广东
1.摘要
针对落煤管堵料、皮带跑偏、衬板磨损、扬尘突出等行业共性难题，以大唐北方某电厂为例，采用EDEM - CFD - FEA多仿真耦合手段完成全流程仿真标定与结构优化，实现转运设备运行指标全面提升。
2.项目背景
大唐北方某电厂输煤系统长期面临各种工况考验：
- 湿物料易发生粘结挂壁造成堵料？
- 物料高速冲击造成衬板磨损？
- 下皮带受偏载出现跑偏？
- 颗粒诱导产生大量扬尘？
传统依靠经验修改结构的改造方式，成本高、试错周期长，很难预判全工况下设备运行隐患，亟需仿真数字化手段提前完成方案验证。
3.技术路线
德颐姆遵循“实验 - 仿真 - 优化”闭环策略，针对大唐北方某电厂，搭建从基础物性测试到工程方案落地的全链条仿真验证体系。首先完成物料基础参数标定，构建高精度颗粒模型；
依次开展 EDEM 离散元、EDEM + CFD气固耦合仿真、EDEM + FEA载荷仿真，在 50%、100%、120% 多负荷工况下对比原结构与优化方案，最终输出落煤管改造优化方案。
（a）原始转运站模型
（b）优化后转运站模型
4.仿真结果与分析
EDEM：料流分析
通过EDEM离散元仿真分析落煤管堵塞、物料流速、磨损、跑偏。原始结构仿真结果显示：头部漏斗冲击角度不合理，翻板局部低速区易积料卡滞；物料全程加速，落至皮带瞬间冲击动能大。
EDEM仿真针对性开展结构改造：增加曲线导料板、替换为曲线落煤管、出口采用给料匙结构，调整翻板形式与安装角度，开展多负荷工况仿真对比，评估优化方案的物料输送性能。
（a）原始结构磨损图
（b）优化后磨损图
EDEM 磨损云图对比（原始 / 优化）：料流冲击位置分散，衬板冲击磨损显著降低。
EDEM+CFD：抑尘分析
采用EDEM-CFD气固耦合仿真，对比原始导料槽、1m挡尘帘间隔、2m挡尘帘间隔三套方案，评估导料槽内部流场、负压、诱导风及抑尘性能。原始结构抽风管尖角位置易形成局部涡流，削弱抽气抑尘能力，出口气流流速偏高。
原始导料槽结构-速度云图
通过风管平滑倒角优化，消除气流分离涡，负压贡献提升9.1%。对比两种挡尘帘布置：1m间隔方案气流耗散更充分，压力过渡平缓、腔内流速更低，更利于粉尘沉降，同时降低振动噪声；2m间隔方案抑尘效果偏弱。综合多项指标，确定优选抑尘方案。
沿程速度变化图
导料槽速度云图 + 沿程速度图：风管倒角 + 1m 挡尘帘方案抑制涡流，提升负压抑尘效果。
EDEM+FEA：载荷分析
将EDEM离散元计算得到的颗粒冲击载荷导入FEA有限元分析，把物料动态冲击荷载作为边界条件，同时叠加流场风压载荷，完成落煤管、漏斗、翻板组件应力、形变校核。
（a）堵料的力学状态
（b）堵料设置
不仅看物料能不能顺畅流动，同时校验改造之后设备本体是否满足强度要求，识别衬板焊接位置、拐角焊缝等应力集中位置，规避改造后出现结构开裂、变形失效风险。
结构位移云图
米塞斯应力云图
优化后焊缝、衬板安装位置应力集中得到缓解，结构强度满足运行要求。
5.价值量化
降低维护成本
磨损量下降80％以上，衬板更换周期延长 4–5 倍；从源头消除堵料风险，避免非计划停机带来的停产损失。
延长设备寿命
优化结构受力，减少部件疲劳损坏，预计整体输煤系统设计寿命可延长5–8年。
生产环保协同
保障输送连续稳定运行，同时有效控制扬尘，改善现场作业环境、守护员工健康，满足环保合规要求，提升企业绿色形象。
数字化底座搭建
仿真成果支撑设备数字化设计，为在线状态监测、预测性维护奠定基础，助力企业实现智能制造升级。
场景可复制拓展
可突破单一场景限制，港口行业散货装卸、煤炭行业井下转载、化工建材特种物料处理等散料全产业链延伸，支撑新设备研发、存量装备改造与主动式运维体系搭建。
注：文中性能指标为本次多物理场仿真对比预测结果，实际效果受现场煤质、运行工况、安装质量影响。
商业合作联系：siswadmin@edembulksim.com / 0755-28484096
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