MG730i智能薄煤層采煤機

　　導語：薄煤層采煤機是指在最大可采厚度不到1.8m的煤層，通常0.8-1.8m的煤層采煤的機器。開采薄煤層的滾筒式采煤機主要有兩種結(jié)構(gòu)類型：機身騎在工作面輸送機上的騎溜子式和機身落在工作面輸送機靠煤壁側(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》吸收了普通騎溜采煤機組和極薄煤層趴底式采煤機的優(yōu)點，加入了智能開采的先進科技，使其即可實現(xiàn)綜合機械化開采，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，開采效率均不高且存在安全隱患。而智能采煤機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、推理機制，實現(xiàn)環(huán)境變化時的自我調(diào)節(jié)，自主學習并升級。直接降低了工人勞動強度，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。針對1.0-2.0m的較薄煤層，目前市場上的采煤機普遍裝煤效果較差;當煤層起伏大時，采煤機機身容易卡住，通過性差;遇到較硬巖石，采煤機截割振動大，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智能化程度低，隨著開采工況的變化采煤機不能相應(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，這就導致采煤機開采時，在狹小的工作空間中，工人勞動強度增大，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。將智能化技術(shù)進行有效融合和升級，主要包括提高記憶截割的開采精度，實現(xiàn)煤炭識別、操作面板可視化、工作面少人化、運行數(shù)據(jù)實時上傳、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，提高采煤機的過斷層能力和割透能力，減少采煤機的故障率，滿足了薄煤層采煤機的市場需求。

　　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，具有以下優(yōu)點：

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

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

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

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

　　5.智能化程度高，具有學習型記憶截割，煤巖識別超探測，預(yù)測性維護，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)于同類機型。

　　圖一 MG730i智能薄煤層采煤機

　　三、技術(shù)性能參數(shù)

　　1.技術(shù)指標

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

　?、艡C身長(搖臂回轉(zhuǎn)中心距)≤3400 mm。

　?、平馗罟β?60～330kW。

　?、菭恳?450kN。

　?、炔筛叻秶?1.0～2.0m。

　?、裳b機功率730kW。

　　⑹牽引速度 0～7.4m/min～12m/min。

　　⑺機面高度(通過性)600～800mm。

　?、虪恳β?×30 kW。

　?、瓦m應(yīng)煤層傾角 ≤45°。

　?、芜m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：

　　⑴煤巖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)造及煤巖界面進行精細探測，將地質(zhì)勘探裝備與滾筒割煤機進行有效融合，采煤機與液壓支架自相關(guān)成像，能夠超前20米，并采用動力反應(yīng)譜實時干涉煤巖識別技術(shù)，超前0.5米。

　?、谱赃m應(yīng)學習型記憶截割：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控制算法實現(xiàn)采高誤差±2cm，優(yōu)于行業(yè)±2.5cm;采用高精度編碼器，實現(xiàn)采煤機行走水平距離誤差±2cm，優(yōu)于行業(yè)±5cm;實時采集截割及牽引電機負載參數(shù)，通過自適應(yīng)控制算法實現(xiàn)采煤機速度控制，提升效率>5%。

　　⑶設(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: 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，對傳動輪齒件及軸承進行故障診斷及壽命預(yù)測。

　?、芍苿悠黝A(yù)測性維護：實時監(jiān)控左右牽引電機負載、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：

　　⑴為開采極薄煤層，機身高度要盡可能低;

　?、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

　?、艩恳齻鲃硬捎萌行菣C構(gòu)(專利)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，保證了足夠的牽引力，同時降低了機身高度，機身高度600～800mm，為極薄煤層(≤800mm)的開采提供可能。

　?、茡u臂的功率最大可達330kW，具有很強的過斷層能力;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足強度及功能的前提下讓機身及搖臂長度達到最短，從而是設(shè)備總長度達到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，牽引電機在機身上面吊出等等結(jié)構(gòu)，都為設(shè)備的可維護性提供保障。如果設(shè)備發(fā)生嚴重故障，也可以將設(shè)備牽引到機頭或機尾等空間大的地方進行維修。

　　⑹除了對電機、油液的傳感器監(jiān)測外，同時采用機載攝像頭，可清晰分辨搖臂動作實現(xiàn)遠程控制、自動化。

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

　　五、應(yīng)用案例

　　MG730i智能薄煤層采煤機進入煤機市場后在黑龍江、吉林、山東、山西等地獲得了客戶的廣泛認可，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、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，掘進機已形成截割功率從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、低耗的硬巖掘進機，使得硬巖炮掘工藝成為歷史,帶動了整個行業(yè)的技術(shù)進步,將進口硬巖機械徹底趕出國門。掘進機市場占有率連續(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，開創(chuàng)性地對綜采成套裝備進行一體化設(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驗室，連續(xù)四年被評為煤機行業(yè)“雙十佳”企業(yè)，通過了CNAS(國內(nèi))與ANAB(國際)雙重信息安全認證，被認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、連續(xù)采煤機截割滾筒等5項行業(yè)標準制定，其中主起草“移動實驗室，工程機械設(shè)備工況狀態(tài)測試方法”國家標準。

　　企業(yè)先后承擔國家863計劃、國家重大科技成果轉(zhuǎn)化項目、國家重點新產(chǎn)品計劃、國家火炬計劃、國家兩化融合促進安全生產(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“硬巖掘進機”獲第十二屆專利獎優(yōu)秀獎;“巷道掘進機”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。“掘錨護一體機”榮獲遼寧省科學技術(shù)發(fā)明三等獎、“MZ200聯(lián)合采煤機組”獲沈陽市科技進步獎一等獎、科技振興獎。

　　聯(lián)系人：邵澤龍

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