在現代礦業生產中,礦井提升機作為連接井下與地面的關鍵設備,承擔著煤炭、礦石提升,人員升降以及材料和設備運送等重要任務,其發展水平直接影響著礦山生產的效率與安全。當前,礦井提升機行業正處於快速變革時期,技術創新、市場需求變化和行業競爭加劇等因素,共同推動著這一行業不斷向前發展。
我國礦井提升機的發展經歷了從仿製到自主研發的過程。早期,我國主要仿製前蘇聯的提升設備。1953 年,撫順重型機器廠製造出我國第 1 台單繩纏繞式雙筒提升機。隨後,1958 年洛陽礦山機器廠設計製造了我國第 1 台井塔式 JKM2×4 多繩摩擦式提升機,並於 1960 年實現批量生產,逐步擺脫了對進口設備的依賴。
20 世紀 70 年代,仿製型提升機的結構缺陷逐漸暴露,國內企業開始探索新結構。借鑑國外新技術,尤其是盤形制動系統技術,設計出捲筒直徑達 6m 的大型單繩礦井提升機。1977 年,我國又研製出第 1 台落地式 JKMD2×2 多繩摩擦式提升機,解決了井塔式多繩提升機的一些局限性。
到了 20 世紀 80 年代末期,通過引進國外新技術,我國能夠生產各種新型大型礦井提升機,並制定了相關國家標準。90 年代末,隨著礦山向大型化、高產化發展,多繩摩擦式提升機成為主導設備。1999 - 2001 年,中信重工成功研發並製造出國內最大規格的雙電動機直聯形式的 JKMD - 5.7×4 落地式多繩摩擦式提升機,改變了特大型提升機依賴進口的局面。近年來,我國礦井提升機技術水平不斷提升,但與已開發國家相比仍存在一定差距。
國外礦井提升機的發展歷史更為悠久,已有 150 多年。1827 年,西方國家出現第 1 台蒸汽式提升機;1877 年,第 1 台單繩摩擦式提升機誕生;1905 年,電氣拖動的礦井提升機逐漸取代蒸汽提升機;1938 年,第 1 台多繩摩擦式礦井提升機問世;1957 年,多繩纏繞式提升機出現。多繩摩擦式提升機最初用於深井提升,如今在淺井提升中也被廣泛應用,並且朝著大型化和全自動化方向發展。
2025 年,國內礦井提升機市場呈現出複雜的競爭格局。國產提升機憑藉價格優勢和不斷提升的性能質量,在國內市場占據絕對優勢。目前,國內生產礦井提升機的企業眾多,主要有中信重工、上海冶金礦山機械廠等。這些企業的產品在滿足國內礦山需求的同時,部分還出口到孟加拉、伊朗等多個國家。
然而,行業競爭也日益激烈。ABB 公司和西瑪格公司等跨國企業在中國建立製造基地,憑藉其在可靠性、智能化、自動控制等方面的技術優勢,加劇了市場競爭。這也促使國內企業不斷創新,優化設計方法,以適應市場需求。
從市場需求來看,受宏觀經濟增速放緩、煤炭產能建設超前、進口煤增加等因素影響,煤炭需求大幅回落,礦井提升機的需求量也相應削減。這對提升機產業提出了更高要求,企業需要更加關注市場需求變化,及時調整產品結構,提高產品質量,以質量求生存、求效益、求發展。
《2025-2030年全球及中國礦井提升機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,內裝式提升機作為一種機電一體化的新型提升機,近年來受到廣泛關注。它將機械和電氣部分融為一體,摩擦輪作為電動機外轉子,具有結構緊湊、傳動效率高、運行穩定等優點。1988 年,世界上第 1 台內裝式提升機在德國投產使用,其摩擦輪直徑為 6.5m,電動機額定功率為 2200kW。
我國使用的內裝式提升機目前均為國外引進,如東歡坨礦副井、大雁煤業公司三礦主井等礦井引進的德國西瑪格公司製造的設備。雖然我國在內裝式提升機製造領域尚屬空白,但隨著技術發展,未來有望實現自主研發和生產。
在深井提升方面,我國煤礦開採深度不斷增加,目前平均開採深度約 500m,且以每年 8 - 12m 的速度向深部發展,未來 10 年內,礦山開採深度預計達到 1000 - 2000m。然而,多繩摩擦式提升機在深井使用時存在鋼絲繩問題,如銅陵冬瓜山銅礦提升高度為 1100m,鋼絲繩平均使用壽命約為 3 個月;徐州龐莊張小樓主井提升高度為 1039.6m,鋼絲繩平均使用壽命為 6 個月。因此,國內多繩摩擦式提升機不建議在深度超過 1200m 的情況下使用。
為解決深井提升問題,可採用分段提升方式,或使用多繩纏繞式提升機。多繩纏繞式提升機在南非應用廣泛,適用於 2000m 左右提升高度的礦井,具有提升能力大、捲筒直徑較小等優點,能有效解決多繩摩擦式提升機在深井提升中的鋼絲繩問題,但目前在國內的應用還是空白。
許多正在使用的老式礦井提升機由於出廠年代早、服役時間長,設備老化,存在安全隱患,不能滿足煤礦安全規程的相關規定。因此,對超期服役的提升機進行技術改造十分必要。
技術改造應本著節約投資成本、減少停產時間的原則,在現有承載結構和基礎上,採用新參數、新技術、新結構,用現代化提升機更換老式提升機。合理的技術改造能提高提升機運行的可靠性、安全性和自動化程度,節省工程費用,為礦山企業創造經濟效益。例如,中信重工對許多礦山的提升機改造效果顯著,提高了設備工作效率,降低了能耗和故障率。
在進行技術改造時,需綜合考慮礦井產量、生產狀況、服務年限、改造費用和安裝工期等因素,針對不同用戶提升機的使用情況及檢測出的問題,提出合理的改造對策。在費用不足的情況下,可採取分段改造方式,逐步提升設備性能。
當前,礦井提升機行業正處於重要的發展階段。從發展歷程來看,我國已取得了顯著進步,但與國外先進水平相比仍有提升空間。2025年,行業競爭加劇,市場需求變化對企業提出了更高要求。技術創新方面,內裝式提升機和深井提升技術的發展為行業帶來了新的機遇和挑戰。同時,對老式提升機的技術改造也是行業發展的重要組成部分,既能滿足礦山安全生產需求,又能為企業創造經濟效益。未來,隨著技術進步、市場需求的進一步調整,礦井提升機行業將不斷發展,在礦業生產中發揮更加重要的作用。
在當下的工業領域,礦井提升機作為礦山開採的關鍵設備,其技術發展和產業布局影響著整個礦業的生產效率與安全水平。隨著科技的不斷進步以及礦業需求的增長,2025年礦井提升機產業呈現出一系列新的發展態勢,吸引著眾多行業目光。
2012 年 6 月 5 日,ABB 新的礦井提升機製造基地正式落戶上海臨港產業園區。這一舉措意義重大,它將 ABB 擁有百年歷史的領先技術引入國內,為國內客戶提供量身訂製的礦井提升機系統及本地化服務。新基地的落成,吸引了來自上海市級開發區、山西省煤炭廳的相關人員,還有 40 多家礦業公司的負責人、10 多家中國頂級設計院的設計師以及 20 多家 ABB 優秀供應商等百餘人出席典禮。如今,這樣的製造基地在產業布局中起著關鍵作用,帶動了周邊產業鏈的協同發展,推動礦井提升機製造技術在區域內的交流與進步,為 2025 年礦井提升機產業布局打下了堅實的基礎。
《2025-2030年全球及中國礦井提升機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,礦井提升機的穩定運行離不開可靠的電力保障。就像在 IDC 機房領域,動力系統至關重要,這與礦井提升機運行所需的穩定電力供應有著相似之處。例如,山東智能工程有限公司在其 IDC 機房改造項目中,採用中達電通公司提供的台達雙總線供電系統。該系統由 10 台 500 kV・A UPS 組成 2 套 (4+1) 並聯冗餘雙母線系統,系統容量按 2 000 kV・A 設計,大大提升了機房供電可靠性。台達 NT 系列 UPS 具備擴容能力強、智能電池管理等特點,在保障 IDC 機房電力穩定的同時,也為礦井提升機供電系統的優化提供了借鑑。可靠的電力供應對於礦井提升機的穩定運行同樣關鍵,只有保證穩定供電,礦井提升機才能安全高效地完成物料提升等工作。
在市場競爭方面,易事特公司在電源供應領域的成功中標案例,對礦井提升機產業有著一定的啟示。2012 年6月23日消息顯示,易事特憑藉技術過硬、性能優越的高品質不間斷電源和完善的售後服務,在中石油兩大管道項目不間斷電源招標中再次中標。這兩大管道項目,湘潭 - 婁底 - 邵陽供氣管道全長 213 km,長慶油田 - 呼和浩特石化原油管道全長 585 km。易事特的 UPS 不間斷電源保障了管道各站點設備的正常供電。在礦井提升機市場,各企業也面臨著類似的競爭,只有不斷提升產品質量和服務水平,才能在競爭中脫穎而出。隨著礦業的發展,對礦井提升機的需求在增加,這為企業帶來了機遇,促使企業加大研發投入,提升礦井提升機的性能和可靠性。
綜上所述,2025年礦井提升機產業布局正處於不斷發展和完善的階段。製造基地的合理布局為產業發展提供了技術和服務支撐,相關產業的協同發展為礦井提升機的穩定運行創造了良好條件,市場競爭則推動著企業不斷創新。未來,礦井提升機產業需要繼續緊跟科技發展步伐,加強產業協同,把握市場機遇,不斷提升產品和服務質量,以實現更長遠的發展。
礦井提升機作為礦山開採中連接井上和井下的關鍵設備,其技術水平對礦山生產效率、安全保障以及可持續發展起著決定性作用。在2025年,隨著科技的飛速發展和行業需求的不斷演變,礦井提升機技術領域正經歷著深刻的變革與創新。據相關數據顯示,近年來全球礦井提升機行業市場規模持續增長,2023 年已達到一定規模,這不僅反映了行業的活力,也凸顯了技術進步對市場的強大推動作用。我國礦井提升機行業同樣發展迅速,市場規模穩步擴大,供應企業數量不斷增加,技術創新成果頻出,為行業的進一步發展奠定了堅實基礎。
礦井提升機的發展源遠流長,其驅動方式歷經了從牲畜力到蒸汽機,再到電力拖動以及現代自動化控制的交 - 直流電機變頻控制直聯驅動的巨大轉變。我國的礦井提升機發展也從最初對前蘇聯設計的仿製,逐步邁向自行設計製造的道路。1953 年,我國製造出第 1 台單繩纏繞式雙筒提升機;1958 年,成功設計製造第 1 台井塔式 JKM2×4 多繩摩擦式提升機,並於 1960 年實現批量生產,自此擺脫了對進口設備的依賴。
目前,國內外廣泛使用的礦井提升機主要由電動機、減速器、聯軸器、制動裝置、主軸裝置、液壓站、潤滑站、電控系統等部分構成。儘管較先進的直聯式礦井提升機去掉了減速器,採用電動機與主軸裝置直接連接的方式,但仍存在維護工作量大、傳動效率低、設備安裝占地面積大、能耗高以及基建投資大等諸多問題。這些問題制約了礦井提升機的進一步發展,也促使行業不斷探索新的技術解決方案。
永磁內裝式礦井提升機作為一種創新型的機電一體化設備,正逐漸成為行業發展的新方向。它與傳統礦井提升機在傳動形式上有著本質區別,其獨特之處在於將機械和電氣部分深度融合,摩擦輪同時充當電動機的外轉子,承擔承載鋼絲繩載荷的雙重功能。電動機定子與摩擦輪採用同軸同心布置,使電動機位於兩個主軸承正中間,極大地減少了影響電動機偏心距的因素,顯著提高了運行的安全可靠性。
1988 年,世界上第 1 台內裝式礦井提升機在德國投入運行,標誌著提升機傳動技術進入了全新階段。這種新型提升機具有眾多顯著優點,例如在安全可靠性方面,當制動器失效時,電動機可轉變為發電機,產生反方向制動力矩,有效防止飛車事故的發生;節能高效方面,省去了減速器、聯軸器、潤滑站等中間環節,整機效率可達 95% 以上,綜合節電比傳統提升機節約 37% 以上,且由於減少了中間環節,基本無故障;結構緊湊方面,電動機無需安裝基礎,減小了機房占地面積,對於塔式礦井提升機,可降低井塔造價,減少基礎施工量 30%,井下硐室空間需求也相應減小,投入成本降低;機械效率高,電動機轉矩直接傳遞給摩擦輪筒殼,傳動鏈短且效率高;還能改善主軸運行條件,使主軸裝置兩端受力對稱,受力均勻,同時提升主軸剛度,減小主軸撓度,降低電動機轉子和定子之間的氣隙偏差,運行更加穩定;在維護方面,機電一體化設計使得只需維護電動機,維護量小,運行費用較低。
早期內裝式礦井提升機因設備價格昂貴,限制了其廣泛應用。但隨著關鍵核心技術的不斷突破,其價格逐漸變得更為合理,應用範圍也日益擴大。在國內,已有企業成功研發和應用內裝式礦井提升機,達到國際先進水平,逐步替代進口產品,推動了我國礦井提升機技術的國產化進程。
永磁內裝式礦井提升機主要基於外轉子永磁同步電機原理製造。永久性磁鐵安裝於滾筒內壁,作為永磁電機外轉子,內定子工作繞組線圈則裝在提升機主軸上。滾筒通過兩側腹板、軸承與主軸連接,並固定在軸承座上。
根據實際需求,永磁內裝式礦井提升機可設計成 16 - 100 極的永磁體,電壓等級涵蓋 380V、660V、1140V、3kV、6kV、10kV 系列,功率範圍為 90 - 10000kW 系列,額定頻率為 0.01 - 20Hz 系列的低頻永磁礦井提升機。其工作原理為:外轉子內壁上的 N 極(綠色)和 S 極(黃色)永磁體磁極,與內定子繞組通電後產生的三相旋轉磁場相互作用,產生扭矩力,利用磁力帶動外轉子同步旋轉,轉速由同步驅動裝置控制,通過調節頻率實現轉速控制,達到變頻控制的目的。
該提升機由主軸、支撐座、有繞組定子鐵心、滾筒組件(單繩和多繩)、制動器、轉子裝配組件、冷卻系統、液壓站、制動系統、電控裝置等多個部分組成,各部分協同工作,確保提升機的高效、穩定運行。
在盤式制動器不施加制動力的情況下,永磁內裝式礦井提升機能夠在任意工作速度下,將滿載重物的提升容器穩定懸停在任意位置,避免下滑。這一技術使得提升機在滿載狀態下,可先打開盤式制動器,待電控系統檢測到制動器完全打開後,再按照給定速度運行,有效減少了提升過程中的衝擊,提高了提升作業的安全性和穩定性。
即使在電動機不轉動的情況下,該技術也能精確識別電動機的相位角,並準確測定電動機的電阻值、電感值等相關參數,使永磁電機達到最佳控制狀態。這一技術有效解決了更換編碼器和變頻器後重新尋找磁極相位角的難題,大大提高了設備維護和調試的效率。
儘管磁鋼採用了號稱 「磁王」 的釹鐵硼永磁體,退磁或消磁的可能性較小(經研究論證,該磁鋼自然退磁率 100 年約為 0.2%),但為確保萬無一失,仍採取了一系列嚴格措施。當系統溫度達到 60℃時,自動啟動冷卻系統,防止磁鋼在高溫下退磁或失磁;確保退磁電流大於電動機額定電流的 5 倍以上,供電驅動裝置最大電流大於電動機額定電流的 2 倍以上,以防止大電流導致磁鋼失去磁性;對永磁體表面進行鍍鎳處理,防止化學腐蝕退磁;要求永磁內裝式礦井提升機安裝使用時振動小於 1.8mm /s²,並加裝振動傳感器,防止振動消磁。
為保證永磁內裝式礦井提升機在最佳溫度下運行,散熱技術至關重要。目前常用的散熱方法有風冷和水冷兩種。風冷通過冷卻風機產生流動的冷氣體,將定子繞組線圈產生的熱量帶出電機外部;水冷則是冷卻介質通過冷卻站、冷卻管道、定子冷卻腔,將電動機熱量帶至冷卻站進行冷卻。一般情況下,當溫度達到 60℃以上時,開啟冷卻系統,以確保設備的穩定運行。
《2025-2030年全球及中國礦井提升機行業市場現狀調研及發展前景分析報告》通過對國內主力生產礦井的實際使用數據採集和分析,在相同尺寸條件下,永磁內裝式提升機(型號為 JKN - 3x2.2P)相較於傳統礦井提升機(型號為 JN3x2.2P),在諸多關鍵技術參數上展現出明顯優勢。其中,最突出的特點是使用電流下降約 1/3,效率提高近 1/4,具有顯著的節能效果,同時噪音小、占地面積小、施工周期短,調速精度更是大幅提高。例如,在電機功率方面,永磁內裝式礦井提升機為 405kW,較傳統提升機的 450kW 減少了 10%;滿載電流從 559A 降至 376A,下降了 33%;整機效率從 72% 提升至 95%,提高了 23%;功率因數從 0.8 提升至 0.99,提高了 24%;完成一次提運耗電從 22.3kW・h 降至 16.3kW・h,節電 37%;噪音從約 85dB 下降至約 65dB,下降了 24%。在整機重量上,永磁內裝式礦井提升機為 47t,較傳統提升機的 55t 減少了 15%;主機占地從 80m² 減小至 56m²,基礎施工量減少 30%;主機安裝時間從 7 - 10 天縮短至 3 天,工期縮短 57%;維護方面,永磁內裝式礦井提升機可實現免維護,而傳統提升機需要定期維護;安全性能上,永磁內裝式礦井提升機具備防失速飛車功能,安全級別更高;調速精度從 0.3 - 3m・s⁻¹ 提升至 0.003 - 3m・s⁻¹,提高了 100 倍。
在2025年,礦井提升機行業正處於技術創新的關鍵時期。永磁內裝式礦井提升機憑藉其獨特的設計理念、先進的技術原理以及顯著的應用優勢,成為推動行業發展的重要力量。從其發展歷程來看,儘管面臨過諸如技術難題、成本高等挑戰,但隨著關鍵技術的不斷攻克和市場的逐步認可,已展現出強大的生命力。其在安全可靠性、節能高效性、結構緊湊性等方面的卓越表現,不僅為礦山企業帶來了實際的經濟效益,也為行業的可持續發展提供了有力支撐。
展望未來,隨著科技的持續進步,永磁內裝式礦井提升機技術有望進一步優化和完善,例如在提升設備智能化水平、進一步降低成本、提高能源利用效率等方面取得更大突破。同時,其應用範圍也將不斷拓展,為更多礦山企業實現安全、高效、綠色開採提供堅實保障,推動整個礦井提升機行業邁向新的發展高度。