中国砂石行业入选《先进适用技术目录（2022年版）》先进技术⑪

为深入贯彻落实党中央国务院关于加快推进生态文明建设的战略决策部署，加快矿产资源节约和综合利用先进适用技术推广应用，切实发挥技术政策的引导作用，自然资源部决定开展新一轮矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录评选更新工作。2021年12月27日，自然资源部发布《自然资源部办公厅关于开展矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录更新工作的通知》（自然资办函〔2021〕2451号）。受自然资源部有关司局委托，中国砂石协会为砂石行业推荐单位，开展新一轮矿产资源节约和综合利用适用技术目录评选更新工作。2022年9月5日，自然资源部官网发布《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2022版）》公告，本次共有317项技术入选，其中砂石行业入选的先进适用技术有20余项，经中国砂石协会推荐入选的有12项。

为鼓励我国砂石行业科技创新、宣传砂石行业优秀成果的同时，进一步激发砂石行业科技创新活力，中国砂石协会组织开设中国砂石行业入选《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2022年版）》先进技术系列报道，并在中国砂石协会官网和公众号等行业主流媒体上对入选技术进行有针对性地报道，以飨读者。

中国砂石行业入选先进技术⑪

技术名称：矿山松散物料永磁驱动带式输送装备与技术

申报单位：力博重工科技股份有限公司、武穴市长江矿业有限责任公司

推荐单位：中国砂石协会

一、公司简介

力博重工科技股份有限公司是我国矿山输送装备行业领航企业、国家制造业单项冠军示范企业、中国重型机械行业专精特新冠军单位、国家高新技术企业、国家绿色工厂，由双博士、双国家万人计划专家、双科技部科技创新创业人才周满山、张媛于2005年4月创办，总部位于泰山脚下。公司主导产品有：矿山长距离大运力带式输送机、永磁同步直驱变频电机、散料输送系统解决方案等，公司具有年产500公里输送机及10000台（套）产品的生产能力，产品技术水平达到国际领先，是2020年中国煤炭机械工业优质品牌产品、入选中国好技术（A类，全国仅20项）。公司产品支撑了西电东送重点工程、17座千万吨矿井等国家重点建设工程，并在俄罗斯、巴基斯坦、刚果金、越南、印度等一带一路沿线几十个国家完成了亮点工程，是我国带式输送机领域的标杆，为国家一带一路建设和双碳战略提供了坚强的支撑。

二、技术研究背景

带式输送是建材、冶金、煤炭、电力等行业矿山物料运输的主要方式。传统带式输送系统难以适应矿山复杂地形长距离大运力物料输送的要求，生态环境破坏严重，安全问题频出，不能满足国家发展大型现代化矿山的战略需求。存在以下三大行业瓶颈问题：

（1）采用多条带式输送机接力输送方式，转载次数多，增加了物料转载的提升能耗，转载点易堵料、撕带，设备故障率高，转载点物料扬尘大，污染环境；

（2）大坡度大转弯地形条件下采用汽运方式，增加了运输距离和道路投资，生态环境破坏严重；车辆运输无法适应复杂地理环境和气候变化，安全问题频出；

（3）传统驱动系统采用异步电机+减速机方式，传动链长、占地面积大、驱动效率低、运行性能差、管理维护量大、可靠性差，无法实现智能化高效驱动。

《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》要求：十四五期间，绿色低碳技术研发和推广应用取得新进展，十五五期间，绿色低碳技术取得关键突破。

2021年5月28日，习近平总书记在两院院士大会、中国科协第十次全国代表大会上提出：实现高水平科技自立自强。

2021年12月，国务院办公厅关于《推进多式联运发展优化调整运输结构工作方案（2021—2025年）提出，进一步优化调整运输结构，在建材等领域打造一批绿色运输枢纽。

本项目面向国家重大战略需求和我国经济主战场，通过矿山输送高端装备关键核心技术攻关，实现高水平自立自强，并产业化应用于国内外重大建设工程和一带一路沿线矿产资源开采，以贯彻落实习近平生态文明思想，践行了绿水青山就是今山银山理念，支撑了国家双碳战略。

三、研究成果与创新点

该项目通过产学研联合自主创新，突破了制约矿山长距离大运力带式输送系统本体关键技术、状态监测技术和安全保障技术等共性难题，开发出矿山松散物料永磁驱动带式输送装备与技术，实现了大型带式输送系统的国产化。该研究成果主要包括三个功能单元，通过三个单元的协同工作，实现长距离带式输送机的高效、节能、安全运行。其功能单元结构图如图3所示：

功能单元一：长距离大运力带式输送系统本体，包括永磁直驱电机、空间转弯装置、分布式张力控制系统。

（1）带式输送系统大功率永磁电机直驱技术。长距离大运力带式输送系统重载起车力矩大、转速低，传统异步电机加中间传动环节的驱动方式存在起动困难、冲击大、效率低、能消耗大和维护繁琐等不足。本项目发明了定子绕组环氧树脂真空灌封工艺，提出了低速大扭矩永磁电机电磁-温度-应力多场耦合优化方法，解决了永磁电机高温失磁难题；发明了一种永磁电机磁钢装配方法，提高了大径长比永磁同步电机的装配质量和效率。

（2）带式输送系统空间转弯技术。长距离输送系统需具备空间稳定变向运行功能，以适应沿线不同转弯半径、起伏落差等复杂地形。为此，本项目研制了适应不同转弯半径的自适应调节托辊组，确保了输送带不同空间转弯半径下的自动调中和稳定转向，实现了输送带的小角度急转弯。

（3）输送带张力沿线分布式可控技术。长距离输送时输送带起停车沿线动张力分布极不均衡，尤其在大倾角上下坡段、空间转弯段输送带动张力梯度更大，严重制约了带式输送系统运力的提升。本项目发明了可控制动托辊，实现了输送带沿线动张力的分布式控制，提高了输送带的安全性。

功能单元二：长距离大运力带式输送系统安全保障系统，包括断带抓捕装置、逆止器等。

（1）输送机断带保护技术。带式输送机长期运行存在断带事故隐患，长距离输送时断带事故的危害巨大。本项目发明了断带保护技术，根据输送带横向波动规律设置固定在联体制动机架上的随动触发机构与闭锁微动力触发机构，在断带时利用张力减小信号以及预紧扭簧、配重作用力快速触发抓捕机构动作，并为带式输送系统主驱动装置提供停车信号，实现了上带与下带的全断面同步可靠抓捕。

（2）输送带反弹控制技术。长距离上运带式输送机重载起车过程中输送带发生弹性变形，储存了大量的弹性势能，若紧急停车，会产生巨大的反弹冲击力，严重时会损坏驱动部件，发生严重的倒转飞车事故。本项目发明了限矩型接触式逆止器，通过动、静摩擦片和蝶形弹簧限定逆止力矩，实现了各逆止器之间的逆止力矩平衡，有效延长了设备寿命，避免了事故的发生。

功能单元三：长距离大运力带式输送系统控制与监测装置，包括：自适应控制系统、智能视频监控系统、机器人巡检装置等。

（1）带式输送机自动巡检技术。随着运距和运力增大，带式输送机运行工况和沿线环境线路复杂多变，对输送机的可靠性提出了更高的要求。本项目发明了带式输送机自动巡检系统，实现了对不同地形下输送系统上下坡、转弯等关键位置运行状态的实时无人监测。

（2）带式输送机故障检测技术。为了实现对输送机故障的提前预警，本项目发明了长距离带式输送机故障检测装置，对过载、打滑、跑偏、纵向撕裂、横向断带等进行故障诊断，实现了由传统的事后故障处理方式到主动预警防控方式的根本性转变，有效避免了重大恶性事故的发生。

（3）带式输送机自动控制技术。带式输送机负载具有大惯量非线性时变特征，长距离大运力带式输送机尤为突出。本项目提出了集中驱动+多点分布式驱动的主从控制模式，实现了长距离大运力带式输送机转矩精确分配和转速实时同步；通过对上运、下运、起伏和空间变向等复杂工况进行状态辨识和负载跟踪控制，避免了控制不合理导致的超速、叠带、飘带和断带问题。

本项目主要创新点包括：

1、研发了带式输送系统永磁电机直驱、沿线张力分布式可控、空间转弯等本体关键技术，解决了传统带式输送系统起动力矩小、冲击大等问题，增强了复杂地形适应能力。永磁电机平稳工作频率低至0.5Hz，满载效率达97%，高带强条件下最小转弯半径达300m。

2、研发了长距离大运力带式输送系统控制技术，实现了输送系统自适应控制、自主巡检和事故预警，输送带沿线张力波动幅度减小30%-60%，提高了输送系统运行安全可靠性。

3、研发了长距离大运力带式输送系统安全保障技术，解决了输送带反弹控制、物料防滚滑、断带抓捕等难题，为大型带式输送系统的重载高速运行提供了保障。上坡倾角提高到38°，下坡倾角提高到31°，断带抓捕响应时间小于1s。

四、获得荣誉

五、小结

《砂石工业十四五发展实施意见》中明确指出：坚持把科技创新作为第一动力，深入实施创新驱动发展战略，加大科技研发的投入，加快科技成果转移转化，强化创新平台载体支撑。提出激发内生动力，加强重大科技攻关，对标国际一流，着力突破发展瓶颈问题，使科技创新成果更多走进生产一线，多项技术工艺装备入选相关国家级目录，具有中国特色的砂石科技创新体系加快形成目标。

在自然资源部《先进适用技术目录（2022年版）》中多项砂石行业技术的入选，是我国砂石行业科技创新实现跨越式发展取得历史性突破的生动体现，将对加速推进砂石行业矿产资源节约和综合利用，为绿色矿山、绿色工厂、绿色砂石基地建设等提供重要技术装备支撑，对砂石行业的高质量健康有序发展具有重要意义。

编辑 | 杨浩威 李晓 · 审核 | 杨晓东

来源：中国砂石协会

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