礦山裝備前沿技術(shù) 引領(lǐng)中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

　　中原大地，九朝古都。每年四月牡丹花盛開，簇?fù)碇覈I(yè)重鎮(zhèn)洛陽。坐落在這里的中信重工，是共和國“一五”時(shí)期156個(gè)重大工程建設(shè)項(xiàng)目之一，今天已成長為國家重礦裝備的龍頭老大。

　　尤其是近3年來，重礦行業(yè)普遍下滑，中信重工新產(chǎn)品、工程成套和國外市場訂單卻逐年上升。到2013年，總銷售額已占國際市場50%左右，成套產(chǎn)品和工程總包約占60%，新產(chǎn)品銷售約占70%。實(shí)現(xiàn)了“從制造型企業(yè)向高新技術(shù)企業(yè)轉(zhuǎn)型;從主機(jī)供應(yīng)商向成套服務(wù)商轉(zhuǎn)型;從本土化企業(yè)向國際化企業(yè)轉(zhuǎn)型”三大轉(zhuǎn)型，形成了大型化、智能化、成套化、低碳化的綠色產(chǎn)品新格局。

　　這樣的歷史巨變，正是依托礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研成果而實(shí)現(xiàn)的!

　　礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是科技部2011年1月批準(zhǔn)建設(shè)、2013年8月通過驗(yàn)收的。

　　它以礦山重型裝備性能、可靠性與壽命、制造關(guān)鍵技術(shù)和節(jié)約減排為自己的四大研究方向，切中重礦裝備技術(shù)在我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型要害技術(shù)。目前擁有實(shí)驗(yàn)研究人員149人，409臺(tái)套儀器設(shè)備構(gòu)成28個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，涵蓋重礦裝備研發(fā)所需的從物料實(shí)驗(yàn)、仿真分析、制造，到最終產(chǎn)品測試整個(gè)過程，形成了完整的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)鏈條。

　　四年來，除承擔(dān)依托單位100多項(xiàng)科研課題外，還承擔(dān)省部級(jí)以上科研課題13項(xiàng)。這些課題中，國家973計(jì)劃3項(xiàng)，支撐計(jì)劃3項(xiàng)，863計(jì)劃1項(xiàng)。獲授權(quán)專利135項(xiàng)，其中發(fā)明專利54項(xiàng)。獲省部級(jí)以上科技成果獎(jiǎng)勵(lì)24項(xiàng)，其中“國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”2項(xiàng)。課題和成果涵蓋了應(yīng)用基礎(chǔ)理論和技術(shù)研發(fā)、材料和工藝以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)等，突破或正在突破一批制約我國礦山重型裝備研發(fā)的重大技術(shù)瓶頸。

　　大型礦磨：迫使國外設(shè)備在國內(nèi)降價(jià)四成

　　大型、智能、高效磨機(jī)是利用日益貧化的礦山資源的重大關(guān)鍵技術(shù)裝備，礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了粉磨裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和強(qiáng)大的選型數(shù)據(jù)庫，研發(fā)出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“大型礦用磨機(jī)”系列產(chǎn)品，一舉打破國外技術(shù)封鎖，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白，使中信重工成為全世界能夠制造直徑7米以上球磨機(jī)、12米以上自磨/半自磨機(jī)的三大廠商之一。目前，已裝備到國內(nèi)外20多座礦山企業(yè)，國內(nèi)市場占有率達(dá)85%。近三年銷售達(dá)47.6億元，為相關(guān)礦山企業(yè)創(chuàng)造100億元以上的新增利稅，迫使國外設(shè)備在國內(nèi)售價(jià)降低40%。

　　該成果首創(chuàng)了純靜壓多油腔搖桿式斜面自壓緊軸承及多滑履軸承支承技術(shù)，承載能力高達(dá)3000噸以上，解決了超大負(fù)荷支承難題;開發(fā)的大型磨機(jī)雙電機(jī)自糾偏同步傳動(dòng)技術(shù)及多元狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)，解決了特大功率多機(jī)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)難題，驅(qū)動(dòng)功率達(dá)20000千瓦;發(fā)明的大型磨機(jī)多段筒體、分片端蓋、多瓣齒圈組合體制造工藝，解決了大型磨機(jī)超大零件極限制造難題，實(shí)現(xiàn)了超大、超重復(fù)雜構(gòu)件制造和裝配成套技術(shù)集成;建立的粉磨裝備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和選型數(shù)據(jù)庫，首創(chuàng)了基于礦石特性的磨礦工藝參數(shù)計(jì)算模型，解決了磨礦工藝流程的準(zhǔn)確選型難題，實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約和高效利用。

　　高壓輥磨機(jī)：解決低品位礦三大難題

　　“多碎少磨”、“層壓破碎”，一直是我國選礦界幾十年的夢想，也是裝備制造業(yè)沉重的責(zé)任。中信重工完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓輥磨機(jī)使這一夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。該技術(shù)改變了礦山、冶金、建材等領(lǐng)域傳統(tǒng)的粉磨技術(shù)路線和方法，解決了傳統(tǒng)工藝高能耗、低效率的重大技術(shù)難題，使進(jìn)口裝備在國內(nèi)售價(jià)降低50%以上。近三年在國內(nèi)外市場銷售52.2億元，為用戶年增加效益280億元。

　　該項(xiàng)成果根據(jù)不同礦物特性和粉碎要求，采用料層等厚輥壓方式，實(shí)現(xiàn)了入磨粒度首次從10mm減到3mm，使礦物加工的項(xiàng)目投資、系統(tǒng)能耗、金屬磨耗等工藝指標(biāo)比傳統(tǒng)工藝均下降20%以上。國內(nèi)首創(chuàng)的超高壓輥磨機(jī)型，壓力達(dá)到4.5MPa。開發(fā)的GM系列高壓輥磨機(jī)，在金屬礦山中可以實(shí)現(xiàn)40%的提前拋尾，解決了低品位礦的高耗低效難回收問題，系統(tǒng)能耗降低30%以上，作業(yè)效率提高15%。

　　活性石灰煅燒：在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)智能測控

　　活性石灰和稀土并稱為“工業(yè)味精”，能夠顯著降低能耗和料耗，減少污染物排放，提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，越來越廣泛地應(yīng)用到煉鋼、電解鋁、電石冶煉、造紙等領(lǐng)域。

　　大型高效節(jié)能活性石灰生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)與成套設(shè)備的研究，以熱工基礎(chǔ)理論研究、模擬煅燒試驗(yàn)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)仿真模擬溫度場開發(fā)出低壓損、高換熱效率的活性石灰煅燒系統(tǒng);通過活性石灰模擬煅燒試驗(yàn)以及理化分析，掌握活性石灰回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)煅燒最佳工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，得到關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。開發(fā)的OCS控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，獨(dú)創(chuàng)了石灰系統(tǒng)智能在線檢測控制軟件，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的中控室。最終研發(fā)出產(chǎn)品活性度高，系統(tǒng)熱耗和投資低，資源綜合利用最大化的活性石灰生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)與成套設(shè)備，結(jié)束了國內(nèi)石灰煅燒依賴人工摸索的歷史。

　　褐煤提質(zhì)：解決國際設(shè)備選型理論難題

　　褐煤是煤化程度最低的煤種，約占全球煤炭總儲(chǔ)量的50%，僅我國已探明的褐煤總儲(chǔ)量就達(dá)1300億噸，是未來主要的化石能源和煤化工原料。褐煤提質(zhì)技術(shù)首次探索出靜動(dòng)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)律，總結(jié)出數(shù)學(xué)模型，解決了國際上提質(zhì)設(shè)備選型的理論基礎(chǔ)難題，開發(fā)的新型CCDJ物料對(duì)輥擠壓成型選型設(shè)計(jì)技術(shù)，可以計(jì)算出滿足不同物料成型系統(tǒng)工藝要求的對(duì)輥成型機(jī)規(guī)格、線速度、配套裝機(jī)功率、工作比壓強(qiáng)、設(shè)備產(chǎn)能等主要參數(shù)。

　　首創(chuàng)成型鈍化工藝技術(shù)，解決了熱壓型煤易粉碎、易自燃的難題。開發(fā)出國內(nèi)首臺(tái)輥徑1400mm、輥寬1000mm、最高線壓力達(dá)到25t/cm無粘結(jié)劑高壓成型機(jī)，使煤粉在高壓、無添加劑情況下連續(xù)成型。高效成型智能自動(dòng)控制系統(tǒng)，使成球率提高10%—30%。褐煤提質(zhì)成型后，其噸產(chǎn)品利潤可達(dá)50元以上，若項(xiàng)目建在坑口，則噸產(chǎn)品利潤高于100元，且水分降低30%—60%。

　　高端高壓變頻器：打破壟斷替代進(jìn)口

　　高壓變頻升級(jí)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。空調(diào)變頻調(diào)速已普及，大家日常已熟知其節(jié)能性。但用在耗能巨大的大型重載設(shè)備上，需要一系列的關(guān)鍵技術(shù)突破。變頻調(diào)速技術(shù)具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，使電機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，在很多需要精確速度控制的應(yīng)用中，變頻器正在發(fā)揮著提升工藝質(zhì)量和生產(chǎn)效率、節(jié)約能源的明顯作用，也是替換進(jìn)口、節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一。國內(nèi)高壓變頻調(diào)速市場需求也急劇升溫，在礦山、冶金、建材等領(lǐng)域高壓變頻器具有巨大的市場空間。目前我國自行開發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品只相當(dāng)于國際上世紀(jì)90年代水平，關(guān)鍵技術(shù)嚴(yán)重依賴國外公司。

　　目前國內(nèi)大型礦井提升裝備、大型磨機(jī)、大型熱冷軋機(jī)、風(fēng)電變流器、石油天然氣管道架設(shè)等專用領(lǐng)域的高端高壓變頻器市場仍被國外品牌壟斷。各種高壓變頻器雖不斷出現(xiàn)，但到目前為止還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。國外廠商雖有成熟的控制技術(shù)，但所用產(chǎn)品拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致其無法適應(yīng)我國電網(wǎng)電壓等級(jí)，國內(nèi)用戶在無替代產(chǎn)品的情況下被迫通過變壓器調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的方式來適應(yīng)國外產(chǎn)品。

　　實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)出CHIC1000、CHIC2000、CHIC3000、CHIC5000、CHIC6000等系列變頻器，可滿足工業(yè)企業(yè)各類主導(dǎo)產(chǎn)品配套及市場需求。電壓等級(jí)包括10kV、6kV、4.16kV、3.3kV、1140V及660V等多種。廣泛應(yīng)用于煤炭、礦山、冶金、有色、建材、電力和節(jié)能環(huán)保等眾多領(lǐng)域。

　　中信重工對(duì)該項(xiàng)目的核心突破，涉及到高壓大功率變頻器產(chǎn)品功率單元、主控制器、整流變壓器、功率單元控制軟件、通用控制軟件、矢量控制算法的系統(tǒng)研發(fā)，核心技術(shù)以高性能矢量控制、產(chǎn)品的穩(wěn)定性、高精度和多功能等為主。該技術(shù)大部分用于節(jié)能領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以后，每年生產(chǎn)的產(chǎn)品(按照達(dá)產(chǎn)年產(chǎn)量500臺(tái)，節(jié)電率30%計(jì)算)可為用戶節(jié)約用電量4億—6億千瓦時(shí)，節(jié)約燃煤15—20萬噸，減少CO2排放4—5萬噸。