螺旋输送机轴功率计算公式探讨

王 鹏

（中铝山东有限公司氧化铝厂，山东 淄博 255052）

1 前言

螺旋输送机是水泥厂常用的输送设备。主要适用于输送粉状、颗粒状物料，如水泥、生料、窑灰、煤粉、再生胶、氧化锌及小块煤等。螺旋输送机与其它输送设备相比较，具有结构简单，横截面尺寸小，密封性能好，可中间多点进料和出料，操作安全方便，制造成本低等优点。

螺旋输送机的输送方式为：当物料由螺旋进料口进入槽内时，物料依靠自身的重力堆积在机槽下部，同时物料与机槽间有摩擦力作用，在不断旋转的螺旋叶片推动下，堆积的物料不随螺旋体旋转，而只在向前移动，达到输送物料的目的。螺旋输送机可以实现多点装料与卸料，输送过程中还可对物料进行混合、搅拌、加热、冷却等作业。螺旋输送机一般由输送机本体、进料排料装置及驱动装置三大部分组成，输送机本体又分为头节、中间节和尾节。头节有止推轴承、螺旋体、机壳三部分组成，止推轴承是承受物料移动时的轴向推力，中间节的吊轴承支撑着螺旋轴和螺旋体，使螺旋正常运行，尾节的平轴承不仅支撑着尾部螺旋，而且在调整整条螺旋安装时的轴向长度，起着重要作用。驱动装置有电动机、减速机、联轴器等组成。

螺旋输送机的类型有水平固定式螺旋输送机、垂直式螺旋输送机和弹簧螺旋输送机三种，水平固定式螺旋输送机是最常用的一种型式，其输送倾角小于20度，螺旋叶片有实体面型及带式面型两种，输送长度一般在40米以下；垂直式螺旋输送机用于短距离提升物料，输送高度一般不大于6米；弹簧螺旋输送机是用挠性的螺旋弹簧代替刚性的螺旋轴而输送物料，它的特点是结构简单，安装维修方便，但输送量较小，输送距离短。在确定螺旋输送机的规格后，如何选择公式进行轴功率计算，是进一步确定合适的电机功率的关键，对节约电能有着直接的影响。目前，根据国内有关设计手册给出的公式，计算出的固定式螺旋输送机轴功率，经在工厂调查使用情况，一致反映电机功率配置偏大。电机功率是在轴功率的基础上，又考虑功率储备系数和传动效率因素，且两因素是以轴功率为基数进行系数放大的。基数偏大，电机功率随之放大，轴功率直接关系到电机功率。因此，探讨合理的螺旋输送机的轴功率计算公式问题，是选择电机功率的重要基础，也是解决电机“大马拉小车”的有效节能途径。

2 螺旋输送机的有关计算公式及实例计算比较

2.1 螺旋输送机的有关计算公式

《运输机械手册》和《水泥厂工艺设计手册》公式均相同，其螺旋输送机轴功率（N。）计算公式为：N。=Q（ω。L±H）/367kW。式中Q--输送量（t/h）；L--输送机水平投影距离（m）；H--输送机垂直投影高度（m）；ω。--物料的阻力系数（查有关表）。但同一水泥介质，上述两手册给出的物料阻力系数ω。值也不同。

国际标准：ISO7119-81《松散物料连续搬运设备螺旋输送机驱动功率设计规则》计算公式，螺旋输送机轴功率N。为：N。=Q（λL±H）/367+DL/20 kW。

式中：Q、L、H符号意义同前；D--螺旋直径（m）；λ--运行阻力系数。

2.2 实例计算比较

以山东淄博某水泥厂水泥组磨的成品螺旋输送机为例，螺旋输送机设备规格型号为GX500×18m，水平布置。配套齿轮减速电机，型号YTC903，额定功率13.2kW，出轴转速48rpm，额定电流27.4A,螺旋输送机与齿轮减速电机为联轴器直联结构。

利用上述两类公式分别计算并比较。

螺旋输送机运行数据：输送物料--水泥；容重--1.33t/m3；螺旋直径--D500；型式--实体;输送量--Q=68t/h；输送机水平投影距离--L=18m;输送机垂直投影高度--H=0m。

经查《运输机械手册》对于水泥得ω。=3.2；查《水泥厂工艺设计手册》对于水泥得ω。=2.5；查《松散物料连续搬运设备螺旋输送机驱动功率设计规则》ISO7119-81，对于水泥得λ=1.9。

将数据分别代入上述公式计算，轴功率分别为：

《运输机械手册》计算公式：

《水泥厂工艺设计手册》计算公式：

《松散物料连续搬运设备螺旋输送机驱动功率设计规则》ISO7119-81计算公式：

再按电机功率（N）计算公式为：N=KN。/η。式中K--功率储备系数，取1.2计；η--联轴器（直联）效率，取0.98计。

得出计算结果如表1：

表1 不同手册计算轴功率对比表

3 现有设备功率分析及改进方案

实例螺旋输送机，正常情况下，其输送量平均为68t/h，电机运行电流在12A，占额定电流的43.8%。设计要求运行电流与额定电流比值为60%～80%，比较合理。从运行的电流数据说明该电机确有“大马拉小车”现象。出现这一结果，主要原因在于电机选型问题。而电机选型又依赖于设备轴功率计算。该螺旋输送机的轴功率原设计是依据《运输机械手册》进行计算选择的。通过这一实例计算说明，采用《运输机械手册》计算出的轴功率偏大，可适当降低电机储备系数来调正;采用《水泥厂工艺设计手册》计算出的轴功率偏于保守；采用国际标准《松散物料连续搬运设备 螺旋输送机 驱动功率设计规则》ISO7119—81，计算出的轴功率，并考虑电机储备系数等，电机实际运行的功率数与计算的功率数基本接近。因此，在螺旋输送机选型中建议采用国际标准ISO7119—81公式进行轴功率计算，选择配套电机。

就山东淄博某水泥厂现有的螺旋输送机，可采用国际标准ISO7119—81《松散物料连续搬运设备 螺旋输送机 驱动功率设计规则》计算公式，重新核算，结合全厂设备的大修，逐步改造螺旋输送机在生产运行中“大马拉小车”的配套电机，使之达到最佳节能运行效果。采用改造后的电机，预计水泥输送单位指标可以节约：0.002-0.003kWh/t·m 。

4 结论

螺旋输送机轴功率计算，运用《运输机械手册》和《水泥厂工艺设计手册》计算公式，其结果比实际运行值富裕较大；而按国际标准ISO7119—81计算公式，其结果与实际运行状态最接近。

《运输机械手册》和（《水泥厂工艺设计手册》计算公式中，物料的阻力系数ω。是影响电机功率增大的主要数据，而且这两本手册中的ω。值也不相同，相差较大。ω。值的修改尚需进一步探讨。对于水泥，ω。值可按《水泥厂工艺设计手册》选取，并尽量选择电机储备系数K范围值的下限值计算电机功率。

《松散物料连续搬运设备 螺旋输送机 驱动功率设计规则》国际标准ISO7119—81计算公式，表达了运送物料所需功率与克服运动部件磨损所需功率之和，其结果比较符合实际，电能利用较合理，是解决螺旋输送机配套电机“大马拉小车”问题的主要方法。