節(jié)電皮帶機(jī)—中國的發(fā)明創(chuàng)造

  皮帶機(jī)在世界范圍的應(yīng)用發(fā)展已有100多年的歷史,我國加入WTO至今,皮帶機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)也得到了較快的發(fā)展。但是,國內(nèi)外皮帶機(jī)“大馬拉小車”的難題始終得不到解決,造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)。

  隨著能源危機(jī)的不斷加劇,國家乃至世界加強(qiáng)節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的任務(wù)更加艱巨,實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的節(jié)電、可靠、安全、高效輸送運(yùn)行,不僅是企業(yè)效益的需求,也是社會宏觀發(fā)展的要求,更是皮帶機(jī)設(shè)計生產(chǎn)企業(yè)義不容辭的責(zé)任!

  皮帶機(jī)不節(jié)能的原因比較多,但主要原因還是托輥不好“惹的禍”!傳統(tǒng)托輥制造精度波動曲線大,以及迷宮式密封腔中填加的潤滑脂,造成旋轉(zhuǎn)阻力比較大;尤其是密封效果差,軸承被淋水或粉塵污染的時間是不可預(yù)測的,托輥軸承污染后,與膠帶之間正常的滾動摩擦變?yōu)楫惓5幕瑒幽Σ粒枇ψ兊酶?,為了保證皮帶機(jī)的可靠運(yùn)行,不得不將皮帶機(jī)的配置功率,設(shè)計計算為皮帶機(jī)實(shí)際需要驅(qū)動功率的2倍甚至更多,形成“大馬拉小車”的現(xiàn)象,造成了電力的大量浪費(fèi)。

  北京雨潤華科技開發(fā)有限公司從1996年-2003年對托輥進(jìn)行了5次重大技術(shù)革命,研制成功制造精度高,旋轉(zhuǎn)阻力?。ū葒覙?biāo)準(zhǔn)降低1倍多);密封性能好,軸承不污染損壞;管體防腐耐磨的真托輥。獲得國家發(fā)明專利:《帶式輸送機(jī)械托輥》(發(fā)明專利號:02115632.8);《一種托輥》(發(fā)明專利號:200910064235.6),該項(xiàng)專利已申報美國、加拿大、俄羅斯、澳大利亞、巴西國際專利。

  通過持續(xù)16年對托輥乃至皮帶機(jī)的研發(fā)實(shí)踐,雨潤華公司又研制出節(jié)電皮帶機(jī)的方法:《一種機(jī)械設(shè)備的功率提供裝置和減小機(jī)械設(shè)備的配置功率的方法》(發(fā)明專利申請?zhí)枺?01110200274.1)。在保證皮帶機(jī)安全可靠、節(jié)電高效運(yùn)行的前提下,實(shí)現(xiàn)降低50%配置功率的節(jié)電效果,率先攻克了皮帶機(jī)節(jié)電的世界難關(guān)。

  配套雨潤華公司托輥即可以將皮帶機(jī)的配置功率降低50%左右。但是,傳統(tǒng)皮帶機(jī)設(shè)計和使用思維定式已經(jīng)習(xí)以為常,降低一倍功率都存在很大的顧慮,惟恐影響皮帶機(jī)的正常輸送運(yùn)行。因此我們又研制出拆分配置功率的方法,既保證皮帶機(jī)安全可靠的運(yùn)行,又實(shí)現(xiàn)降低50%配置功率的節(jié)電效果。

  一、拆分皮帶機(jī)配置功率的方法:

  傳統(tǒng)皮帶機(jī)的配置功率是實(shí)際需要驅(qū)動功率的2倍以上,在皮帶機(jī)阻力沒有增大時,大部分功率被浪費(fèi)掉;但若減小到實(shí)際功率,當(dāng)不可預(yù)測的阻力增大時,又會造成電動機(jī)超負(fù)荷工作而損壞,對生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。拆分配置功率的方法徹底解決了這一相互矛盾。如圖所示,圖中:

  1、驅(qū)動功率提供裝置                  2、儲備功率提供裝置

  3、機(jī)械設(shè)備                          4、連接器

  5、結(jié)合裝置                          6、控制箱

  7、驅(qū)動功率電流表                    8、電流監(jiān)控裝置

  9、報警裝置                        10、儲備功率電流表

  11、電器儀表箱

  在上圖中,將計算出來的配置功率拆分為驅(qū)動功率提供裝置(以下簡稱電機(jī))1和儲備功率提供裝置(以下簡稱電機(jī))2兩部分,電機(jī)1設(shè)計為皮帶機(jī)實(shí)際需要功率的1.2-1.5倍,可以單獨(dú)用作皮帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的驅(qū)動;電機(jī)2與電機(jī)1之間用結(jié)合裝置5連接;中間設(shè)有電流監(jiān)控裝置8,其作用是,在電機(jī)1的電流達(dá)到設(shè)定的極限值時,可以自動啟動電機(jī)2,反之,自動斷開電機(jī)2;報警裝置9與電機(jī)2連接,驅(qū)動功率電流表7和儲備功率電流表10分別用作監(jiān)控電機(jī)1和電機(jī)2;3是皮帶機(jī);4是連接器(聯(lián)軸器、減速機(jī))。工作原理是:1、當(dāng)需要啟動皮帶機(jī)時,開啟閉合開關(guān)接通電源,電機(jī)1和電機(jī)2同時工作,共同將皮帶機(jī)啟動(通過聯(lián)軸器、減速機(jī)4,驅(qū)動皮帶機(jī)3運(yùn)轉(zhuǎn))。當(dāng)皮帶機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后,電機(jī)1的電流恢復(fù)到設(shè)定極限值內(nèi),電流監(jiān)控裝置8自動斷開電機(jī)2的電源,由電機(jī)1單獨(dú)驅(qū)動皮帶機(jī)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)節(jié)電的效果;當(dāng)皮帶機(jī)出現(xiàn)不可預(yù)測的阻力增大時,電機(jī)1的電流即會上升,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的極限值時,電流監(jiān)控裝置8重新自動接通電機(jī)2的電源,啟動電機(jī)2與電機(jī)1共同驅(qū)動皮帶機(jī),保證可靠運(yùn)行。但同時發(fā)出報警信號,警示操作人員,皮帶機(jī)阻力增大,出現(xiàn)了潛在故障,及時檢查維修,避免重大事故發(fā)生。

  下面以北京雨潤華公司2010年12月中標(biāo)甘肅祁連山集團(tuán)永登水泥公司的一條皮帶機(jī)為例,該條皮帶機(jī)長度 162.278米,寬度0.8米,帶速1.6米,運(yùn)量250噸/小時,角度:0,輸送水泥。天津水泥設(shè)計院按照傳統(tǒng)托輥性能和經(jīng)驗(yàn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計配置功率30千瓦,配套北京雨潤華公司托輥后,經(jīng)計算更換為18.5千瓦即可滿足皮帶機(jī)正常運(yùn)行,后經(jīng)永登水泥公司同意,更換為22千瓦。

  該條皮帶機(jī)從2011年3月22日投入正常使用。6月27日進(jìn)行了電流檢測,空載電流16.9-17.6A;滿載電流18.1-19.2A,實(shí)際驅(qū)動功率小于10千瓦,說明配置功率15千瓦即可以滿足該條皮帶機(jī)的正常運(yùn)行,比傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計降低配置功率50%。如果按照拆分配置功率的方法,即可以采取兩種組合方法:1、將電機(jī)1設(shè)定為11千瓦、電機(jī)2設(shè)定為7.5千瓦;2、將電機(jī)1設(shè)定為15千瓦、電機(jī)2設(shè)定為5.5千瓦。按照上述的工作原理,既能夠收到皮帶機(jī)在不可預(yù)測的阻力沒有增大運(yùn)行時的顯著節(jié)電效果,又能夠保證在不可預(yù)測阻力增大后的可靠運(yùn)行,尤其是同時發(fā)出的報警信號,警示操作人員出現(xiàn)潛在的早期故障,及時進(jìn)行檢查排除,避免重大事故的發(fā)生。

  原有的皮帶機(jī)全部更換雨潤華公司托輥后節(jié)電效果對比案例:

  2011年初,在冀東水泥集團(tuán)三七水泥廠一條長度190米,帶寬1.2米,3401-1號原料皮帶機(jī)上,進(jìn)行全部更換托輥改造,與同樣的但沒有更換托輥改造的3401-2皮帶機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)對比試驗(yàn)。結(jié)果是實(shí)際運(yùn)行功率下降約10KW,噸石灰石耗電下降約0.01KWh/t,(經(jīng)計算大約1.5年,節(jié)省的電費(fèi)將托輥費(fèi)用沖零)。如果采用拆分配置功率的方法,節(jié)電效果將更加顯著。

  2009年在內(nèi)蒙古烏蘭水泥改造的長度1200米、寬度0.8米的皮帶機(jī),驅(qū)動功率220KW,托輥更換前電流為390-430(A),更換后為360-380(A),平均降低電流40-50(A);

  在山西潞寶集團(tuán)焦化廠的一條長度200米、寬度1.4米、角度14?、運(yùn)量300噸/小時、帶速1.32米/秒的皮帶機(jī)上,驅(qū)動功率75KW,托輥更換前A、B、C三項(xiàng)電流分別為53、56、48(A),更換后為A、B、C三項(xiàng)電流分別為44、49、40(A),平均降低電流8(A);

  在河南孟電水泥的皮帶機(jī)上,驅(qū)動功率45KW,托輥更換前電流為40(A),更換后為28(A),平均降低電流12(A)。孟電水泥設(shè)備部長張新利還風(fēng)趣的說,北京雨潤華公司的托輥沒有噪音,好像"啞巴托輥"。

  綜上所述,皮帶機(jī)節(jié)電的關(guān)鍵,是基于托輥旋轉(zhuǎn)阻力小并且始終不變化、降低皮帶機(jī)運(yùn)行阻力系數(shù)的基礎(chǔ)之上的。否則,配置功率拆分就沒有實(shí)質(zhì)的節(jié)電意義。因此,有必要將雨潤華公司真托輥的核心技術(shù)做一介紹。

  真正長壽命的真托輥,必須同時具有三個核心特點(diǎn):1、新的密封結(jié)構(gòu),迷宮式腔中添加少許潤滑脂,對旋轉(zhuǎn)阻力影響極小,即可保證淋水和粉塵不污染托輥軸承,軸承長期在良好潤滑的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn),正常使用壽命達(dá)到15萬小時; 2、托輥兩端軸承位置不同軸度≤0.05mm(托輥制造精度高也是保證軸承壽命的關(guān)鍵條件之一),密封腔中沒有潤滑脂的粘度阻力,旋轉(zhuǎn)阻力平均≤1N(比國家標(biāo)準(zhǔn)低1倍以上),外圓徑向圓跳動≤0.3毫米;3、托輥管體的防腐耐磨。北京雨潤華公司很好的解決了托輥管體防腐和耐磨的難題:方法一、將報廢的汽車輪胎橡膠,不改變性能包裹在托輥鋼管上作為防腐耐磨材料;方法二、采用純超高分子量聚乙烯托輥管體,不但防腐耐磨性能非常突出,還具有多種突出的綜合特點(diǎn):重量輕、搬運(yùn)輕便、安裝省力、轉(zhuǎn)動慣量小、阻力小、不怕金屬帶扣沖擊、耐低溫(-50℃)、低噪音、不易粘料、保護(hù)膠帶、防偷盜、碰撞無火花等,還可以實(shí)現(xiàn)阻燃抗靜電,節(jié)電效果更加顯著(預(yù)計3年左右,將會取代85%以上鋼管托輥)。還值得提出的是,超高分子量聚乙烯托輥由于加工難度特別大,因此沒有人收購,防盜的突出特點(diǎn)有顯著的間接節(jié)電效果。

  還有,緩沖托輥取代緩沖床,也是減小皮帶機(jī)運(yùn)行阻力系數(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。

  由于傳統(tǒng)緩沖托輥的密封性能差,軸承極容易污染造成皮帶機(jī)運(yùn)行阻力系數(shù)增大。無奈之下,從國外引進(jìn)了價格昂貴的緩沖床,豈不知緩沖床不僅價格昂貴,緩沖條沒有彈性,緩沖效果差,料塊沖擊損傷和磨損膠帶;維修更換麻煩,增加勞動強(qiáng)度,影響輸送效率,尤其它與膠帶之間是滑動摩擦,造成皮帶機(jī)的運(yùn)行阻力系數(shù)增大。

  北京雨潤華公司的汽車輪胎橡膠緩沖真托輥,價格僅是緩沖床的1/3,使用壽命卻比緩沖床延長3倍!緩沖性能遠(yuǎn)高于緩沖床,不傷膠帶;維修更換省力、簡單、速度快,尤其是運(yùn)行阻力比緩沖床減小很多。

  節(jié)電皮帶機(jī)的核心:1、真托輥降低皮帶機(jī)的運(yùn)行阻力系數(shù),使運(yùn)行電流降低;2、真托輥的旋轉(zhuǎn)阻力始終不變化,使皮帶機(jī)的運(yùn)行阻力系數(shù)恒定,利用拆分配置功率的方法即可降低50%的驅(qū)動功率,收到顯著的節(jié)電效果。

  另外,安裝調(diào)試也是降低皮帶機(jī)運(yùn)行阻力系數(shù),達(dá)到節(jié)電的基礎(chǔ):安裝調(diào)試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)到位,即可去掉皮帶機(jī)中的前傾支架,讓調(diào)心支架也處在不調(diào)心狀態(tài)(膠帶不跑偏,調(diào)心支架不調(diào)心),大幅降低皮帶機(jī)運(yùn)行阻力。

  再者,相關(guān)輔助的技術(shù)也不可忽視:專利產(chǎn)品《托輥膠帶清掃器》(專利號:200920223505.9)可減小皮帶機(jī)的多項(xiàng)阻力:1、既能夠?qū)⒛z帶上粘附的物料徹底振打清掃干凈,阻力又很小,將頭部刮板清掃器與膠帶之間調(diào)整到輕微接觸即可,有效減小膠帶阻力;2、膠帶清掃干凈后,反轉(zhuǎn)膠帶的機(jī)構(gòu)即可取消,不但省掉膠帶反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的投資成本,還去掉了膠帶反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)造成的阻力;3、消除托輥和膠帶粘料跑偏時造成的阻力。

  皮帶機(jī)看起來很簡單,由于其中很多復(fù)雜系數(shù)都不能和汽車一樣實(shí)現(xiàn)在線的標(biāo)準(zhǔn)化復(fù)制生產(chǎn),因此做好每一條皮帶機(jī)良好節(jié)電效果的確不是一件很容易的事情!

  北京雨潤華科技開發(fā)有限公司依托真托輥,在國內(nèi)外率先提出了皮帶機(jī)節(jié)電的理念。配套北京雨潤華科技開發(fā)有限公司真托輥的皮帶機(jī),實(shí)施拆分功率方法后,正常運(yùn)行情況下,電機(jī)2是不會啟動的,節(jié)電效果顯著穩(wěn)定。一旦電機(jī)2啟動報警,操作人員很容易判斷出是異常故障,及時檢查處理,避免最大事故的發(fā)生,最大限度減少經(jīng)濟(jì)損失。特別是,減小膠帶強(qiáng)度、延長膠帶、驅(qū)動滾筒、減速機(jī)、電動機(jī)和電器、托輥支架等部件壽命;免除經(jīng)常維修;避免故障停機(jī);降低噪音、勞動強(qiáng)度和矽肺危害;提高系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和產(chǎn)能利用率(如系統(tǒng)中的破碎機(jī)等),實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)系統(tǒng)節(jié)能降耗、低碳高效和可持續(xù)發(fā)展良性循環(huán)鏈,潛在的綜合經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)大于看得見的節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益。

  節(jié)電皮帶機(jī)的節(jié)電效果,2年內(nèi)節(jié)省的電費(fèi)即可將托輥費(fèi)用沖零。由雨潤華公司設(shè)計、生產(chǎn)、安裝調(diào)試的節(jié)電皮帶機(jī),整機(jī)質(zhì)保期5年,托輥質(zhì)保期10年;節(jié)電改造的皮帶機(jī),托輥質(zhì)保期5年,為皮帶機(jī)用戶節(jié)電以外創(chuàng)造更多更大的附加價值。

  節(jié)電皮帶機(jī)是在我們中國誕生的,是北京雨潤華公司研發(fā)成功的。我們愿與廣大從事皮帶機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)和使用的工程技術(shù)人員合作,再接再厲,共同探討,持續(xù)改進(jìn),讓皮帶機(jī)從簡單的中國制造跨越科技的中國創(chuàng)造,提高中國皮帶機(jī)的國際競爭能力,為我國節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,為中華民族實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新型強(qiáng)國的偉大復(fù)興做貢獻(xiàn)!

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