连续输送技术及装备的发展

文 / 孟文俊 采 编 / 高 源

一、连续输送技术及装备的发展方向

连续输送技术及装备正在向着定制化（个性化）、智能化、模块化、集成化、系统化、成套化、安全可靠、预测运维等方向发展，而智能化是包括连续输送技术及装备在内的机械装备及其系统目前的主要发展方向。智能化的目的表现在柔性、高效、节能、环保等方面，而这些均可用“绿色”来描述。绿色的结果可归结为适应性强、结构紧凑、轻量化、成本低、能量体积比大、低碳等等方面，是连续输送技术及装备当前到今后一段时间内响应国家碳中和、碳达峰目标的重要举措，同时，还要不断创新挖潜，向零碳乃至负碳方向努力。

露天矿采用重载自卸卡车输送剥离物和煤炭等物料（见图1），道路、车辆、人员费用昂贵，采用大运量带式输送机（见图2）是一个一直在探讨的替代方案，不仅可大幅提高生产效率，而且可节约投资和运营成本。但是，带式输送机一旦发生故障，生产就会受到极大影响。因此，装备的状态监控是十分必要的，是生产顺利进行的保证。

图2 露天矿采用大运量带式输送机输送物料

二、基于数字孪生的连续输送机械预测维护

提高盈利能力是开发和运行复杂机器、装备及其系统的基本目标之一。现在，基于数据的新方法（大数据、机器学习）实现了一定程度的智能服务（如预测性维护），避免了计划外停机、降低了运营和维护成本，是实现盈利能力提高的新途径。

目前面临的挑战是，如何将基于数据的方法与来自实际的专家知识结合起来，将测量数据与出现缺陷或问题的原因对应起来，并将其共享到其他相关系统。只有这样，基于数据的模式识别才能获得成功。

将连续输送机械系统模型通用化，实现模型的自动创建。利用各种输送机模型库，能实现连续输送机械系统的普适化。

图3显示了一种输送机的仿真模型，输送量由真实测量数据生成，表征了输送机负载的变化过程。

图3 一种输送机的仿真模型

数据的一致性是衡量数字孪生质量和可靠性的非常重要的标准。从一个正在运行的输送系统中获取数据，并将真实测量值与模拟数据进行比较，可以获得模拟和测量数据之间的对应关系（见图4）。

图4 数字孪生数据的一致性

如何开发、测试和评估一个新的仿真模型？这是将虚拟与现实结合起来的关键，要绝对杜绝复杂且不切实际的模型！这也对测量技术提出了更高的要求。

图5 数字孪生仿真模型的建立

三、零碳、负碳

带式输送机能量反馈的工作原理是将带式输送机下运时的电机负功率状态所产生的电能，经过逆变、整流、滤波等处理之后，直接回馈电网，或者经过变流之后储存起来。两台输送量800 t/h、电机功率110 kW的下运带式输送机使用此系统之后，每年可产生综合收益1 150 848元，与投入557 586元相比，当年即可收回成本，并额外产生1 150 848-557 586=593 262元的经济效益。该系统自成体系，仅在初始状态需要给储能装置进行充电，之后就再无需供电；而且只要带式输送机运行，就会源源不断地发电，产生效益。

正值能源革命轰轰烈烈展开，下运带式输送机能量反馈相当于抽水蓄能电站，但不需要抽水耗能，又能完成物料的下运需求，下运与发电一举两得，不仅实现零碳，而且达到负碳，是向双碳目标迈进的典型举措。