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世界首套5400米连采后配套长距离可伸缩胶带机

2019-04-28

  胶带机被称为煤炭的“高速专列”,在公司各矿井,上百台胶带机在时刻运转,源源不断地将乌金送往地表。伴随着采煤装备智能化、信息化不断提升,普通连采胶带机已不能满足掘进系统的快速推进要求,高效快速的发展对于长距离运输、性能更好的胶带机的需求更为迫切,公司研发的世界首套5400米连采后配套长距离可伸缩胶带机(以下简称5400米胶带机)正是在这一背景下诞生。

  为了解决长距离掘进工作面原煤运输的生产需求,得益于倡导者的精准定位,早在2015年神东便提出5400米胶带机设想,由具有自主研发经验的皮带机公司承接这一重大项目,至此5400米胶带机开启了历时两年的研发生产之路。

  新项目的背后,是机遇,也是挑战。科技创新是推动企业高质量发展的法宝。然而,对神东而言,每一次创新的初衷都是为了解决生产中遇到的实际问题,而不是为创新而创新。

  “建矿初期带式输送没有这么长,随着开采工作面的不断推进,煤炭到达井口的距离不断增长,一部胶带机不够用,只好使用多部搭接,一旦哪个环节出现问题,没有及时解决,整个工作面就会出现危险。因此带式输送机搭接越多,隐患越多。如果用一部胶带机,一停都停,就处理一个故障点,保证安全最大化。”皮带机公司副经理邬建雄这样说。

  过去,5000米至6000米的采掘顺槽长度,至少需要安装两部3200米胶带机或多部1000米胶带机搭接使用,而设计运距5400米的胶带机在国内外尚无先例可循。皮带机公司设计研发部设计员王嘉鑫告诉记者,“前期一直在做论证工作,整机集成是一个涵盖机械、电气、材料的多元工程,需要大家群策群力。运距越长,意味着胶带机整体的结构受力就越大,各种细节、各种极限情况都要考虑进去。”为了测算出精准的数据,王嘉鑫和团队成员精准测算、频繁调研,旨在获取最翔实的基础资料。

  最令王嘉鑫印象深刻的是图纸设计,“当时机械设计方面采用多方案并行择优选用,特别是储带仓部分,分别出具了6层、8层、10层绕带方式共3种设计方案,设计成型后历经一次次的对比分析,最终确定6层绕带为最合理方案。这样做的优点在于产品更为严谨可靠,但同时设计人员的工作量成倍增加,设计图纸推倒重来的过程更加考验设计人员的耐力。即便是这样大家仍然卯足了劲,期待有新的突破。”在王嘉鑫和团队成员迭代式修改中,耗时一年多的5400米胶带机图纸终于问世。

  5400米胶带机之所以冠名“世界首套”,离不开其技术革新。

  与以往胶带机不同,5400米胶带机率先创新采用永磁同步变频直驱电机作为驱动单元、全自动张紧技术及不锈钢低阻托辊等一系列新技术。其中永磁同步变频直驱电机,转子采用被誉为“磁王”的钕铁硼磁性材料制造,具有功率密度高、启动转矩大,维护成本小等特点,这意味着2台500千瓦的电机便可满足6000米运距的需要,同时永磁同步变频直驱电机可省去减速器及高速联轴器,较以往电机传动效率提高15%-20%,每年能节约电耗约10万余度。

  值得注意的是,这部胶带机的滚筒、托辊、钢结构架体都由皮带机公司自己生产,整机架体采用模块化设计,配备的H架、纵梁进行了轻型化设计。“模块化相当于小孩子玩的积木,驱动架体的每部分都可拆卸。在特殊条件下当矿方有跨巷道运输需求时,卸载驱动集成机头装置变形为简易机头与驱动分离机构,保证卸载落料位置可灵活移动。轻型化设计将原材料减重32%,以前每班需要续接皮带,H架、纵梁全靠人工搬,仅H架就30多公斤,一个人搬挺吃力,现在优化后,一个人拿没问题。”王嘉鑫逐项介绍这部超长胶带机的亮点。

  同时,胶带机普遍存在的跑偏问题,也取得了新突破。“这部胶带机通过改进两侧为锥形滚筒,解决了带面跑偏的问题。”王嘉鑫做了一个形象的比喻,“锥形滚筒就像腰鼓设计一样,中间粗两边细,只要带面出现跑偏,两侧向中间有个推力,推动带面回归原位。”

  至此,历经方案会审、整机设计思路讨论、外配套设备选型、图纸设计、胶带机制造几大关,型号为DSJ100/100/ 2×500,带宽1000毫米,运距5400米,带速3.15米/秒、运量达1000吨/时,具有我国完全自主知识产权的世界首套5400米胶带机诞生了。

  锦界煤矿作为神东数字矿山建设示范矿井,依托自动化、信息化的优势成为5400米胶带机的试点矿井。

  2018年8月15日,世界首套5400米胶带机从皮带机公司所处的内蒙古鄂尔多斯运抵陕西锦界煤矿31117运顺工作面。为保证安装质量,负责掘进及机电的锦界煤矿分管领导全程参与该部胶带机卸载部基础、驱动部地锚连接装置、储带仓定位固定的方案设计,紧盯机头部分基础件安装。

  经过多方努力,5400米胶带机在锦界煤矿试运行成功。

  这一刻,想法成为现实,图纸变成实物,作为主要研发人员,王嘉鑫的心情分外激动,“这套设备的核心是公司具备了高端机型的自主研发制造能力,促进连采掘进效率,降低人工维护量,自己能够参与、见证‘神东制造’,内心是激动、骄傲的。但也有担心,连采胶带机随着采掘推进持续延伸,在延伸至5400米的过程中会出现哪些新状况,谁也不能预知。越到最后,越是检验设备性能的关键时期。”为此,王嘉鑫和团队成员持续跟进胶带机运行,记录设备运行信息、查找不足之处。不固步自封,不回避短板,全力在设备的全生命周期里持续设计改进,以达最优。

  1000米、2000米、3500米……随着胶带机的延伸,所有人都在期待,期待这部超长胶带机经得起实践的检验。

  就在近日,锦界煤矿传来喜讯,5400米胶带机延伸至4700余米,运行态势平稳、良好,设备性能表现优越。

  5400米胶带机的投运,对于锦界煤矿连掘二队电工班员工白雪朗而言感触最深,“以前皮带的维护量比较大,每天下来必须要检查油箱的油温油位,皮带跑偏情况,现在这部皮带每月只需要给电机轴承注油就行,皮带也不跑偏。”

  “这部胶带机最大的特点是长距离单点。”锦界煤矿机电办机电组雷凯春一语点破胶带机的核心,“5400米胶带机解决了以往多部搭接伴生的一系列问题,在结构形式、入井搬运安装、矿务工程、节能降耗及日常维护等方面都进行了提升优化,同时减少岗位工3-4人,检修工2-3人,很大程度地降低了生产成本,提高了掘进的工作效率。”

  5400米胶带机在锦界煤矿的试运成功,不仅是公司在设备选型上又一次重大变革,更为煤炭行业煤矿运输设备的技术研发方向和升级改造提供了先进的宝贵经验和借鉴。

  近年来,神东以自身为平台,将高端开发作为发展战略,加大科技创新,采煤装备、高端机型的自主研发范围不断扩大,一批批科研项目在神东落地,从矿区开发之初的“洋设备”受制于人到如今的“国产化”“神东造”,为提升煤矿大型装备国产化作出积极贡献。

  来源:神东新闻中心