣泛，通常是用于物料、物件的傳送，具有較高的輸送量和輸送距離，在電力、港口、煤炭等行業作用顯著，尤其是在煤炭領域，已經成為了最為重要的傳輸設備。在上個世紀九十年代以來，我國帶式輸送機在借鑒國外經驗的基礎上逐步的進行了自主研發，截止到目前我國的帶式輸送機在輸送量和輸送距離上都有了很大的提升。但是在運行過程中，由于各方面原因，帶式輸送機在能耗上普遍存在浪費的情況，這與我國綠色發展的理念是不符的，因此針對帶式輸送機節能優化方法的研究具有十分重要的意義。

1 帶式輸送機能耗概述

工業生產中，帶式輸送機的組成部分包括輸送帶、驅動電動機及滾筒、減速器、托輥、張緊結構、制動結構等。輸送帶以閉合的方式分別繞過驅動滾筒和換向滾筒，托輥在上輸送帶和下輸送帶中起到支撐作用，拉緊結構主要是提供拉力。生產中，驅動電動機轉動將扭矩傳遞給輸送帶，牽引輸送帶運動，完成物料的運輸。

通常情況下帶式輸送機的運送量都相對較多，因而在生產的成本構成中能源消耗就成為了一個重要方面。通常帶式輸送機都是利用電動機來作為動力輸出的，設備的各個部位都存在著阻力，包括基本阻力、傾斜阻力、附加阻力和特殊阻力4種。其中，基本阻力主要是存在于皮帶、托輥，以及物料之間的摩擦力；傾斜阻力則是來自于設備傾斜導致的物料的重力分量所產生的阻力；附加阻力則是來自于物料落在皮帶上，因為自身沒有速度同具有一定速度的皮帶產生摩擦產生的阻力，以及皮帶被下落的物料壓彎產生變形恢復過程中產生的阻力；特殊阻力一般都是在對設備進行維修、改造、升級過程中產生的各類阻力。有研究表明，在保證一定輸送距離的前提下，帶式輸送機的阻力主要是來自于基本阻力和傾斜阻力。

現階段，我國各類生產中帶式輸送機的運轉通常都是保持勻速狀態，無法依據裝載量的大小進行變化，這時如果因為外界條件引起生產計劃的變化，導致裝載量少，甚至是空載的情況下就會造成大量能源的浪費。因此，實現帶式輸送機輸送速度與裝載量之間的動態調整是實現帶式輸送機節能優化的關鍵一環。

2 帶式輸送機節能優化方法分析

要實現帶式輸送機的節能優化，實現輸送速度與裝載量之間的動態調整就首先要在方法論上進行探索，找到基本的方向。

2.1 輸送速度、裝載量和功率的關系分析

上文介紹到帶式輸送機的能耗主要是來自于各類阻力，尤其是基本阻力和傾斜阻力。正是由于阻力的存在，帶式輸送機在保持勻速的狀態下，隨著裝載量的增加，阻力不斷增加，功率也是逐步增加；而在保持裝載量不變的情況下，輸送速度越快，阻力和功率也就越大。在設備的最初設定上，通常都會進行最大化的峰值設計，而在實際生產過程中，帶式輸送機并不是要時刻都保持在峰值狀態運轉，因而就導致了在生產中帶式輸送機帶速超過需求，浪費能源。

2.2 運用模糊控制理論調節速度和裝載量

所謂模糊控制理論，就是利用數學原理和機器語言來建立一種模糊的、非具體的邏輯關系，進而實現對目標實物的控制。帶式輸送機速度對于能耗有著較為顯著的影響，所以依據生產情況對帶式輸送機的速度進行調整能夠實現能耗的降低。而要實現這一目標，就需要通過模糊控制理論，在帶式輸送機的功率、怠速、帶速和運量之間建立模糊關系，并利用模糊控制器實現上述參數之間的協調一致，讓帶速在滿足生產需要的前提下，最大可能的降低對能源的消耗。模糊控制是基于計算機理論的，具體應用時需要相關計算機程序，如 PLC技術，通過該技術進行在線程序編寫，實現輸送機的自動化控制。

3 帶式輸送機節能優化的具體措施

3.1 裝載量控制

裝載量控制是實現帶式輸送機節能優化的重要途徑。在帶式輸送機生產設計階段，就應當根據實際優化器最佳裝載量，并在使用說明中明確，保證操作人員在操作過程中都夠準確掌握最佳裝載量。同時，在生產過程中，帶式輸送機的使用也要按照說明對裝載量進行控制，當發現輸送帶裝載量過高時要適當減少，當裝載量較少時可以考慮運輸類似物料，但要保證人員監管，確保裝載量適中。通過對運量的控制，達到阻力最小化，達到能源使用的最大化。

3.2 設置速度調節裝置

可以利用模糊理論來調控輸送速度，實現裝載量與速度的最佳匹配。在對帶式輸送機速度進行調整時，第一要明確裝載量，在此基礎上根據生產需要調整速度，以達到裝載量與帶速的平衡。而在利用PLC進行編程中，要嚴格依據相關公式和實驗，不能隨意進行，且對于速度的調整范圍應當有限定，逐步的進行調整，切忌突然增大或者是減小皮帶速度。該系統一般包括三個結構，分別是檢測結構、控制結構和驅動結構，通過該系統能夠實現帶式輸送機帶速的在線監控。

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作者簡介：楊慧（1988-），女，山東曲阜人，研究生，助理工程師，研究方向：機械設計。