中國砂石行業入選《先進適用技術目錄（2022年版）》先進技術?

為深入貫徹落實黨中央國務院關于加快推進生態文明建設的戰略決策部署，加快礦產資源節約和綜合利用先進適用技術推廣應用，切實發揮技術政策的引導作用，自然資源部決定開展新一輪礦產資源節約和綜合利用先進適用技術目錄評選更新工作。2021年12月27日，自然資源部發布《自然資源部辦公廳關于開展礦產資源節約和綜合利用先進適用技術目錄更新工作的通知》（自然資辦函〔2021〕2451號）。受自然資源部有關司局委托，中國砂石協會為砂石行業推薦單位，開展新一輪礦產資源節約和綜合利用適用技術目錄評選更新工作。2022年9月5日，自然資源部官網發布《礦產資源節約和綜合利用先進適用技術目錄（2022版）》公告，本次共有317項技術入選，其中砂石行業入選的先進適用技術有20余項，經中國砂石協會推薦入選的有12項。

為鼓勵我國砂石行業科技創新、宣傳砂石行業優秀成果的同時，進一步激發砂石行業科技創新活力，中國砂石協會組織開設中國砂石行業入選《礦產資源節約和綜合利用先進適用技術目錄（2022年版）》先進技術系列報道，并在中國砂石協會官網和公眾號等行業主流媒體上對入選技術進行有針對性地報道，以饗讀者。

中國砂石行業入選先進技術?

技術名稱：礦山松散物料永磁驅動帶式輸送裝備與技術

申報單位：力博重工科技股份有限公司、武穴市長江礦業有限責任公司

推薦單位：中國砂石協會

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領航企業、國家制造業單項冠軍示范企業、中國重型機械行業專精特新冠軍單位、國家高新技術企業、國家綠色工廠，由雙博士、雙國家萬人計劃專家、雙科技部科技創新創業人才周滿山、張媛于2005年4月創辦，總部位于泰山腳下。公司主導產品有：礦山長距離大運力帶式輸送機、永磁同步直驅變頻電機、散料輸送系統解決方案等，公司具有年產500公里輸送機及10000臺（套）產品的生產能力，產品技術水平達到國際領先，是2020年中國煤炭機械工業優質品牌產品、入選中國好技術（A類，全國僅20項）。公司產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，是我國帶式輸送機領域的標桿，為國家一帶一路建設和雙碳戰略提供了堅強的支撐。

二、技術研究背景

帶式輸送是建材、冶金、煤炭、電力等行業礦山物料運輸的主要方式。傳統帶式輸送系統難以適應礦山復雜地形長距離大運力物料輸送的要求，生態環境破壞嚴重，安全問題頻出，不能滿足國家發展大型現代化礦山的戰略需求。存在以下三大行業瓶頸問題：

（1）采用多條帶式輸送機接力輸送方式，轉載次數多，增加了物料轉載的提升能耗，轉載點易堵料、撕帶，設備故障率高，轉載點物料揚塵大，污染環境；

（2）大坡度大轉彎地形條件下采用汽運方式，增加了運輸距離和道路投資，生態環境破壞嚴重；車輛運輸無法適應復雜地理環境和氣候變化，安全問題頻出；

（3）傳統驅動系統采用異步電機+減速機方式，傳動鏈長、占地面積大、驅動效率低、運行性能差、管理維護量大、可靠性差，無法實現智能化高效驅動。

《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》要求：十四五期間，綠色低碳技術研發和推廣應用取得新進展，十五五期間，綠色低碳技術取得關鍵突破。

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

2021年12月，國務院辦公廳關于《推進多式聯運發展優化調整運輸結構工作方案（2021—2025年）提出，進一步優化調整運輸結構，在建材等領域打造一批綠色運輸樞紐。

本項目面向國家重大戰略需求和我國經濟主戰場，通過礦山輸送高端裝備關鍵核心技術攻關，實現高水平自立自強，并產業化應用于國內外重大建設工程和一帶一路沿線礦產資源開采，以貫徹落實習近平生態文明思想，踐行了綠水青山就是今山銀山理念，支撐了國家雙碳戰略。

三、研究成果與創新點

該項目通過產學研聯合自主創新，突破了制約礦山長距離大運力帶式輸送系統本體關鍵技術、狀態監測技術和安全保障技術等共性難題，開發出礦山松散物料永磁驅動帶式輸送裝備與技術，實現了大型帶式輸送系統的國產化。該研究成果主要包括三個功能單元，通過三個單元的協同工作，實現長距離帶式輸送機的高效、節能、安全運行。其功能單元結構圖如圖3所示：

功能單元一：長距離大運力帶式輸送系統本體，包括永磁直驅電機、空間轉彎裝置、分布式張力控制系統。

（1）帶式輸送系統大功率永磁電機直驅技術。長距離大運力帶式輸送系統重載起車力矩大、轉速低，傳統異步電機加中間傳動環節的驅動方式存在起動困難、沖擊大、效率低、能消耗大和維護繁瑣等不足。本項目發明了定子繞組環氧樹脂真空灌封工藝，提出了低速大扭矩永磁電機電磁-溫度-應力多場耦合優化方法，解決了永磁電機高溫失磁難題；發明了一種永磁電機磁鋼裝配方法，提高了大徑長比永磁同步電機的裝配質量和效率。

（2）帶式輸送系統空間轉彎技術。長距離輸送系統需具備空間穩定變向運行功能，以適應沿線不同轉彎半徑、起伏落差等復雜地形。為此，本項目研制了適應不同轉彎半徑的自適應調節托輥組，確保了輸送帶不同空間轉彎半徑下的自動調中和穩定轉向，實現了輸送帶的小角度急轉彎。

（3）輸送帶張力沿線分布式可控技術。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、空間轉彎段輸送帶動張力梯度更大，嚴重制約了帶式輸送系統運力的提升。本項目發明了可控制動托輥，實現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：長距離大運力帶式輸送系統安全保障系統，包括斷帶抓捕裝置、逆止器等。

（1）輸送機斷帶保護技術。帶式輸送機長期運行存在斷帶事故隱患，長距離輸送時斷帶事故的危害巨大。本項目發明了斷帶保護技術，根據輸送帶橫向波動規律設置固定在聯體制動機架上的隨動觸發機構與閉鎖微動力觸發機構，在斷帶時利用張力減小信號以及預緊扭簧、配重作用力快速觸發抓捕機構動作，并為帶式輸送系統主驅動裝置提供停車信號，實現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。長距離上運帶式輸送機重載起車過程中輸送帶發生彈性變形，儲存了大量的彈性勢能，若緊急停車，會產生巨大的反彈沖擊力，嚴重時會損壞驅動部件，發生嚴重的倒轉飛車事故。本項目發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，實現了各逆止器之間的逆止力矩平衡，有效延長了設備壽命，避免了事故的發生。

功能單元三：長距離大運力帶式輸送系統控制與監測裝置，包括：自適應控制系統、智能視頻監控系統、機器人巡檢裝置等。

（1）帶式輸送機自動巡檢技術。隨著運距和運力增大，帶式輸送機運行工況和沿線環境線路復雜多變，對輸送機的可靠性提出了更高的要求。本項目發明了帶式輸送機自動巡檢系統，實現了對不同地形下輸送系統上下坡、轉彎等關鍵位置運行狀態的實時無人監測。

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

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

本項目主要創新點包括：

1、研發了帶式輸送系統永磁電機直驅、沿線張力分布式可控、空間轉彎等本體關鍵技術，解決了傳統帶式輸送系統起動力矩小、沖擊大等問題，增強了復雜地形適應能力。永磁電機平穩工作頻率低至0.5Hz，滿載效率達97%，高帶強條件下最小轉彎半徑達300m。

2、研發了長距離大運力帶式輸送系統控制技術，實現了輸送系統自適應控制、自主巡檢和事故預警，輸送帶沿線張力波動幅度減小30%-60%，提高了輸送系統運行安全可靠性。

3、研發了長距離大運力帶式輸送系統安全保障技術，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的重載高速運行提供了保障。上坡傾角提高到38°，下坡傾角提高到31°，斷帶抓捕響應時間小于1s。

四、獲得榮譽

五、小結

《砂石工業十四五發展實施意見》中明確指出：堅持把科技創新作為第一動力，深入實施創新驅動發展戰略，加大科技研發的投入，加快科技成果轉移轉化，強化創新平臺載體支撐。提出激發內生動力，加強重大科技攻關，對標國際一流，著力突破發展瓶頸問題，使科技創新成果更多走進生產一線，多項技術工藝裝備入選相關國家級目錄，具有中國特色的砂石科技創新體系加快形成目標。

在自然資源部《先進適用技術目錄（2022年版）》中多項砂石行業技術的入選，是我國砂石行業科技創新實現跨越式發展取得歷史性突破的生動體現，將對加速推進砂石行業礦產資源節約和綜合利用，為綠色礦山、綠色工廠、綠色砂石基地建設等提供重要技術裝備支撐，對砂石行業的高質量健康有序發展具有重要意義。

編輯 | 楊浩威 李曉 · 審核 | 楊曉東

來源：中國砂石協會

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