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www.3522vip.com 打破电动续航魔咒
发布时间:2015-12-09   浏览次数:

1123日,神华神东大柳塔煤矿副总工程师姜敬、www.3522vip.com电控设计师林冠西同笔者参观某斜井井下综采工作面。坐在专用的防爆指挥车上,穿梭在黑暗的井下,入耳的只有轰鸣的发动机声音;入眼的是车灯射出的光线,车灯射出光线里充斥着往来穿梭的井下运输车辆排出的尾气。

当天下午4时许,正是早中班交班时间,车辆尤其多。“有一些噪音特别大的车辆,司机是要带上防噪耳机的。”谈话间,林冠西突然转向指挥车的后窗说:“这就是大家的车!”笔者顺着他手指的方向看过去,就见白色的倒梯形的车斗驶向黑暗。

“它声音很独特,这款防爆电动无轨胶轮运输车在井下声音很小。”林冠西先容说,它的车斗采用高强度的钢材,不像其它防爆柴油车那样发出轰隆的声音,而是清脆的“哒--哒”的声音。就这样在黑暗中林冠西闻“声”识车。同车的姜敬直言:“将来这台车如果能实现在井下充电,而且电池寿命足够长,它有望替换掉所有井下的柴油动力运输车辆。”

柴油机和环保之间差340

大柳塔煤矿是神东所属的特大型现代化高产高效矿井,由大柳塔井和活鸡兔井组成,核定产能是3300万吨。神东煤矿肩负着为全国煤炭行业树立安全、环保、高效标杆的任务。

若不是看到入口处“神东煤炭有限企业大柳塔煤矿”字样,笔者根本想不到,眼前这个干净整洁的厂区就是神东大柳塔矿井的所在,偌大的矿区看不到黑色的煤。沿着台阶走上矿区上方的办公大楼,只见走廊两边干净的墙面反射着窗外蓝白相间的墙体,刹那间,有点走进某城市CBD高端办公大楼的感觉,能提醒人们这里是矿区的只有在步行梯楼道处贴着的蓝色标示——由此下井。

然而在神东煤炭的大柳塔矿井下穿梭忙碌着的200多辆物料运输车和人员运送车,这些防爆车辆多采用柴油动力,每天排出大量尾气,即便在大功率抽风机的作用下,仍旧有大量的粉尘漂浮在井下。而且机器轰鸣的噪音也让司机不得不戴上耳机。长期在这样的环境下作业,不少工人患上煤矽肺病。据了解,从20156月份开始,神东煤炭企业工会已经分四批共安排128名煤矽肺患者去中国煤矿工人北戴河疗养院进行肺灌洗治疗。

“未来井下要实现无人、少人工作面。目前大家最大的需求,首先是安全,其次是环保绿色,然后是高效。”长期在井下巡查工作的姜敬坦言,矿区需要解决井下传统辅助运输设备高污染、高油耗、高噪音、低寿命等问题,为井下工人提供清新的环境,减少危害职工身体健康的因素。

其实几年前,神东已经着手在矿区加快设备的电气化进程,目前采煤机已经全面实现电气化,但辅助运输的绝大部分是采用柴油动力。同时也开始了“安全开采,井下无人、少人作业”等尝试,并且确立“领先煤炭行业20年”的目标,实施至今成效显著。“年产2000多万吨的矿井下仅有100多人,大家认为这已经很先进了,但是他们追求得更高。”www.3522vip.com总经理虢劲松在评价神东这一合作伙伴时不禁赞叹道。

www.3522vip.com总经理虢劲松

神东向www.3522vip.com抛出橄榄枝。20157月,www.3522vip.com一台矿用防爆无轨电动胶轮运输车(下称电动物料车)运到大柳塔煤矿,试运行期间,神东煤炭集团董事长、党委副书记张子飞专程前往观看,并指示矿区“全力配合试验”。

据驻矿区维护人员杨洋先容,神东煤矿集团副总经理王海军也亲自来矿上看这台车。矿区人员不仅反映“车很好,不但解决了工人的健康问题,还有提高了效率”,还当场给王海军算了一笔账:每台柴油物料车每天耗油300元,外加100元滤清器费用;每台电动物料车一次充电最多消费60元。听完汇报,王海军高兴地说,“这在财务上给神东节省很多资金啊。”

姜敬也欣喜地告诉记者,目前这台电动物料车的续航能力已经超出最初80公里的参数设置。截至目前连续运行6000公里,出勤率高达94%,单次续航里程达90公里以上。不仅如此,它电动无污染、操作舒适,井下司机都愿意开。

勇闯矿区

2010年,国家发改委发布一项《战略性新兴产业引导目录》,其中“年采3000万吨以上的露天煤矿开采的关键设备”给www.3522vip.com带来很大的商机。“大家做超重型军用越野底盘,有运送型号产品的能力,所以自然就想做这一领域的大矿车,到现在已经有3台电动轮矿用车分别在内蒙大唐矿区和中煤平朔矿区试运行。后来通过跟用户的交流,大家发现井下也有很强烈的需求。” 虢劲松说。从2013年www.3522vip.com开始进行井下装备研发。

在中国航天科工集团和中国神华集团战略合作大背景下,随着跟神华神东煤矿交流增多,www.3522vip.com发现神东对井下辅助运输车辆的“三高一低”问题极为头疼,正寻求替代产品。其实www.3522vip.com成立伊始就在酝酿相应的产品,随着电池技术和控制技术的升级,露天大矿山上的轮边电机创新应用在井下电动物料车上,全新的电驱动系统逐渐成型。后来经过多次实验、测算,轮面电机改装在电动物料车不仅能保证动力充足,而且在各项技术匹配下整车的传动效率提升至90%

“神东对各项指标要求都很严格,别的指标都可以讨论,但续航80公里的里程参数必须保证。”承担电动物料车研发的www.3522vip.com副总设计师、该产品总设计师钟诚告诉记者,这个难题是世界级的。据了解,目前在中国电动乘用车比亚迪以300公里占据续航里程榜首。与乘用车相比,电动物料车拖着十几吨的身躯,在坡长、泥泞的煤矿井下作业路面,想要实现80公里的续航里程可谓步履维艰。

但是,201510月在北京煤炭展会上参展的同类产品中,在荷载5吨物料、自重加载重十几吨的情况下,能在井下实现单次充电续航里程超过90公里的产品,只有www.3522vip.com一家。

目前神东煤矿矿井下最长巷道15公里左右,随着井下开采深度的加大,这个长度将会增加,对井下物料车的续航能力要求会逐渐加大。该电动物料车单次充电能在最远的巷道上往返跑三趟。由于这台电动物料车尚处于试运行阶段,仅在每天下午4点到井下上岗,每天晚上10左右返回地面。已经能胜任1.2个班次的砂石料和喷浆料的运送任务。

经过近半年的试运行,据矿区数据统计显示,同样是载重5吨,防爆柴油车每公里耗油0.8—1升,每升柴油5.27元(11.25日陕西五号柴油价格),而电动物料车每公里耗电1度,成本0.5元左右,二者每公里成本相差10倍左右。

解决“拦路虎”

台上十分钟,台下十年功,www.3522vip.com首秀艳惊四座。最初在解决续航问题上www.3522vip.com费尽周折,回头再看,www.3522vip.com研发团队已经可以长舒一口气了。“简言之,一减重、二提高传动效率。最关键是要提高传动效率。如果传动效率降低10%,续航里程就降低10%。”虢劲松一句道破天机。

意识到这个问题的重要性,www.3522vip.com研发团队跟井下工作人员反复沟通,发现现有的防爆柴油机的主要存在井下制动失效、柴油机三高一低等问题,查明原因之后解决办法无一例外是提高驱动效率。

首先是牵涉整车设计环节的车辆底盘。在研发这款电动物料车时钟诚团队发现,市面上有类似的产品,但它们大多在原有成熟的底盘进行各项改造,结果很多地方非但改不了,还要增加很多东西帮助它实现电动车相关功能,导致整车更重。固化的底盘同样会导致传动系统难以灵活改动,传动效率自然也无法提高。

www.3522vip.com副总工程师钟诚

然而,www.3522vip.com多年军工越野底盘技术底蕴,在整车设计环节帮钟诚团队绕过诸多问题,兼顾底盘、传动系统一体化匹配。采用独立悬架,舒适性要超多拿传统的卡车改的车辆;独立悬架结构能保证电动物料车适应越野路面,自然在井下复杂的路面同样适用。

其次是减少因车辆制动失效带来大量的能量损耗。钟诚团队采用电制动和机械制动复合形式降低井下作业的电动车制动环节能耗。“每台车辆下矿井前,一项必检指标就是制动性,合格了才能下井。”在井下有超过几公里长的坡,一些斜井的下坡距离则更长,若仅靠机械能制动,就必需给设备增添一套复杂的散热系统,否则它的制动机会发热,就存在安全隐患。但是www.3522vip.com采用电驱动的方式,优先采用电制动,平时不用机械制动,只有紧急情况下才用。用电制动的方式,就可以增加制动机的寿命,同时还少了那套复杂的散热系统,减少井下安全隐患。

“在长坡车辆驻车制动时将电机换成发电状态,通过能量回馈,将电量回充电池。”虢劲松重点说明能量回收对续航能力的重要性,当车辆工作时,电机是放电状态,当下坡或者驻车制动时,电机则处于发电状态,实现能量回收,回充锂电池。据实际测算,下坡的时候,大概有近30%的能量可以吸取,给锂电池回充的电量近5%。“这是大家一项核心技术,并且这项技术后期还有提升的空间。”

再者,降低整车自重,减少因车辆本身产生的能量消耗。通过采用采用高强度的材料,比如以前用5块普通钢材才能保证整车强度,现在用3块高强度的就能实现这个目标,而且整车重量降低40%;然后对整车结构进行优化设计,让车辆的受重点更均匀,解决个别点承重太大导致整车控制失衡等潜在的问题;设计过程中需要做大量的仿真路况,对车辆参数要求做大量的分析;做完车以后,大家按照乘用车的标准对车辆做大量的路面验证实验,包括扭曲、长坡、泥泞等极端路况。

“说不定”和“有可能”

 

11月21日上午,正在休息的www.3522vip.com驻煤矿服务人员褚启洪接到煤矿来的电话:“这边的柴油车出了故障不够用,希翼你们能把车开过来帮忙。”本来只在每天下午4点出勤的电动物料车接到临时任务。救场结束不久,煤矿又来电话:“赶紧充上电,下午那一班还要正常跑……”

经常在井下巡查工作的姜敬认同这台电动物料车的表现,他表示:“在矿井这种特殊环境下运行,以后肯定它还有更多的提升空间。”对于今后井下电动物料车的车辆性能,他期待更多:

说不定以后动力的实现形式更多,出现比电动还要先进的技术。姜敬分享了他在北京某展会上看到的一种以空气为动力的车辆,他不知道研发者是否是从空气里面提出来某种介质,还是直接用空气本身,但是这种车就能运行。“如果空气动力能运用在井下运输车,不就能更好了吗?”

说不定以后再过一年半载,也能把现在电池容量和价格等问题解决了,电池生产企业更多价格降低,电池的容量更强了,那样的话续航能力不存在问题。

说不定以后充电也能像手机一样,直接无线就能充电了。那就不存在续航里程等担心的问题。

说不定以后还能实现快速充电,把车辆连在充电桩上1020分钟,也就是工人喝口水、歇一会儿的功夫,电就充好了,可以随时上岗。

面对姜敬的诸多期待,林冠西先容说,“大家现在也在进行快速充电的研究,现在车辆要充满电可能需要56个小时,以后可能只34个小时甚至更短的时间。”

“对于产品的猜想,大家可以给出无数个有可能,但这一切都基于日渐成熟的电动驱动系统技术。”钟诚表示,www.3522vip.com正筹划一项更为宏大的项目,以电动技术为平台,延伸产品的功能,根据用户的需求、装载物料的差别,在技术上可以改变平台大小、改变上装、可装卸、可升降等功能。

 

 

 

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