連續(xù)輸送技術及裝備的發(fā)展

文 / 孟文俊 采 編 / 高 源

一、連續(xù)輸送技術及裝備的發(fā)展方向

連續(xù)輸送技術及裝備正在向著定制化（個性化）、智能化、模塊化、集成化、系統(tǒng)化、成套化、安全可靠、預測運維等方向發(fā)展，而智能化是包括連續(xù)輸送技術及裝備在內的機械裝備及其系統(tǒng)目前的主要發(fā)展方向。智能化的目的表現(xiàn)在柔性、高效、節(jié)能、環(huán)保等方面，而這些均可用“綠色”來描述。綠色的結果可歸結為適應性強、結構緊湊、輕量化、成本低、能量體積比大、低碳等等方面，是連續(xù)輸送技術及裝備當前到今后一段時間內響應國家碳中和、碳達峰目標的重要舉措，同時，還要不斷創(chuàng)新挖潛，向零碳乃至負碳方向努力。

露天礦采用重載自卸卡車輸送剝離物和煤炭等物料（見圖1），道路、車輛、人員費用昂貴，采用大運量帶式輸送機（見圖2）是一個一直在探討的替代方案，不僅可大幅提高生產(chǎn)效率，而且可節(jié)約投資和運營成本。但是，帶式輸送機一旦發(fā)生故障，生產(chǎn)就會受到極大影響。因此，裝備的狀態(tài)監(jiān)控是十分必要的，是生產(chǎn)順利進行的保證。

圖2 露天礦采用大運量帶式輸送機輸送物料

二、基于數(shù)字孿生的連續(xù)輸送機械預測維護

提高盈利能力是開發(fā)和運行復雜機器、裝備及其系統(tǒng)的基本目標之一?，F(xiàn)在，基于數(shù)據(jù)的新方法（大數(shù)據(jù)、機器學習）實現(xiàn)了一定程度的智能服務（如預測性維護），避免了計劃外停機、降低了運營和維護成本，是實現(xiàn)盈利能力提高的新途徑。

目前面臨的挑戰(zhàn)是，如何將基于數(shù)據(jù)的方法與來自實際的專家知識結合起來，將測量數(shù)據(jù)與出現(xiàn)缺陷或問題的原因對應起來，并將其共享到其他相關系統(tǒng)。只有這樣，基于數(shù)據(jù)的模式識別才能獲得成功。

將連續(xù)輸送機械系統(tǒng)模型通用化，實現(xiàn)模型的自動創(chuàng)建。利用各種輸送機模型庫，能實現(xiàn)連續(xù)輸送機械系統(tǒng)的普適化。

圖3顯示了一種輸送機的仿真模型，輸送量由真實測量數(shù)據(jù)生成，表征了輸送機負載的變化過程。

圖3 一種輸送機的仿真模型

數(shù)據(jù)的一致性是衡量數(shù)字孿生質量和可靠性的非常重要的標準。從一個正在運行的輸送系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，并將真實測量值與模擬數(shù)據(jù)進行比較，可以獲得模擬和測量數(shù)據(jù)之間的對應關系（見圖4）。

圖4 數(shù)字孿生數(shù)據(jù)的一致性

如何開發(fā)、測試和評估一個新的仿真模型？這是將虛擬與現(xiàn)實結合起來的關鍵，要絕對杜絕復雜且不切實際的模型！這也對測量技術提出了更高的要求。

圖5 數(shù)字孿生仿真模型的建立

三、零碳、負碳

帶式輸送機能量反饋的工作原理是將帶式輸送機下運時的電機負功率狀態(tài)所產(chǎn)生的電能，經(jīng)過逆變、整流、濾波等處理之后，直接回饋電網(wǎng)，或者經(jīng)過變流之后儲存起來。兩臺輸送量800 t/h、電機功率110 kW的下運帶式輸送機使用此系統(tǒng)之后，每年可產(chǎn)生綜合收益1 150 848元，與投入557 586元相比，當年即可收回成本，并額外產(chǎn)生1 150 848-557 586=593 262元的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)自成體系，僅在初始狀態(tài)需要給儲能裝置進行充電，之后就再無需供電；而且只要帶式輸送機運行，就會源源不斷地發(fā)電，產(chǎn)生效益。

正值能源革命轟轟烈烈展開，下運帶式輸送機能量反饋相當于抽水蓄能電站，但不需要抽水耗能，又能完成物料的下運需求，下運與發(fā)電一舉兩得，不僅實現(xiàn)零碳，而且達到負碳，是向雙碳目標邁進的典型舉措。