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(jì)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(huì)宏觀發(fā)展的要求，更是皮帶機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)間是不可預(yù)測(cè)的，托輥軸承污染后，與膠帶之間正常的滾動(dòng)摩擦變?yōu)楫惓５幕瑒?dòng)摩擦，阻力變得更大，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(jì)計(jì)算為皮帶機(jī)實(shí)際需要驅(qū)動(dòng)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(duì)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(hào)：02115632.8）；《一種托輥》（發(fā)明專利號(hào)：200910064235.6），該項(xiàng)專利已申報(bào)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(duì)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(qǐng)?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(jì)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(dòng)功率的2倍以上，在皮帶機(jī)阻力沒有增大時(shí)，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(cè)的阻力增大時(shí)，又會(huì)造成電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作而損壞，對(duì)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(dòng)功率提供裝置                  2、儲(chǔ)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(dòng)功率電流表                    8、電流監(jiān)控裝置

　　9、報(bào)警裝置                        10、儲(chǔ)備功率電流表

　　11、電器儀表箱

　　在上圖中，將計(jì)算出來的配置功率拆分為驅(qū)動(dòng)功率提供裝置（以下簡(jiǎn)稱電機(jī)）1和儲(chǔ)備功率提供裝置（以下簡(jiǎn)稱電機(jī)）2兩部分，電機(jī)1設(shè)計(jì)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(shí)的驅(qū)動(dòng)；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(shí)，可以自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)2，反之，自動(dòng)斷開電機(jī)2；報(bào)警裝置9與電機(jī)2連接，驅(qū)動(dòng)功率電流表7和儲(chǔ)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(dòng)皮帶機(jī)時(shí)，開啟閉合開關(guān)接通電源，電機(jī)1和電機(jī)2同時(shí)工作，共同將皮帶機(jī)啟動(dòng)（通過聯(lián)軸器、減速機(jī)4，驅(qū)動(dòng)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(dòng)斷開電機(jī)2的電源，由電機(jī)1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)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(cè)的阻力增大時(shí)，電機(jī)1的電流即會(huì)上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的極限值時(shí)，電流監(jiān)控裝置8重新自動(dòng)接通電機(jī)2的電源，啟動(dòng)電機(jī)2與電機(jī)1共同驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)，保證可靠運(yùn)行。但同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，警示操作人員，皮帶機(jī)阻力增大，出現(xiàn)了潛在故障，及時(shí)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(shí)，角度：0，輸送水泥。天津水泥設(shè)計(jì)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(jì)配置功率30千瓦，配套北京雨潤華公司托輥后，經(jīng)計(jì)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(cè)，空載電流16.9-17.6A；滿載電流18.1-19.2A，實(shí)際驅(qū)動(dòng)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(jì)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(cè)的阻力沒有增大運(yùn)行時(shí)的顯著節(jié)電效果，又能夠保證在不可預(yù)測(cè)阻力增大后的可靠運(yùn)行，尤其是同時(shí)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，警示操作人員出現(xiàn)潛在的早期故障，及時(shí)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(duì)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(hào)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(duì)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(jì)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(dòng)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(shí)、帶速1.32米/秒的皮帶機(jī)上，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)具有三個(gè)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(duì)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(shí)； 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(dòng)≤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(bào)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(dòng)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(jì)3年左右，將會(huì)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(jià)格昂貴的緩沖床，豈不知緩沖床不僅價(jià)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(dòng)強(qiáng)度，影響輸送效率，尤其它與膠帶之間是滑動(dòng)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(jià)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(jiǎn)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(dòng)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(hào)：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(shí)造成的阻力。

　　皮帶機(jī)看起來很簡(jiǎn)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(huì)啟動(dòng)的，節(jié)電效果顯著穩(wěn)定。一旦電機(jī)2啟動(dòng)報(bào)警，操作人員很容易判斷出是異常故障，及時(shí)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(dòng)滾筒、減速機(jī)、電動(dòng)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(dòng)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(jì)、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(jià)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?cè)概c廣大從事皮帶機(jī)設(shè)計(jì)、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(jiǎn)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(jìng)爭(zhēng)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)！