以自主創新推動選煤裝備制造廠家科學發展
——萊蕪煤機公司及其加壓過濾機等產品的科技創新之路

劉春峰 馬達昌 史曉暉

(山東萊蕪煤礦機械有限公司,山東省萊蕪市,271100)

以自主創新推動選煤裝備制造廠家科學發展
——萊蕪煤機公司及其加壓過濾機等產品的科技創新之路

劉春峰 馬達昌 史曉暉

(山東萊蕪煤礦機械有限公司,山東省萊蕪市,271100)

1 豐厚的技術創新底蘊

1.1 豐碩的技術創新成果

山東萊蕪煤礦機械有限公司(原山東煤礦泰安機械廠,以下簡稱萊蕪煤機)隸屬于山東臨沂礦業集團公司,是山東煤機裝備集團有限公司的子公司,是國家煤礦機械、冶金機械與環保機械產品設計與制造的骨干企業。萊蕪煤機設有省級技術開發中心,具有獨立的產品研究設計開發能力,多項產品榮獲國家、省、部級科技進步獎、國家級新產品獎;擁有40多項專利技術,編寫主導產品國家標準和行業標準5項;通過了ISO9001質量管理體系、ISO14001環境管理體系、ISO18000職業健康安全管理體系以及ISO10012完善計量檢測體系認證,通過了國家AAAA級“標準化良好行為”企業確認,電器產品通過國家3C強制認證;獲得山東省名牌產品和山東省著名商標稱號,系列破碎機產品獲得“采用國際標準產品標志證書”;負責起草了“旋流微泡浮選柱國家標準(標準號GB/T23178-2008)”。萊蕪煤機集技術開發、產品設計、生產制造、工程承包與技術咨詢服務于一體,可為用戶提供各種選煤廠、選礦廠、燒結廠工程總承包,技術的設計、咨詢與服務。

多年來,萊蕪煤機完善了技術創新管理體制和分配激勵機制,導入了績效工資制,科技創新成果豐碩,技術人員的技術創新理念和市場服務理念得到轉變,創市場、闖市場的積極性大大提高。在內蒙古泰升2×90 m2步進式燒結機項目訂貨中,萊蕪煤機工程技術人員發揮了重大作用,充分運用技術導向的優勢,取得了這一重要項目的訂貨成功,為今后以技術創新引領市場創造了新的經驗。萊蕪煤機2009年共計完成4PC121212型四齒輥破碎機、XM(A)ZG340/2000-U型快開隔膜壓濾機等新產品試制2項;3.2 m×12 m圓筒混合機,TYN-20加壓濾機等新產品開發計劃內項目8項;邱集煤倉清理過濾系統、72 m2步進式燒結機等計劃外項目4項,燒結系統工程設計2項、獲得專利2項;完成各種物料壓濾、加壓過濾等試驗項目28項;完成了山東省百項重點產品結構調整項目的申報,專業化生產線技改項目被列入首批啟動項目計劃名單。GWJ-12轉鼓加壓過濾機榮獲山東省機械工業科技成果二等獎和山東省煤炭工業科技成果三等獎;燒結機被認定為“中國知名燒結機十佳名優品牌”;加壓過濾機被認定為“中國知名過濾機十佳品牌”,并榮獲“全國用戶滿意產品”稱號。

2000年以來,萊蕪煤機在產學研合作領域取得重大進展,與中國礦業大學、山東大學、山東科技大學、北京華宇工程公司、濟南煤礦設計研究院、武漢科技大學等大專院校和科研院所建立了長期穩定的合作關系。公司加大技改,完成了壓濾機、破碎機、鋼結構專業化生產線的論證、設計工作,車間建設基本完工,相關設備人員已經到位。潔凈煤洗選技術領域和GX220液壓圓錐破碎機等多項研究課題也在聯合攻關中。同時,公司繼續大力加強技術中心建設,累計投入科技開發費用近1000萬元,繼續保持了“省級技術開發中心”的稱號。

萊蕪煤機按照山東煤機集團產品發展規劃進一步明確公司產品定位、技術定位和裝備定位,形成自己的主導產品。把固液分離技術、潔凈煤技術和“三廢”綜合治理技術作為主要研究課題。堅持自主創新原則,加快開發擁有自主知識產權的技術和產品,重點研發90 m2、110～150 m2帶式燒結機,PY-144、PY-166盤式加壓過濾機,220 m2、340 m2、500 m2快開式隔膜壓濾機,大型輪齒式破碎機等新產品。根據《山東煤機集團產品開發規劃綱要(2006-2010年)》,與山東煤礦泰安機械廠聯合攻關,力爭使快開隔膜壓濾機系列、高強力破碎機系列、篩分破碎機系列、大規格燒結機系列、裝車站電控系統、選煤廠集控系統等一批重點產品的開發實現新的突破。

1.2 替代進口的加壓過濾機

我國加壓過濾機的開發研究始于20世紀80年代末,最初由煤科總院唐山研究院設計,被國家列入“八五”攻關項目。20世紀90年代初,萊蕪煤機承擔了國內首臺加壓過濾機的制造任務,并于1993年制造出國內首臺GPJ60.3型加壓過濾機工業樣機,成功應用于八一礦選煤廠。

20世紀90年代中期,我國開始走向了自主研究開發加壓過濾機之路。十幾年來,根據市場的需求和用戶的反映,我國對加壓過濾機進行了大量的設計改進,并到國外調研,相繼開發出第一代、第二代、第三代、第四代、第五代加壓過濾機,已經形成8 m2、12 m2、20 m2、30 m2、40 m2、60 m2、72 m2、96 m2、120 m2、144 m2、180 m2等系列產品,并頒布了國家行業標準《JB/T10409-2004圓盤加壓過濾機》。萊蕪煤機根據市場的需求,依托自身的技術開發能力,相繼開發了圓筒內濾式加壓過濾機、圓筒外濾式加壓過濾機、水平帶式加壓過濾機等,設計制造的加壓過濾機結構先進、合理、人性化,全自動化運行,擁有了多項國家專利,其技術性能指標達到國際先進水平,在有些方面已經超過國外水平,至今已投入使用近400臺,并已成功推上國際市場。

十幾年來,國產加壓過濾機在用戶使用的基礎上,不斷改進和發展,其技術已達到國際先進水平。但是,由于不同礦區、不同煤種以及不同的選煤工藝,造成煤泥水中煤泥性質差別較大,使用加壓過濾機的過濾效果也不同。對于煤泥粒度組成均勻、灰分較低、泥化程度低的煤泥,其過濾效果比較理想;而對于煤泥粒度較細、灰分高、泥化程度嚴重的煤泥,則具有一定的難度。但是通過對煤泥水系統以及加壓過濾機進行具有針對性的工藝技術改進后,仍可獲得較理想的處理效果,滿足不同選煤廠對煤泥水過濾的各種要求。

盤式加壓過濾機主要用于-0.5 mm浮選精煤和原生煤泥的脫水,也可用于化工、飼料、環保等行業固液分離,其主要性能參數(以處理浮選精煤為例)為:濾餅水分為15%～20%、物料處理能力為0.5～0.8 t/m2·h、濾液固含量不大于10 g/l。到現在為止,世界上正在應用的盤式加壓過濾機共有400多臺。其中,國內由萊蕪煤機設計制造的有340多臺,由奧地利安德里茲公司設計制造的有50臺左右。國產盤式加壓過濾機結構先進、合理,擁有多項國家專利,其技術性能指標達到國際先進水平,已經完全可以替代進口的加壓過濾機。

加壓過濾技術是目前國際上一種先進的固液分離技術。其工作原理是將過濾設備,如圓盤式、圓筒(內濾、外濾)式、水平帶式過濾機等,置于一個密封的加壓倉中,加壓倉內充有一定壓力的壓縮空氣,待過濾的懸浮液由入料泵給入到過濾機的槽體中(或濾帶上),過濾面通過分配閥與通大氣的汽水分離器形成壓差,濾液通過浸入懸浮液中的過濾介質排出,而固體顆粒被收集到過濾介質上形成濾餅,隨著過濾機的運轉,濾餅經過干燥降水后,到卸料區卸料。過濾機下有輸送機,在其機頭下裝有排料裝置,由輸送機收集到排料裝置中,這樣連續運行,當排料裝置中的煤泥濾餅達到一定量后,通過排料裝置上、下閘板的關、開運行,把煤泥餅排出到大氣中。整個工作過程由計算機監測、控制,全自動進行。

圓筒(內濾、外濾)式加壓過濾機是將圓筒(內濾、外濾)式過濾機置于密閉的加壓倉內,采用正壓進行過濾,有效提高過濾壓差,進一步降低濾餅水分并提高生產能力。該設備主要用于有色、黑色金屬行業以及化工行業物料比重較大、沉淀較快的懸浮液的過濾,可以實現對濾餅的洗滌功能。

水平帶式加壓過濾機是將水平帶式過濾機置于密閉的加壓倉內,采用正壓進行過濾,有效提高過濾壓差,進一步降低濾餅水分并提高生產能力。該設備主要用于冶金、化工行業物料比重較大、沉淀較快的懸浮液的過濾,可以實現對濾餅的洗滌功能。

盤式加壓過濾機是將圓盤式過濾機置于密閉的加壓倉內,采用正壓進行過濾,有效提高過濾壓差,進一步降低濾餅水分并提高生產能力。目前,工業上應用的加壓過濾機以盤式過濾機為主。

2 完善的技術研發體系

2.1 建設基于“二次創新”的技術研發體系

萊蕪煤機以構建創新型企業為戰略目標,通過對基于“二次創新”的技術研發體系建設,進行開放、動態、非線性的開放集成式的“二次創新”,形成有利于持續推進技術創新活動的包含組織系統、規劃系統、資源配置系統和決策運行系統在內的技術研發體系,建立起適應瞬息萬變的市場和快速發展的技術需求的技術研發體系。

(1)基于“二次創新”,完善技術研發能力的平臺建設。萊蕪煤機通過對基于“二次創新”的技術研發體系建設,不斷進行技術創新,實現跨越式發展。自1996年以來,加壓過濾機先后獲得省部級以上一等獎1項、二等獎2項,以及全國用戶滿意產品、國家級新產品、中國知名過濾機十佳品牌、國家重點新產品、山東省名牌產品、山東環保產業(產品)十大品牌、十佳選煤設備制造廠,并且取得國家環保產品認證(CCAEPI環保標識)。此外,短短10年間,加壓過濾機設備銷售業績步步攀升,公司的經營工作取得了飛躍式的發展。

(2)導入新型激勵機制,加快產品升級換代。2009年以來,萊蕪煤機通過不斷完善科技創新體制和機制,鼓勵技術人員融入市場,用技術引導市場,技術與銷售相融合,技術人員在開拓市場、銷售產品中發揮了積極作用。為了克服加壓過濾機在市場競爭中的不利局面,技術人員勇敢走向市場,與銷售人員一道跑市場,參與合同的談判、招標文件的起草,最大限度地接近客戶。通過廣泛的客戶走訪、充分的市場調研,技術人員對GPJ系列加壓過濾機的機械和電控系統進行了大量的優化設計及技術升級。通過加壓電控系統的升級,對PLC系統的選擇、系統的控制方式,以及系統的組態畫面、控制程序和通信方式等都進行了優化,并按當今最先進的技術對產品進行了技術升級。在2009年“大干五個月”活動中,設計人員知難而上,主動加班加點,僅用20余天的時間,就完成了系統的設計與調試工作,為新合同提供了強有力的技術支持和保障。新一代加壓控制系統用程序代替了硬線連接,通過程序可以實現對每一臺設備的控制,改變了過去只有改變線路的接線方式才能改變某一設備控制要求的控制形式,大大簡化了控制線路,降低了故障率,便于維護和保養,縮短了電纜長度,降低了安裝成本,節省了安裝時間。原來每臺加壓控制系統從安裝到調試完成大約需要1個月的時間,并經常出現問題,每年都要為此進行2～3次的維護和調試。而新的控制系統僅需要半個月的時間即可安裝調試完成,而且基本不用外出進行維護服務,僅此一項每臺加壓控制系統就可為公司節約外出服務費用1.5萬元。

(3)加深對市場競爭的理解,在求新求異中求勝。市場競爭說到底就是贏得用戶,競爭不僅僅是把同行作為對手,而是要與自己競爭,與科技發展水平競爭,要把傳統的縱向比較變為橫向比較,建立自己獨特的質量管理體系和市場競爭體系。例如,萊蕪煤機生產的加壓過濾機電控柜有380 V的和660 V兩種。傳統的做法是,考慮到模塊化、標準化的要求,把660 V的裝上變壓器后轉成380 V的來操縱產品的執行電動機進行運轉。但是很多用戶尤其是選煤廠都是660 V的電壓,這種通過變壓器把660 V的轉變成380 V的做法并不適應市場的要求。為此,萊蕪煤機改變傳統的思想觀念,嚴格按用戶的要求組織生產,全力滿足用戶要求。

2.2 優化加壓過濾機設計

2.2.1 先進的設計軟件

為進一步提高產品設計水平和設計效率,從而提高產品的設計質量,萊蕪煤機投巨資引進并推廣Solidworks三維設計軟件及有限元分析軟件,以提高公司整體的設計水平。該軟件能夠展平含有復雜曲面的鈑金件,為相關工藝準備提供迅捷支持,快速完成型材組構焊件,自動生成下料清單,并統計材料類型與長度,自動分析產品零件的加工工藝性,進行有限元分析計算,模擬裝配體中運動學、動力學的問題,識別出容易出現缺陷和故障的區域等。

2.2.2 進一步改進和優化設計

為了使GPJ系列加壓過濾機性能更加可靠、技術更先進合理、自動化程度更高、監控更加方便直觀,同時進一步降低制造成本,萊蕪煤機結合多年來產品設計、研究和使用經驗,借鑒國外先進技術,對排料裝置及其密封、過濾機、潤滑部位及系統、倉內刮板機、反吹裝置、系統閥門電氣控制及監控系統等進行了較大的改進和優化設計,解決了帶壓密封、耐磨、優化卸料結構及以太網通訊等問題,實現了加壓過濾機高效可靠運行。

2.3 實施加壓過濾機反承包運營

2003年8月,安家嶺選煤廠同萊蕪煤機簽訂了《承包加壓過濾機運行合同》。主要承包指標為:單臺(GPJ120型)處理量80～90 t/h(干煤泥)、煤泥濾餅水分≤20%、濾液濃度≤20 g/l。承包范圍為:濃縮池底流泵至加壓過濾機密封排料落煤排料口,含加壓過濾機低壓風機、高壓風機、攪拌桶、入料泵以及系統內的管路、閥門、電氣部分。主要運行指標為:每臺設備每月檢修保養時間為5天、每臺設備每天故障延誤時間累計不能大于1 h。萊蕪煤機在生產運行中,要服從選煤廠生產調度和作業安排,參加生產作業會,完成布置的相關工作;自行負責承包范圍內設備的操作、維護、保養、大修、備品備件、材料等供應及更換工作,保證所承包的設備能達到各項技術指標,并完好運行;配置設備所需操作、維修、管理人員,保證設備承包技術運行指標的完成;保證設備日常統計系統的正常工作,每周及時準確地向選煤廠報告設備每日起止運行時間、故障等情況;采取一系列措施對各項指標進行考核,對人身、設備安全規定了明確的要求,形成了一整套生產組織及設備管理制度。同時,對反承包廠家人員進行選煤工藝流程的培訓,以利于生產的組織。通過反承包這一開拓性的經營管理模式,加強了生產單位與制造單位的合作,從而達到了風險共擔、利益共享的目的。

2.4 加壓過濾機專業化服務

2007年末,神東煤炭公司根據所屬各選煤廠加壓過濾機多年運轉、老化,檢修維護人員力量不足的現狀,為了降低加壓過濾機故障率和維修成本,保證和改善加壓過濾機的運行效果,決定由設備制造廠家山東萊蕪煤礦機械有限公司負責,對神東洗選中心9個選煤廠的17臺加壓過濾機進行專業化服務。

通過專業化服務,神東煤炭公司可以充分利用設備廠家的人力資源,把自己公司節省出來的人力資源用于其他設備的維護保養和檢修上,為其他設備的正常運行提供了保障。專業化服務的總運行成本低于神東煤炭公司自己維護時的運行成本,有利于公司成本的降低。專業化服務人員對自己廠家生產的設備非常熟悉,通過日常的維護保養和檢修,把設備調整到一個最佳運行狀態,提高了設備的使用性能,同時減少了附屬設備的開機臺數,實現了節能降耗。通過專業化服務,有助于萊蕪煤機根據設備的現場使用情況,對自己設計制造的設備隨時進行改進,有利于產品的技術升級,以滿足不同生產環境的需要。

加壓過濾機專業化服務的成功實踐,在神東煤炭公司產生了聚變效應,對設備使用單位和設備制造廠家起到了互惠互利的作用。

為做好產品的推廣使用,萊蕪煤機多次在神華集團神東煤炭公司和中煤集團平朔煤炭公司洗選加工中心組織召開加壓過濾機技術升級交流會,技術人員面對面地與用戶交流,在充分聽取用戶意見的基礎上,為推動加壓過濾機向高、精、尖方向發展,更好地服務煤炭洗選加工企業奠定了基礎。

2.5 立足煤炭行業,開拓其他領域

安家嶺選煤廠采用GPJ120型加壓過濾機處理煤泥水,使得煤泥全部得到回收,2004-2007年,回收煤泥達160～200萬t/a,壓濾后不經過干燥,水分為19%～22%,產品顆粒易分散,通過裝車配煤,摻配到相關產品中,經濟效益明顯提高。安太堡選煤廠及新建的另外3個選煤廠都使用了該型號加壓過濾機,投入使用并見到效益的達到了14臺。2005年,安家嶺選煤廠共回收煤泥167.0557萬t,安太堡選煤廠共回收煤泥240.0248萬t,兩廠合計回收煤泥407.0805萬t。以煤泥120元/t計算,創造效益4.8849億元。同時,減少了對環境的污染,節約了成本,回收了大量的煤炭資源。煤泥回收率由原來的3.77%提高到11.2%,平均每年至少多產出煤泥120萬t。

2006年,隨著平朔煤炭公司1、2號井選煤廠的建成運行,公司洗選中心共計回收煤泥680萬t,按照煤炭市場價125元/t計算,共為公司增收8.5億元。

在金屬選礦方面,加壓過濾機適用于各種精礦和尾礦的過濾脫水。如鐵精礦的處理能力達到了1000 kg/m2·h(干量),產品含水率達到7%～8%;鋁精礦的處理能力達920～1000 kg/m2·h,濾餅水分12%。

在化工行業,檸檬酸廠硫酸鈣料漿的處理能力達到700～800 kg/m2·h(干量),產品含水率達到35%以下;飼鈣料漿的處理能力在900～1200 kg/m2·h(干量),產品水分在19%以下。

2.6 挺進國際市場

在服務好國內用戶的同時,萊蕪煤機的技術人員積極做好國外市場的開拓、服務工作。加壓過濾機已出口到越南,實現了加壓過濾機出口零的突破。還加強與俄羅斯客戶的合作,已授權拉斯明公司就系列加壓過濾機在俄羅斯境內申請專利,為相關產品在俄羅斯的市場開拓奠定了基礎。3年來,萊蕪煤機技術人員外出技術服務達1000多人次。

近年來,隨著國家推進產業結構調整,行業內大分化、大改組的勢頭逐步增強,煤礦機械產品同質化嚴重,市場競爭已呈現白熱化的特點。在這種大背景下,萊蕪煤礦機因勢應變,舉全公司之力在市場中尋求發展機遇。圍繞國內、國外兩大市場,實行拉動經濟增長的多元化銷售戰略。

(1)工程機械產品成功打入國際市場。完善的市場營銷網絡是企業產品進入市場運行的基礎界面,其構造與功能決定著企業的品牌形象及其市場形成的導航能力。因此,工作人員通過細致的市場分析,超前謀劃營銷戰略,重新調整市場布局,領先健全銷售網絡。重點圍繞對內做活銷售、對外做大外貿的兩大目標,全方位拓展國內外市場。首先,穩定國內市場,積極破除傳統的營銷模式,把深化網絡建設作為提高銷售龍頭地位的基礎工程,加大對區域市場及現有營銷網絡的整合力度,進一步調整建立了10個駐外產品售后服務站,使產品能快速進入市場最前沿,充分發揮其導航和窗口的作用。其次,積極借用外部力量發展壯大自己,廣交市場朋友,形成了社會資源,延伸了銷售觸角,開拓了目標市場。新一代加壓過濾機成功打入越南市場,創匯400萬美元。

(2)把選煤設備做成國內的特色產品。選煤設備的生產制造是萊蕪煤機的強勢基業。公司抓住新一輪市場的變化,圍繞大型加壓過濾機的銷售重點,組建了一支強有力的銷售隊伍,攻關煤炭市場,開拓其他行業市場。

3 繼續堅持自主創新,推動企業科學發展

發展煤炭洗選設備,促進國外選煤設備國產化、大型化,做大做強煤機裝備制造產業,是萊蕪煤機責無旁貸的歷史重任。相應地,這對于煤炭企業延伸煤炭產業鏈,轉變經濟發展方式,實現綠色發展、清潔發展、安全發展以及“十二五”規劃目標也具有重要意義。實現煤機產業的快速發展,除了堅定思想外,更要真抓實干,要從政策、機制、技術、市場等各個環節全面發力,多頭提高,讓公司的煤機制造朝世界一流水平邁進,真正成為帶動全國選煤裝備制造業發展的核心板塊。

正是擁有核心技術,遵循市場的規律,萊蕪煤機才走上專業化的發展道路。但設備產品與國外相比還有一定差距,這種差距主要體現在軟實力上。在硬件上,國內外煤機制造企業都在同一起跑線上,甚至高于國外。

因此,萊蕪煤機的下一步計劃是,在充分發揮現有優勢的同時著力提高“軟件”。公司正在計劃采用ERP的管理軟件,6S正在積極推行,進行采購成本控制等等,促進跟國際的接軌。萊蕪煤機的目標是:發揮優勢,直面不足,展望未來,建立一個符合市場經濟規律的經營模式,躋身世界煤炭洗選設備制造的前列。真正承擔起國家選煤設備大型化、國產化的重任,生產世界上最大的煤炭洗選設備和最好的煤炭洗選產品,產品全面替代進口。要加大對主導產品加壓過濾機、壓濾機等進行完善升級,并向其他行業大力拓展,進一步提高產品的綜合性能,降低生產成本,降低單機能耗,增強產品的競爭力。產品大型化是我國煤機企業產品調整的方向,對大型破碎機要進行耐磨材料和“多破少磨”理論研究,向高破碎強度、高處理量、高可靠性、大破碎比、節能和粒度控制精確方向發展,盡快實現大型移動式破碎機站零的突破;對大型快開壓濾機要開拓思路,另辟蹊徑,在提高過濾效率、提高自動運行穩定性和濾板材料研究上找突破,形成高端特色產品。根據山東煤機裝備集團有限公司“十二五”規劃和科技發展規劃綱要,要重點完成大型煤泥干擾床分選機、大型井上(下)輪齒式破碎機、系列液壓篩分破碎機、大型節能加壓過濾機、大型快開隔膜壓濾機、系列變軌調車絞車、4JDM-80以上大型調車絞車、大型圓筒混合機等項目的研發,力爭實現商品化。

展望未來,萊蕪煤機將不負歷史重托,繼續堅持自主創新,推動企業科學發展,為成為煤機裝備業的明星企業而不懈努力!

劉春峰(1963-),男,山東省臨沂市人,大學學歷,工程技術應用研究員?，F任山東煤機裝備集團有限公司董事、黨委委員,山東萊蕪煤礦機械有限公司總經理、黨委書記。曾榮獲2006年度“全國煤炭機械工業雙十佳企業家”、2007年度山東省煤炭行業非煤產業“十大杰出企業家”、2009年度“全國煤炭機械行業優秀企業家”、2010年度“低碳山東功勛人物”等稱號。

(責任編輯 宋瀟瀟)