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[摘 要]改革开放以来，我国在短短的三十多年时间里实现了工业发展大踏步前进，快步进入了世界工业大国行列，更是凭借大规模的加工制造业一举赢得了“世界工厂”的美誉，也成为了仅次于世界头号强国美国的第二大经济体。我们能在如此短的时间里超过了世界其他发达国家几百年的积累，取得的巨大成就值得每一个中华儿女骄傲。但是，虽我们也应该看到我国的工业发展仍存在较多的高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率的粗放式经济增长方式。据国家发改委宏观经济研究院能源研究所提供资料：以单位GDP能耗计算，每百万美元能耗，比目前世界的平均水平高2.2倍（03年为4倍），比美国、欧盟、日本分别高2.3倍、4.5倍、8倍（03年为14倍）。为完成我国提出的绿色发展、能源可持续发展等战略贡献出微薄的力量。本文主要通过讲解工业常用皮带输送机电耗综合节能分析，藉此文向广大的中国工业界传达出一个微弱的信息，希望我国的工业发展能够由大变强，最终立足于世界工业强国之列。
[关键词]电气 皮带输送机 电耗 节能 设计
中图分类号：TD45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0357-01
1.1 电机选型方面：不能出现“大马拉小车”的情况，更不能出现“小马拉大车”的情况。小了就不能满足正常生产的需要，不在本文探讨范围之内。而第一种情况会造成能源的无端浪费，经测试，皮带输送机在空载时的功耗为额定功耗的40%～50%，这部分功率消耗在皮带机托辊的摩擦、线圈的阻抗和机械部分的摩擦等上面，电机选型越大，可能造成的损耗就越大。
1.2 减少输送高差、缩短输送距离及减少中间环节：
1.2.1 高度越高输送过程的设计空间越大，但是却在很大程度上造成了能源不必要的浪费，在充分考虑物料动态安息角的情况下，尽可能压缩物料总体的提升高度。
根据势能公式可知：Ep=mgh（1）高度（h）在很大程度上影响系统电力的消耗。在设计过程中也要充分利用场地的地理高度差来进行设计，使物料输送在该区域总体上保持“高进低出”，也可以在很大程度上减少物料提升高度（h），进而一劳永逸的减少电力能源的消耗；
1.2.2 输送距离越长，在布局上留下了更为广阔的空间，使工厂的布置也更加容易，但是冗余的距离能够带来非常大的电能损耗。因此，在设计时应在充分考虑工艺及布局需要的同时，尽可能减少皮带输送机的输送距离；
根据公式可知：F=uN （2）和W=FS （3）
在皮带输送机电机功率消耗方面，除了物料在克服重力时产生的能量消耗，电能消耗主要在克服皮带机机体内壁的摩擦消耗能量上，在摩擦力一定的情况下，能量消耗又与输送距离（S）成正比，所带来的能耗降低将显而易见；
1.2.3 中间环节的减少对于节能降耗的作用很难确定，因为整个过程过于复杂，目前还没有任何一个公式能够准确的计算其带来的确切数据。但是就如能量的转化利用，每经过一道转换环节就会损耗一部分一样，由轴承摩擦产生的功率损耗分两个部分，一部分是由于轴承自身摩擦在螺旋体自重作用下产生的功率损耗，另一部分是皮带输送机在工作时由于承受载荷在轴承上产生的功率损耗，还有物料颗粒间存在各种作用力，皮帶输送过程中，物料在皮带输送机内运动，颗粒间的相互作用必然消耗一部分功率。由于物料颗粒处于内外不同的螺旋线上，各颗粒的运动速度和方向在同一时间点不同，由此造成颗粒间的相互碰撞和摩擦将产生能量消耗。皮带输送机输送过程中，物料整体将转过一个角度，当转过的角度过大时，上层的物料可能发生倒塌或沿物料表面下滑，特别是充填率大于0.5时，倒塌的物料会越过螺旋轴落到下一个螺旋内，这种现象重复发生，也将消耗部分功率等等。总之，减少中间环节对于节能降耗本身带来的影响不容小觑。
1.3 对系统进行无功补偿：电网中的主要电力负荷如交流电动机、变压器等，大部分属于电感性负荷，在运行过程中，这些设备需要电源提供相应的无功功率才能正常运行。相应在皮带输送机系统中的电动机、变压器等，也属于感性负荷，投入运行时需向其提供相应的无功功率。我们需要在电网中安装无功补偿设备，减少电网电源向感性负荷提供的无功功率，从而可以降低电网因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。无功补偿对节能降耗带来的效果非常显著，为企业节省电费开支、提高设备的利用率、降低系统的能耗、改善电压质量以及还可以增加变压器的容量。根据公式可知：P=U I cosφ （4）功率因数（cosφ）的高低，对于电气设备的利用率、电能消耗等问题都起到非常关键的作用。可见，系统中消耗的功率P，不但与电压（U）与电流（I）的大小有关，还与功率因数（cosφ）有关。
1.4 输电线路损耗方面的因素：长期以来，在一般工业企业当中，供电电压一般为380V电压及220V两种，低压输电线路的电能损失在很多企业往往被忽视。在高压输配电系统当中，因为高压输电线路很长，设计人员更加重视，低压输电线路的截面，一般根据导体发热允许的载流量和允许的电压降等因素进行选择，允许电压偏差的值一般为额定电压的±5%。假设线路首端（变电所低压母线处）的电压为220V，线路末端（用电设备处的电压偏差为额定电压的-5%时）的电压可以为199V。各截面全塑电缆电阻与电抗的关系如下表：
各截面全塑电缆电阻/电抗关系表： （表-1）
由上表可以看出，在工矿企业的低压配电系统中，低压输电线路（特别是小截面的输电线路）的电阻在阻抗中的占比是非常大的。线路中的有功和无功电流都会在线路电阻上造成严重损失。线路中的电能损失一般为用电设备总额度功率的5%～8%，占变配电系统电能损失的比例较大。
1.5 除了考虑上述几个主要因素外，设计时还应考虑皮带输送机的运行模式及输送方式等对节能降耗也能起到较为明显的作用。比如：如果在需要快速装填的情况下，皮带输送机就必须大型化、快速化设计；而如果属于连续性供料工艺，应尽可能使皮带输送机的设计小型化、分散化，对于速度则主要依据工艺的实际需求进行适当调整。在国内大多数工矿企业，皮带输送机的设计并不合理。在很多生产车间、现场，我们经常会看到很多的皮带输送机一直处于一直空转状态，据不完全统计，大多数企业的皮带输送机在运行过程中的空转率可以达到30%～50%，由此带来了非常大的电力能源消耗，如目前长距离带式输送机电动机的驱动方式是无论堆、取料机在堆场的远端或近端作业，电动机都全部投人运行，耗电量很大。堆、取料机在堆场的远端作业时，电动机的效率较高，而在近端作业时，效率则较低，出现大马拉小车的现象，造成极大的能源浪费。
结论：本文以“窥一斑而知全豹”的精神，纵观我国各工业企业，人为加强设计阶段的作用不仅仅会体现在对电力能源的节能降耗上，还会大量减少建设期的资金投入，降低项目成本。也会为后期投产减少能源浪费，节省开支起到非常重要的影响。节能降耗已经作为我国提出的长期发展的重要目标，每一个中国企业应做好自己，为完成这一宏伟目标而努力奋斗。
参考文献
[1] 周大地，郁聪，朱跃中.我国节能现状与“十一五”节能重点.国家发展和改革委员会宏观经济研究院能源研究所，人民网/人民日报/中国经济时报。
[2] 谢文宁.长距离带式输送机运行节能设计研究[J].自主创新-实现物流工程的持续与科学发展 第八届物流工程学术年会论文集（电子版），2008（279）.
[3] 周文勇.低压输电线路电能损失的严重性与应对措施分析[J].科技与生活，2012（10）.
[关键词]电气 皮带输送机 电耗 节能 设计
中图分类号：TD45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0357-01
1.1 电机选型方面：不能出现“大马拉小车”的情况，更不能出现“小马拉大车”的情况。小了就不能满足正常生产的需要，不在本文探讨范围之内。而第一种情况会造成能源的无端浪费，经测试，皮带输送机在空载时的功耗为额定功耗的40%～50%，这部分功率消耗在皮带机托辊的摩擦、线圈的阻抗和机械部分的摩擦等上面，电机选型越大，可能造成的损耗就越大。
1.2 减少输送高差、缩短输送距离及减少中间环节：
1.2.1 高度越高输送过程的设计空间越大，但是却在很大程度上造成了能源不必要的浪费，在充分考虑物料动态安息角的情况下，尽可能压缩物料总体的提升高度。
根据势能公式可知：Ep=mgh（1）高度（h）在很大程度上影响系统电力的消耗。在设计过程中也要充分利用场地的地理高度差来进行设计，使物料输送在该区域总体上保持“高进低出”，也可以在很大程度上减少物料提升高度（h），进而一劳永逸的减少电力能源的消耗；
1.2.2 输送距离越长，在布局上留下了更为广阔的空间，使工厂的布置也更加容易，但是冗余的距离能够带来非常大的电能损耗。因此，在设计时应在充分考虑工艺及布局需要的同时，尽可能减少皮带输送机的输送距离；
根据公式可知：F=uN （2）和W=FS （3）
在皮带输送机电机功率消耗方面，除了物料在克服重力时产生的能量消耗，电能消耗主要在克服皮带机机体内壁的摩擦消耗能量上，在摩擦力一定的情况下，能量消耗又与输送距离（S）成正比，所带来的能耗降低将显而易见；
1.2.3 中间环节的减少对于节能降耗的作用很难确定，因为整个过程过于复杂，目前还没有任何一个公式能够准确的计算其带来的确切数据。但是就如能量的转化利用，每经过一道转换环节就会损耗一部分一样，由轴承摩擦产生的功率损耗分两个部分，一部分是由于轴承自身摩擦在螺旋体自重作用下产生的功率损耗，另一部分是皮带输送机在工作时由于承受载荷在轴承上产生的功率损耗，还有物料颗粒间存在各种作用力，皮帶输送过程中，物料在皮带输送机内运动，颗粒间的相互作用必然消耗一部分功率。由于物料颗粒处于内外不同的螺旋线上，各颗粒的运动速度和方向在同一时间点不同，由此造成颗粒间的相互碰撞和摩擦将产生能量消耗。皮带输送机输送过程中，物料整体将转过一个角度，当转过的角度过大时，上层的物料可能发生倒塌或沿物料表面下滑，特别是充填率大于0.5时，倒塌的物料会越过螺旋轴落到下一个螺旋内，这种现象重复发生，也将消耗部分功率等等。总之，减少中间环节对于节能降耗本身带来的影响不容小觑。
1.3 对系统进行无功补偿：电网中的主要电力负荷如交流电动机、变压器等，大部分属于电感性负荷，在运行过程中，这些设备需要电源提供相应的无功功率才能正常运行。相应在皮带输送机系统中的电动机、变压器等，也属于感性负荷，投入运行时需向其提供相应的无功功率。我们需要在电网中安装无功补偿设备，减少电网电源向感性负荷提供的无功功率，从而可以降低电网因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。无功补偿对节能降耗带来的效果非常显著，为企业节省电费开支、提高设备的利用率、降低系统的能耗、改善电压质量以及还可以增加变压器的容量。根据公式可知：P=U I cosφ （4）功率因数（cosφ）的高低，对于电气设备的利用率、电能消耗等问题都起到非常关键的作用。可见，系统中消耗的功率P，不但与电压（U）与电流（I）的大小有关，还与功率因数（cosφ）有关。
1.4 输电线路损耗方面的因素：长期以来，在一般工业企业当中，供电电压一般为380V电压及220V两种，低压输电线路的电能损失在很多企业往往被忽视。在高压输配电系统当中，因为高压输电线路很长，设计人员更加重视，低压输电线路的截面，一般根据导体发热允许的载流量和允许的电压降等因素进行选择，允许电压偏差的值一般为额定电压的±5%。假设线路首端（变电所低压母线处）的电压为220V，线路末端（用电设备处的电压偏差为额定电压的-5%时）的电压可以为199V。各截面全塑电缆电阻与电抗的关系如下表：
各截面全塑电缆电阻/电抗关系表： （表-1）
由上表可以看出，在工矿企业的低压配电系统中，低压输电线路（特别是小截面的输电线路）的电阻在阻抗中的占比是非常大的。线路中的有功和无功电流都会在线路电阻上造成严重损失。线路中的电能损失一般为用电设备总额度功率的5%～8%，占变配电系统电能损失的比例较大。
1.5 除了考虑上述几个主要因素外，设计时还应考虑皮带输送机的运行模式及输送方式等对节能降耗也能起到较为明显的作用。比如：如果在需要快速装填的情况下，皮带输送机就必须大型化、快速化设计；而如果属于连续性供料工艺，应尽可能使皮带输送机的设计小型化、分散化，对于速度则主要依据工艺的实际需求进行适当调整。在国内大多数工矿企业，皮带输送机的设计并不合理。在很多生产车间、现场，我们经常会看到很多的皮带输送机一直处于一直空转状态，据不完全统计，大多数企业的皮带输送机在运行过程中的空转率可以达到30%～50%，由此带来了非常大的电力能源消耗，如目前长距离带式输送机电动机的驱动方式是无论堆、取料机在堆场的远端或近端作业，电动机都全部投人运行，耗电量很大。堆、取料机在堆场的远端作业时，电动机的效率较高，而在近端作业时，效率则较低，出现大马拉小车的现象，造成极大的能源浪费。
结论：本文以“窥一斑而知全豹”的精神，纵观我国各工业企业，人为加强设计阶段的作用不仅仅会体现在对电力能源的节能降耗上，还会大量减少建设期的资金投入，降低项目成本。也会为后期投产减少能源浪费，节省开支起到非常重要的影响。节能降耗已经作为我国提出的长期发展的重要目标，每一个中国企业应做好自己，为完成这一宏伟目标而努力奋斗。
参考文献
[1] 周大地，郁聪，朱跃中.我国节能现状与“十一五”节能重点.国家发展和改革委员会宏观经济研究院能源研究所，人民网/人民日报/中国经济时报。
[2] 谢文宁.长距离带式输送机运行节能设计研究[J].自主创新-实现物流工程的持续与科学发展 第八届物流工程学术年会论文集（电子版），2008（279）.
[3] 周文勇.低压输电线路电能损失的严重性与应对措施分析[J].科技与生活，2012（10）.