以自主创新推动选煤装备制造厂家科学发展——莱芜煤机公司及其加压过滤机等产品的科技创新之路

刘春峰 马达昌 史晓晖

(山东莱芜煤矿机械有限公司,山东省莱芜市,271100)

以自主创新推动选煤装备制造厂家科学发展
——莱芜煤机公司及其加压过滤机等产品的科技创新之路

刘春峰 马达昌 史晓晖

(山东莱芜煤矿机械有限公司,山东省莱芜市,271100)

1 丰厚的技术创新底蕴

1.1 丰硕的技术创新成果

山东莱芜煤矿机械有限公司(原山东煤矿泰安机械厂,以下简称莱芜煤机)隶属于山东临沂矿业集团公司,是山东煤机装备集团有限公司的子公司,是国家煤矿机械、冶金机械与环保机械产品设计与制造的骨干企业。莱芜煤机设有省级技术开发中心,具有独立的产品研究设计开发能力,多项产品荣获国家、省、部级科技进步奖、国家级新产品奖;拥有40多项专利技术,编写主导产品国家标准和行业标准5项;通过了ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、ISO18000职业健康安全管理体系以及ISO10012完善计量检测体系认证,通过了国家AAAA级“标准化良好行为”企业确认,电器产品通过国家3C强制认证;获得山东省名牌产品和山东省著名商标称号,系列破碎机产品获得“采用国际标准产品标志证书”;负责起草了“旋流微泡浮选柱国家标准(标准号GB/T23178-2008)”。莱芜煤机集技术开发、产品设计、生产制造、工程承包与技术咨询服务于一体,可为用户提供各种选煤厂、选矿厂、烧结厂工程总承包,技术的设计、咨询与服务。

多年来,莱芜煤机完善了技术创新管理体制和分配激励机制,导入了绩效工资制,科技创新成果丰硕,技术人员的技术创新理念和市场服务理念得到转变,创市场、闯市场的积极性大大提高。在内蒙古泰升2×90 m2步进式烧结机项目订货中,莱芜煤机工程技术人员发挥了重大作用,充分运用技术导向的优势,取得了这一重要项目的订货成功,为今后以技术创新引领市场创造了新的经验。莱芜煤机2009年共计完成4PC121212型四齿辊破碎机、XM(A)ZG340/2000-U型快开隔膜压滤机等新产品试制2项;3.2 m×12 m圆筒混合机,TYN-20加压滤机等新产品开发计划内项目8项;邱集煤仓清理过滤系统、72 m2步进式烧结机等计划外项目4项,烧结系统工程设计2项、获得专利2项;完成各种物料压滤、加压过滤等试验项目28项;完成了山东省百项重点产品结构调整项目的申报,专业化生产线技改项目被列入首批启动项目计划名单。GWJ-12转鼓加压过滤机荣获山东省机械工业科技成果二等奖和山东省煤炭工业科技成果三等奖;烧结机被认定为“中国知名烧结机十佳名优品牌”;加压过滤机被认定为“中国知名过滤机十佳品牌”,并荣获“全国用户满意产品”称号。

2000年以来,莱芜煤机在产学研合作领域取得重大进展,与中国矿业大学、山东大学、山东科技大学、北京华宇工程公司、济南煤矿设计研究院、武汉科技大学等大专院校和科研院所建立了长期稳定的合作关系。公司加大技改,完成了压滤机、破碎机、钢结构专业化生产线的论证、设计工作,车间建设基本完工,相关设备人员已经到位。洁净煤洗选技术领域和GX220液压圆锥破碎机等多项研究课题也在联合攻关中。同时,公司继续大力加强技术中心建设,累计投入科技开发费用近1000万元,继续保持了“省级技术开发中心”的称号。

莱芜煤机按照山东煤机集团产品发展规划进一步明确公司产品定位、技术定位和装备定位,形成自己的主导产品。把固液分离技术、洁净煤技术和“三废”综合治理技术作为主要研究课题。坚持自主创新原则,加快开发拥有自主知识产权的技术和产品,重点研发90 m2、110～150 m2带式烧结机,PY-144、PY-166盘式加压过滤机,220 m2、340 m2、500 m2快开式隔膜压滤机,大型轮齿式破碎机等新产品。根据《山东煤机集团产品开发规划纲要(2006-2010年)》,与山东煤矿泰安机械厂联合攻关,力争使快开隔膜压滤机系列、高强力破碎机系列、筛分破碎机系列、大规格烧结机系列、装车站电控系统、选煤厂集控系统等一批重点产品的开发实现新的突破。

1.2 替代进口的加压过滤机

我国加压过滤机的开发研究始于20世纪80年代末,最初由煤科总院唐山研究院设计,被国家列入“八五”攻关项目。20世纪90年代初,莱芜煤机承担了国内首台加压过滤机的制造任务,并于1993年制造出国内首台GPJ60.3型加压过滤机工业样机,成功应用于八一矿选煤厂。

20世纪90年代中期,我国开始走向了自主研究开发加压过滤机之路。十几年来,根据市场的需求和用户的反映,我国对加压过滤机进行了大量的设计改进,并到国外调研,相继开发出第一代、第二代、第三代、第四代、第五代加压过滤机,已经形成8 m2、12 m2、20 m2、30 m2、40 m2、60 m2、72 m2、96 m2、120 m2、144 m2、180 m2等系列产品,并颁布了国家行业标准《JB/T10409-2004圆盘加压过滤机》。莱芜煤机根据市场的需求,依托自身的技术开发能力,相继开发了圆筒内滤式加压过滤机、圆筒外滤式加压过滤机、水平带式加压过滤机等,设计制造的加压过滤机结构先进、合理、人性化,全自动化运行,拥有了多项国家专利,其技术性能指标达到国际先进水平,在有些方面已经超过国外水平,至今已投入使用近400台,并已成功推上国际市场。

十几年来,国产加压过滤机在用户使用的基础上,不断改进和发展,其技术已达到国际先进水平。但是,由于不同矿区、不同煤种以及不同的选煤工艺,造成煤泥水中煤泥性质差别较大,使用加压过滤机的过滤效果也不同。对于煤泥粒度组成均匀、灰分较低、泥化程度低的煤泥,其过滤效果比较理想;而对于煤泥粒度较细、灰分高、泥化程度严重的煤泥,则具有一定的难度。但是通过对煤泥水系统以及加压过滤机进行具有针对性的工艺技术改进后,仍可获得较理想的处理效果,满足不同选煤厂对煤泥水过滤的各种要求。

盘式加压过滤机主要用于-0.5 mm浮选精煤和原生煤泥的脱水,也可用于化工、饲料、环保等行业固液分离,其主要性能参数(以处理浮选精煤为例)为:滤饼水分为15%～20%、物料处理能力为0.5～0.8 t/m2·h、滤液固含量不大于10 g/l。到现在为止,世界上正在应用的盘式加压过滤机共有400多台。其中,国内由莱芜煤机设计制造的有340多台,由奥地利安德里兹公司设计制造的有50台左右。国产盘式加压过滤机结构先进、合理,拥有多项国家专利,其技术性能指标达到国际先进水平,已经完全可以替代进口的加压过滤机。

加压过滤技术是目前国际上一种先进的固液分离技术。其工作原理是将过滤设备,如圆盘式、圆筒(内滤、外滤)式、水平带式过滤机等,置于一个密封的加压仓中,加压仓内充有一定压力的压缩空气,待过滤的悬浮液由入料泵给入到过滤机的槽体中(或滤带上),过滤面通过分配阀与通大气的汽水分离器形成压差,滤液通过浸入悬浮液中的过滤介质排出,而固体颗粒被收集到过滤介质上形成滤饼,随着过滤机的运转,滤饼经过干燥降水后,到卸料区卸料。过滤机下有输送机,在其机头下装有排料装置,由输送机收集到排料装置中,这样连续运行,当排料装置中的煤泥滤饼达到一定量后,通过排料装置上、下闸板的关、开运行,把煤泥饼排出到大气中。整个工作过程由计算机监测、控制,全自动进行。

圆筒(内滤、外滤)式加压过滤机是将圆筒(内滤、外滤)式过滤机置于密闭的加压仓内,采用正压进行过滤,有效提高过滤压差,进一步降低滤饼水分并提高生产能力。该设备主要用于有色、黑色金属行业以及化工行业物料比重较大、沉淀较快的悬浮液的过滤,可以实现对滤饼的洗涤功能。

水平带式加压过滤机是将水平带式过滤机置于密闭的加压仓内,采用正压进行过滤,有效提高过滤压差,进一步降低滤饼水分并提高生产能力。该设备主要用于冶金、化工行业物料比重较大、沉淀较快的悬浮液的过滤,可以实现对滤饼的洗涤功能。

盘式加压过滤机是将圆盘式过滤机置于密闭的加压仓内,采用正压进行过滤,有效提高过滤压差,进一步降低滤饼水分并提高生产能力。目前,工业上应用的加压过滤机以盘式过滤机为主。

2 完善的技术研发体系

2.1 建设基于“二次创新”的技术研发体系

莱芜煤机以构建创新型企业为战略目标,通过对基于“二次创新”的技术研发体系建设,进行开放、动态、非线性的开放集成式的“二次创新”,形成有利于持续推进技术创新活动的包含组织系统、规划系统、资源配置系统和决策运行系统在内的技术研发体系,建立起适应瞬息万变的市场和快速发展的技术需求的技术研发体系。

(1)基于“二次创新”,完善技术研发能力的平台建设。莱芜煤机通过对基于“二次创新”的技术研发体系建设,不断进行技术创新,实现跨越式发展。自1996年以来,加压过滤机先后获得省部级以上一等奖1项、二等奖2项,以及全国用户满意产品、国家级新产品、中国知名过滤机十佳品牌、国家重点新产品、山东省名牌产品、山东环保产业(产品)十大品牌、十佳选煤设备制造厂,并且取得国家环保产品认证(CCAEPI环保标识)。此外,短短10年间,加压过滤机设备销售业绩步步攀升,公司的经营工作取得了飞跃式的发展。

(2)导入新型激励机制,加快产品升级换代。2009年以来,莱芜煤机通过不断完善科技创新体制和机制,鼓励技术人员融入市场,用技术引导市场,技术与销售相融合,技术人员在开拓市场、销售产品中发挥了积极作用。为了克服加压过滤机在市场竞争中的不利局面,技术人员勇敢走向市场,与销售人员一道跑市场,参与合同的谈判、招标文件的起草,最大限度地接近客户。通过广泛的客户走访、充分的市场调研,技术人员对GPJ系列加压过滤机的机械和电控系统进行了大量的优化设计及技术升级。通过加压电控系统的升级,对PLC系统的选择、系统的控制方式,以及系统的组态画面、控制程序和通信方式等都进行了优化,并按当今最先进的技术对产品进行了技术升级。在2009年“大干五个月”活动中,设计人员知难而上,主动加班加点,仅用20余天的时间,就完成了系统的设计与调试工作,为新合同提供了强有力的技术支持和保障。新一代加压控制系统用程序代替了硬线连接,通过程序可以实现对每一台设备的控制,改变了过去只有改变线路的接线方式才能改变某一设备控制要求的控制形式,大大简化了控制线路,降低了故障率,便于维护和保养,缩短了电缆长度,降低了安装成本,节省了安装时间。原来每台加压控制系统从安装到调试完成大约需要1个月的时间,并经常出现问题,每年都要为此进行2～3次的维护和调试。而新的控制系统仅需要半个月的时间即可安装调试完成,而且基本不用外出进行维护服务,仅此一项每台加压控制系统就可为公司节约外出服务费用1.5万元。

(3)加深对市场竞争的理解,在求新求异中求胜。市场竞争说到底就是赢得用户,竞争不仅仅是把同行作为对手,而是要与自己竞争,与科技发展水平竞争,要把传统的纵向比较变为横向比较,建立自己独特的质量管理体系和市场竞争体系。例如,莱芜煤机生产的加压过滤机电控柜有380 V的和660 V两种。传统的做法是,考虑到模块化、标准化的要求,把660 V的装上变压器后转成380 V的来操纵产品的执行电动机进行运转。但是很多用户尤其是选煤厂都是660 V的电压,这种通过变压器把660 V的转变成380 V的做法并不适应市场的要求。为此,莱芜煤机改变传统的思想观念,严格按用户的要求组织生产,全力满足用户要求。

2.2 优化加压过滤机设计

2.2.1 先进的设计软件

为进一步提高产品设计水平和设计效率,从而提高产品的设计质量,莱芜煤机投巨资引进并推广Solidworks三维设计软件及有限元分析软件,以提高公司整体的设计水平。该软件能够展平含有复杂曲面的钣金件,为相关工艺准备提供迅捷支持,快速完成型材组构焊件,自动生成下料清单,并统计材料类型与长度,自动分析产品零件的加工工艺性,进行有限元分析计算,模拟装配体中运动学、动力学的问题,识别出容易出现缺陷和故障的区域等。

2.2.2 进一步改进和优化设计

为了使GPJ系列加压过滤机性能更加可靠、技术更先进合理、自动化程度更高、监控更加方便直观,同时进一步降低制造成本,莱芜煤机结合多年来产品设计、研究和使用经验,借鉴国外先进技术,对排料装置及其密封、过滤机、润滑部位及系统、仓内刮板机、反吹装置、系统阀门电气控制及监控系统等进行了较大的改进和优化设计,解决了带压密封、耐磨、优化卸料结构及以太网通讯等问题,实现了加压过滤机高效可靠运行。

2.3 实施加压过滤机反承包运营

2003年8月,安家岭选煤厂同莱芜煤机签订了《承包加压过滤机运行合同》。主要承包指标为:单台(GPJ120型)处理量80～90 t/h(干煤泥)、煤泥滤饼水分≤20%、滤液浓度≤20 g/l。承包范围为:浓缩池底流泵至加压过滤机密封排料落煤排料口,含加压过滤机低压风机、高压风机、搅拌桶、入料泵以及系统内的管路、阀门、电气部分。主要运行指标为:每台设备每月检修保养时间为5天、每台设备每天故障延误时间累计不能大于1 h。莱芜煤机在生产运行中,要服从选煤厂生产调度和作业安排,参加生产作业会,完成布置的相关工作;自行负责承包范围内设备的操作、维护、保养、大修、备品备件、材料等供应及更换工作,保证所承包的设备能达到各项技术指标,并完好运行;配置设备所需操作、维修、管理人员,保证设备承包技术运行指标的完成;保证设备日常统计系统的正常工作,每周及时准确地向选煤厂报告设备每日起止运行时间、故障等情况;采取一系列措施对各项指标进行考核,对人身、设备安全规定了明确的要求,形成了一整套生产组织及设备管理制度。同时,对反承包厂家人员进行选煤工艺流程的培训,以利于生产的组织。通过反承包这一开拓性的经营管理模式,加强了生产单位与制造单位的合作,从而达到了风险共担、利益共享的目的。

2.4 加压过滤机专业化服务

2007年末,神东煤炭公司根据所属各选煤厂加压过滤机多年运转、老化,检修维护人员力量不足的现状,为了降低加压过滤机故障率和维修成本,保证和改善加压过滤机的运行效果,决定由设备制造厂家山东莱芜煤矿机械有限公司负责,对神东洗选中心9个选煤厂的17台加压过滤机进行专业化服务。

通过专业化服务,神东煤炭公司可以充分利用设备厂家的人力资源,把自己公司节省出来的人力资源用于其他设备的维护保养和检修上,为其他设备的正常运行提供了保障。专业化服务的总运行成本低于神东煤炭公司自己维护时的运行成本,有利于公司成本的降低。专业化服务人员对自己厂家生产的设备非常熟悉,通过日常的维护保养和检修,把设备调整到一个最佳运行状态,提高了设备的使用性能,同时减少了附属设备的开机台数,实现了节能降耗。通过专业化服务,有助于莱芜煤机根据设备的现场使用情况,对自己设计制造的设备随时进行改进,有利于产品的技术升级,以满足不同生产环境的需要。

加压过滤机专业化服务的成功实践,在神东煤炭公司产生了聚变效应,对设备使用单位和设备制造厂家起到了互惠互利的作用。

为做好产品的推广使用,莱芜煤机多次在神华集团神东煤炭公司和中煤集团平朔煤炭公司洗选加工中心组织召开加压过滤机技术升级交流会,技术人员面对面地与用户交流,在充分听取用户意见的基础上,为推动加压过滤机向高、精、尖方向发展,更好地服务煤炭洗选加工企业奠定了基础。

2.5 立足煤炭行业,开拓其他领域

安家岭选煤厂采用GPJ120型加压过滤机处理煤泥水,使得煤泥全部得到回收,2004-2007年,回收煤泥达160～200万t/a,压滤后不经过干燥,水分为19%～22%,产品颗粒易分散,通过装车配煤,掺配到相关产品中,经济效益明显提高。安太堡选煤厂及新建的另外3个选煤厂都使用了该型号加压过滤机,投入使用并见到效益的达到了14台。2005年,安家岭选煤厂共回收煤泥167.0557万t,安太堡选煤厂共回收煤泥240.0248万t,两厂合计回收煤泥407.0805万t。以煤泥120元/t计算,创造效益4.8849亿元。同时,减少了对环境的污染,节约了成本,回收了大量的煤炭资源。煤泥回收率由原来的3.77%提高到11.2%,平均每年至少多产出煤泥120万t。

2006年,随着平朔煤炭公司1、2号井选煤厂的建成运行,公司洗选中心共计回收煤泥680万t,按照煤炭市场价125元/t计算,共为公司增收8.5亿元。

在金属选矿方面,加压过滤机适用于各种精矿和尾矿的过滤脱水。如铁精矿的处理能力达到了1000 kg/m2·h(干量),产品含水率达到7%～8%;铝精矿的处理能力达920～1000 kg/m2·h,滤饼水分12%。

在化工行业,柠檬酸厂硫酸钙料浆的处理能力达到700～800 kg/m2·h(干量),产品含水率达到35%以下;饲钙料浆的处理能力在900～1200 kg/m2·h(干量),产品水分在19%以下。

2.6 挺进国际市场

在服务好国内用户的同时,莱芜煤机的技术人员积极做好国外市场的开拓、服务工作。加压过滤机已出口到越南,实现了加压过滤机出口零的突破。还加强与俄罗斯客户的合作,已授权拉斯明公司就系列加压过滤机在俄罗斯境内申请专利,为相关产品在俄罗斯的市场开拓奠定了基础。3年来,莱芜煤机技术人员外出技术服务达1000多人次。

近年来,随着国家推进产业结构调整,行业内大分化、大改组的势头逐步增强,煤矿机械产品同质化严重,市场竞争已呈现白热化的特点。在这种大背景下,莱芜煤矿机因势应变,举全公司之力在市场中寻求发展机遇。围绕国内、国外两大市场,实行拉动经济增长的多元化销售战略。

(1)工程机械产品成功打入国际市场。完善的市场营销网络是企业产品进入市场运行的基础界面,其构造与功能决定着企业的品牌形象及其市场形成的导航能力。因此,工作人员通过细致的市场分析,超前谋划营销战略,重新调整市场布局,领先健全销售网络。重点围绕对内做活销售、对外做大外贸的两大目标,全方位拓展国内外市场。首先,稳定国内市场,积极破除传统的营销模式,把深化网络建设作为提高销售龙头地位的基础工程,加大对区域市场及现有营销网络的整合力度,进一步调整建立了10个驻外产品售后服务站,使产品能快速进入市场最前沿,充分发挥其导航和窗口的作用。其次,积极借用外部力量发展壮大自己,广交市场朋友,形成了社会资源,延伸了销售触角,开拓了目标市场。新一代加压过滤机成功打入越南市场,创汇400万美元。

(2)把选煤设备做成国内的特色产品。选煤设备的生产制造是莱芜煤机的强势基业。公司抓住新一轮市场的变化,围绕大型加压过滤机的销售重点,组建了一支强有力的销售队伍,攻关煤炭市场,开拓其他行业市场。

3 继续坚持自主创新,推动企业科学发展

发展煤炭洗选设备,促进国外选煤设备国产化、大型化,做大做强煤机装备制造产业,是莱芜煤机责无旁贷的历史重任。相应地,这对于煤炭企业延伸煤炭产业链,转变经济发展方式,实现绿色发展、清洁发展、安全发展以及“十二五”规划目标也具有重要意义。实现煤机产业的快速发展,除了坚定思想外,更要真抓实干,要从政策、机制、技术、市场等各个环节全面发力,多头提高,让公司的煤机制造朝世界一流水平迈进,真正成为带动全国选煤装备制造业发展的核心板块。

正是拥有核心技术,遵循市场的规律,莱芜煤机才走上专业化的发展道路。但设备产品与国外相比还有一定差距,这种差距主要体现在软实力上。在硬件上,国内外煤机制造企业都在同一起跑线上,甚至高于国外。

因此,莱芜煤机的下一步计划是,在充分发挥现有优势的同时着力提高“软件”。公司正在计划采用ERP的管理软件,6S正在积极推行,进行采购成本控制等等,促进跟国际的接轨。莱芜煤机的目标是:发挥优势,直面不足,展望未来,建立一个符合市场经济规律的经营模式,跻身世界煤炭洗选设备制造的前列。真正承担起国家选煤设备大型化、国产化的重任,生产世界上最大的煤炭洗选设备和最好的煤炭洗选产品,产品全面替代进口。要加大对主导产品加压过滤机、压滤机等进行完善升级,并向其他行业大力拓展,进一步提高产品的综合性能,降低生产成本,降低单机能耗,增强产品的竞争力。产品大型化是我国煤机企业产品调整的方向,对大型破碎机要进行耐磨材料和“多破少磨”理论研究,向高破碎强度、高处理量、高可靠性、大破碎比、节能和粒度控制精确方向发展,尽快实现大型移动式破碎机站零的突破;对大型快开压滤机要开拓思路,另辟蹊径,在提高过滤效率、提高自动运行稳定性和滤板材料研究上找突破,形成高端特色产品。根据山东煤机装备集团有限公司“十二五”规划和科技发展规划纲要,要重点完成大型煤泥干扰床分选机、大型井上(下)轮齿式破碎机、系列液压筛分破碎机、大型节能加压过滤机、大型快开隔膜压滤机、系列变轨调车绞车、4JDM-80以上大型调车绞车、大型圆筒混合机等项目的研发,力争实现商品化。

展望未来,莱芜煤机将不负历史重托,继续坚持自主创新,推动企业科学发展,为成为煤机装备业的明星企业而不懈努力!

刘春峰(1963-),男,山东省临沂市人,大学学历,工程技术应用研究员。现任山东煤机装备集团有限公司董事、党委委员,山东莱芜煤矿机械有限公司总经理、党委书记。曾荣获2006年度“全国煤炭机械工业双十佳企业家”、2007年度山东省煤炭行业非煤产业“十大杰出企业家”、2009年度“全国煤炭机械行业优秀企业家”、2010年度“低碳山东功勋人物”等称号。

(责任编辑 宋潇潇)