文 / 孟文俊 采 編 / 高 源

一、連續(xù)輸送技術(shù)及裝備的發(fā)展方向

連續(xù)輸送技術(shù)及裝備正在向著定制化（個(gè)性化）、智能化、模塊化、集成化、系統(tǒng)化、成套化、安全可靠、預(yù)測(cè)運(yùn)維等方向發(fā)展，而智能化是包括連續(xù)輸送技術(shù)及裝備在內(nèi)的機(jī)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(jié)果可歸結(jié)為適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)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(shù)及裝備當(dāng)前到今后一段時(shí)間內(nèi)響應(yīng)國(guó)家碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)的重要舉措，同時(shí)，還要不斷創(chuàng)新挖潛，向零碳乃至負(fù)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(fèi)用昂貴，采用大運(yùn)量帶式輸送機(jī)（見圖2）是一個(gè)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(yùn)營(yíng)成本。但是，帶式輸送機(jī)一旦發(fā)生故障，生產(chǎn)就會(huì)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(jìn)行的保證。

圖2 露天礦采用大運(yùn)量帶式輸送機(jī)輸送物料

二、基于數(shù)字孿生的連續(xù)輸送機(jī)械預(yù)測(cè)維護(hù)

提高盈利能力是開發(fā)和運(yùn)行復(fù)雜機(jī)器、裝備及其系統(tǒng)的基本目標(biāo)之一。現(xiàn)在，基于數(shù)據(jù)的新方法（大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)）實(shí)現(xiàn)了一定程度的智能服務(wù)（如預(yù)測(cè)性維護(hù)），避免了計(jì)劃外停機(jī)、降低了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，是實(shí)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(shí)際的專家知識(shí)結(jié)合起來，將測(cè)量數(shù)據(jù)與出現(xiàn)缺陷或問題的原因?qū)?yīng)起來，并將其共享到其他相關(guān)系統(tǒng)。只有這樣，基于數(shù)據(jù)的模式識(shí)別才能獲得成功。

將連續(xù)輸送機(jī)械系統(tǒng)模型通用化，實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)創(chuàng)建。利用各種輸送機(jī)模型庫，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送機(jī)械系統(tǒng)的普適化。

圖3顯示了一種輸送機(jī)的仿真模型，輸送量由真實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)生成，表征了輸送機(jī)負(fù)載的變化過程。

圖3 一種輸送機(jī)的仿真模型

數(shù)據(jù)的一致性是衡量數(shù)字孿生質(zhì)量和可靠性的非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。從一個(gè)正在運(yùn)行的輸送系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，并將真實(shí)測(cè)量值與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以獲得模擬和測(cè)量數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)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(cè)試和評(píng)估一個(gè)新的仿真模型？這是將虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來的關(guān)鍵，要絕對(duì)杜絕復(fù)雜且不切實(shí)際的模型！這也對(duì)測(cè)量技術(shù)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(fù)碳

帶式輸送機(jī)能量反饋的工作原理是將帶式輸送機(jī)下運(yùn)時(shí)的電機(jī)負(fù)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(chǔ)存起來。兩臺(tái)輸送量800 t/h、電機(jī)功率110 kW的下運(yùn)帶式輸送機(jī)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(dāng)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(jì)效益。該系統(tǒng)自成體系，僅在初始狀態(tài)需要給儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，之后就再無需供電；而且只要帶式輸送機(jī)運(yùn)行，就會(huì)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(yùn)帶式輸送機(jī)能量反饋相當(dāng)于抽水蓄能電站，但不需要抽水耗能，又能完成物料的下運(yùn)需求，下運(yùn)與發(fā)電一舉兩得，不僅實(shí)現(xiàn)零碳，而且達(dá)到負(fù)碳，是向雙碳目標(biāo)邁進(jìn)的典型舉措。