节电皮带机—中国的发明创造

　　皮带机在世界范围的应用发展已有100多年的历史，我国加入WTO至今，皮带机的设计制造技术也得到了较快的发展。但是，国内外皮带机“大马拉小车”的难题始终得不到解决，造成电能的严重浪费。

　　随着能源危机的不断加剧，国家乃至世界加强节能减排，实现低碳经济可持续发展目标的任务更加艰巨，实现皮带机的节电、可靠、安全、高效输送运行，不仅是企业效益的需求，也是社会宏观发展的要求，更是皮带机设计生产企业义不容辞的责任！

　　皮带机不节能的原因比较多，但主要原因还是托辊不好“惹的祸”！传统托辊制造精度波动曲线大，以及迷宫式密封腔中填加的润滑脂，造成旋转阻力比较大；尤其是密封效果差，轴承被淋水或粉尘污染的时间是不可预测的，托辊轴承污染后，与胶带之间正常的滚动摩擦变为异常的滑动摩擦，阻力变得更大，为了保证皮带机的可靠运行，不得不将皮带机的配置功率，设计计算为皮带机实际需要驱动功率的2倍甚至更多，形成“大马拉小车”的现象，造成了电力的大量浪费。

　　北京雨润华科技开发有限公司从1996年-2003年对托辊进行了5次重大技术革命，研制成功制造精度高，旋转阻力小（比国家标准降低1倍多）；密封性能好，轴承不污染损坏；管体防腐耐磨的真托辊。获得国家发明专利：《带式输送机械托辊》（发明专利号：02115632.8）；《一种托辊》（发明专利号：200910064235.6），该项专利已申报美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚、巴西国际专利。

　　通过持续16年对托辊乃至皮带机的研发实践，雨润华公司又研制出节电皮带机的方法：《一种机械设备的功率提供装置和减小机械设备的配置功率的方法》（发明专利申请号：201110200274.1）。在保证皮带机安全可靠、节电高效运行的前提下，实现降低50%配置功率的节电效果，率先攻克了皮带机节电的世界难关。

　　配套雨润华公司托辊即可以将皮带机的配置功率降低50%左右。但是，传统皮带机设计和使用思维定式已经习以为常，降低一倍功率都存在很大的顾虑，惟恐影响皮带机的正常输送运行。因此我们又研制出拆分配置功率的方法，既保证皮带机安全可靠的运行，又实现降低50%配置功率的节电效果。

　　一、拆分皮带机配置功率的方法：

　　传统皮带机的配置功率是实际需要驱动功率的2倍以上，在皮带机阻力没有增大时，大部分功率被浪费掉；但若减小到实际功率，当不可预测的阻力增大时，又会造成电动机超负荷工作而损坏，对生产造成严重影响。拆分配置功率的方法彻底解决了这一相互矛盾。如图所示，图中：

　　1、驱动功率提供装置                  2、储备功率提供装置

　　3、机械设备                          4、连接器

　　5、结合装置                          6、控制箱

　　7、驱动功率电流表                    8、电流监控装置

　　9、报警装置                        10、储备功率电流表

　　11、电器仪表箱

　　在上图中，将计算出来的配置功率拆分为驱动功率提供装置（以下简称电机）1和储备功率提供装置（以下简称电机）2两部分，电机1设计为皮带机实际需要功率的1.2-1.5倍，可以单独用作皮带机正常运转时的驱动；电机2与电机1之间用结合装置5连接；中间设有电流监控装置8，其作用是，在电机1的电流达到设定的极限值时，可以自动启动电机2，反之，自动断开电机2；报警装置9与电机2连接，驱动功率电流表7和储备功率电流表10分别用作监控电机1和电机2；3是皮带机；4是连接器（联轴器、减速机）。工作原理是：1、当需要启动皮带机时，开启闭合开关接通电源，电机1和电机2同时工作，共同将皮带机启动（通过联轴器、减速机4，驱动皮带机3运转）。当皮带机达到正常转速后，电机1的电流恢复到设定极限值内，电流监控装置8自动断开电机2的电源，由电机1单独驱动皮带机运行，实现节电的效果；当皮带机出现不可预测的阻力增大时，电机1的电流即会上升，当达到设定的极限值时，电流监控装置8重新自动接通电机2的电源，启动电机2与电机1共同驱动皮带机，保证可靠运行。但同时发出报警信号，警示操作人员，皮带机阻力增大，出现了潜在故障，及时检查维修，避免重大事故发生。

　　下面以北京雨润华公司2010年12月中标甘肃祁连山集团永登水泥公司的一条皮带机为例，该条皮带机长度 162.278米，宽度0.8米，带速1.6米，运量250吨/小时，角度：0，输送水泥。天津水泥设计院按照传统托辊性能和经验以及国家标准设计配置功率30千瓦，配套北京雨润华公司托辊后，经计算更换为18.5千瓦即可满足皮带机正常运行，后经永登水泥公司同意，更换为22千瓦。

　　该条皮带机从2011年3月22日投入正常使用。6月27日进行了电流检测，空载电流16.9-17.6A；满载电流18.1-19.2A，实际驱动功率小于10千瓦，说明配置功率15千瓦即可以满足该条皮带机的正常运行，比传统经验和标准设计降低配置功率50%。如果按照拆分配置功率的方法，即可以采取两种组合方法：1、将电机1设定为11千瓦、电机2设定为7.5千瓦；2、将电机1设定为15千瓦、电机2设定为5.5千瓦。按照上述的工作原理，既能够收到皮带机在不可预测的阻力没有增大运行时的显着节电效果，又能够保证在不可预测阻力增大后的可靠运行，尤其是同时发出的报警信号，警示操作人员出现潜在的早期故障，及时进行检查排除，避免重大事故的发生。

　　原有的皮带机全部更换雨润华公司托辊后节电效果对比案例：

　　2011年初，在冀东水泥集团三七水泥厂一条长度190米，带宽1.2米，3401-1号原料皮带机上，进行全部更换托辊改造，与同样的但没有更换托辊改造的3401-2皮带机进行数据对比试验。结果是实际运行功率下降约10KW，吨石灰石耗电下降约0.01KWh/t，（经计算大约1.5年，节省的电费将托辊费用冲零）。如果采用拆分配置功率的方法，节电效果将更加显着。

　　2009年在内蒙古乌兰水泥改造的长度1200米、宽度0.8米的皮带机，驱动功率220KW，托辊更换前电流为390-430（A），更换后为360-380（A），平均降低电流40-50（A）；

　　在山西潞宝集团焦化厂的一条长度200米、宽度1.4米、角度14?、运量300吨/小时、带速1.32米/秒的皮带机上，驱动功率75KW，托辊更换前A、B、C三项电流分别为53、56、48（A），更换后为A、B、C三项电流分别为44、49、40（A），平均降低电流8（A）；

　　在河南孟电水泥的皮带机上，驱动功率45KW，托辊更换前电流为40（A），更换后为28（A），平均降低电流12（A）。孟电水泥设备部长张新利还风趣的说，北京雨润华公司的托辊没有噪音，好像"哑巴托辊"。

　　综上所述，皮带机节电的关键，是基于托辊旋转阻力小并且始终不变化、降低皮带机运行阻力系数的基础之上的。否则，配置功率拆分就没有实质的节电意义。因此，有必要将雨润华公司真托辊的核心技术做一介绍。

　　真正长寿命的真托辊，必须同时具有三个核心特点：1、新的密封结构，迷宫式腔中添加少许润滑脂，对旋转阻力影响极小，即可保证淋水和粉尘不污染托辊轴承，轴承长期在良好润滑的状态下运转，正常使用寿命达到15万小时； 2、托辊两端轴承位置不同轴度≤0.05mm（托辊制造精度高也是保证轴承寿命的关键条件之一），密封腔中没有润滑脂的粘度阻力，旋转阻力平均≤1N（比国家标准低1倍以上），外圆径向圆跳动≤0.3毫米；3、托辊管体的防腐耐磨。北京雨润华公司很好的解决了托辊管体防腐和耐磨的难题：方法一、将报废的汽车轮胎橡胶，不改变性能包裹在托辊钢管上作为防腐耐磨材料；方法二、采用纯超高分子量聚乙烯托辊管体，不但防腐耐磨性能非常突出，还具有多种突出的综合特点：重量轻、搬运轻便、安装省力、转动惯量小、阻力小、不怕金属带扣冲击、耐低温（-50℃）、低噪音、不易粘料、保护胶带、防偷盗、碰撞无火花等，还可以实现阻燃抗静电，节电效果更加显着（预计3年左右，将会取代85%以上钢管托辊）。还值得提出的是，超高分子量聚乙烯托辊由于加工难度特别大，因此没有人收购，防盗的突出特点有显着的间接节电效果。

　　还有，缓冲托辊取代缓冲床，也是减小皮带机运行阻力系数的关键一环。

　　由于传统缓冲托辊的密封性能差，轴承极容易污染造成皮带机运行阻力系数增大。无奈之下，从国外引进了价格昂贵的缓冲床，岂不知缓冲床不仅价格昂贵，缓冲条没有弹性，缓冲效果差，料块冲击损伤和磨损胶带；维修更换麻烦，增加劳动强度，影响输送效率，尤其它与胶带之间是滑动摩擦，造成皮带机的运行阻力系数增大。

　　北京雨润华公司的汽车轮胎橡胶缓冲真托辊，价格仅是缓冲床的1/3，使用寿命却比缓冲床延长3倍！缓冲性能远高于缓冲床，不伤胶带；维修更换省力、简单、速度快，尤其是运行阻力比缓冲床减小很多。

　　节电皮带机的核心：1、真托辊降低皮带机的运行阻力系数，使运行电流降低；2、真托辊的旋转阻力始终不变化，使皮带机的运行阻力系数恒定，利用拆分配置功率的方法即可降低50%的驱动功率，收到显着的节电效果。

　　另外，安装调试也是降低皮带机运行阻力系数，达到节电的基础：安装调试的实践经验技术到位，即可去掉皮带机中的前倾支架，让调心支架也处在不调心状态（胶带不跑偏，调心支架不调心），大幅降低皮带机运行阻力。

　　再者，相关辅助的技术也不可忽视：专利产品《托辊胶带清扫器》（专利号：200920223505.9）可减小皮带机的多项阻力：1、既能够将胶带上粘附的物料彻底振打清扫干净，阻力又很小，将头部刮板清扫器与胶带之间调整到轻微接触即可，有效减小胶带阻力；2、胶带清扫干净后，反转胶带的机构即可取消，不但省掉胶带反转机构的投资成本，还去掉了胶带反转机构造成的阻力；3、消除托辊和胶带粘料跑偏时造成的阻力。

　　皮带机看起来很简单，由于其中很多复杂系数都不能和汽车一样实现在线的标准化复制生产，因此做好每一条皮带机良好节电效果的确不是一件很容易的事情！

　　北京雨润华科技开发有限公司依托真托辊，在国内外率先提出了皮带机节电的理念。配套北京雨润华科技开发有限公司真托辊的皮带机，实施拆分功率方法后，正常运行情况下，电机2是不会启动的，节电效果显着稳定。一旦电机2启动报警，操作人员很容易判断出是异常故障，及时检查处理，避免最大事故的发生，最大限度减少经济损失。特别是，减小胶带强度、延长胶带、驱动滚筒、减速机、电动机和电器、托辊支架等部件寿命；免除经常维修；避免故障停机；降低噪音、劳动强度和矽肺危害；提高系统的设备运转率和产能利用率（如系统中的破碎机等），实现皮带机系统节能降耗、低碳高效和可持续发展良性循环链，潜在的综合经济效益要远大于看得见的节电经济效益。

　　节电皮带机的节电效果，2年内节省的电费即可将托辊费用冲零。由雨润华公司设计、生产、安装调试的节电皮带机，整机质保期5年，托辊质保期10年；节电改造的皮带机，托辊质保期5年，为皮带机用户节电以外创造更多更大的附加价值。

　　节电皮带机是在我们中国诞生的，是北京雨润华公司研发成功的。我们愿与广大从事皮带机设计、生产和使用的工程技术人员合作，再接再厉，共同探讨，持续改进，让皮带机从简单的中国制造跨越科技的中国创造，提高中国皮带机的国际竞争能力，为我国节能减排、低碳经济可持续发展，为中华民族实现科技创新型强国的伟大复兴做贡献！