太原矿山机器集团有限公司(以下简称太矿)以跳跃式的研发速度制造采煤机,结束了我国电牵引采煤机无法形成批量生产的历史,并产生了良好收益。2005年,该公司完成销售收入、利税分别同比增长37.6%和48%,员工收入同比增长28.82%。

    创新电牵引加速采煤机国产化

    上世纪80年代初,由山西省政府投资2600万元,太矿引进了英国安德逊公司的技术及设备,生产制造出我国功率最大的AM-500液压式采煤机,产品销往山东、内蒙古和山西等产煤大省。但随着世界采煤机技术的飞速发展,美国等国的企业已大量使用大功率电牵引采煤机,电牵引采煤机代替液压式采煤机已呈必然趋势。为此,太矿引进消化国外先进技术,并进行再创新,以跳跃式的发展速度对电牵引采煤机实施技术攻关,最终攻克了这一难题。

    1996年,太矿花26万英镑买回了国外的直流电牵引图纸,虽然机械图较完备,但电气部分却只有接线图原理和维修图纸。这样一来,机械部分虽然可以自行生产,但与之配套的电气设备还需从国外进口,生产一台采煤机的成本高达900多万元。

    为了降低成本、加快设备国产化进程,太矿在对机械部分进行转化生产的同时,自行组织设计电气技术攻关。当时国外广泛使用的是直流电牵引采煤机,可太矿技术人员很快发现,国内直流防爆电机技术尚不过关,国外设计思路与国内实际配套能力不符。经过艰苦的技术研发,太矿在国内首次将交流变频技术成功运用于采煤机电气设计中,国产化的900电牵引采煤机终于在太矿诞生。

    起初,太矿设计的电牵引采煤机控制系统主要由单片机及其硬件组成,控制原理简单,但体积大、系统组成复杂。几经反复后,他们于1998年设计出了结构简单、维修方便的第二套方案,研制出了由工业计算机和可编程控制器组成的智能化程度更高的控制系统,将国产采煤机技术水平提到了新高度。

    前些年,不少煤矿购买了从国外进口的电牵引采煤机,这些设备一旦出现故障,煤矿就不得不为更换零件及聘请外国专业维修人员付出昂贵费用。太矿将一些从英国进口的电牵引采煤机的电气系统设计改造为性能可靠、价格低廉的国产设备系统,使煤矿采煤机的年维修费用大幅下降。为此,越来越多的煤矿转而采购国产采煤机。

    运用四象限变频技术创国际同行第一

    复杂地质构造工作面是采煤机生产面临的课题。2000年,兖州矿务局在一次招标会上提出,需要有先进的、能够适应在工业井下16度以上大倾角坡面作业的采煤机。经过论证,太矿技术人员成功地将四象限变频技术应用到采煤机上,实现了采煤机的匀速下行。

    当时,太矿从芬兰进口了16台变频器进行试验,目标是运用四象限变频技术,在采煤机沿坡面下行时,将多余的机械能转化为电能,储入电网,实现采煤机的再生制动。为了使这种先进变频器的体积适用于井下采煤机,太矿技术人员将其全部拆解,对留下的"心脏"部分进行工艺技术改造。变频器的功率模块就是频率很高的开关场效应管,只有使其在运行中保持正常工作、确保能量做好回馈,才能防止出现溜车等大事故。然而在试验过程中,变频器实际回馈电压远远超出了设计要求。

    为了找到问题原因,太矿连续试验了近一个月,烧坏了20多个模块。最终,在一个最容易被人忽略的细节上找到了答案:仅仅是因为直流母线的排列不匀,导致了电容器充电过程中阻抗发生变化。在解决这一问题的过程中,太矿通过添加装置,进一步提升了模块性能,将其中产生的干扰波过滤,避免了对电网形成污染。运用这项技术成果开发的930电牵引采煤机电气系统,不仅更科学地保证了采煤机匀速下行,而且实现了随时随地可靠停机。

    在把四象限变频技术运用于井下电牵引采煤机方面,太矿首开先例,创造了国际同行业的第一台。

    提升大功率为无人工作面智能化操作奠基

    近年来,煤炭市场复苏,大功率电牵引采煤机成为行业亮点。

    为设计出国内功率最大、技术最先进的1200电牵引采煤机电气控制系统,太矿技术人员多次深入井下向一线工人了解情况,根据井下具体环境多方论证,汲取了进口设备优质传感器带给采煤机可靠保护的优点,对前有技术做了一系列改进和提升。2001年7月,太矿技术人员终于拿出了令国内同行叹服的采煤机电气系统设计方案。

    1200电牵引采煤机改进了瓦斯检测装置和漏电闭锁系统,克服了以往设计中的缺陷,为井下一线工人的人身安全提供了可靠保证。该机型增加了摇臂倾角传感器、机身倾斜传感器,增设了速度反馈装置和位置记忆功能,使采煤工作面的智能化成为可能,且降低了国内采煤机同步性能不良等负面效应,实现了采煤机技术质量的又一次升级,被专家誉为国内一流水平,为我国煤矿高产、高效提供了先进设备。

    1200电牵引采煤机投入市场后,很快产生了不同凡响的品牌效应,并被全国采煤机司机比武选拔赛选用,进一步巩固了太矿产品统领国内电牵引采煤机市场的地位。

    太矿采煤机与进口同类设备在关键技术上的差距目前已经不大。目前,太矿正在开发国内最大的MGTY750/1800-3.3D电牵引采煤机的电气系统,运用这种电气系统,可令采煤机将人工操作下运行的结果全部记录下来,之后自动按照前次方式运行,并可将井下数据传至井上电脑网络,实现地面对井下采煤的现场监控和指挥。这无疑为采煤机在无人工作面的智能化操作打下基础.