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| 中煤張煤機公司8MW超長運距智能刮板輸送成套裝備問世 |
| 來源：中國能源網(wǎng) 作者：張美梅 時間：2024/7/11 |
7月10日，中國中煤張煤機公司研發(fā)的世界首臺套8MW超長運距智能刮板輸送裝備聯(lián)合試運轉(zhuǎn)成功，配套關(guān)鍵部件均為中煤張煤機公司自主研發(fā)設計，“張垣”品牌煤機裝備為煤炭產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型之路再添濃墨重彩一筆。來自中國工程院院士等行業(yè)專家團隊一致認為，張煤機公司首次開發(fā)了滿足采高3m以上煤層一次采全高的SGZ1400/8000型刮板輸送設備，生產(chǎn)能力6000～8000t/h、輸送長度400～600m，全生命周期整機預計壽命≥60Mt，滿足了特厚煤層一次采全高年產(chǎn)20Mt工作面配套需要，整機實現(xiàn)全國產(chǎn)化研發(fā)制造，使用性能、可靠性、智能化程度均達到國際領(lǐng)先水平，下步可進入井下工業(yè)性試驗階段。
基礎先行，提升設備可靠性適宜性
煤礦智能開采已成為提高生產(chǎn)效率、提升生產(chǎn)彈性、推動本質(zhì)安全的行業(yè)共識，但實現(xiàn)煤炭資源智能化開采，底層核心支撐仍然是高可靠的裝備系統(tǒng)，設備的可靠性、適宜性、安全性仍是安全高效開采的根基。張煤機公司研發(fā)團隊瞄準全面提升輸送裝備穩(wěn)定運行保障能力，立足陜西延長石油榆林可可蓋煤業(yè)有限公司資源賦存狀態(tài)、井下實際開采工況，統(tǒng)籌設備總體配套、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設計、創(chuàng)新技術(shù)應用，提出刮板輸送機“超大功率、超長運距、超大運量”設計理念。張煤機公司總工程師胡登高表示，本次研發(fā)首臺套刮板輸送機裝機功率突破了8MW，是目前行業(yè)最大型號規(guī)格產(chǎn)品，而且在智能變頻永磁驅(qū)動技術(shù)應用方面實現(xiàn)了巨大突破，兼顧了設備運輸能力及節(jié)能低碳使用要求。
充分發(fā)揮永磁電機功率因數(shù)大、啟動性能好、過載能力強、變頻控制精準等優(yōu)點，首創(chuàng)了3MW、2MW智能高效節(jié)能柔性組合驅(qū)動模式，其中驅(qū)動裝置集永磁電機、變頻器、減速及緊鏈裝置于一體，整體體積減小30%、能耗降低5%，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動環(huán)節(jié)少、故障率小、傳動效率高、啟動運行平穩(wěn)等特點。傳統(tǒng)刮板機通常配置異步電機+保護裝置+減速器傳動形式，減速機構(gòu)通常由“圓錐-圓柱-行星”三級齒輪傳動完成，永磁變頻驅(qū)動系統(tǒng)利用了永磁電機低速大扭矩的特性，只需配置較小速比的減速器，產(chǎn)品生產(chǎn)制造和維護保養(yǎng)成本顯著降低，結(jié)構(gòu)設計也大幅簡化。
刮板輸送機傳動系統(tǒng)由鏈輪組件和刮板鏈組成，由安裝在輸送機機頭和機尾的鏈輪拖動，使鏈條沿輸送機溜槽轉(zhuǎn)動的同時帶動安裝在鏈條上的刮板，推動煤炭物料實現(xiàn)輸送機的運送功能，該系統(tǒng)的任一元件的失效都將引起輸送機停機事故造成工作面停產(chǎn)。中煤張家口煤礦機械有限責任公司于2006年全面收購了英國帕森斯鏈條公司礦用鏈條的品牌、專利、裝備和工藝制造技術(shù)，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，“中國帕森斯”成為世界一流的礦用鏈條制造商，具備了大規(guī)格高端鏈條開發(fā)的基礎條件。為配套項目實施，首次研制了Φ60×189mm等節(jié)距鏈條及V型鎖式接鏈環(huán)，經(jīng)試驗和現(xiàn)場使用各項性能參數(shù)延伸率、破斷負荷、破斷延伸率和疲勞強度等均高于國際DIN22255標準，能夠替代同規(guī)格進口產(chǎn)品。開發(fā)了適用于匹配Φ60×189等節(jié)距鏈條的重載鏈輪及輕型刮板組件，并在井下應用，提高了鏈條壽命、增加了設備的可靠性。研發(fā)了適應超長運距綜采及綜放工作面的φ60×189等節(jié)距鏈傳動系統(tǒng)，適應新型鏈條及刮板的嚙合要求，提高鏈輪與刮板鏈嚙合的可靠性，實現(xiàn)礦井安全、綠色、高效開采。
超前引領(lǐng)，打造智能化示范工程
結(jié)合智慧礦山和智能化工作面建設需求，圍繞助力打造全國煤礦智能化建設標桿，張煤機公司深入開展智能化基礎和應用基礎攻關(guān)，推動智能感知、智能驅(qū)動、智能控制技術(shù)的常態(tài)化應用、穩(wěn)定運行。開發(fā)應用了刮板輸送機狀態(tài)感知用有線、無線傳感器電子元部件，攻克了傳動部電流電壓、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩、軸承溫度、減速器油溫油位、冷卻水壓力流量、鏈條張力、煤流煤量等多參數(shù)、智能化實時感知監(jiān)測等系列關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合工況感知數(shù)據(jù)分析，建立了機頭為主機、機尾為從機、主機控制速度、從機跟隨速度及按需跟隨轉(zhuǎn)矩的輸送機智能驅(qū)動模型，實現(xiàn)了無級可控軟啟動、微沖擊運行，保證了輸送機及電網(wǎng)的平穩(wěn)、可靠運行；以輸送機負載量及電機運行電流為主控參數(shù)，結(jié)合采煤機位置和方向，實現(xiàn)了輸送機智能判斷、主動適應調(diào)速，達到節(jié)能降耗、延長部件使用壽命目標。
研制應用了可本地、遠程控制的成套輸送“三機”集控系統(tǒng)，具備成套設備工況數(shù)據(jù)本地顯示、存儲、分析、診斷、預警及上傳等功能，與工作面集控系統(tǒng)、地面遠程綜合監(jiān)控平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通。以工作面輸送“三機”集控系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)了輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、自動伸縮機尾、皮帶自移機尾、大塊煤破碎裝置、噴霧降塵等系統(tǒng)設備的一鍵啟停、聯(lián)鎖控制及故障保護，集成應用了破碎機減速器自動潤滑、數(shù)字馬達自動緊鏈、配水聯(lián)動控制、人員誤入安全閉鎖等技術(shù)，工作面作業(yè)人員降幅可達50%。
同時，多臺電機驅(qū)動同一負載時，不可避免會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的不同步問題，速度快、轉(zhuǎn)矩大的電機將承受較重負載，因此電機的同步運行成為運行中的控制重點。針對長運距三機超大功率變頻驅(qū)動的運行工況，研究了重載啟動、運行過程中，應用轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及遲滯跟隨時序等多參數(shù)協(xié)同PID控制策略，解決了超長運距鏈條伸長量變化導致三機功率平衡和負載均衡的控制難題，提高了頭、尾電機工作效率，實現(xiàn)了刮板輸送機穩(wěn)定、可靠運行。
為提供更加敏捷高效的技術(shù)支持服務，張煤機公司研究建立了輸送設備智能運維保障技術(shù)體系，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)融合與模糊推理的故障監(jiān)測模型，開發(fā)運行狀態(tài)實時感知與故障預警系統(tǒng)云平臺，實現(xiàn)了智能感知控制、系統(tǒng)故障診斷、全生命周期健康管理、運輸系統(tǒng)協(xié)同互聯(lián)及自主規(guī)劃運行的一體化管控，助力建成特厚煤層超大采高綜采“無人操作、有人巡視”少人化、智能化工作面。
守正創(chuàng)新，賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
張煤機公司作為國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)、煤機行業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)軍企業(yè)、河北省科技領(lǐng)軍企業(yè)，始終堅持科技興企、質(zhì)量強企、品牌立企，始終致力于為煤炭資源安全高效開采提供堅實的技術(shù)裝備支撐，創(chuàng)新成果水平持續(xù)引領(lǐng)著行業(yè)發(fā)展方向。研究了單驅(qū)功率1000kW、1200kW、1500kW、1600kW、2000kW、2500kW、3000kW智能變頻驅(qū)動技術(shù)，推出了SGZ1100/3200、SGZ1400/5000、SGZ1000/5000等系列化首臺套刮板輸送設備，實現(xiàn)了單機1600-3000kW驅(qū)動等一批核心技術(shù)在行業(yè)領(lǐng)域首次應用，推動刮板輸送設備運距突破500米、輸送能力突破8000t/h、適應年產(chǎn)能突破20Mt。
總體研發(fā)與國際水平保持同步，部分型號產(chǎn)品實現(xiàn)世界首臺首套，裝機功率、運輸能力、使用壽命等關(guān)鍵指標居于國際領(lǐng)先地位，自動拖攬、智能緊鏈等專項技術(shù)形成獨有優(yōu)勢，助力建成了一批智能安全、綠色高效開采標桿工程，走出了一條具有中煤特色的能源裝備原創(chuàng)技術(shù)策源之路。
張煤機公司黨委書記兼總經(jīng)理張洪軍表示，“張煤機公司助力中國中煤、國家能源、山東能源等大型能源企業(yè)建成了一批智能安全、綠色高效開采標桿工程，在降低開采過程能耗和碳排放、提高煤炭資源回收率和利用率、提升礦井生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益方面發(fā)揮了積極作用。”
近年來，張煤機公司系統(tǒng)整合創(chuàng)新資源成立產(chǎn)品設計研究院、產(chǎn)品工藝研究院及轉(zhuǎn)型發(fā)展分公司等研發(fā)實體，構(gòu)建了技術(shù)中心主業(yè)存量提效、分公司增量轉(zhuǎn)型并重的研發(fā)架構(gòu)。建立項目及經(jīng)費、科研誠信、科技專家委員會等管理制度，推進落實項目負責人制，實施創(chuàng)新項目階段性獎勵，試行“揭榜掛帥”“軍令狀”機制，充分激活釋放研發(fā)人員擔項目積極性和活力。
新材料新工藝全面推廣，開發(fā)的ZM4-13耐磨板逐漸成為中板主材，1000MPa級鑄造槽幫開始小批量應用，雙金屬焊接及鑄造鏈輪開啟工業(yè)性試驗。關(guān)鍵技術(shù)、核心部件持續(xù)突破，1600kW永磁半直驅(qū)傳動系統(tǒng)在神東試用，2000kW以上級減速器和摩擦限矩器達到進口同等水平。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新方向進一步拓展，帶式輸送產(chǎn)品系列不斷豐富，開發(fā)了帶式轉(zhuǎn)載機、履帶式自移機尾、長運距及適應電廠工況的帶式輸送新產(chǎn)品。突破超濾膜直慮、高鹽水處理等核心工藝，水處理裝備全面適應煤礦用戶個性化需求。研試非煤滲碳鏈條、不銹鋼鏈條及海運捆綁加固器等新產(chǎn)品，在電力、化工、軍工領(lǐng)域全面推廣。采取“以我為主、聯(lián)合開發(fā)”模式進行5G安全帽、智能跟隨運輸小車等產(chǎn)品創(chuàng)新。同時，適應智能制造發(fā)展趨勢加快經(jīng)營生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，布局算力基礎設施建設，推進自主可控替代，構(gòu)建了數(shù)字化協(xié)同辦公和智慧園區(qū)管理平臺。
集成應用MES系統(tǒng)，實現(xiàn)智能平衡物料需求、評估工作負荷、分析產(chǎn)能瓶頸、平衡機臺計劃、庫存預警等功能。以帕森斯鏈條分公司為范本啟動建設“5G專網(wǎng)+工業(yè)云平臺+創(chuàng)新應用”為核心的數(shù)字車間，推動全業(yè)務場景智能化升級。 |
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