礦山裝備前沿技術 引領中國工業轉型升級

　　中原大地，九朝古都。每年四月牡丹花盛開，簇擁著我國工業重鎮洛陽。坐落在這里的中信重工，是共和國“一五”時期156個重大工程建設項目之一，今天已成長為國家重礦裝備的龍頭老大。

　　尤其是近3年來，重礦行業普遍下滑，中信重工新產品、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，成套產品和工程總包約占60%，新產品銷售約占70%。實現了“從制造型企業向高新技術企業轉型;從主機供應商向成套服務商轉型;從本土化企業向國際化企業轉型”三大轉型，形成了大型化、智能化、成套化、低碳化的綠色產品新格局。

　　這樣的歷史巨變，正是依托礦山重型裝備國家重點實驗室的科研成果而實現的!

　　礦山重型裝備國家重點實驗室是科技部2011年1月批準建設、2013年8月通過驗收的。

　　它以礦山重型裝備性能、可靠性與壽命、制造關鍵技術和節約減排為自己的四大研究方向，切中重礦裝備技術在我國經濟轉型要害技術。目前擁有實驗研究人員149人，409臺套儀器設備構成28個實驗系統，涵蓋重礦裝備研發所需的從物料實驗、仿真分析、制造，到最終產品測試整個過程，形成了完整的實驗研究平臺鏈條。

　　四年來，除承擔依托單位100多項科研課題外，還承擔省部級以上科研課題13項。這些課題中，國家973計劃3項，支撐計劃3項，863計劃1項。獲授權專利135項，其中發明專利54項。獲省部級以上科技成果獎勵24項，其中“國家科技進步二等獎”2項。課題和成果涵蓋了應用基礎理論和技術研發、材料和工藝以及實驗技術等，突破或正在突破一批制約我國礦山重型裝備研發的重大技術瓶頸。

　　大型礦磨：迫使國外設備在國內降價四成

　　大型、智能、高效磨機是利用日益貧化的礦山資源的重大關鍵技術裝備，礦山重型裝備國家重點實驗室建立了粉磨裝備實驗系統和強大的選型數據庫，研發出了具有完全自主知識產權的“大型礦用磨機”系列產品，一舉打破國外技術封鎖，填補了多項國內空白，使中信重工成為全世界能夠制造直徑7米以上球磨機、12米以上自磨/半自磨機的三大廠商之一。目前，已裝備到國內外20多座礦山企業，國內市場占有率達85%。近三年銷售達47.6億元，為相關礦山企業創造100億元以上的新增利稅，迫使國外設備在國內售價降低40%。

　　該成果首創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，承載能力高達3000噸以上，解決了超大負荷支承難題;開發的大型磨機雙電機自糾偏同步傳動技術及多元狀態遠程監控診斷系統，解決了特大功率多機驅動的技術難題，驅動功率達20000千瓦;發明的大型磨機多段筒體、分片端蓋、多瓣齒圈組合體制造工藝，解決了大型磨機超大零件極限制造難題，實現了超大、超重復雜構件制造和裝配成套技術集成;建立的粉磨裝備實驗系統和選型數據庫，首創了基于礦石特性的磨礦工藝參數計算模型，解決了磨礦工藝流程的準確選型難題，實現了資源節約和高效利用。

　　高壓輥磨機：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，也是裝備制造業沉重的責任。中信重工完全擁有自主知識產權的高壓輥磨機使這一夢想變為現實。該技術改變了礦山、冶金、建材等領域傳統的粉磨技術路線和方法，解決了傳統工藝高能耗、低效率的重大技術難題，使進口裝備在國內售價降低50%以上。近三年在國內外市場銷售52.2億元，為用戶年增加效益280億元。

　　該項成果根據不同礦物特性和粉碎要求，采用料層等厚輥壓方式，實現了入磨粒度首次從10mm減到3mm，使礦物加工的項目投資、系統能耗、金屬磨耗等工藝指標比傳統工藝均下降20%以上。國內首創的超高壓輥磨機型，壓力達到4.5MPa。開發的GM系列高壓輥磨機，在金屬礦山中可以實現40%的提前拋尾，解決了低品位礦的高耗低效難回收問題，系統能耗降低30%以上，作業效率提高15%。

　　活性石灰煅燒：在國內首次實現智能測控

　　活性石灰和稀土并稱為“工業味精”，能夠顯著降低能耗和料耗，減少污染物排放，提高工業產品質量，越來越廣泛地應用到煉鋼、電解鋁、電石冶煉、造紙等領域。

　　大型高效節能活性石灰生產線關鍵技術與成套設備的研究，以熱工基礎理論研究、模擬煅燒試驗、生產數據分析為基礎，通過系統仿真模擬溫度場開發出低壓損、高換熱效率的活性石灰煅燒系統;通過活性石灰模擬煅燒試驗以及理化分析，掌握活性石灰回轉窯系統煅燒最佳工藝參數數據庫，得到關鍵設備設計和計算方法。開發的OCS控制系統的數學模型，獨創了石灰系統智能在線檢測控制軟件，實現完全自動化的中控室。最終研發出產品活性度高，系統熱耗和投資低，資源綜合利用最大化的活性石灰生產線關鍵技術與成套設備，結束了國內石灰煅燒依賴人工摸索的歷史。

　　褐煤提質：解決國際設備選型理論難題

　　褐煤是煤化程度最低的煤種，約占全球煤炭總儲量的50%，僅我國已探明的褐煤總儲量就達1300億噸，是未來主要的化石能源和煤化工原料。褐煤提質技術首次探索出靜動壓試驗數據轉換規律，總結出數學模型，解決了國際上提質設備選型的理論基礎難題，開發的新型CCDJ物料對輥擠壓成型選型設計技術，可以計算出滿足不同物料成型系統工藝要求的對輥成型機規格、線速度、配套裝機功率、工作比壓強、設備產能等主要參數。

　　首創成型鈍化工藝技術，解決了熱壓型煤易粉碎、易自燃的難題。開發出國內首臺輥徑1400mm、輥寬1000mm、最高線壓力達到25t/cm無粘結劑高壓成型機，使煤粉在高壓、無添加劑情況下連續成型。高效成型智能自動控制系統，使成球率提高10%—30%。褐煤提質成型后，其噸產品利潤可達50元以上，若項目建在坑口，則噸產品利潤高于100元，且水分降低30%—60%。

　　高端高壓變頻器：打破壟斷替代進口

　　高壓變頻升級傳統產業。空調變頻調速已普及，大家日常已熟知其節能性。但用在耗能巨大的大型重載設備上，需要一系列的關鍵技術突破。變頻調速技術具有調速范圍廣、調速精度高、動態響應好等優點，使電機在最節能的轉速下運行，在很多需要精確速度控制的應用中，變頻器正在發揮著提升工藝質量和生產效率、節約能源的明顯作用，也是替換進口、節約投資的最大領域之一。國內高壓變頻調速市場需求也急劇升溫，在礦山、冶金、建材等領域高壓變頻器具有巨大的市場空間。目前我國自行開發生產的變頻調速產品只相當于國際上世紀90年代水平，關鍵技術嚴重依賴國外公司。

　　目前國內大型礦井提升裝備、大型磨機、大型熱冷軋機、風電變流器、石油天然氣管道架設等專用領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，但到目前為止還沒有像低壓變頻器那樣近乎統一的拓撲結構。國外廠商雖有成熟的控制技術，但所用產品拓撲結構導致其無法適應我國電網電壓等級，國內用戶在無替代產品的情況下被迫通過變壓器調節電網電壓的方式來適應國外產品。

　　實驗室成功開發出CHIC1000、CHIC2000、CHIC3000、CHIC5000、CHIC6000等系列變頻器，可滿足工業企業各類主導產品配套及市場需求。電壓等級包括10kV、6kV、4.16kV、3.3kV、1140V及660V等多種。廣泛應用于煤炭、礦山、冶金、有色、建材、電力和節能環保等眾多領域。

　　中信重工對該項目的核心突破，涉及到高壓大功率變頻器產品功率單元、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研發，核心技術以高性能矢量控制、產品的穩定性、高精度和多功能等為主。該技術大部分用于節能領域，實現產業化以后，每年生產的產品(按照達產年產量500臺，節電率30%計算)可為用戶節約用電量4億—6億千瓦時，節約燃煤15—20萬噸，減少CO2排放4—5萬噸。