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            智慧矿山的全面发展带动了我国矿山机械市场智能化发展[图]

            2019年03月19日 13:40:05字号:T|T

                智慧矿山是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。矿山的数字化、信息化是智慧矿山建设的前提和基础。

                矿山生产模式大致经历了四个阶段:

                一是原始阶段,即主要通过手工?#22270;?#21333;挖掘工具进行矿产采掘活动,无规划、效率低、资源浪费极大。

                二是机械化阶段,即大量采用机械设备进行矿产生产活动,机械化程度较高,但仍无规划、生产较粗放、资源浪费比较严重。

                三是数字化矿山阶段,采用自动化生产设备进行作业生产,采用信息化?#20302;?#20316;为经营管理的工具,实现数字化整合、数据共享和互操作,但仍面临诸多?#20302;?#38598;成、信息融合、数据存储与分析等复杂问题,而且核心仍围绕扩大开采量,对绿色开采、人文关?#22330;?#21487;?#20013;?#21457;展等方面仍不够重视。

                四是智慧矿山阶段,通过智能信息技术的应用,使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力,实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力,主动感知、分析、并快速做出正确处理的矿山?#20302;常?#20154;为的因素将降低最低程度,矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作,实现矿山企业的集约、高效、可?#20013;?#21457;展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息?#20302;?#31561;各项技术的成熟与融合,实现数字化、智能化的管理与反馈机制,为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为?#22235;?#26631;发展了20多年,我国正处于起步阶段。

                2017年我国煤炭机械设备行业市场规模1295.5亿元,同比2016年的1002.8亿元增长了29.2%,近几年我国煤炭机械设备行业市场规模情况如下图所示:

            2011-2017年中国煤炭机械装备行业市场规模情况

            资料来?#30679;?#26234;研咨询整理

                目前,煤炭机械设备主要包括露天开采设备和综合采掘设备?#32422;?#27927;选、安全、辅助设备等。近几年我国煤炭机械设备行业细分市场规模情况如下图所示:

            2011-2017年中国煤炭机械装备行业市场细分规模情况

            资料来?#30679;?#26234;研咨询整理

                在全球煤炭开采行业中,煤机已经得到了广泛的应用,特别是美国、澳大利亚、加拿大等发达国家煤炭井工开采基本采用了机械化程度较高的综采、综掘设备。在国际市场上,发达国家在煤炭开采、洗选加工、煤化工等装备制造领域拥?#34892;?#21402;的技术基础和先发优势,基本垄断了高端煤炭机械装备市场。

                但是由于井工采煤作业环境复杂,需要煤机设?#24863;?#21516;作业,对于煤机设备成套化需求较高。国内的煤机制造也有专业化向成套化发展。

                对于煤矿机械工程智能化方面,我国主要集中在采掘过程中的安全管理和运输方面。

                电牵引驱动?#20302;?#23646;于当前煤矿机械工程中较为常用的采掘机,使用效果较好。此?#20302;?#21487;以确保足够的采掘动力,且提升了装机功率,提高了机械设备的工作效率。在故障诊断与计算机技术方面,采掘技术智能化主要?#32422;?#31639;机技术为核?#27169;?#37319;用了传感器故障诊断辅助模式,可以精准诊断故障问题,提升了工作效率。由此看出,点牵引技术在煤炭行业得到了?#27426;?#26222;及,并在?#19988;?#21106;煤?#32422;?#29028;岩识别等方面也得到了长远发展。同?#20445;?#37319;掘设备还采用了遥控与远控技术,随着煤炭开采技术要求的?#27426;?#25552;升,为了确保操作人员安全,应可以远距离操作与驾驶机器,工作人员应在设备工作环境外,通过操作遥控手柄完成采掘。对此,应为采掘设备安装遥控控制?#20302;常?#20854;主要由遥控发射器、遥控接收器、PLC 控制器?#32422;?#20154;机界面等组成。通过遥控操作,工作人员可?#32422;?#26102;了解?#20302;?#30340;运行情况,以便进行后续的控制工作。

                当前煤矿开采效率?#27426;?#25552;升,其在运输方面也增添了多项要求。在大型煤矿开采过程中,企业运输煤炭时往往采用胶带运输机,为了确保带式运输机可以实现连续可调,应为其使用中压变频驱动控制技术,以确保其在低速状态下也可?#20113;轎绕?#21160;。为了确保运输机的稳定运行,应为其安装液压自控张紧装置,确保其在张力变化情况下自动调节张力与行程。除此之外,运输期间也经常使用刮板运输机,为了及时了解运输情况,应为运输机安装工况监测?#20302;常?#26426;头采用交叉侧卸布置方式,机尾采用自动伸缩装置,在降低故障发生几率的基础上延长设备的使用寿命。为了提升焊接质量水平,确保运输机稳定可靠运行,企业还应利用机器人自动焊接中槽部。

                我国煤机智能化发展尚处于快速成长的阶段,煤机智能化的趋势主要为以?#24405;?#28857;:

                一、智能化的煤矿机械工程?#35270;?#24615;更强

                针对煤矿所处的地质条件的不同或者煤矿开采难度的不同,可针对性地研究制造相应的设备产品,从而保证采煤工作的顺利进行。煤矿机械设备能够?#35270;?#21508;种各样的复杂地质环境,保证煤矿的开采效率。

                二、能够实现对煤矿机械工程的远程控制使用

                电子计算机对煤矿机械的运行进行远程控制,监控测量相应的数据,并将数据进行及时地传递,通过控制器对设备发送指令,以完成操作,实现对整个生产过程的监控。一旦出现问题故障能够及时地发现并排除,将故障带来的损失尽可能降到最低。

                煤炭机械工程智能化是煤炭行业今后发展的主要方向,也是信息化时代发展的必然趋势,相关部门应当加大相关投入,积极开发智能产品,缩小与发达国家的差距,提高产品设备的行业竞争力,努力做行业的引领者。

                受到我国煤炭市场规模庞大的影响,筛分和洗选设备智能化发展是提升我国传统产能利用率的主要方?#20581;?/p>

                我国的能源结构是富煤、少油、缺气,煤炭目前?#32422;?#26410;来都处于能源的主导地位,煤炭产量的提升和煤炭利用效率的提升是保障能源供给的主要手段。而提升煤炭的洗选率是提高煤炭利用效率、节能降耗、降低污染和提高经济效益的重要手段。

                随着我国大型选煤厂的建设,煤炭供给侧改革逐步落实到位,原煤产量在2017年开始回升,促使国内大型振动筛的需求量逐年增加,我国振动筛行业起步较晚,资金和生产规模?#23545;?#28385;足不了我国对大型振动筛的需求,导致煤炭行业所需大型振动筛由国外品牌产品占据了主要份额。

            2009-2018年全国原煤产量统计

            资料来?#30679;?#22269;家统计局

            2011-2017年全国煤炭开采和洗选设备工器具固定资产投?#26159;?#20917;

            资料来?#30679;?#22269;家统计局

                根据智研咨询发布的《2019-2025年中国智慧矿山市场竞争格局及投资风险预测报告》数据显示:从2013年开始我国煤炭开采和洗选设备工器具固定资产投资规模一直处于下降趋势,2017年全国煤炭开采和洗选设备工器具固定资产投资完成额793.52亿元,同比下降8.96%。2018年我国煤炭开采和洗选也产能利用率上升至70.6%。

            2016-2018年全国煤炭开采和洗选业产能利用率

            资料来?#30679;?#22269;家统计局

                在筛分设备智能化应用中,振动筛是选煤厂的关键设备之一,激振器是振动筛的动力?#30679;?#20854;使用寿命和运行状态对振动筛能否正常运行至关重要。

                由于激振器的技术特性,在设备管理中一直不能实现对其运行状态的在线监测。为了进一步提高设备管理水平和智能化程度,我国部分选煤厂在激振器上安装智能化在线监测?#20302;常?#23545;其运行状态进行在线监测。生产实践表明?#28938;孟低?#33021;够在线准确监测设备的运行状态,并指导设备维护方案的设计,在其应用后设备维修成本降低。

                近些年,我国筛分设备行业整体呈现快速发展的势头,但并非所有的企业都实现快速增长,?#34892;?#23454;力较弱的企业在中小型振动筛市场中主要集中在?#26800;?#31471;产品的价格竞争状态,反而在行业的增长中原地踏步甚至倒退。国内大型、高端筛分设备市场开始呈现品牌化、智能化的发展态势。国内筛分设备优势企业在国内大型、高端振动筛的市场份额逐步提高,增长速度明显高于行业平均增长水平和国外品牌的增长水平,并开始走向国际市场。

                而洗选设备智能化发展主要表现在以?#24405;?#28857;:

                (1)兼容整合多种PLC集控?#20302;?/p>

                鉴于选煤厂洗选设?#24863;?#21495;种类繁多,?#20302;?#19981;兼容的弊病,应当充分思考、合理设计,引进具有普遍适用性的PLC智能控制?#20302;?#36827;行组态,以?#35270;?#24120;用的CONTROLLER LINK和MODBUSPIUS,?#32422;癟CP/IP之间不同协议进行的信号通信,通过软件?#20302;?#23558;控制?#20302;?#36827;行整合,同?#20445;?#36827;行网络化集成,将洗选流水线上的所有涉及供电、故障检测、监测监控、故障报警、数据参数的采集、分析、传递、指令动作等并入控制网络,实现对生产全域的集中控制。

                (2)分项进行模块化控制

                通过网络软件进行整?#29616;?#21518;,也可以利用PLC集控装置对?#20302;车?#19968;模块进行独立化控制,实现统筹运行下的分?#20302;?#25511;制与自检,使生产流程操作更加灵活。

                通过对煤炭洗选?#20302;?#36827;行改造升级,将PLC集成控制?#20302;?#19982;以太网相结合,构建起以人机互动界面、计算机主控、以太控制器、PLC网格模块化分控、设备变频控制器、洗选设备等组成的自动化智能选?#21512;低常?#23454;现了中央集中控制与模块化多级分控的功能效果,利用网络监测与监控功能,可做到对?#20302;?#25925;障的精?#32321;?#35686;与及时排查,缩短处理故障的时间,提高煤流运行的正常连续效率,降低了电能的消?#27169;?#30495;正实现煤炭洗选作业的节能、高效、环保。

                智慧矿山的成熟发展离不开矿山机械设备的智能化发展,目前我国矿山机械设备智能化进程有条不紊的进行,对于国内智慧矿山市场的发展起到了?#34892;?#30340;推动。

                智慧矿山?#20302;?#23454;现初步的智慧化,就大大减少直接作业人员50%以上, 矿井的生产效率可以提高30%以上,实现无人值守,生产效?#39135;?#20493;、成几倍的提高,安全效率也可以提80-90%以上。同?#20445;?#30001;于质量的提高,安全效率的提高将大大降低成本。

                全国按照年产煤炭40亿吨计算,煤炭成本200元/吨计算,生产效率提高30%,在不增加矿井的情况下每年增加煤炭产量12亿吨,产值12*300=3600亿元,降低成本20%计算,节省52*40=280亿元。综合3880亿元。

                同?#20445;?#29983;产研发厂商将实现技术的提升和转型,总体的智慧产品的市场容量达到15000亿元以上。年均生产规模1500亿元以上。煤矿总体经济效益每年可达5380亿元以上。其他矿山的智慧?#20302;?#23481;量6000亿元,总的容量达到21000亿元。

                2018年5月1日起,《智慧矿山信息?#20302;?#36890;用技术规范》(GB/T34679-2017)开始实施。标准规定了智慧矿山的?#20302;?#26500;架、基础网络、数据仓库、地理信息、传感感知、工业自动化、平台软件、地质保障软件、安全保障软件、生产管理软件、矿山ERP软件、大数据分析软件、综?#31995;?#24230;软件和应急指挥软件等信息?#20302;?#36890;用技术要求。?#38469;?#29992;于指导矿山企业的智慧化信息?#20302;?#35774;计和建设。

                该部技术规范是我国第一部以“智慧矿山”命名的标准规范,从?#27426;?#31243;度上意味着智慧矿山建设开?#23478;?#22269;?#20918;?#20934;的形式落地推广。智慧矿山建设趋势,必然服从于世界能源科技的发展趋势,也服从于我国能源结构升级调整的需要。国家《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)?#20998;?#20986;:到2050年,“全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系,实?#32844;?#20840;绿色、高效智能生产。

                未来智慧矿山的发展将会集中在3个层面。一个是矿山?#24067;?#30340;发展。如智能工作面开采、精准人员定位、智能矿山机器人和无人机、井?#24405;?#20809;或街景等技术等,这些技术会大幅度提高企业生产效率。第二是矿山软件的发展。基于物联网和云平台的技术框架,能提高软件?#20302;?#24320;发和使用效率,涌现出更多优秀的智能化软件?#20302;常?#25552;高数据共享和服务能力,提升生产管理效率,减少管理层级,实现企业管理的扁平化。第三是软?#27493;?#21512;后的智能化服务。充分利用企?#30340;?#37096;大数据和互联网大数据,进行综合分析和数据挖掘,对传统的业务进行创新或者变革,将提高安全生产决策支持水平,达到智慧的生产状态。未?#30679;?#26234;慧矿山将是解决矿山安全、管理和效益的必然选择。

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