中國電力建設(shè)集團長春發(fā)電設(shè)備有限公司 吉林長春 130033

臂式斗輪堆取料機 (以下簡稱“斗輪機”)是散狀物料的主要裝卸搬運設(shè)備之一。隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展及技術(shù)性能要求的不斷提高，斗輪機的設(shè)計難度和復(fù)雜程度不斷增加。傳統(tǒng)經(jīng)驗類比設(shè)計方法弊端突顯，因此先進的設(shè)計方法和理念逐漸應(yīng)用于斗輪機產(chǎn)品設(shè)計中。對關(guān)鍵技術(shù)的研究逐漸成為斗輪機研究領(lǐng)域的熱點，原有制約斗輪機發(fā)展的一些關(guān)鍵技術(shù)問題不斷被突破，斗輪機關(guān)鍵技術(shù)的研究水平和解決方案代表了當前斗輪機的技術(shù)水平。筆者結(jié)合當前斗輪機技術(shù)發(fā)展狀況，綜述了近年來關(guān)鍵技術(shù)取得的研究進展，探求其現(xiàn)階段的解決方案，希望對斗輪機行業(yè)的健康發(fā)展及技術(shù)深入研究有所幫助。

1 斗輪機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)斗輪機先后經(jīng)歷了小機型自主設(shè)計、整機購進技術(shù)模仿、中外技術(shù)合作、關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)等發(fā)展階段[1]。每經(jīng)歷一次技術(shù)變革，國內(nèi)斗輪機的設(shè)計開發(fā)能力都得到明顯提高。目前我國已經(jīng)躋身于世界大型散料裝卸設(shè)備生產(chǎn)和出口強國之列，設(shè)計研發(fā)能力與世界同步。產(chǎn)品在滿足國內(nèi)市場的同時，遠銷至亞洲的日本、越南、印度、菲律賓，大洋洲的澳大利亞，拉丁美洲的巴西、阿根廷、委內(nèi)瑞拉，非洲的莫桑比克、利比里亞、南非等全世界多個國家和地區(qū)，主要服務(wù)用戶遍及港口、電廠、冶金、礦山等諸多行業(yè)，其間不乏巴西淡水河谷、澳大利亞必和必拓與力拓等礦業(yè)巨頭。國內(nèi)斗輪機行業(yè)已經(jīng)具備參與國際斗輪機市場競爭的能力[2]，打破了歐、美、日等發(fā)達國家和地區(qū)長期的市場壟斷。斗輪機的技術(shù)研發(fā)水平主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計所能滿足的標準規(guī)范、設(shè)備最大額定生產(chǎn)率和關(guān)鍵技術(shù)的研究水平等技術(shù)指標上。

(1)相關(guān)標準規(guī)范 目前國內(nèi)斗輪機行業(yè)已經(jīng)掌握了國內(nèi)外散料運輸裝卸機械各相關(guān)標準規(guī)范，主要包括國際通用 ISO 5049 標準、歐洲搬運機械聯(lián)合會 FEM 2.131/132 標準、澳大利亞 AS 4324.1 標準及IEC 國際電工標準等，同時也可以兼顧用戶特殊要求的用戶本國及其他國際標準。具體項目可按不同用戶要求，構(gòu)建不同的標準規(guī)范組合，設(shè)計和制造各種類型斗輪機產(chǎn)品。

(2)最大額定生產(chǎn)率 目前國內(nèi)斗輪機最大額定生產(chǎn)率已達到國際先進水平，幾乎能滿足國內(nèi)外各行業(yè)市場需求。國產(chǎn)的斗輪機回轉(zhuǎn)半徑最長可達 65 m，為世界懸臂最長的臂式斗輪機之一，目前應(yīng)用于寶鋼馬跡山港項目；國產(chǎn)額定生產(chǎn)率最大的斗輪機，取料額定生產(chǎn)率為 8 000 t/h，堆料額定生產(chǎn)率為 10 500 t/h，應(yīng)用于馬來西亞 VMMP 項目及巴西淡水河谷鐵礦項目；國產(chǎn)取料機最大額定生產(chǎn)率為 14 400 t/h，堆料機最大額定生產(chǎn)率為 14 500 t/h，二者同時也是當前世界同類最大設(shè)備，應(yīng)用于澳大利亞 Roy Hill 鐵礦項目。

可以看出，設(shè)計所能滿足的標準規(guī)范和最大額定生產(chǎn)率體現(xiàn)了斗輪機技術(shù)水平滿足市場需求的能力，而關(guān)鍵技術(shù)研究水平?jīng)Q定了斗輪機的技術(shù)性能先進性和自動化程度，是實現(xiàn)技術(shù)指標的前提和基礎(chǔ)。因此，關(guān)鍵技術(shù)的研究水平?jīng)Q定了斗輪機的技術(shù)水平和發(fā)展方向，對關(guān)鍵技術(shù)的研究成為斗輪機研究領(lǐng)域的熱點。

2 斗輪機關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀

關(guān)健技術(shù)研究水平制約著斗輪機技術(shù)性能指標，決定其作業(yè)能力、可靠性、自動化程度及節(jié)能環(huán)保等技術(shù)性能。這些技術(shù)的發(fā)展受科學技術(shù)發(fā)展水平的影響，先進的設(shè)計方法和理念的引入賦予其新的內(nèi)涵，目前主要有離散元仿真技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計優(yōu)化技術(shù)、智能化控制技術(shù)及多元化環(huán)保技術(shù)等。

2.1 離散元仿真技術(shù)

斗輪機作為散狀物料的裝卸設(shè)備，轉(zhuǎn)運的物料為粒度小于 300 mm 的散狀物料。目前普遍采用離散元法對散狀物料的力學特性進行研究。該方法從提出到廣泛應(yīng)用，一直受計算機硬件與軟件的制約。EDEM是英國 DEM Solutions 公司開發(fā)的一款實用的現(xiàn)代化離散元建模仿真和分析軟件[3]，21 世紀初國內(nèi)引進并應(yīng)用于巖土工程、采礦工程、礦山機械、帶式運輸機等研究領(lǐng)域[4]。隨著國內(nèi)高校和科研院所研究的深入，該軟件逐漸被熟知，應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸擴大。大連華銳重工、華電重工等斗輪機制造企業(yè)也通過產(chǎn)學研將其應(yīng)用于斗輪機的研發(fā)和優(yōu)化中，目前主要用于斗輪機挖掘取料機理和料流模擬仿真研究。該軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)了斗輪機 (斗輪機構(gòu)、轉(zhuǎn)運料斗等部件)由經(jīng)驗設(shè)計到直觀模擬仿真感性設(shè)計質(zhì)的飛躍。

2.1.1 挖掘取料機理仿真技術(shù)

斗輪機構(gòu)是斗輪機的取料功能單元，其設(shè)計理論來源于斗輪挖掘機，很多設(shè)計參數(shù)需要針對所運物料做試驗獲得，每個工程項目都進行試驗并不現(xiàn)實，因此業(yè)內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)均參照規(guī)范，通過經(jīng)驗類比來完成設(shè)計。但設(shè)計確定斗輪機構(gòu)幾何尺寸、運動參數(shù)及驅(qū)動功率等參數(shù)時，需要涉及許多經(jīng)驗數(shù)據(jù)的選取，在可選范圍內(nèi)選取不同的數(shù)值對選型結(jié)果影響很大，且選取的數(shù)據(jù)無法準確反映一些個體的特殊情況 (如物料含水率、物料粒度、超載挖掘工況及料堆塌料事故等)。因此，在沒有準確試驗數(shù)據(jù)作為技術(shù)支撐的前提下，經(jīng)驗類比設(shè)計會導(dǎo)致結(jié)果不十分準確，易出現(xiàn)個案不能滿足技術(shù)指標要求的情況。EDEM 軟件的應(yīng)用有助于解決該問題。

楊公波等人[5]在國內(nèi)較早應(yīng)用 EDEM 軟件對斗輪機構(gòu)取料過程進行仿真研究，發(fā)現(xiàn)了斗輪的挖掘阻力隨斗輪轉(zhuǎn)速增大而增大的變化規(guī)律，指出經(jīng)驗設(shè)計中忽視轉(zhuǎn)速影響的弊端；且在自重卸料的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，鏟斗物料的卸料區(qū)間隨轉(zhuǎn)速增大而整體向轉(zhuǎn)動方向偏移并越發(fā)分散。該研究顯示，可以在不做試驗的情況下，通過軟件仿真直觀反映出斗輪機構(gòu)挖掘力、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、斗內(nèi)物料的質(zhì)量及能耗等參數(shù)的變化規(guī)律，并可以得到料流的走向和區(qū)域，這對斗輪機構(gòu)的參數(shù)確定及溜槽等卸料受料裝置的設(shè)計都很必要，能有效避免出現(xiàn)堵料、撒料問題。

胡雄等人[6]采用 EDEM 軟件對斗輪機挖掘過程進行仿真分析，探索物料挖掘量對挖掘阻力的影響：正常挖掘時，斗輪的滿斗率應(yīng)控制在 70%～80% 之間；當物料堆突然塌陷，作業(yè)鏟斗全部埋入料堆時，最大阻力值約為正常值的 2 倍。鄭培等人[7]在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，塌料事故下的斗輪挖掘阻力隨著斗輪被埋鏟斗數(shù)及被埋深度的增加而呈指數(shù)增加。上述研究表明，EDEM 軟件可以多角度模擬斗輪機構(gòu)的作業(yè)工況，使特殊事故時斗輪機的載荷變化分析成為可能，為斗輪機事故原因的分析提供了理論支持。

2.1.2 料流模擬仿真技術(shù)

斗輪機堆取料作業(yè)需要機載帶式輸送機與設(shè)備中心部的轉(zhuǎn)運料斗共同完成，兩者與系統(tǒng)帶式輸送機共同構(gòu)建了一條物料進出設(shè)備的轉(zhuǎn)運通道。設(shè)備的轉(zhuǎn)運料斗由多個導(dǎo)料槽及溜料斗組成，其中包括堆取料作業(yè)時的 2 個物料沖擊轉(zhuǎn)運點。傳統(tǒng)經(jīng)驗設(shè)計只能校驗料斗的通流面積及流速是否滿足料流的通過，設(shè)計水平停留在保證料斗不堵料，但對料流沖擊引起的輸送帶跑偏、襯板磨損過快等問題一直未能找到滿意的解決方案。EDEM 軟件的引入，為解決上述問題提供了新的思路。

何振亞[8]利用 EDEM 軟件對臂式取料機的物料轉(zhuǎn)載料斗的料流進行模擬仿真分析。通過軟件仿真，可以直觀得到合理的料流曲線。通過改變料斗形狀及落點來調(diào)整料流沖擊力，可以從根本上解決輸送帶的跑偏問題。

李宇紅等人[9]選取煤作為仿真物料，利用 EDEM軟件對帶式輸送機頭部轉(zhuǎn)運點和溜料斗進行仿真模擬。研究發(fā)現(xiàn)，拋物線形的頭罩與弧線形溜料斗導(dǎo)流性能好，能控制磨損與沖擊。頭罩設(shè)計時，料流沖擊方向與水平方向夾角不能小于 20°，溜料斗的傾角也應(yīng)大于一定范圍的物料等量摩擦角。該研究為轉(zhuǎn)運料斗的設(shè)計提供了理論支撐。

王延高等人[10]在利用 SolidWorks 建模及 EDEM軟件仿真基礎(chǔ)上，找出傳統(tǒng)溜料斗存在的問題原因，并按仿真料流曲線對料斗進行了改造?？梢钥闯?，EDEM 軟件與其他三維制圖軟件的兼容性很好。

從上述研究可以看出，EDEM 軟件在料流模擬仿真技術(shù)上的成功應(yīng)用，克服了原有經(jīng)驗設(shè)計的不足，推進了斗輪機的技術(shù)革新。但該軟件模擬仿真結(jié)果應(yīng)用于實際工程也有一定局限性。首先，按仿真曲線設(shè)計料斗形狀增加了制造的難度和成本，且有些材質(zhì)的耐磨襯板根本無法按要求的特殊曲線加工；其次，斗輪機機型大小不同，導(dǎo)致用于布置料斗的門座、轉(zhuǎn)盤及回轉(zhuǎn)支承等部件的中心位置空間有限，曲線形料斗存在安裝空間不足的問題；此外，國內(nèi)港口、電廠等行業(yè)斗輪機需要轉(zhuǎn)運多種物料，不同產(chǎn)地的物料特性多變，加之季節(jié)環(huán)境因素的影響，也使料斗的仿真結(jié)果難以適應(yīng)全部工況要求。

2.2 參數(shù)化設(shè)計優(yōu)化技術(shù)

斗輪機屬于單件小批、非標定制產(chǎn)品，每臺新產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計工作量很大，參數(shù)化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計理念提高工作效率的必然要求。參數(shù)化設(shè)計實現(xiàn)的理論方法和技術(shù)路線靈活多樣，常用的有基于幾何約束的變量幾何法、幾何推理的人工智能法及構(gòu)造過程的構(gòu)造法等[11]。目前斗輪機參數(shù)化設(shè)計常用的方法為變量幾何法，實際應(yīng)用中表現(xiàn)為 3 種情況：參數(shù)化圖紙設(shè)計，參數(shù)化結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化，以及將兩者組合在一起的參數(shù)化設(shè)計優(yōu)化平臺系統(tǒng)。

張寶國等人[12]利用 Inventor 軟件對斗輪機關(guān)鍵零部件的參數(shù)化圖紙設(shè)計進行研究，實現(xiàn)方法為變量幾何法。通過 Excel 表設(shè)置參數(shù)表進行幾何約束，并使用參數(shù)表驅(qū)動三維模型單元完成新零件繪圖設(shè)計，提高了同類零件設(shè)計和繪制的工作效率。

武帥等人[13]利用 APDL 語言編輯驅(qū)動參數(shù)，建立斗輪機斗輪輪體的參數(shù)化 ANSYS 有限元模型，采用變量幾何法，以最大應(yīng)力和最小實體為幾何約束條件，完成了斗輪體的輕量化優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了有限元分析與優(yōu)化設(shè)計方法的有機結(jié)合。

葉南海等人[14]開發(fā)了參數(shù)化設(shè)計優(yōu)化平臺系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 VB 語言搭建平臺，集成了基于 Inventor的參數(shù)化圖紙設(shè)計、基于 APDL 參數(shù)化有限元分析和多目標優(yōu)化，實現(xiàn)了兩者的有機結(jié)合，對于提高斗輪機產(chǎn)品研發(fā)效率有很高價值。

由此可見，參數(shù)化設(shè)計技術(shù)已經(jīng)在斗輪機設(shè)計研究中得以應(yīng)用，雖然采用的方法各異，但殊途同歸，最終目的均為利用參數(shù)化設(shè)計方法，縮短產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)周期，提高工作效率。目前，國內(nèi)部分高校 (中南大學、湖南大學、武漢理工大學等)，以及大連華銳重工、華電重工和泰富重工等斗輪機制造企業(yè)也針對斗輪機參數(shù)化設(shè)計開展了不同程度的研究[15-17]，如表1 所列。

通過對上述研究成果分析可以看出，國內(nèi)斗輪機參數(shù)化研究還是停留在主要部件層面，而對斗輪機整機系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計則幾乎沒有開展。主要原因是斗輪機為非標產(chǎn)品，機型形式受裝卸工藝制約，整機機構(gòu)參數(shù)受應(yīng)用領(lǐng)域、物料特性、使用環(huán)境等多方面因素影響，目前很難實現(xiàn)標準化和通用化。非標產(chǎn)品實現(xiàn)單一機型參數(shù)化設(shè)計意義不大。因此目前斗輪機參數(shù)化設(shè)計仍停留在主要部件的參數(shù)化研究階段。

2.3 智能化控制技術(shù)

斗輪機智能化控制技術(shù)一直是行業(yè)的研究熱點和發(fā)展趨勢。21 世紀初，德國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)進行了斗輪機智能化控制的研究和應(yīng)用。以德國為代表的歐洲全自動模式為典型的智能化控制模式[18]，目前歐洲斗輪機行業(yè)已經(jīng)發(fā)展為第 4 代智能化控制系統(tǒng)技術(shù)。國內(nèi)近幾年也加大了斗輪機智能化控制研發(fā)力度，據(jù)悉泰富重工已經(jīng)引進了歐洲第 4 代斗輪機智能控制系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)自主研發(fā)了適應(yīng)國內(nèi)市場的定制化的斗輪機智能化控制系統(tǒng)[19]。同時該公司也意識到單機智能化控制的局限性，在國內(nèi)首次提出了智能化料場的創(chuàng)新概念。國內(nèi)在斗輪機智能化控制技術(shù)研究方面已經(jīng)接近國外先進水平，但由于國內(nèi)斗輪機應(yīng)用行業(yè)及領(lǐng)域發(fā)展不均，智能化控制技術(shù)的實際應(yīng)用與發(fā)達國家相比還存在一定差距。

2.3.1 智能化控制研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外斗輪機智能化控制系統(tǒng)的組成并無差別，主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分[20]。硬件系統(tǒng)由斗輪機控制系統(tǒng)和中控室中央控制系統(tǒng)兩部分組成；軟件系統(tǒng)由斗輪機自動作業(yè)系統(tǒng)、料堆可視化軟件系統(tǒng)、料場料堆及物料管理軟件系統(tǒng)、堆取料作業(yè)設(shè)備調(diào)度軟件系統(tǒng)、料場設(shè)備防碰撞軟件系統(tǒng)及堆取料設(shè)備遠程管理軟件系統(tǒng)等部分組成。其中硬件系統(tǒng)組件 PLC、工控機操作站、中控室服務(wù)器、3D 激光掃描系統(tǒng)及 RTK-GPS 系統(tǒng)等元件，國內(nèi)選用品牌和產(chǎn)品性能與國外幾乎相同，均采用西門子、ABB、施耐德、研華等國際知名品牌。目前國內(nèi)和國外存在差距的仍為軟件系統(tǒng)。不可否認國內(nèi)專業(yè)工控軟件開發(fā)的實力與國外存在一定的差距。斗輪機單機智能化主要包含斗輪機自身的料場定位和斗輪機設(shè)備間防撞。近年來，國內(nèi)學者也做了一些研究，剪欣等人[21]對料堆可視化系統(tǒng)方面進行了研究，利用 3D 激光掃描成像系統(tǒng)，優(yōu)化算法處理，提高了系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。劉鵬飛等人[22]基于機器人運動學原理，研究斗輪機作業(yè)空間運動軌跡，對斗輪機自動作業(yè)和防碰撞均有研究價值。但很多研究處于實驗室階段，很難立即應(yīng)用于工程實際。斗輪機智能化控制軟件系統(tǒng)性能與國外發(fā)達國家相比存在一定差距，主要表現(xiàn)在圖像處理周期長，實時性差、穩(wěn)定性低等方面，一直未得到圓滿解決。

2.3.2 智能化控制應(yīng)用局限性

目前，寶鋼馬跡山港、華能曹妃甸港、青島港、煙臺港、廈門港及煙臺港等多個港口已經(jīng)實現(xiàn)了斗輪機智能化控制[23-24]，浙能溫州電廠、華能海門電廠等多個電廠也進行了斗輪機智能化控制改造[25]。雖然國內(nèi)在斗輪機智能化控制技術(shù)研究上取得了一定成效，但全行業(yè)推廣仍存在一定的局限性。主要原因是實現(xiàn)斗輪機智能化控制是多方協(xié)同工作的結(jié)果，單機智能化不等于料場智能化。目前很多港口和電廠的基礎(chǔ)設(shè)施與裝卸工藝存在問題[26]，單機轉(zhuǎn)運物料種類過多，現(xiàn)有堆料工藝料堆堆積形狀不規(guī)則，需要配料、混料的情況也很多，給全面智能化控制帶來很大難度。另外，實現(xiàn)智能化控制對斗輪機設(shè)備的可靠性要求較高，國內(nèi)各斗輪機制造廠商產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，短時間無法同步達到智能化控制質(zhì)量需求。要實現(xiàn)真正的全行業(yè)料場智能化控制，還有很長的路要走。

2.4 多元化環(huán)保技術(shù)

斗輪機作業(yè)時揚塵污染環(huán)境一直是制約設(shè)備發(fā)展的重要因素，因此斗輪機環(huán)保技術(shù)研究一直備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。目前斗輪機的環(huán)保技術(shù)表現(xiàn)出多元化的特點，主要包括封塵、減塵和抑塵三方面技術(shù)內(nèi)容。封塵技術(shù)是指國家環(huán)保政策要求，儲料場應(yīng)采用封閉或半封閉存儲；減塵技術(shù)是指在斗輪機設(shè)計中采取必要措施，減少斗輪機各揚塵點的產(chǎn)塵量；抑塵技術(shù)是指采用降塵裝置對斗輪機揚塵點進行除塵處理，分為露天煤場和封閉煤場 2 種情況。原有斗輪機條形煤場多數(shù)進行了鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架煤棚的封閉改造[25]，從根本上杜絕斗輪機作業(yè)時對周邊環(huán)境的污染，因此減塵技術(shù)和抑塵技術(shù)是目前斗輪機環(huán)保技術(shù)研究的重點。

斗輪機減塵技術(shù)主要有以下解決方案：對斗輪機物料轉(zhuǎn)運點實行導(dǎo)料槽、護罩的封閉設(shè)計，增加 2 層以上的防塵擋簾，防止粉塵外溢；采用離散元 EDEM軟件仿真設(shè)計新型料斗，降低料流沖擊，減少揚塵；采用新型的迷宮式的防溢裙板，防止轉(zhuǎn)運點撒料，也能有效減少粉塵產(chǎn)生。

斗輪機抑塵技術(shù)通常采用噴水除塵的方式。近年來業(yè)內(nèi)進行了大量的研究，噴水除塵包括 3 種方式，噴淋除塵、高壓微霧除塵和干霧除塵[27]，需要根據(jù)具體情況綜合選擇。封閉煤場建議選擇斗輪機干霧除塵系統(tǒng)和料場除塵系統(tǒng) (可移動遠程射霧器)組合工作方式，可以達到理想的環(huán)保效果[28]。對于露天料場，當料場周圍設(shè)有抑風裝置，料場風力常年較小，物料對水比較敏感時，建議選擇高壓微霧除塵系統(tǒng)和干霧抑塵系統(tǒng) (如料場供水水質(zhì)不理想，建議不要選擇高壓微霧除塵系統(tǒng))；當料場風力不穩(wěn)定，且料場周圍沒有很好的抑風措施，建議選擇噴淋除塵系統(tǒng)[29]。

黎勝龍等人[30]提出了一種智能控制噴霧除塵技術(shù)，引入了環(huán)境監(jiān)測元件并集成高壓微霧除塵、干霧抑塵 2 種除塵裝置。環(huán)境監(jiān)測元件可監(jiān)測并根據(jù)作業(yè)環(huán)境粉塵濃度、風速和溫度的變化，自動切換噴霧除塵裝置工作模式，達到理想抑塵效果。該除塵裝置自動化水平較高，適應(yīng)性廣，屬于將智能化控制技術(shù)應(yīng)用于除塵裝置設(shè)計的有效嘗試，代表了當前抑塵技術(shù)的研究水平和發(fā)展方向。

國內(nèi)斗輪機環(huán)保技術(shù)的理論研究已經(jīng)做了大量工作，基本滿足當前斗輪機行業(yè)對環(huán)保技術(shù)的要求。目前主要存在的問題是現(xiàn)有智能化除塵裝置還無法滿足多種物料運輸時根據(jù)環(huán)境智能化切換工作參數(shù)和模式，有待進一步研發(fā)和完善；微霧除塵及干霧除塵系統(tǒng)造價昂貴，噴嘴、微米級干霧機等主要元件國產(chǎn)性能不可靠，大多還依賴進口；國內(nèi)除塵系統(tǒng)生產(chǎn)配套廠家規(guī)模不一，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，產(chǎn)品整體可靠性有待提高。

3 關(guān)鍵技術(shù)解決方案探討

近年來國內(nèi)外學者針對斗輪機關(guān)鍵技術(shù)進行了大量的研究，取得了一定進展，推動了斗輪機的技術(shù)發(fā)展與進步，但在工程實際應(yīng)用中仍存在一些局限性。筆者通過分析，提出如下解決方案。

3.1 離散元技術(shù)解決方案

國內(nèi)復(fù)雜的斗輪機應(yīng)用環(huán)境導(dǎo)致離散元仿真技術(shù)的應(yīng)用存在局限性?？梢詤⒄諊馕锪陷斔托袠I(yè)的解決方法，采用物理試驗與虛擬仿真相結(jié)合的方法進行研究。斗輪機裝卸輸送多種物料時，首先分析各物料特性，從中選出一種典型物料，對其進行剪切測試，建立模型，對安息角及摩擦角進行試驗測試。理論與試驗相結(jié)合能更加準確得到物料流動性的運動特征參數(shù)[31]，這對轉(zhuǎn)運料斗系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵。建議國內(nèi)斗輪機行業(yè)加以借鑒，變粗放型設(shè)計為精細化設(shè)計，使國內(nèi)斗輪機細節(jié)設(shè)計水平與世界接軌。

3.2 參數(shù)化技術(shù)解決方案

國內(nèi)斗輪機非標產(chǎn)品的差異性導(dǎo)致參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用存在局限性。斗輪機整機參數(shù)化目前存在一定難度，因此可以探究應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計技術(shù)對斗輪機進行模塊化設(shè)計[32]，將斗輪機分成若干功能模塊，按特定的系列對單個功能模塊采用參數(shù)化設(shè)計。模塊化設(shè)計是系列化和標準化的前提，相信隨著模塊化設(shè)計逐漸成熟和有序推進，斗輪機整機也可以逐步實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。

3.3 智能化控制技術(shù)解決方案

國內(nèi)斗輪機不同行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和裝卸工藝問題導(dǎo)致智能化控制技術(shù)應(yīng)用存在局限性。建議國家加大智能化控制軟件系統(tǒng)的研發(fā)投入和扶持力度，向科研實力強的斗輪機制造企業(yè)政策傾斜，鼓勵制造企業(yè)與高校、科研院所產(chǎn)學研合作，以縮短研發(fā)周期，盡早滿足工程實際需要；港口、電力、鋼鐵、礦山、石化、冶金等行業(yè)應(yīng)根據(jù)自身條件，合理制定可操作的智能化實施目標。原有條件較好的項目有序進行局部智能化改造，新建項目則應(yīng)按全面智能化考慮并預(yù)留接口；工程設(shè)計規(guī)劃單位應(yīng)合理統(tǒng)籌規(guī)劃整個智能化料場，斗輪機制造企業(yè)應(yīng)提高產(chǎn)品整體質(zhì)量和可靠性。只有用戶、設(shè)計院和制造企業(yè)三方協(xié)同合作，才能實現(xiàn)斗輪機智能化的全行業(yè)推廣。

3.4 環(huán)保技術(shù)解決方案

針對斗輪機環(huán)保技術(shù)應(yīng)用中存在的相關(guān)問題，應(yīng)緊跟國家環(huán)保政策導(dǎo)向，開發(fā)針對多種物料特性的定制化智能控制系統(tǒng)，以適應(yīng)整機智能化控制的需要。加大主要進口元件的國產(chǎn)化研發(fā)，降低系統(tǒng)成本。盡快制定行業(yè)質(zhì)量管控體系和技術(shù)標準，規(guī)范配套廠家產(chǎn)品生產(chǎn)流程，促進產(chǎn)品質(zhì)量升級，提高系統(tǒng)的安全可靠性。

4 結(jié)語

斗輪機技術(shù)發(fā)展水平受關(guān)鍵技術(shù)研究進展和解決方案的制約?，F(xiàn)有關(guān)健技術(shù)的研究狀況，一定程度上能夠滿足當前國內(nèi)外斗輪機市場的發(fā)展需求，但存在一定局限性，還有很大的提升空間，需要進一步攻關(guān)，探求更加科學合理的解決方案，并應(yīng)用于工程實際，從而帶動和促進斗輪機技術(shù)水平的穩(wěn)步提升。