带式输送机节能优化方法的研究

杨慧 刘宏运 卞志刚

摘 要：带式输送机目前在社会生产中应用十分广泛，重点的应用领域包括煤炭、电力等行业，是物料长距离输送的有效手段。但是由于各方面的原因，能耗问题一直是带式输送机运转中的一大难题。本文概述了带式输送机和能耗问题，并对其节能优化方法进行了分析，提出具体的节能优化措施。

关键词：带式输送机；节能；优化

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

现代工业生产中，带式输送机的应用十分广泛，通常是用于物料、物件的传送，具有较高的输送量和输送距离，在电力、港口、煤炭等行业作用显著，尤其是在煤炭领域，已经成为了最为重要的传输设备。在上个世纪九十年代以来，我国带式输送机在借鉴国外经验的基础上逐步的进行了自主研发，截止到目前我国的带式输送机在输送量和输送距离上都有了很大的提升。但是在运行过程中，由于各方面原因，带式输送机在能耗上普遍存在浪费的情况，这与我国绿色发展的理念是不符的，因此针对带式输送机节能优化方法的研究具有十分重要的意义。

1 带式输送机能耗概述

工业生产中，带式输送机的组成部分包括输送带、驱动电动机及滚筒、减速器、托辊、张紧结构、制动结构等。输送带以闭合的方式分别绕过驱动滚筒和换向滚筒，托辊在上输送带和下输送带中起到支撑作用，拉紧结构主要是提供拉力。生产中，驱动电动机转动将扭矩传递给输送带，牵引输送带运动，完成物料的运输。

通常情况下带式输送机的运送量都相对较多，因而在生产的成本构成中能源消耗就成为了一个重要方面。通常带式输送机都是利用电动机来作为动力输出的，设备的各个部位都存在着阻力，包括基本阻力、倾斜阻力、附加阻力和特殊阻力4种。其中，基本阻力主要是存在于皮带、托辊，以及物料之间的摩擦力；倾斜阻力则是来自于设备倾斜导致的物料的重力分量所产生的阻力；附加阻力则是来自于物料落在皮带上，因为自身没有速度同具有一定速度的皮带产生摩擦产生的阻力，以及皮带被下落的物料压弯产生变形恢复过程中产生的阻力；特殊阻力一般都是在对设备进行维修、改造、升级过程中产生的各类阻力。有研究表明，在保证一定输送距离的前提下，带式输送机的阻力主要是来自于基本阻力和倾斜阻力。

现阶段，我国各类生产中带式输送机的运转通常都是保持匀速状态，无法依据装载量的大小进行变化，这时如果因为外界条件引起生产计划的变化，导致装载量少，甚至是空载的情况下就会造成大量能源的浪费。因此，实现带式输送机输送速度与装载量之间的动态调整是实现带式输送机节能优化的关键一环。

2 带式输送机节能优化方法分析

要实现带式输送机的节能优化，实现输送速度与装载量之间的动态调整就首先要在方法论上进行探索，找到基本的方向。

2.1 输送速度、装载量和功率的关系分析

上文介绍到带式输送机的能耗主要是来自于各类阻力，尤其是基本阻力和倾斜阻力。正是由于阻力的存在，带式输送机在保持匀速的状态下，随着装载量的增加，阻力不断增加，功率也是逐步增加；而在保持装载量不变的情况下，输送速度越快，阻力和功率也就越大。在设备的最初设定上，通常都会进行最大化的峰值设计，而在实际生产过程中，带式输送机并不是要时刻都保持在峰值状态运转，因而就导致了在生产中带式输送机带速超过需求，浪费能源。

2.2 运用模糊控制理论调节速度和装载量

所谓模糊控制理论，就是利用数学原理和机器语言来建立一种模糊的、非具体的逻辑关系，进而实现对目标实物的控制。带式输送机速度对于能耗有着较为显著的影响，所以依据生产情况对带式输送机的速度进行调整能够实现能耗的降低。而要实现这一目标，就需要通过模糊控制理论，在带式输送机的功率、怠速、带速和运量之间建立模糊关系，并利用模糊控制器实现上述参数之间的协调一致，让带速在满足生产需要的前提下，最大可能的降低对能源的消耗。模糊控制是基于计算机理论的，具体应用时需要相关计算机程序，如 PLC技术，通过该技术进行在线程序编写，实现输送机的自动化控制。

3 带式输送机节能优化的具体措施

3.1 装载量控制

装载量控制是实现带式输送机节能优化的重要途径。在带式输送机生产设计阶段，就应当根据实际优化器最佳装载量，并在使用说明中明确，保证操作人员在操作过程中都够准确掌握最佳装载量。同时，在生产过程中，带式输送机的使用也要按照说明对装载量进行控制，当发现输送带装载量过高时要适当减少，当装载量较少时可以考虑运输类似物料，但要保证人员监管，确保装载量适中。通过对运量的控制，达到阻力最小化，达到能源使用的最大化。

3.2 设置速度调节装置

可以利用模糊理论来调控输送速度，实现装载量与速度的最佳匹配。在对带式输送机速度进行调整时，第一要明确装载量，在此基础上根据生产需要调整速度，以达到装载量与带速的平衡。而在利用PLC进行编程中，要严格依据相关公式和实验，不能随意进行，且对于速度的调整范围应当有限定，逐步的进行调整，切忌突然增大或者是减小皮带速度。该系统一般包括三个结构，分别是检测结构、控制结构和驱动结构，通过该系统能够实现带式输送机带速的在线监控。

参考文献：

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作者简介：杨慧（1988-），女，山东曲阜人，研究生，助理工程师，研究方向：机械设计。