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[成果] 1900120022 四川
TE24 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2019
成果简介:海洋深水钻井时由于海底疏松沉积物和海水柱作用,造成深水钻井安全密度窗口变窄,常规钻井技术面临井涌和井漏等系列问题。双梯度钻井技术的出现使深海钻井面临的问题迎刃而解,国外已实现双梯度钻井商业化应用,国内还处于研发初期阶段,且尚无成功应用案例,随着我国深海油气资源开发步伐的加快,双梯度钻井技术及关键装备研发已迫在眉睫。 双层连续管双梯度钻井系统研制:双层连续管双梯度钻井参数和井筒压力控制方法,研制双梯度钻井水驱动举升泵、水上注入返出头、水下接头等关键装备,研制1套双层连续管双梯度钻井系统工程样机。 无隔水管海底泵举升双梯度钻井系统研发:建立泵内流数学模型和全系统流动模型,研发无隔水管海底泵举升双梯度钻井控制软件,研发深水无隔水管双梯度钻井系统原理样机。 隔水管充气双梯度钻井系统研发:研发隔水管充气双梯度钻井工艺及水下注入节点系统以及循环高效分离系统,针对不同地层和钻井工况绘制工艺参数图版,研制相应配套设备与工艺。
[成果] 1800130237 北京
TE92 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:油气勘探开发对高效安全特色工程技术的渴求和依赖日益强烈。连续管钻井技术是国际公认高难度前沿技术,以一根能连续盘卷数千米钢制管替代钻杆,具有钻柱连续、带压作业、不间断循环等显著特征,避免常规钻柱的数千次反复连接与拆卸。如此革命性转变,可显著提高效率30%以上,而且更加安全、便捷与环保。国外技术发展迅速,但核心技术实行封锁,尤其是作为该技术的重中之重,适应中国苛刻道路、井场条件和复杂工况的连续管钻井装备,面临诸多技术瓶颈。为此,国家和中石油将该技术列为重大科技专项课题组织攻关,经过7年努力,攻克并形成了自主知识产权的连续管钻井成套装备,现场试验应用取得重大突破,为油气增产和降本增效提供了全新的钻井模式和装备保障。 1.发明了国际上首套双向动态加载综合实验装置。攻克了连续管装备全真工况多参数综合模拟加载难题,建立了单元、整机、检测评估等系列实验方法,实现了连续管钻机速度的精确控制及控制方式无差别模拟,为核心部件的发明和成套装备的集成创新提供了理论和试验支撑。 2.发明了注入头驱动、安装和检测装置,创建了注入头夹持系统接触力学模型,揭示了夹持块曲面形状对摩擦力影响的内在规律,形成了固液多变曲面啮合高夹持力夹持系统设计方法,攻克了国外技术容易出现的咬管、伤管、变形、挤毁等重大技术难题,研制了最低稳定速度和夹持系统优于国外的核心部件-580KN连续管钻井专用注入头。 3.发明了连续管穿电缆密封装置,解决了连续管和滚筒集流穿缆的关键技术难题;研发了集支撑、传动和排管离合功能于一体的液压离合内置式传动轴,形成了快捷、可靠、精确的连续管主动排管技术,研制了连续管钻机的关键部件-双通道动力信息滚筒。 4.基于整机动力控制系统设计与优化、整机机-电-液系统集中自动控制、注入头与滚筒动力、数据、控制一体联动等关键技术,以及重载框架式底盘和连续管钻井数据采集等软件的突破,集成创新研制了高效安全的LZ580/73T连续管成套钻井装备。 该成果累计攻克了15项关键瓶颈技术,获发明专利11件,其中美国专利1件,欧亚专利1件;实用新型专利12件,省部级技术秘密3项;软件著作权3项;发表论文17篇。现场应用11井次,填补了多项国内空白,整体达到国际先进水平,随着不断发展与完善,将为转变钻井模式,推动钻井技术升级换代做出重要贡献,成为智能钻井、超临界CO2钻井、激光钻井、粒子钻井、透明地球探测等新技术和生态绿色开发不可或缺的装备利器。
[成果] 1800140162 河南
[TD421.5, TU621.5, U455.31] 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:国内Ⅲ级及以上稳定围岩(允许少量Ⅳ级围岩)的铁路、公路隧道、地铁、矿山以及引水工程隧道的施工,大量使用国外进口全断面硬岩掘进机(TBM),核心技术都是国外公司如罗宾斯、维尔特、海瑞克等掌握,进口掘进机价格非常昂贵,而且备件购买不便,交货周期长,非常不利于中国的基础建设发展。 随着近年来的技术攻关,中信重工在机械结构设计、系统集成等方面取得关键技术突破,应用项目研究成果填补了国内全断面敞开式硬岩掘进机的空白,整体性能达到国际先进水平。项目经国家矿山机械质量监督检验中心检测,项目指标符合国家标准,各项指标满足设计要求。经同行专家鉴定:出渣效率高、转弯半径小、刀盘功率密度大、施工效率高、操作方便,可靠性高。 项目主要创新点: 1、创新设计的大功率密度刀盘,显著提升了施工效率,有助于设备脱困,保证了设备安全。 2、创新设计的连续皮带出渣及辅料无轨运输技术,大幅度提高了出渣效率和辅料运输效率。 3、创新设计的小转弯半径技术,大幅度提高了设备的工程适应能力,拓宽了施工应用范围。 4、发明的摩擦传动式钢拱梁拼装机,操作简单,自动化程度高,能满足快速掘进的要求,解决了传统齿轮传动拼装机中在隧道环境中容易产生点蚀、磨损及断齿的问题。 整套设备为企业新增产值10200万元,利税3734万元,年产5台套可为企业新增销售收入5.1亿元,利税18670万元。以故县水库工程为例,为天津亨通利铁道工程机械配件有限公司新增产值3836.3万元,利税728.9万元;为洛阳北控原水新增产值4200万元,利税798万元。与传统钻爆法相比,有效减小了施工扬尘和噪声,对周围土壤扰动小,有利于环境保护。与开挖法相比,有效减少了工程占地,对工程周围的交通和居民生活影响较小,可应用于城市战争防御和抗震救灾工程的建设,为公司培养技术人才,提供就业岗位,带动相关产业发展,提高中国重大装备在国际上的影响力,经济和社会效益显著。
[成果] 1800140164 山西
TD528.3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目来源于国家“十二五”智能制造装备发展专项-煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用(文件编号:发改办(2011)2548号)之子课题“综采工作面智能型输送系统开发与示范应用”。 立项当期,综采工作面成套智能型输送设备在国内煤机制造行业尚无先例。该项目针对综采工作面大功率刮板机(SGZ1250/2×1200)、转载输送机、锤式破碎机、带式输送机自移机尾和3.3kV大功率隔爆变频器的智能关键技术进行研究,研制出了中国首套满足千万吨综采工作面的智能型输送系统,包括SGZ1250/2400智能型刮板机、SZZ1350/525智能型转载机、PLM4000智能型破碎机及16PZY智能型自移机尾。同时首次成功实现了示范应用。 该项目创新点: (1)建立了刮板输送机负载模型,研发了BPJV-1600/3.3防爆变频器控制系统,开发了多变频器光纤通信技术,提出了基于主从控制的功率平衡方法,实现了刮板输送机断链保护、功率平衡和智能调速功能,提高了刮板输送机的运行稳定性和可靠性; (2)根据刮板输送机链条张力变化规律,建立了链条张力智能调控模型,开发了链条自动张紧系统,能够实时张紧、停车松链,实现了链条张力状况的在线监测与控制,提高了链条的使用寿命; (3)基于人工智能和多源信息融合的方法,建立了输送系统传动装置的故障诊断模型和专家系统,研制了状态在线实时监测装置,实现了对输送系统在线监测、故障诊断和预警; (4)研发了自移机尾自动控制系统,实现了自行前移和胶带自动纠偏; 项目已经形成系列化产品,至今为晋兴斜沟、阳煤一矿、大同东周窑等用户累计提供4套产品,使用效果良好,得到用户认可。 项目经济社会效益显著,推广应用前景良好。 项目共授权专利23项(含4项发明)。2015年2月,通过了山西省科技厅组织的成果鉴定,达到国际领先水平。项目的研制成功,可使国煤矿一次采全高综采技术水平和智能化程度处于国际领先。对于改善国内综采装备的落后状况,提高国内综采设备智能化控制水平将起到重大的推进作用。
[成果] 1800140063 山西
TD421.6 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目“年产千万吨大采高智能采煤机关键技术研究和应用”源于国家“十二五”智能制造发展专项(发改办高技[2011]2548号),属煤炭综采设备研发制造领域。通过产学研联合自主创新,重点对煤矿综采工作面采煤机智能控制的关键技术进行攻关,实现年产千万吨级大采高大功率智能型采煤机国产化,达到国际领先技术水平。 主要科技内容: 创新点一:研发了国内首台具有自主知识产权千万吨级智能型采煤机。优化了大采高采煤机截割部,解决了交变重载截割传动系统截割能力及润滑冷却的难题;研发了大容量小体积机载变频控制装置,解决了大型采煤机牵引部大容量变频驱动装置的散热问题。 创新点二:研发了融合地质信息和采煤机位姿的采煤定位系统,解决了矿井GPS受限环境下的采煤设备定位、工作面煤层地质模型建立以及二者交互感知等技术难题,实现了复杂地质条件下采煤机截割高度自动调节、牵引速度自动控制、运行轨迹自动纠偏等智能化功能。 创新点三:研发了采煤机自动感知、监测监控、自动诊断、故障预警系统。解决了采煤机工作状态信息的提取、无线传输及其运行状况关联模型建立等技术难题,实现了对各种可能导致综采成套设备运行失控的异常工况的在线识别,形成了采煤机健康状况监测监控,自动诊断与故障预警一体化技术。 技术经济指标:装机总功率2660kW;截割功率1000kW;最大牵引速度30m/min;最大工作牵引速度12.3m/min;最大牵引力 1756kN;生产能力≥4500t/h;远程通信接口 10/100M以太网;远程控制最大距离:600m;远程控制总响应时间<500ms。 该项目已授权国家发明专利15项,实用新型专利2项,获计算机软件著作权5件,取得矿用产品安全标志证书10项。该智能型采煤机在山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿成功示范应用,日生产能力约3~4万吨,每年为煤炭企业生产原煤约1000万吨,产值约40亿元;生产企业每台设备产值2420万元,利税300万元。该研究成果,已成功推广应用于潞安集团王庄煤矿(MG1100/2860-WD)、山西华晋吉宁煤业公司(MG900/2300-WD)。
[成果] 1800140237 山东
TG333.21 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:剪板机作为一种危险机械类产品,易产生安全事故,亟须提高剪板机的本质安全水平、保护操作者的人身健康,需要有相应的安全标准作为保证。欧盟、美国等都已通过制定剪板机安全标准,提高剪板机的安全技术水平,极大的减少了安全事故发生。因此,国家标准化管理委员会于2002年安排计划制定《剪板机 安全技术要求》,制定该标准时综合考虑中国剪板机使用与制造方面的现状,提出保障安全的技术要求,为剪板机的设计、制造、使用安全提供关键技术支持,有效提升剪板机的本质安全水平,促进安全生产。 《剪板机 安全技术要求(GB 28240-2012)》是首次制定的剪板机产品安全的强制性国家标准,首次把GB/T 15706.1-2007等中国机械安全系列基础标准引入到剪板机安全标准中并加以贯彻应用,实现了与基础安全国际标准的接轨。该标准采用冗余技术提高安全控制系统的可靠性,提高剪板机的安全技术水平,确保剪板机使用安全。GB 28240-2012《剪板机安全技术要求》的安全技术要求指标与EN13985《剪板机-安全》相当,达到国外先进水平。 《剪板机 安全技术要求(GB 28240-2012)》主要规定了剪板机类产品的安全技术要求和防护措施,包括设计、制造、改造、使用的规范性引用文件、术语和定义、重大危险评价、操作危险区的机械危险、控制系统、其他机械危险、安全要求和(或)措施、检验和使用信息。适用于剪切金属板材或其它板材的剪板机及其辅助装置。标准共分7章,核心内容为第5章安全要求和措施。 通过贯彻实施《剪板机 安全技术要求(GB 28240-2012)》,提高了剪板机的设计、制造、使用安全水平,保证了安全生产。实现了与国外先进标准接轨,对中国剪板机产品进入欧盟等国际市场具有促进和引导作用。有效地保障了操作者的人身健康以及用户的财产安全,提高了中国剪板机行业的国际市场竞争力,产生了巨大的经济、社会效益显著。
[成果] 1800140064 河北
TG333.7 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:板带钢是钢铁工业的高端产品,板带轧机高速稳定运行装备技术是保证生产过程和产品质量稳定的核心和高端技术,是钢铁工业智能制造需要解决的重大技术难题。近年来国外引进和国内自主设计的板带轧机都频繁出现轧机振动及产品质量稳定性问题,至今没有通用有效的解决方案,根本原因在于板带轧机动力学模型体系不完善、轧机设计中忽视了系统动力学对轧机性能的影响。 该项目综合考虑轧机辊系的柔性弯曲运动和刚性运动、运动带钢的刚性运动及弹性变形、轧制界面和变形区金属动特性,构建了基于辊系刚柔耦合特性的轧机系统动力学模型体系;开发了板带轧机刚柔耦合三维模态分析和动态仿真技术、轧机稳定性分析和振动控制技术,能够快速实现轧机和带钢的三维动态仿真、轧制过程稳定性判别并提出有效控制方案;创新研制四/六辊轧机静定辊系、浮动式弯辊装置和可调式轴移装置,实现四辊热轧和六辊冷轧一体化,同时开发了650四/六辊可逆轧机综合测试平台,面向社会开放、具有良好的示范作用。 该项目成功应用于首钢迁钢1580热连轧机组、2160热连轧机组、津西钢铁850轧机、燕山大学650四/六辊可逆轧机等7条生产线,近3年新增利润约1.65亿元。授权发明专利8项、发表学术论文20篇;获国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目、河北省杰出青年基金项目和多项企业联合攻关项目支持。高速板带轧机稳定运行动力学模型体系搭建、轧机稳定性控制技术的开发和工业应用,推动了轧机系统动力学模型理论体系的创新和冶金机械学科发展,显著提升了中国钢铁行业轧机故障诊断和振动控制技术的整体水平,促进了钢铁工业智能化理论技术的发展。
[成果] 1800180104 上海
[TE921, TG316] 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于能源与环境技术领域,来源于校企产学研合作项目。 石油钻具由钻杆、接头和钻铤等组成,其中钻杆及接头使用时工况复杂,要求其具有较高的连接强度,需通过锻造方式使其具备满足要求的强度。钻杆管端加厚和接头的成形均采用热锻工艺,始锻温度为1200℃,加热温度高,时间长,是整个生产过程中能耗最高的工序。同时高温下金属氧化剧烈且锻件切削余量大,原材料消耗高。因此,降低始锻温度与材料消耗,是降低整个生产过程环保压力的最有效手段。 基于37CrMnMo钢流变模型的温热精密塑性成形技术,始锻温度为850℃,可大幅度降低加热温度,并避开金属剧烈氧化的温度区间。但是要实现钻杆管端加厚及接头的温热精密塑性成形,必须解决预成形坯、模具设计和加厚区失稳起皱等技术难题。 该项目取得的国内领先技术成果有: (1)基于材料流变模型的节能成形技术。依据该项目建立的37CrMnMo钢的流变模型,将温热精密塑性成形技术应用到钻杆端部加厚和接头的成形中,改进模具结构,实现覆盖全锻件的三向压应力状态,提高金属塑性,始锻温度较传统热锻工艺下降约30%,避开了耗电量巨大的高温阶段及金属剧烈氧化的温度区间,节能减排及节材效果显著。 (2)钻杆管端加厚区抗失稳可控成形节材技术。组合分体式凸模应用于钻杆端部加厚的成形,改变热锻工艺自由、半自由成形的状态,加厚过渡区壁厚尺寸可控,避免了加厚区表面失稳起皱,大幅提高成品率,节约大量原材料。 (3)基于接头锻件精化的分步成形节材技术。采用分步成形的方法,合理设计预制坯形状,减小终锻成形困难,保证终锻成形质量,最终获得较高质量的终锻产品。与传统工艺相比,锻件精度高,切削量小,无飞边,节约原材料效果显著。分步成形避免凸模过长带来的模具早期失效,模具寿命提高15%,节约了昂贵的模具材料。 项目获得3项发明专利授权,发表研究论文12篇,其中3篇论文被SCI收录。 项目关键技术投入使用以来,取得了节能节材低排放的良好效益,已稳定向用户批量供货。近三年累计新增销售收入20337万元、利税4282万元、出口创汇713万美元;节约原材料1200余吨,节约用电量约195万千瓦时,合计节省资金994万元。三年来,因减少能源消耗而节约标准煤643.5吨,减少排放:二氧化碳1686吨、粉尘75吨、二氧化硫5.5吨、氮氧化物4.8吨。应用成果显示了项目良好的环保效益和技术经济效益,展现了广阔的市场前景。 依据行业报表,近五年中国石油钻具年均产量170余万吨,按该项目已产生效益计算,每年可节约原材料20.4万吨;节电3.3亿千瓦时,折合标准煤11万吨,减少排放:二氧化碳28.7万吨、粉尘1.3万吨、二氧化硫935吨、氮氧化物816吨。环保效益和社会效益十分可观。
[成果] 1900010505 北京
TD527 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:我国作为矿业大国,由于矿山开采引发的岩体大变形灾害始终高居不下,造成大量的生命、财产损失,严重制约矿产资源的安全高效开发。研究表明,大多岩体灾害都是由小变形发展到非线性大变形,进而导致灾害发生。现有工程性控制钢铁材料为具有泊松比效应的材料(Poisson Ratio材料,简称PR材料),即受拉时发生颈缩变形从而破断的小变形材料,不适应致灾岩体的大变形特性而破断和功能失效,无法有效控制灾害的发生。因此,研究能够忍受岩体大变形的控制材料、技术和方法,对于岩体大变形灾害控制至关重要。为此,该项成果在国家973计划和国家自然基金重大项目支持下,开展了具有负泊松比效应(Negative Poisson Ratio效应,简称NPR效应)的NPR新型锚索的研制,突破了一系列技术难题,取得以下重要技术发明: 1、发明了具有特殊结构的NPR新型锚索复合材料,突破了岩体大变形灾害控制受制于传统PR材料抵抗变形能力不足的技术瓶颈。NPR新型锚索通过具有特殊结构的恒阻装置在拉伸过程中产生的NPR结构效应(受拉时发生恒阻大变形颈胀现象),实现了恒定阻力下拉而不断的材料变形目标,结合建立的恒阻结构力学和数学模型,推导了恒阻力的设计公式,研发了适应不同岩体变形特性的系列化NPR新型锚索材料。 2、发明了配套力学特性测试系统及实验方法,验证了NPR新型锚索材料具备高恒阻下忍受岩体大变形的超常力学特性。静力拉伸和动力冲击室内与现场实验表明,NPR新型锚索恒阻值达850kN,恒阻行程达到2000mm,能承受多次冲击而不断,各项指标均优于现有大变形控制材料。 3、发明了以NPR锚杆/索为主体的综合技术,解决了矿山岩体大变形灾害控制难题。以NPR锚索为主体的滑坡灾害防治-加固-监测-预报一体化控制技术,实现了露采滑坡短临预报,解决了世界难题;以NPR锚杆/索为主体的煤矿井下巷道支护技术,解决了软岩大变形以及冲击地压、岩爆大变形等工程灾害控制难题,为矿山安全高效开釆提供了有效的技术保障。 NPR新型锚索及其配套技术已在吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古、河南、山西、陕西、新疆、甘肃、河北等16个省份的露天煤矿,金属矿开采以及煤矿地下井工开采等工程进行了应用。其中,共设置342个滑坡灾害监测点,先后成功预报滑坡11次,撤出人员220名、设备79台套。近三年累计新增销售额12.5651亿元,新增利润7.9277亿元,经济和社会效益显著。 该项成果授权发明专利、软件著作权18件,其中,国家专利10件、国外专利5件,软件著作权3件;发表学术论文70余篇(SCI收录10篇、EI收录31篇),先后获中国岩石力学与工程学会技术发明奖特等奖(2015年)、教育部高等学校科学研究优秀成果技术发明奖一等奖(2012年)。 本项成果突破了岩体非线性大变形灾害控制受制于材料变形能力不足的技术瓶颈,在矿山岩体大变形灾害控制及预测预报技术方面取得了跨越式发展,整体达到了国际领先水平。对于矿山、冶金、交通、国防、水利等工程岩体大变形灾害控制,具有重要的实际意义和广阔的推广应用前景。
[成果] 1900010189 云南
TF806.7 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:工业硅素有“魔术金属”之称,是铝合金、多晶硅、有机硅的原材料,支撑了航空航天、半导体、光伏等行业的发展,在国民经济中具有不可替代的作用。随着木炭还原剂的禁用,传统生产方式粗放,生产用矿热炉容量小,导致单耗增加、炉底上涨等问题;同时,光伏行业的快速发展要求工业硅中杂质硼磷含量低。因此,研发大容量矿热炉生产低硼磷工业硅技术意义重大。项目完成单位历时多年科技攻关,成功开发了“原料调控-大容量矿热炉强化熔炼-复合炉外精炼”生产低硼磷工业硅新技术,主持制定了《工业硅》新国家标准。项目成果提升了产品品质,增强了企业核心竞争力,引领了中国工业硅行业的技术进步,支撑了新能源产业的快速发展。 发明了复合生物质炭还原剂。系统研究了生物质炭高反应活性及其对工业硅熔炼过程的影响规律,发现了生物质对石油焦的协同催化效应,揭示了生物质中碱金属组分对石油焦石墨化的抑制机制,发明了以甘蔗渣等生物质、煤、石油焦为主的高比电阻新型复合碳质还原剂,其反应活性大于99.2%、比电阻大于3500μΩ·m,已实现了产业化应用,突破了大容量矿热炉熔炼所需的还原剂炉料物化性能调控技术难题。 首次研发了硅熔体复合炉外精炼技术。深入研究了硅熔体中Al、Ca、B、P等物化特性,建立了杂质去除动力学模型,揭示了氧势、碱度对渣-金-气三相间杂质分配的影响规律,开发了Ar-H2O-O2和CaO-SiO2-K2CO3/Li2O/MgO等复合精炼介质及“熔渣/气体+设备”炉外精炼新技术,突破了杂质硼磷高效去除的技术难题。借助水模型揭示了气-液流体流动规律,成功研制出硅熔体无“死角”流动偏心喷吹精炼设备。产业化应用证明,硅熔体流动速度提高35%,精炼时间缩短30min以上,工业硅产品中Al、Ca含量达到国标要求,硼磷含量小于30ppm,优于国标要求。 开发了大容量矿热炉强化熔炼技术。深入研究了还原剂比电阻等物化性能与大容量矿热炉熔炼间的内在规律,设计了矿热炉的结构与电气参数,开发了25500KVA大容量矿热炉成套装备,突破了强化熔炼技术难题,已实现连续生产超过3年,有功功率提高5%,电耗降低到11600kW·h/t Si,硅熔体温度提高100℃,提高了中间产物SiC的转化率,促进了杂质磷的去除,彻底解决了炉底上涨,环保达到国家要求。 累计新增销售额46亿元,近三年,新增销售额26.9亿元,新增利税4.5亿元。此外该技术已应用于老挝5万吨/a工业硅生产。获授权发明专利21件、实用新型专利13件,发表论文55篇,出版著作2部;入选教育部创新团队1个、省级创新团队2个;培养长江学者1人、国家万人计划1人;获省部级一等奖1项、二等奖2项,整体技术达到国际先进水平,其中生物质还原剂制备及复合炉外精炼技术属国际首创,应用前景广阔。
[成果] 1800180300 上海
TE931.2 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:1、所属科学技术领域:石油天然气科学技术领域。 2、主要技术创新内容:井下工具是油气钻井、采油及测录井等工艺过程中的重要组成部分,必须经过实验室检验合格才能投入实际应用。同时,在新产品研发过程中,也需要不断地检验产品的改进性能,缩短新产品的研制周期。井下工具传统上主要依靠简易试验装置进行产品性能测试,达不到真实工况及高效与高精度的检测要求。因此,模拟井下真实工况的智能高精度试验装置是油气田开发工程的重大需求。 所研制的井下工具高温高压性能智能高精度试验装置,能够自动精确控制载荷及加载速度、温度及温升速度、压力及升压等参数,具有智能操作、安全监测、过程诊断和维护方便等优点,为油气田井下工具开发与检验提供了可靠的技术手段。 (1)研制了新型的旋转式多工位重载移位平台,适应了不同规格油井工位的快速切换;平台支架采用模块化拼装式结构,便于拆装,满足试验装置整体移位的需要;5吋、5.5吋和7吋井筒为固定工位,另外一个为可换工位,可在9吋5、10吋6和13吋3井筒间互换,满足油田主要井筒规格的试验需求。 该项创新内容保证了试验装置的快速高精度工位切换,确保了对井下工具和试验场地的广泛适应性。 (2)研制了微型前置减压阀式超高压溢流阀,确保加压系统实现了可同时为试验装置提供0-100MPa的上压、内压和下压,控制精度为±0.5MPa;研制了多回路高温控制仪,能够为4个井筒同步加热,升温速度快,精度达到±1℃;研制了井下工具自对中快速装卸接头,将其安装于液压驱动拉压系统未端,可提供50t的上提及下压力,精度±0.5%,加载行程0-1.5m。 该项创新内容是井下高温高压工况模拟与智能高精度控制的物理载体,通过上位机和下位机二级主从式智能控制策略,协调控制多路加压系统、多路加热系统和拉压系统的动力输出,确保快速、真实、可控地模拟井下工况。 (3)基于热-固耦合分析模型,研究了试验装置在高温高压工况下的可靠性与稳态传热性能,确保了设计与制造过程中的装置可靠性;采用状态监测与智能故障自诊断技术手段,保证试验装置运行过程中的安全可靠性。 (4)依托井下工具高温高压性能智能高精度试验装置检测平台,加快了高性能井下工具的研发速度,扩展了井下工具的研发类型。自主研发了用于连续油管输送水平井产液剖面测试的大通径封隔器、用于空气钻井的反循环双壁钻具、用于大排量体积压裂的组合式滑套分段压裂管柱、用于检测智能钻井工具油泵工作性能的测试台、通井管柱携带式双向移动水平裸眼井径仪和电缆地层测试器等。 3、知识产权及应用推广情况:该成果已获授权发明专利7项,发表相关论文13篇。研究成果已在渤海钻探工程有限公司及多家石油设备制造有限公司得到应用与推广,近三年新增产值42206万元,新增利润10694.5万元。 另外,对全国各大油田在用井下工具进行了每年3批次的抽查检验,产生了广泛的社会影响。
[成果] 1800180287 上海
TD451 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属工程机械属具领域。液压破碎锤是液压挖掘机、液压碎石机和装载机等工程机械的破碎机具,广泛应用于矿山、市政工程、建筑工程等工程领域,国内外市场需求巨大。该项目针对现有破碎锤工作效率低、噪声高、不节能和冲击能难测等问题,在国家自然科学基金项目、上海市科委科技攻关项目和上海市教委科研创新项目支持下,产学研联合攻关,进行了长期的创新开发及产业化研究,形成了具有独立知识产权的一系列技术成果。这对提升国产液压冲击机械的国际竞争实力,具有十分重要的理论和现实意义。 主要创新性内容: (1)发明了一种高频破碎锤、高频双马达破碎装置、可多向转动的拉杆定位机构和活塞式高频碎石锤。实现了破碎锤结构原理上的突破,解决现有高频破碎锤方向性差的问题,提高了破碎锤破碎定位精度,延长了轴承、连接轴及轴承套的使用寿命,延长了破碎锤的工作时间长,功效提高了1/4-1/3;活塞式原理解决了现有高频破碎锤噪声污染大、结构强度低、成本高的问题。 (2)创新提出了一种高频破碎锤震动刀排、一种中心齿轮、高频破碎锤自润滑轴承盖和一种破碎锤用减振橡胶块。解决了现有的震动斗齿耐用度和冲击硬度较低,易磨损以及结构设计不合理、易断震动齿根的问题;解决了激振器传动轴受力不匀导致两端的轴承和箱体易损的问题;解决现有技术中高频破碎锤轴承更换频率高寿命短的问题;新型减振橡胶块的减振效果显著提高。 (3)创新提出了一种高频破碎锤水冷系统和一种油气分离冷却盖板。解决了振动箱内润滑油易过早氧化和箱体的压强和热量很难释放的问题,延长了轴承寿命。 (4)在国内首次对高效节能高频破碎锤的控制机理进行了一系列理论与实践的系统研究,为研制新型高效节能破碎锤提供了理论基础。发明了一种破碎锤冲击能的检测方法,攻克了液压破碎锤冲击能测试的技术难题。 该项目授权发明专利9项,授权实用新型专利14项、计算机软件著作权登记1项,获上海市优秀发明奖1项;制定上海市企业标准1项;发表论文74篇(其中SCI、EI收录15篇)。该项目部分成果已产业化,研发成功了高频破碎锤三大系列(SV系列、SV-D系列、SV-E系列)和破碎锤综合试验台共11种产品,其中高频破碎锤已出口德国、俄罗斯、澳大利亚、印度和马来西亚等国家。近3年来累计新增产值10283万元,利税1735万元,创汇256万美元;间接经济效益超过10亿元;成果产业化形成了自主品牌、带动了就业、增加了税收、提高了国产破碎锤研制技术水平、培养了研究生24名;取得了显著的经济效益和社会效益。该项目研发的高频破碎锤经上海市质量监督检验技术研究院检测和欧盟CE认证以及教育部科技查新工作站国内外查新,成果水平达都到国际先进。
[成果] 1800290159 北京
TE95 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:海洋(深水)油气开采作业海域离岸远、自然环境恶劣、人员设施集中,且南海地区政治敏感度高、一旦发生井喷爆炸等事故易产生连锁效应,处置不当将会造成人员伤亡、环境污染等重大生产安全事故及外交争端。随着国家建设海洋强国战略的推进,针对井喷、燃爆、台风等事故防控技术研究已经迫在眉睫。 我国已初步建立了一套应对浅海石油开发事故的抢险系统,但对深海实时在线高效应急救援平台的研究和建设尚属空缺,海洋油气开采重大事故防控技术总体水平落后于发达国家,井喷等重大事故防控技术和应急装备能力还比较薄弱。因此,有必要建立一套具有自主知识产权的深水油气开采应急救援平台,整合包括事故演化理论、智能监控系统、预警系统、应急技术及装备在内的应急救援相关理论和系统。 主要研究内容: 针对海洋(深水)油气开采重大事故预防与控制难题,开展海洋石油天然气开采事故防控技术研究,突破重大事故演化及灾变机理、工艺设施完整性检测/监测方法、井喷智能预警与应急救援、防台应急等关键技术瓶颈,研制水下应急封井装置、隔水管防台应急装置等重大装备,搭建起海洋油气开采应急高效救援平台,建成我国具有典型示范作用的3 000米水深以内海洋石油天然气开采安全保障技术体系,提升国家海洋(深水)油气开采事故防控和应急救援能力。 (1)海洋(深水)油气开采重大事故演化灾变机理及应对机制:建立海洋油气开采泄漏、燃爆事故连锁风险演化及防护方法;提出自然灾害下海洋油气开采系统损毁灾变演化及防控策略;探索深水海洋环境多因素耦合条件下井喷失控灾变模型、仿真及控制机理。 (2)海洋油气工艺设施安全监测、检测技术:形成基于多源信息融合的井筒流体泄漏监测诊断技术;建立水下结构缺陷交流电磁场智能可视化检测系统;研发海洋油气开采工艺设施关键结构件疲劳损伤检测技术与装备。 (3)井口安全监控及井喷智能预警系统:研制水上井口隔水管内液面监测装置和水下溢流早期监测装置;建立基于“水上、水下、井下”监测数据融合分析的溢流实时监测及井喷智能预警系统。 (4)深水钻井防台风应急技术及装备:研制隔水管悬挂防台装置,建立隔水管力学参数监测及决策系统,形成南海深水钻井防台风应急技术方案。 (5)水下应急封井装置及配套技术:开展水下应急封井装置设计制造技术、试验技术以及安装工艺技术研究,研制出我国首套水下应急封井装置,完成关键设备测试、系统集成测试以及安装工艺方案。 (6)海洋石油天然气开采事故高效应急救援平台及应用示范:制定井喷失控应急工程技术方案,形成井喷失控应急工程专家决策系统及应急演练方案。集成建立海洋油气开采实时在线高效应急救援系统平台。开展不少于两口井的深水示范应用,最终形成海洋石油天然气开采事故防控工程应急能力。
[成果] 1800130428 北京
TE927 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:随着油气勘探开发不断迈向深层,钻井速度随井深呈指数下降,而钻井成本则呈指数上升。通常一口5000-6000m以上深井用于进尺工作的时间约占全井建井时间的一半。这近一半的时间中,起下钻换钻头的时间占了大部分。因此,如何提高深部地层破岩速度,延长每一只钻头的工作进尺,成为需要迫切解决的关键问题。通常的途径有两个,一是研发和使用高性能长寿命钻头,二是提高钻头使用水平,使钻头在同等条件下钻得速度更快,钻得进尺更多。该项目重点研究解决的是后者。 钻头的破岩效率与自身结构,所钻地层软硬程度,施加的钻井参数合适程度有关。通过大量的钻头全尺寸破岩模拟实验数据表明,钻头破岩存在三个破岩效率不同的区域。当钻头钻压、转速等不够时,钻头处于牙齿吃入深度不足的状态,机械钻速低,为钻头低效工作区。当钻头钻压、转速、排量等工作参数配合合理时,此时钻头牙齿吃入深度处于最佳状态,机械钻速与能耗达到最佳匹配,为钻头高效工作区。当钻头工作参数过大时,此时钻头牙齿的吃入深度不再增加,破岩速度不但不增加,甚至会因大量的能耗被钻柱吸收,引发震动,损伤钻头和钻具,这种工作区叫低效挖潜区。即有可能通过运用适当的参数组合优化匹配,规避震动,规避井底不清洁等因素,使得钻头始终在高效区域工作。 在现有的钻机设备条件及钻井工艺条件下,司钻(技术员)对井下钻头的工作状态是无法感知的,也就无法通过工作参数组合优化方法来使钻头处于有利的工作区域,只能凭经验或设计书的给定参数给钻头加压,不论地层如何变化。 该项目技术创新点解决的问题是:利用井下实时上传到地面的信息以及井场参数仪实时数据信息,实时评估井底钻头的能量输入情况和破岩速度对比情况,建立一套钻头工作参数自动寻优算法及测试流程,使钻头工作在获得更快机械钻速的高效区域。基于这套方法,研发了一整套智能软件系统,并将系统输出的优化参数实时传至司钻跟前专门特制的电子显示屏上,司钻根据屏上箭头指示施加钻头工作参数即可,这套软件与硬件集成系统称之为“钻井节能提速司钻导航仪”。已先后在玉门、西南等油田应用50余井次,同比提速22.5%-46.8%,平均单只钻头进尺增加20%以上。已授权发明专利6项,软件著作权6件,创直接经济效益2495.69万元。中国工程院李根生院士指出“钻井节能提速司钻导航仪获第45届美国EP工程创新奖,开创了国内先河,促进了中国自主知识产权产品走向世界”,为提升首都智能化发展水平树立了典范。
[成果] 1800160246 湖北
TG333.26 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:1.项目所属科学技术领域: “智能板料折弯关键技术及装备的研究”属于自动化技术领域。 2.项目主要内容及特点: 板料折弯设备及折弯工艺的发展日新月异,传统板料折弯设备受到工件形状、折弯精度和工件材料的限制已不能满足钣金行业快速发展的需要。项目通过对电磁铁吸盘机构、柔性送料机构、伺服定位机构和人机界面的创新研发,可实现板料折弯高效率、高精度、智能化自动生产,能大幅提高这些行业的生产效率、工艺水平和产品质量,同时也可以降低生产成本,改善劳动强度和生产环境,提高产品市场竞争力。智能板料折弯装备的研发可满足中国在机械设备、车辆船舶、路灯、桥梁、大型钢结构、军工国防、航空等行业迫切的自动化装备需求。 项目2013年被列入湖北省科技支撑计划,2017年8月10日通过由湖北省科技厅组织的专家组验收。项目实施期间共获得授权实用新型专利10项。通过项目成果的转化,研究掌握了柔性送料、板料折弯成形工艺、智能控制等关键核心技术,促进中国自动化板料成形技术向智能化、高精、高效方面迈上一个新的台阶,有力促进中国板料成形技术及装备的升级换代,实现板料折弯技术及装备全套达到国际先进水平。 3.应用推广情况: 项目技术成果在2015年已实行产业化,2017年项目产品新增销售收入1123万元,占全年新增销售收入的20%。部分项目技术成果也已在公司其他数控机床上得到了很好的应用,通过研发生产的产品经黄石邦柯科技股份有限公司、四川中吉科技有限公司、成都中西机电有限责任公司等三十多家企业使用情况良好,对产品质量非常满意,应用前景良好。
[成果] 1800140011 江苏
TU642.2 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于机械工业自动化、工业信息化技术领域,借助嵌入式系统(ARM9)技术和物 联网无线射频识别(RFID)技术,来实现对混凝土和建材行业质量的远程监测和智能管理。 系统针对现有混凝土搅拌站质量监管的不足之处,利用嵌入式RFID 技术,对混凝土从生产材料的选择、分析、存放条件、投入使用时状态、配方、生产工艺、运输条件、浇灌条件、施工工艺、维护条件和天气影响等所有影响混凝土质量的因素进行全程取样和监控,适 时与设计标准参数进行比较,并提出调整措施,保证每个批量的混凝土都达到标准。并且,所有数据将通过物联网输送到指定数据分析,储存中心进行分析计算,将从宏观上实现对混凝土质量的科学、主动地控制,排除混凝土从生产到使用过程中外部条件和人为造成的干扰,最终达到设计所要求的质量,最大限度确保建筑质量,体现建设方投资效益。 产品对混凝土搅拌站质量的控制指标符合国标GB 50164-2011《混凝土质量控制标准》, 主要模块性能指标达到GBT 19898-2005《工业过程测量和控制 应用软件文档集》要求,同 时实现了核心部件及模块在各类控制系统中的通用。 主要技术参数如下: (1)RFID 工作频率:高频13.56M; (2)RFID 数据传输方式:无线(包括:3G、GPRS 或WiFi 方式); (3)数据库类型:SQL Server 2005; (4)传输带宽:嵌入式读写器≥225 Kbps,系统总带宽≥10 Mbps。 与传统的混凝土管理过程及国外同类产品相比,该系统具有以下特色: (1)无线数据信息交互具有便捷性和安全性。通过无线传输方式和物联网成组技术,使各RFID电子标签、RFID读写器、终端PC以 及数据库服务器之间数据传输、交换、共享以及远程访问更容易、方便。数据处理速度快,动作响应速度快,数据可加密,信息交互更加安全高效。 (2)对问题混凝土具有全程追溯性。监理方数据库服务器中存储有混凝土从生产、运输到使用及保养的一个全过程监管信息 记录,包括有供应方单位名称、施工方单位名称、工程名称及标段号,一旦出现质量纠纷, 可以迅速追溯到问题源头。 (3)对区域内混凝土生产使用具有智能可控性和决策性。数据库服务器集成一个监理区域内所有混凝土生产、运输、施工和保养的记录,相关部 门可以通过互联网访问数据库服务器,便于进行生产调度和行业数据统计。 该产品于2013年下半年正式投产,迅速在全国范围内的混凝土搅拌站推广使用,合作企业均已成为德国LIEBHERR 的OEM合作伙伴,提供嵌入式混凝土质量智能监管系统成套解 决方案,已经成为了公司拓展新业务的主力产品。
[成果] 1900010495 北京
TE931.1 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:目前国内大部分油田已进入开采中后期,采出液含水平均高达90%。每年将数十亿吨的产出液从数千米深的井底提升到地面,再经分离计量、气液分离、高温加热、油水重力沉降、高压静电脱水、污水精细处理,整套系统需要多个大型沉降罐以及相应的计量仪、泵、管汇、阀门等,工艺复杂,占地面积大,运行费用高,能耗大,安全和环保性差。因此,级数少、重量轻、占用空间小的采液高效处理新工艺,已成为油气资源特别是海上油气经济开采的迫切需求。 该项目利用多相流的基本原理,创造性地提出了以管道为结构特征的油田产液处理新理念,研制出管道式油气水分离装置与计量仪器,建立了相应设计理论与方法,为油田的经济高效开发提供了新技术方案,主要技术发明点有: 1)双同向旋流井下油水分离技术:利用轴向启旋的导流片产生双同向对称稳定高速旋流场,通过在管壁切向开设排水孔组,实现了油水稳态分离。该分离器体积小、处理量大、分离效率高、能耗低、无运动部件、易于井下操作维护,可在几千米深的井底分出70%的含水直接回注地层,能大幅节省采液处理费用并增加油井产量和油田采收率。在渤海平台进行了井下油水分离生产实际应用,效果显著。不仅打破了国外技术垄断,性能还优于国外同类产品。 2)往复隔离式油气水三相计量技术:采用滑动活塞将复杂的多相动态流动转化为油气水混合液隔离静止状态,通过测量总流量和油气水分相含率,得到油气水各相流量,避免了传统多相流量计难以解决的多相流分相速度、含率等测量难题。新研制的油气水三相计量仪可代替庞大的计量站和测试分离系统,实现了高精度油气水多相流量的实时在线混相计量。经辽河油田现场中试试验,各相测量误差均小于3%。 3)复合管道式油气水分离技术:利用油气水运动过程中的速度滑移和动态分层与沉降、以及强旋流场的相分离作用,研制出集T型多分岔管道和柱状旋流为一体的小型、高效的油气水管道式分离器。该技术突破了传统的采用大型储罐进行分离的做法,使分离效率成倍提高,特别适用于海上平台作业,且为深海海底油气水分离等领域的拓展应用提供了无可比拟的技术优势。 该项目以油田采液处理为背景,从井下产液预分离到井口采液混相计量,再到油气水三相分离,研制了若干关键技术与装备,形成了管道式油田采液高效处理工艺链,可极大减化工艺流程,减少占地空间,节省设备投资和操作费用,是一场改变油田采出液处理领域的技术变革。 该项目已获国家发明专利16项,申请国际PCT专利I项。井下油水分离器在渤海油田已成功使用三年,油气水三相计量仪在辽河油田产业化中试成功,复合管道式分离器已在我国多个陆上、海上油田进行了推广应用,相关设备由惠博普公司销售至伊拉克、伊朗、哈萨克斯坦等多个国家。近三年,技术服务和设备销售新增销售额超过1亿元,每年在辽河油田三家采油厂和中海油渤海油田由节能增产带来的经济效益超过1亿元。
[成果] 1800140163 陕西
TF748.5 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:韩国现代制铁唐津制铁厂对高品质、高附加值的汽车用钢板和船用钢板市场进行充分调研和需求分析之后,结合韩国现代集团的实际情况,为了未来的汽车产业发展,在电炉炼钢的基础上将转炉炼钢作为新的成长动力,实现可持续发展,致力于开发新一代钢板。日本Steel Plantech Co.(SPCO)公司作为整个炼钢设备的分包商,委托中国重型机械研究院股份公司成套设计、制造并供货300t RH炉外精炼装置。 该项目的技术创新以全面提高钢液精炼效率为基点,充分满足钢水脱氢、脱氮、吹氧脱碳、合金成分微调、加料升温、去除夹杂的工艺要求为目标,创新研发了高效300t RH真空炉外精炼成套装备及工艺流程,其中包括:创新研发高效的五级水蒸汽喷射真空泵专有技术;创新研发稳定的钢包顶吹氩预精炼技术;创新研发精细化调整成分的真空加料技术;创新研发快速脱碳与升温的三孔顶枪喷吹技术;创新研发准确检测的全自动钢水测温取样技术;创新研发可靠供气的钢包底吹氩技术;创新研发安全的真空槽及热弯管修砌技术;创新研发便捷的废料自动收集技术。 主要技术经济指标: 水蒸汽喷射真空泵抽气能力1200kg/h,极限真空度20Pa,抽气时间 ≤3.5min,钢水终点[C]含量≤15ppm,钢水终点[H]含量≤1.5ppm,年产量600万吨/年。 自投产至2016年12月,冶炼钢种合格率高达100%。韩国现代制铁厂已生产出汽车板所需的高品质、高附加值钢水1810万吨,年均新增利润3620万美元,成为韩国最大的汽车板和船板生产基地,不仅是韩国现代汽车公司主要供应商,而且是韩国最大的汽车板供应商。同时,该项目的多项创新技术已应用于台塑集团越南河静项目。 该项目研制的RH新装备成套技术,实现了中国真空炉外精炼技术走出国门,走向国际的目标;在高效、节能、减小设备投资、降低劳动强度、加强环境保护等方面,该项目都具有显著的借鉴作用,对中国发展自主创新的RH炉外精炼装备技术,增强自主创新意识、加快科技创新和应用具有重大促进作用。该项目对培养后备技术力量有重大促进作用,一批有能力,敢创新的专业技术人才在项目中脱颖而出,为企业的技术和文化传承起到了模范带头用。
[成果] 1800140283 上海
TF341.4 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:中国铁水的物流运输,主要在钢厂的高炉、转炉等各工序之间运输作业,常规的运输方 式有轨道化和无轨轮式两种方式,轨道式由于需要足够的运行空间,对建造相关场地有较大 的需求,二是需要配套的设施,在各工艺节点均需要布置相关固定设备及人员配置,上述的 相关限制,在一些小型钢厂,也采用无轨式的运输转驳方式,即采用轮胎式的专用运输车辆。 但这种方式一般在100吨以下,难以满足中大型规模钢厂的铁水运输需求,并且多采用拖拉 式结构,转弯半径相对较大。基于此,该公司着手研发整体式,载荷200吨的铁水运输车,以提高重工业的生产效率及减少土地占用,减少能源消耗。 PBC-200铁水包运输车采用轮式,有效节约了土地资源,大大简化了钢厂的总体布置,使炼钢工艺布局更加紧凑、合理。整车采用整体式车体结构、静液压驱动行走系统、液压独 立悬挂的多轴线承载,液压独立悬挂还可实现车体的举升和下降、全轮转向技术等,完全能 够满足现场高温铁水转驳运输的需求。 用以实现: 1.整车结构为整体式结构,双驾驶室操作,操作方便。 2. 所有轴线均为转向轴线,绕整车横向中心轴线转向,转弯半径小,转向灵活。前后 液压转向同步,转向矫直功能,应急动力转向技术。 3.静压行驶驱动系统及动力分配,载荷与速度自动识别匹配。 4.轻量化机械设计,有效节能。 5.液压双保险及双管路防爆支撑回路,可靠的液压悬挂支撑,提高正常及异常情况的安 全系数。 6.CAN总线控制技术,各动作关联、联锁识别和控制。
[成果] 1800290208 北京
TD421.5 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:竖井井筒,作为矿井的咽喉工程,施工难度大、工期长。需要研究竖井掘进机,形成新的机械破岩凿井新技术、工艺及装备,以应对矿山向深部发展的趋势,为实现矿山井巷掘进向机械化、智能化和无人化方向发展。 课题研究矿山竖井掘进机技术及装备,形成直径5米的竖井掘进机样机1台,完成厂内空载试验和测试检验。攻克一次5米可变径8~10米大直径破岩刀盘空间结构、滚刀在刀盘的合理布置、高效大体积机械破碎岩石机理、迈步式推进、大扭矩旋转驱动系统、掘进方向智能控制等技术关键。形成具有自主知识产权的矿山竖井井筒破岩机械化、控制自动化、利用反井钻机钻孔作为导孔的具有安全防护的大型全断面掘进机综合凿井装备,填补中国矿山竖井掘进机技术领域的空白,使矿山井筒建设向综合机械化自动化方向发展。 课题成果: 从竖井掘进机凿井新工艺、高效滚刀破岩、大直径钻头结构及滚刀布置研究出发,确定了竖井掘进机主要技术参数,竖井掘进机以整体框架架构、多点支撑推进、4台变频电机驱动、电液伺服控制、钻进方向智能控制等总体方案,研制成功钻井直径5.8米,钻井深度800~1,000米,推力6,000千牛,扭矩1,000千牛·米,竖井掘进机总重量约14万公斤的国内首台套竖井掘进机。 形成了竖井掘进机机械破岩凿井新工艺,钻进采用滚刀全断面破岩,以反井钻机钻进导井溜渣,利用多层辅助吊盘,进行锚杆孔钻进和锚杆、金属网的安装及喷浆支护,形成临时井壁。研究了多种结构形式,并进行了对比和优化,形成了四柱式整体框架,径向双排支撑、4油缸推进、4台变频电机行星减速并单级驱动旋转、锥形钻头布置镶齿破岩滚刀。计算机和实验室模拟分析了滚刀破岩,确定了破岩相关参数,按照钻头滚刀布置,研究了竖井掘进机技术参数,在一定岩石条件(抗压强度、抗剪强度)、钻井深度、钻井直径、钻进速度等条件下,确定包括动力头旋转速度、输出扭矩、破岩所需推进力等参数,在分析支撑板和井帮的摩擦阻力的基础上,确定竖井掘进机支撑力。在此基础上,进行钻机结构设计、并对关键受力部件进行了有限元等计算机分析模拟,通过3D设计和模拟组装,完成全部加工图纸设计和加工工艺设计,完成加工制造和场内检验,形成竖井掘进机样机,为实际应用打下基础。 形成的竖井掘进机凿井新工艺,可实现井筒掘进非爆破可控的机械破岩,实现凿井工作的平稳连续,机械破岩减少了对围岩的扰动和破坏,降低了支护成本提高井筒长期稳定,竖井掘进机掘进相对普通凿井,可以减少约50%井下作业人员,预计竖井掘进机破岩钻进速度达到5~8米/天。竖井掘进机在矿山井筒建设推广应用前景广泛,对于水力发电、抽水蓄能电站工程通风井、压力管道调压井及其它地下工程,如人防工程、军事工程、科学实验工程都需要在地下建设不同类型的工程结构,也需要建设大量的井筒。因此,该课题研究的技术、工艺和装备,对地下工程建设领域有重要意义。 主要技术指标: (1)研制出直径5.0米矿山竖井掘进机样机1台,其主要技术参数为:破岩钻头:破岩钻头直径5米;适合导井直径不小于1.0米、掘进岩石抗压强度最高可达140兆帕;驱动系统:输出额定扭矩:1,000千牛·米;转速:0~5转/分钟;推进系统:破岩推力:6,000千牛;单油缸支撑3,000千牛;推进行程0.8~1.0米;移动步距0~4米。 (2)样机经具有资质的检测机构完成厂内检验;进行不小于100小时空载试运转,液压系统、齿轮箱温度小于60度,系统无泄露、噪声不大于80分贝,各执行机构运转达到设计参数; (3)数据处理具备功能:实现相关数据采集、处理与有线传输,实现远程控制距离不小于1,000米,工作面控制台以及地面监控室能够模拟显示竖井掘进机各部位工作状况; (4)偏斜控制具备功能:钻进方向偏差超过150毫米时,实现智能调整; (5)取得自主发明技术5项、实用技术10项;培养硕士研究生3名,发表论文10篇。
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