MG730i智能薄煤層采煤機(jī)

　　導(dǎo)語：薄煤層采煤機(jī)是指在最大可采厚度不到1.8m的煤層，通常0.8-1.8m的煤層采煤的機(jī)器。開采薄煤層的滾筒式采煤機(jī)主要有兩種結(jié)構(gòu)類型：機(jī)身騎在工作面輸送機(jī)上的騎溜子式和機(jī)身落在工作面輸送機(jī)靠煤壁側(cè)底板上的爬底板式。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《MG730i智能薄煤層采煤機(jī)》吸收了普通騎溜采煤機(jī)組和極薄煤層趴底式采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，加入了智能開采的先進(jìn)科技，使其即可實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開采，又能適應(yīng)極薄煤層的開采條件，將綜合智能化開采工作面采高最低降到了0.85米，可實(shí)現(xiàn)極薄煤層高產(chǎn)高效開采。

　　一、研究背景

　　薄煤層工作面空間狹小，工人勞動強(qiáng)度大，安全性小，煤層起伏較大且斷層較多。無論是采用炮采、螺旋鉆采煤還是刨煤機(jī)，開采效率均不高且存在安全隱患。而智能采煤機(jī)具有類似于人類一樣的視覺、觸覺、嗅覺，具有對環(huán)境多維度深層次的感知，能夠自動執(zhí)行示教的流程，并能通過大數(shù)據(jù)分析、推理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境變化時的自我調(diào)節(jié)，自主學(xué)習(xí)并升級。直接降低了工人勞動強(qiáng)度，減少了井下勞作時間，保障了井下作業(yè)人員的安全，解放了生產(chǎn)力，提高了開采效益，是煤礦建設(shè)智能化綜采工作面的核心發(fā)展設(shè)備。

　　近年來，隨著各煤礦企業(yè)不斷加大對薄煤層的開采力度，市場對薄煤層采煤機(jī)的需求逐漸增加，要求也越來越高，相繼推出了各類型號的薄煤層采煤機(jī)。針對1.0-2.0m的較薄煤層，目前市場上的采煤機(jī)普遍裝煤效果較差;當(dāng)煤層起伏大時，采煤機(jī)機(jī)身容易卡住，通過性差;遇到較硬巖石，采煤機(jī)截割振動大，故障率高;過煤空間小，上行割煤速度受影響。這些都大大影響了薄煤層開采的效率，同時市場上的薄煤層采煤機(jī)智能化程度低，隨著開采工況的變化采煤機(jī)不能相應(yīng)做出姿態(tài)調(diào)整，對于關(guān)鍵零部件的健康狀態(tài)缺少監(jiān)測，對故障的發(fā)生不能提前預(yù)判，這就導(dǎo)致采煤機(jī)開采時，在狹小的工作空間中，工人勞動強(qiáng)度增大，降低了開采效率，并且安全性差。

　　針對目前薄煤層開采遇到的問題，借助我公司MG730C薄煤層采煤機(jī)的成熟經(jīng)驗，開發(fā)了一款高可靠性，高適應(yīng)性，高智能化的智能采煤機(jī)。將智能化技術(shù)進(jìn)行有效融合和升級，主要包括提高記憶截割的開采精度，實(shí)現(xiàn)煤炭識別、操作面板可視化、工作面少人化、運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時上傳、設(shè)備健康模型故障預(yù)診斷等方面。并加大截割功率，增大搖臂長度，提高采煤機(jī)的過斷層能力和割透能力，減少采煤機(jī)的故障率，滿足了薄煤層采煤機(jī)的市場需求。

　　二、產(chǎn)品介紹

　　MG730i是新開發(fā)的具有自主特色的智能薄煤層采煤機(jī)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.截割能力最強(qiáng)，單搖臂截割密度480kW/m²，優(yōu)于同類機(jī)型60%。

　　2.機(jī)身長度最短，整機(jī)長度6.5m，過彎半徑由7m減小至5m，優(yōu)于同類機(jī)型28%。

　　3.過煤高度最大，配套的過煤高度大于310mm，優(yōu)于同類機(jī)型20%。

　　4.牽引力與機(jī)重比最大，牽引力450kN，機(jī)重比1.7，優(yōu)于同類機(jī)型35%。

　　5.智能化程度高，具有學(xué)習(xí)型記憶截割，煤巖識別超探測，預(yù)測性維護(hù)，C端數(shù)據(jù)互聯(lián)，恒功率控制等智能化功能。

　　6.裝煤效果好，由行業(yè)75%提升至90%，裝煤能力優(yōu)于同類機(jī)型。

　　圖一 MG730i智能薄煤層采煤機(jī)

　　三、技術(shù)性能參數(shù)

　　1.技術(shù)指標(biāo)

　　MG730i智能薄煤層采煤機(jī)整機(jī)為懸機(jī)身布局形式，采用多電機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)橫向布置，單搖臂配置單電機(jī)，交流變頻調(diào)速無鏈電牽引方式，其主要指標(biāo)如下：

　?、艡C(jī)身長(搖臂回轉(zhuǎn)中心距)≤3400 mm。

　?、平馗罟β?60～330kW。

　?、菭恳?450kN。

　　⑷采高范圍 1.0～2.0m。

　　⑸裝機(jī)功率730kW。

　?、薁恳俣?0～7.4m/min～12m/min。

　?、藱C(jī)面高度(通過性)600～800mm。

　?、虪恳β?×30 kW。

　?、瓦m應(yīng)煤層傾角 ≤45°。

　　⑽適應(yīng)煤質(zhì)硬度≤f4，局部f6。

　　2.主要功能

　　針對薄煤層開采的主要問題，MG730i采用AI井下透明工作面開采技術(shù)和AI智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng) + 人工智能+無人或少人化綠色安全開采，其主要功能如下：

　?、琶簬r識別和超前探測功能：基于AI 的井下透明工作面開采技術(shù)，構(gòu)建工作面隨采超前煤巖識別CT探測系統(tǒng)，對回采煤層內(nèi)的異常地質(zhì)構(gòu)造及煤巖界面進(jìn)行精細(xì)探測，將地質(zhì)勘探裝備與滾筒割煤機(jī)進(jìn)行有效融合，采煤機(jī)與液壓支架自相關(guān)成像，能夠超前20米，并采用動力反應(yīng)譜實(shí)時干涉煤巖識別技術(shù)，超前0.5米。

　?、谱赃m應(yīng)學(xué)習(xí)型記憶截割：使用高抗震傾角及油缸磁滯位移傳感器冗余設(shè)計，利用PWM控制算法實(shí)現(xiàn)采高誤差±2cm，優(yōu)于行業(yè)±2.5cm;采用高精度編碼器，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)行走水平距離誤差±2cm，優(yōu)于行業(yè)±5cm;實(shí)時采集截割及牽引電機(jī)負(fù)載參數(shù)，通過自適應(yīng)控制算法實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)速度控制，提升效率>5%。

　?、窃O(shè)備健康模型：監(jiān)控設(shè)備50個狀態(tài)值，提煉6大維度，得出設(shè)備亞健康、故障狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)告警信息統(tǒng)計呈現(xiàn);設(shè)備常見故障覆蓋率>95%;提升日常主動維修效率10%以上。

　?、冉馗畈款A(yù)測性維護(hù): 行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)將振動在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到采煤機(jī)，對傳動輪齒件及軸承進(jìn)行故障診斷及壽命預(yù)測。

　　⑸制動器預(yù)測性維護(hù)：實(shí)時監(jiān)控左右牽引電機(jī)負(fù)載、制動器壓力及溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，建立制動器預(yù)測性模型，預(yù)測制動器溫升趨勢，狀態(tài)監(jiān)控準(zhǔn)確率>80%。

　　四、解決方案(問題)與適用范圍

　　1.解決問題

　　MG730i智能薄煤層采煤機(jī)適用于采高范圍1.0m～2.0m的薄煤層開采，此開采高度范圍存在的主要問題是空間小，操作不便，夾矸較多，煤層起伏變化大，為此解決以上問題，MG730i的總體思路有以下幾點(diǎn)：

　?、艦殚_采極薄煤層，機(jī)身高度要盡可能低;

　?、茷樘岣哌^矸能力，搖臂功率要盡可能大;

　?、菫檫m應(yīng)煤層起伏，設(shè)備長度要盡可能短;

　?、葹闇p少維修次數(shù)，其可靠性要盡可能高;

　?、蔀楸阌诰戮S修，易損零件要便于拆換;

　?、蕿樘岣唛_采效率，其智能化要盡可能高。

　　2.技術(shù)方案

　　⑴牽引傳動采用三行星機(jī)構(gòu)(專利)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，保證了足夠的牽引力，同時降低了機(jī)身高度，機(jī)身高度600～800mm，為極薄煤層(≤800mm)的開采提供可能。

　　⑵搖臂的功率最大可達(dá)330kW，具有很強(qiáng)的過斷層能力;搖臂傳動系統(tǒng)采用雙列行星傳動裝置(專利)，提高了傳動系統(tǒng)的可靠性。

　?、窃跐M足強(qiáng)度及功能的前提下讓機(jī)身及搖臂長度達(dá)到最短，從而是設(shè)備總長度達(dá)到6550mm，具有更好的適應(yīng)性和通過性。

　?、辱T件、輪齒件均為國內(nèi)專業(yè)廠家制造，軸承、密封、液壓及電氣元件等全部選用國外最知名品牌。另外，在設(shè)計上，還采用雙行星傳動裝置(專利)、太陽輪修行(正在申請專利)、行走輪過載保護(hù)裝置(專利)、彈性扭矩軸(專利)等領(lǐng)先的技術(shù)，保證設(shè)備的高可靠性。

　?、杀∶簩泳驴臻g狹小，易于更換是必須考慮到的。搖臂電機(jī)可以在煤壁側(cè)抽出，搖臂扭矩軸在老塘側(cè)抽出，牽引電機(jī)在機(jī)身上面吊出等等結(jié)構(gòu)，都為設(shè)備的可維護(hù)性提供保障。如果設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障，也可以將設(shè)備牽引到機(jī)頭或機(jī)尾等空間大的地方進(jìn)行維修。

　?、食藢﹄姍C(jī)、油液的傳感器監(jiān)測外，同時采用機(jī)載攝像頭，可清晰分辨搖臂動作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自動化。

　?、伺c中國礦業(yè)大學(xué)合作開發(fā)的薄煤層采煤機(jī)智能煤巖識別系統(tǒng)為國際與行業(yè)首創(chuàng)，它將礦井物探技術(shù)與薄煤層采煤機(jī)無縫對接，可實(shí)現(xiàn)未采工作面煤層隨頂?shù)装迤鸱兓娜S成像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤巖識別，并將煤巖信息傳遞給煤機(jī)最終實(shí)現(xiàn)綜采工作面智能化透明化開采。

　　五、應(yīng)用案例

　　MG730i智能薄煤層采煤機(jī)進(jìn)入煤機(jī)市場后在黑龍江、吉林、山東、山西等地獲得了客戶的廣泛認(rèn)可，在薄煤層開采領(lǐng)域取得了巨大成功。在雞西礦務(wù)局東山煤礦163工作面，2021年3月產(chǎn)量10萬噸，4月產(chǎn)量11.4萬噸，連續(xù)兩個月產(chǎn)煤量創(chuàng)單月生產(chǎn)歷史新高。

　　圖二 MG730i井下應(yīng)用情況

　　圖三 MG730i井下應(yīng)用情況

　　六、公司簡介

　　三一重型裝備有限公司(簡稱三一重裝)是專業(yè)從事煤炭掘、采、運(yùn)成套設(shè)備研發(fā)、制造及銷售的大型裝備制造企業(yè)。2004年1月，在沈陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)注冊，注冊資金29.8億元。經(jīng)過十年的快速發(fā)展，在沈陽建設(shè)了占地85萬平方米的工業(yè)園。公司于2009年11月25日成功在香港聯(lián)交所上市，現(xiàn)在總市值超逾200億港幣。三一重裝極其重視研發(fā)創(chuàng)新，根據(jù)產(chǎn)品類型下設(shè)綜掘、綜采、工程掘采、自動化、礦機(jī)等研究所。每年將企業(yè)銷售收入的7-9%以上資金投入到研發(fā)創(chuàng)新工作中。

　　三一重型裝備有限公司擁有一支集機(jī)、電、液于一體的煤炭綜合采掘成套裝備設(shè)計、制造的優(yōu)秀研發(fā)隊伍，現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員400余人，包括博士研究生2人，碩士研究生150余人，高級職稱53人，擁有國際級專家2人。公司于2008年被授予國家級博士后科研工作站，培養(yǎng)了博士后人才8名。并擁有1000余人的成熟技工隊伍，在煤機(jī)產(chǎn)品研發(fā)、制造方面積累了豐富的經(jīng)驗，技術(shù)優(yōu)勢明顯。

　　三一重型裝備有限公司產(chǎn)品主要分為綜掘、綜采、礦車三大類。在綜掘成套產(chǎn)品方面，掘進(jìn)機(jī)已形成截割功率從55～418kW的全系列產(chǎn)品，企業(yè)于國內(nèi)首家成功開發(fā)了高效、低耗的硬巖掘進(jìn)機(jī)，使得硬巖炮掘工藝成為歷史,帶動了整個行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,將進(jìn)口硬巖機(jī)械徹底趕出國門。掘進(jìn)機(jī)市場占有率連續(xù)8年位列國內(nèi)第一，市場占有率逾50%。

　　在綜采領(lǐng)域，以推動煤炭工業(yè)“綠色、安全、高效”發(fā)展為目標(biāo)，開創(chuàng)性地對綜采成套裝備進(jìn)行一體化設(shè)計、一體化制造與服務(wù)，可為用戶提供適用于薄、中、厚煤層全套開采設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了綜采設(shè)備的成套化、自動化、特性化;產(chǎn)品型譜覆蓋年產(chǎn)量50萬噸至1000萬噸(單工作面)，采煤工藝覆蓋一次采全高、放頂煤、分層開采，可滿足不同綜采工作面的采煤需求。同時，三一重裝還研制了露天礦設(shè)備及礦用填充設(shè)備等。

　　三一重型裝備有限公司現(xiàn)已被認(rèn)定為國家級企業(yè)技術(shù)中心、國家級高新技術(shù)企業(yè)，擁有國家級博士后科研工作站、行業(yè)第一家院士工作站、省級工程中心及省級工程實(shí)驗室，連續(xù)四年被評為煤機(jī)行業(yè)“雙十佳”企業(yè)，通過了CNAS(國內(nèi))與ANAB(國際)雙重信息安全認(rèn)證，被認(rèn)定為沈陽市首批兩化融合示范企業(yè)。截至2017年12月末，共申請國家專利1537項，已授權(quán)專利1203項，其中發(fā)明專利 278項，三一重裝擁有全部的知識產(chǎn)權(quán)。參與移動倉儲式刮板轉(zhuǎn)載機(jī)、連續(xù)采煤機(jī)截割滾筒等5項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，其中主起草“移動實(shí)驗室，工程機(jī)械設(shè)備工況狀態(tài)測試方法”國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　企業(yè)先后承擔(dān)國家863計劃、國家重大科技成果轉(zhuǎn)化項目、國家重點(diǎn)新產(chǎn)品計劃、國家火炬計劃、國家兩化融合促進(jìn)安全生產(chǎn)專項等20多項國家、省部及地方科技計劃;“礦用機(jī)械”榮獲第四十屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展發(fā)明獎金獎;發(fā)明專利“硬巖掘進(jìn)機(jī)”獲第十二屆專利獎優(yōu)秀獎;“巷道掘進(jìn)機(jī)”專利獲十三屆中國專利獎外觀設(shè)計金獎;“top-down+模塊化設(shè)計模式”獲得2011年國家質(zhì)量技術(shù)三等獎。“掘錨護(hù)一體機(jī)”榮獲遼寧省科學(xué)技術(shù)發(fā)明三等獎、“MZ200聯(lián)合采煤機(jī)組”獲沈陽市科技進(jìn)步獎一等獎、科技振興獎。

　　聯(lián)系人：邵澤龍

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