中國砂石行業(yè)入選《先進(jìn)適用技術(shù)目錄（2022年版）》先進(jìn)技術(shù)?

為深入貫徹落實黨中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略決策部署，加快礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)推廣應(yīng)用，切實發(fā)揮技術(shù)政策的引導(dǎo)作用，自然資源部決定開展新一輪礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄評選更新工作。2021年12月27日，自然資源部發(fā)布《自然資源部辦公廳關(guān)于開展礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄更新工作的通知》（自然資辦函〔2021〕2451號）。受自然資源部有關(guān)司局委托，中國砂石協(xié)會為砂石行業(yè)推薦單位，開展新一輪礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用適用技術(shù)目錄評選更新工作。2022年9月5日，自然資源部官網(wǎng)發(fā)布《礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄（2022版）》公告，本次共有317項技術(shù)入選，其中砂石行業(yè)入選的先進(jìn)適用技術(shù)有20余項，經(jīng)中國砂石協(xié)會推薦入選的有12項。

為鼓勵我國砂石行業(yè)科技創(chuàng)新、宣傳砂石行業(yè)優(yōu)秀成果的同時，進(jìn)一步激發(fā)砂石行業(yè)科技創(chuàng)新活力，中國砂石協(xié)會組織開設(shè)中國砂石行業(yè)入選《礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用先進(jìn)適用技術(shù)目錄（2022年版）》先進(jìn)技術(shù)系列報道，并在中國砂石協(xié)會官網(wǎng)和公眾號等行業(yè)主流媒體上對入選技術(shù)進(jìn)行有針對性地報道，以饗讀者。

中國砂石行業(yè)入選先進(jìn)技術(shù)?

技術(shù)名稱：礦山松散物料永磁驅(qū)動帶式輸送裝備與技術(shù)

申報單位：力博重工科技股份有限公司、武穴市長江礦業(yè)有限責(zé)任公司

推薦單位：中國砂石協(xié)會

一、公司簡介

力博重工科技股份有限公司是我國礦山輸送裝備行業(yè)領(lǐng)航企業(yè)、國家制造業(yè)單項冠軍示范企業(yè)、中國重型機(jī)械行業(yè)專精特新冠軍單位、國家高新技術(shù)企業(yè)、國家綠色工廠，由雙博士、雙國家萬人計劃專家、雙科技部科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才周滿山、張媛于2005年4月創(chuàng)辦，總部位于泰山腳下。公司主導(dǎo)產(chǎn)品有：礦山長距離大運(yùn)力帶式輸送機(jī)、永磁同步直驅(qū)變頻電機(jī)、散料輸送系統(tǒng)解決方案等，公司具有年產(chǎn)500公里輸送機(jī)及10000臺（套）產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先，是2020年中國煤炭機(jī)械工業(yè)優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品、入選中國好技術(shù)（A類，全國僅20項）。公司產(chǎn)品支撐了西電東送重點工程、17座千萬噸礦井等國家重點建設(shè)工程，并在俄羅斯、巴基斯坦、剛果金、越南、印度等一帶一路沿線幾十個國家完成了亮點工程，是我國帶式輸送機(jī)領(lǐng)域的標(biāo)桿，為國家一帶一路建設(shè)和雙碳戰(zhàn)略提供了堅強(qiáng)的支撐。

二、技術(shù)研究背景

帶式輸送是建材、冶金、煤炭、電力等行業(yè)礦山物料運(yùn)輸?shù)闹饕绞健?strong style="color: blue;">傳統(tǒng)帶式輸送系統(tǒng)難以適應(yīng)礦山復(fù)雜地形長距離大運(yùn)力物料輸送的要求，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，安全問題頻出，不能滿足國家發(fā)展大型現(xiàn)代化礦山的戰(zhàn)略需求。存在以下三大行業(yè)瓶頸問題：

（1）采用多條帶式輸送機(jī)接力輸送方式，轉(zhuǎn)載次數(shù)多，增加了物料轉(zhuǎn)載的提升能耗，轉(zhuǎn)載點易堵料、撕帶，設(shè)備故障率高，轉(zhuǎn)載點物料揚(yáng)塵大，污染環(huán)境；

（2）大坡度大轉(zhuǎn)彎地形條件下采用汽運(yùn)方式，增加了運(yùn)輸距離和道路投資，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重；車輛運(yùn)輸無法適應(yīng)復(fù)雜地理環(huán)境和氣候變化，安全問題頻出；

（3）傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)采用異步電機(jī)+減速機(jī)方式，傳動鏈長、占地面積大、驅(qū)動效率低、運(yùn)行性能差、管理維護(hù)量大、可靠性差，無法實現(xiàn)智能化高效驅(qū)動。

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》要求：十四五期間，綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用取得新進(jìn)展，十五五期間，綠色低碳技術(shù)取得關(guān)鍵突破。

2021年5月28日，習(xí)近平總書記在兩院院士大會、中國科協(xié)第十次全國代表大會上提出：實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。

2021年12月，國務(wù)院辦公廳關(guān)于《推進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展優(yōu)化調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)工作方案（2021—2025年）提出，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，在建材等領(lǐng)域打造一批綠色運(yùn)輸樞紐。

本項目面向國家重大戰(zhàn)略需求和我國經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，通過礦山輸送高端裝備關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)，并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于國內(nèi)外重大建設(shè)工程和一帶一路沿線礦產(chǎn)資源開采，以貫徹落實習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行了綠水青山就是今山銀山理念，支撐了國家雙碳戰(zhàn)略。

三、研究成果與創(chuàng)新點

該項目通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合自主創(chuàng)新，突破了制約礦山長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)本體關(guān)鍵技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和安全保障技術(shù)等共性難題，開發(fā)出礦山松散物料永磁驅(qū)動帶式輸送裝備與技術(shù)，實現(xiàn)了大型帶式輸送系統(tǒng)的國產(chǎn)化。該研究成果主要包括三個功能單元，通過三個單元的協(xié)同工作，實現(xiàn)長距離帶式輸送機(jī)的高效、節(jié)能、安全運(yùn)行。其功能單元結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

功能單元一：長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)本體，包括永磁直驅(qū)電機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎裝置、分布式張力控制系統(tǒng)。

（1）帶式輸送系統(tǒng)大功率永磁電機(jī)直驅(qū)技術(shù)。長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)重載起車力矩大、轉(zhuǎn)速低，傳統(tǒng)異步電機(jī)加中間傳動環(huán)節(jié)的驅(qū)動方式存在起動困難、沖擊大、效率低、能消耗大和維護(hù)繁瑣等不足。本項目發(fā)明了定子繞組環(huán)氧樹脂真空灌封工藝，提出了低速大扭矩永磁電機(jī)電磁-溫度-應(yīng)力多場耦合優(yōu)化方法，解決了永磁電機(jī)高溫失磁難題；發(fā)明了一種永磁電機(jī)磁鋼裝配方法，提高了大徑長比永磁同步電機(jī)的裝配質(zhì)量和效率。

（2）帶式輸送系統(tǒng)空間轉(zhuǎn)彎技術(shù)。長距離輸送系統(tǒng)需具備空間穩(wěn)定變向運(yùn)行功能，以適應(yīng)沿線不同轉(zhuǎn)彎半徑、起伏落差等復(fù)雜地形。為此，本項目研制了適應(yīng)不同轉(zhuǎn)彎半徑的自適應(yīng)調(diào)節(jié)托輥組，確保了輸送帶不同空間轉(zhuǎn)彎半徑下的自動調(diào)中和穩(wěn)定轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)了輸送帶的小角度急轉(zhuǎn)彎。

（3）輸送帶張力沿線分布式可控技術(shù)。長距離輸送時輸送帶起停車沿線動張力分布極不均衡，尤其在大傾角上下坡段、空間轉(zhuǎn)彎段輸送帶動張力梯度更大，嚴(yán)重制約了帶式輸送系統(tǒng)運(yùn)力的提升。本項目發(fā)明了可控制動托輥，實現(xiàn)了輸送帶沿線動張力的分布式控制，提高了輸送帶的安全性。

功能單元二：長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)安全保障系統(tǒng)，包括斷帶抓捕裝置、逆止器等。

（1）輸送機(jī)斷帶保護(hù)技術(shù)。帶式輸送機(jī)長期運(yùn)行存在斷帶事故隱患，長距離輸送時斷帶事故的危害巨大。本項目發(fā)明了斷帶保護(hù)技術(shù)，根據(jù)輸送帶橫向波動規(guī)律設(shè)置固定在聯(lián)體制動機(jī)架上的隨動觸發(fā)機(jī)構(gòu)與閉鎖微動力觸發(fā)機(jī)構(gòu)，在斷帶時利用張力減小信號以及預(yù)緊扭簧、配重作用力快速觸發(fā)抓捕機(jī)構(gòu)動作，并為帶式輸送系統(tǒng)主驅(qū)動裝置提供停車信號，實現(xiàn)了上帶與下帶的全斷面同步可靠抓捕。

（2）輸送帶反彈控制技術(shù)。長距離上運(yùn)帶式輸送機(jī)重載起車過程中輸送帶發(fā)生彈性變形，儲存了大量的彈性勢能，若緊急停車，會產(chǎn)生巨大的反彈沖擊力，嚴(yán)重時會損壞驅(qū)動部件，發(fā)生嚴(yán)重的倒轉(zhuǎn)飛車事故。本項目發(fā)明了限矩型接觸式逆止器，通過動、靜摩擦片和蝶形彈簧限定逆止力矩，實現(xiàn)了各逆止器之間的逆止力矩平衡，有效延長了設(shè)備壽命，避免了事故的發(fā)生。

功能單元三：長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)控制與監(jiān)測裝置，包括：自適應(yīng)控制系統(tǒng)、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)器人巡檢裝置等。

（1）帶式輸送機(jī)自動巡檢技術(shù)。隨著運(yùn)距和運(yùn)力增大，帶式輸送機(jī)運(yùn)行工況和沿線環(huán)境線路復(fù)雜多變，對輸送機(jī)的可靠性提出了更高的要求。本項目發(fā)明了帶式輸送機(jī)自動巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)了對不同地形下輸送系統(tǒng)上下坡、轉(zhuǎn)彎等關(guān)鍵位置運(yùn)行狀態(tài)的實時無人監(jiān)測。

（2）帶式輸送機(jī)故障檢測技術(shù)。為了實現(xiàn)對輸送機(jī)故障的提前預(yù)警，本項目發(fā)明了長距離帶式輸送機(jī)故障檢測裝置，對過載、打滑、跑偏、縱向撕裂、橫向斷帶等進(jìn)行故障診斷，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的事后故障處理方式到主動預(yù)警防控方式的根本性轉(zhuǎn)變，有效避免了重大惡性事故的發(fā)生。

（3）帶式輸送機(jī)自動控制技術(shù)。帶式輸送機(jī)負(fù)載具有大慣量非線性時變特征，長距離大運(yùn)力帶式輸送機(jī)尤為突出。本項目提出了集中驅(qū)動+多點分布式驅(qū)動的主從控制模式，實現(xiàn)了長距離大運(yùn)力帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)矩精確分配和轉(zhuǎn)速實時同步；通過對上運(yùn)、下運(yùn)、起伏和空間變向等復(fù)雜工況進(jìn)行狀態(tài)辨識和負(fù)載跟蹤控制，避免了控制不合理導(dǎo)致的超速、疊帶、飄帶和斷帶問題。

本項目主要創(chuàng)新點包括：

1、研發(fā)了帶式輸送系統(tǒng)永磁電機(jī)直驅(qū)、沿線張力分布式可控、空間轉(zhuǎn)彎等本體關(guān)鍵技術(shù)，解決了傳統(tǒng)帶式輸送系統(tǒng)起動力矩小、沖擊大等問題，增強(qiáng)了復(fù)雜地形適應(yīng)能力。永磁電機(jī)平穩(wěn)工作頻率低至0.5Hz，滿載效率達(dá)97%，高帶強(qiáng)條件下最小轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)300m。

2、研發(fā)了長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)控制技術(shù)，實現(xiàn)了輸送系統(tǒng)自適應(yīng)控制、自主巡檢和事故預(yù)警，輸送帶沿線張力波動幅度減小30%-60%，提高了輸送系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性。

3、研發(fā)了長距離大運(yùn)力帶式輸送系統(tǒng)安全保障技術(shù)，解決了輸送帶反彈控制、物料防滾滑、斷帶抓捕等難題，為大型帶式輸送系統(tǒng)的重載高速運(yùn)行提供了保障。上坡傾角提高到38°，下坡傾角提高到31°，斷帶抓捕響應(yīng)時間小于1s。

四、獲得榮譽(yù)

五、小結(jié)

《砂石工業(yè)十四五發(fā)展實施意見》中明確指出：堅持把科技創(chuàng)新作為第一動力，深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，加大科技研發(fā)的投入，加快科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化創(chuàng)新平臺載體支撐。提出激發(fā)內(nèi)生動力，加強(qiáng)重大科技攻關(guān)，對標(biāo)國際一流，著力突破發(fā)展瓶頸問題，使科技創(chuàng)新成果更多走進(jìn)生產(chǎn)一線，多項技術(shù)工藝裝備入選相關(guān)國家級目錄，具有中國特色的砂石科技創(chuàng)新體系加快形成目標(biāo)。

在自然資源部《先進(jìn)適用技術(shù)目錄（2022年版）》中多項砂石行業(yè)技術(shù)的入選，是我國砂石行業(yè)科技創(chuàng)新實現(xiàn)跨越式發(fā)展取得歷史性突破的生動體現(xiàn)，將對加速推進(jìn)砂石行業(yè)礦產(chǎn)資源節(jié)約和綜合利用，為綠色礦山、綠色工廠、綠色砂石基地建設(shè)等提供重要技術(shù)裝備支撐，對砂石行業(yè)的高質(zhì)量健康有序發(fā)展具有重要意義。

編輯 | 楊浩威 李曉 · 審核 | 楊曉東

來源：中國砂石協(xié)會

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