據(jù)統(tǒng)計,由于煤層埋藏較深,我國80%的煤炭產(chǎn)量是靠井工提升,礦井提升機成為礦山開采的“咽喉”設(shè)備,在煤炭裝備中安全要求等級最高,而制動系統(tǒng)又是礦井提升機安全運行的核心保障。
“傳統(tǒng)恒力矩制動方式存在制動不平穩(wěn)、故障率高、可靠性差等缺點,致使礦井安全重大事故時有發(fā)生。”王繼生是礦井提升機制動系統(tǒng)研究的資深專家,也是榮獲2015年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎——“年產(chǎn)千萬噸級礦井大型提升容器及安全運行保障關(guān)鍵技術(shù)”的主要完成人之一。
王繼生牽頭完成的礦井提升智能恒減速電液制動系統(tǒng)研究是獲獎項目的核心組成部分。“項目從礦山工程安全的基礎(chǔ)理論研究入手,解決了長期困擾提升裝備高速度(14-18米/秒)、大運動質(zhì)量(350-400多噸)、高安全可靠性、制動平穩(wěn)的關(guān)鍵技術(shù)問題,極大地促進了成套裝備的技術(shù)進步,對礦井提升向高效、大載荷方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”他說。
開發(fā)多項核心技術(shù)
“通過礦井提升智能恒減速電液制動系統(tǒng)研究,獨創(chuàng)了全方位自動檢測、自動分析診斷和智能控制技術(shù);開發(fā)了多個控制流程相融合的分析、推理判斷控制軟件,首次實現(xiàn)工業(yè)智能化;發(fā)明了高性能方向比例閥隨動恒減速閉環(huán)控制技術(shù),實現(xiàn)了減速度恒值閉環(huán)控制;開發(fā)了多通道自維護式恒減速電液制動系統(tǒng),使故障率可降低到百萬分之一,大幅提高了制動系統(tǒng)工作的可靠性。”王繼生說。
在全方位安全控制與故障監(jiān)控測技術(shù)上,首次將工業(yè)智能化應(yīng)用于提升系統(tǒng)的制動控制,涵蓋了機、電、液、儀表及先進的模糊控制和智能領(lǐng)域;依據(jù)提升機實際使用工況,對多個控制流程有機融合,實時智能監(jiān)控,系統(tǒng)的可靠性得到了充分的保證。
在高性能方向比例閥隨動減速度恒值閉環(huán)控制技術(shù)上,恒減速控制方式通過高性能方向比例閥及相應(yīng)的檢測原件實現(xiàn),具有控制精度較高、響應(yīng)速度快、動態(tài)性能好、雙向調(diào)節(jié)等特點,制動系統(tǒng)糾偏能力強,比傳統(tǒng)的恒力矩制動有更為優(yōu)越的智能性能,安全制動效果好。
在雙工作點恒減速電液制動系統(tǒng)技術(shù)上,根據(jù)不同工況,通過對制動系統(tǒng)恒減速工作點的計算和校核,對重載上提與重載下放工況采用恒減速度值分別設(shè)定,以實現(xiàn)恒值閉環(huán)控制安全制動。
在多通道自維護式恒減速電液制動系統(tǒng)上,三條通道完全獨立,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生恒減速制動時,任意兩個通道對另一個可能發(fā)生的故障通道具有100%的修復(fù)能力,是整個過程中保持恒定減速度,系統(tǒng)在各種情況下都是安全、可靠的。
王繼生還告訴記者,早在2010年12月7日,河南省科技廳組織專家對礦井提升機智能恒減速電液制動系統(tǒng)項目進行了鑒定。鑒定認(rèn)為,該系統(tǒng)具有制動原理科學(xué)、智能化程度高、制動性能優(yōu)越、安全可靠性高等優(yōu)點,有效提高礦井提升系統(tǒng)安全運行水平,系統(tǒng)整體達到國際先進水平,在制動控制原理及方法上具有國際領(lǐng)先水平。
經(jīng)濟社會效益突出,應(yīng)用前景明朗
“礦井提升智能恒減速電液制動系統(tǒng)是中信重工具有自主知識產(chǎn)權(quán)的主導(dǎo)產(chǎn)品核心技術(shù)之一。該產(chǎn)品的推出打破了國內(nèi)大中型提升機制動系統(tǒng)被國外設(shè)備長期壟斷的格局,將減少我國礦山企業(yè)對進口設(shè)備的依賴程度,可完全替代進口產(chǎn)品,大大提高礦山安全,給國家及礦山企業(yè)節(jié)省大量的外匯。”王繼生透露。
與此同時,項目成果提高了礦山的效率,給礦山開采帶來了良好的經(jīng)濟效益,對于提高礦山安全和振興民族工業(yè)具有重大的社會效益。
項目成果已授權(quán)國家發(fā)明專利1項,實用新型專利6項,軟件著作權(quán)3項;新申報并通過實質(zhì)性審查國家發(fā)明專利2項,新申報國家發(fā)明專利1項;在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上,以核心技術(shù)為基礎(chǔ),項目在研究過程中制定了國家標(biāo)準(zhǔn)4項、機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項。
“項目研究成果主要應(yīng)用于煤炭和金屬井工礦山資源開采,也可用于大型皮帶運輸機、港口起重設(shè)備、大型升船機等設(shè)備,市場前景非常廣闊。”王繼生說。
王繼生分析表示,目前我國約有7000多臺提升機在運行,每年新建、改建礦井需要大、中型提升機約230多臺,按60%的大型礦井提升機配置本制動系統(tǒng)計算,每年新增智能恒減速電液制動系統(tǒng)138臺套。
截至目前,該系統(tǒng)已實現(xiàn)訂貨95臺套,產(chǎn)品涵蓋河南、河北、安徽、內(nèi)蒙等十多個省區(qū)市。