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永磁直驱装进刮板机：驱动部做减法之后的工作面运输

中国能源产业发展网发布时间：

2026-10-30 16:50

【中国能源产业发展网】原创【作者】高志龙

综采工作面的机头处，过去最占地方的是驱动部：电机、减速器、联轴器、紧链装置依次排开，旁边还要留出检修通道。巷道断面本来就紧，这一排设备常常让行人与运料都显得局促。

刮板输送机是工作面唯一的煤流通道，采煤机落下的煤要靠它运到转载机。它的可靠性直接决定工作面能不能连续推进——链条一旦卡死或断裂，整个工作面就得停下来处理，处理一次往往要十几个小时。

传统驱动链的麻烦在于环节多。异步电机高速输出，经减速器降速增矩，再由联轴器传递到链轮轴组，中间任何一个环节出现对中偏差、润滑不足或密封失效，都会演变成停机事故。井下空间狭小、粉尘大、湿度高，维护条件远不如地面，环节越多，故障点越多。

山东单县的久鼎煤机选择在驱动部做减法。这家成立于2010年的矿用装备企业，与中国矿业大学（北京）联合研发了国内首套集成化永磁电机驱动的全智能高可靠性刮板输送机成套装备，2024年6月通过中国煤炭工业协会组织的技术评议并举行产品发布。按公开报道，其创新点是把永磁电机、减速器、变频器、紧链器集成为一套智能驱动装置，显著降低驱动部的整机重量与结构尺寸。

永磁电机直接驱动带来的第一个变化是特性。低速大转矩是永磁直驱的天然优势，取消了高速端与减速环节之后，启动转矩更大、调速范围更宽，刮板机在重载启动与频繁启停的工况下不容易“憋死”。报道中提到的节能效果，来自效率提升与运行点优化——永磁电机的效率曲线在高负载区更平，变频调速让输送机可以按实际煤量匹配速度，而不是长期满速空转。

第二个变化是空间。驱动部体积缩小之后，机头段占用的巷道断面减少，端头支护与行人通道的布置宽松一些，薄煤层与大倾角工作面的适配性也随之提高。对于采高受限的工作面，设备高度每降一分，都意味着可采范围的扩大。

第三个变化在控制。集成化之后，驱动、变频与监测在同一套装置内通信，响应链路短，可以实现多机功率平衡、链条张力动态调节与软启动。公开报道提到，该装备具备智能识别卡链与智能处理功能——通过电流、转速与张力信号判断链条是否受阻，在损伤发生前调整运行状态，而不是等到断链再停机抢修。

链轮轴组是另一个被反复提及的关键件。刮板机链条在链轮上啮合，粉尘与水分极易侵入轴承与密封部位，一旦密封失效，润滑脂流失、轴承磨损，链轮轴组就会提前报废。久鼎煤机在这类部件上采用浮动密封结构，用新的密封形式与材料提升整机可靠性。按企业披露，成套装备的过煤量提高15%至20%——这个指标在矿方验收中比功率参数更有说服力，它直接对应工作面一次安装能出多少煤。

用户的评价来自使用现场。据人民网报道，山东单县丰源实业有关负责人表示，该成套装备具有更智能、更可靠的特点，在井下易于运输、安装，企业计划在新工作面上继续采购使用。对矿方而言，设备能否顺利通过罐笼与巷道、能否快速完成安装，与性能参数同等重要。

这家企业的体量并不大。公开资料显示，久鼎煤机从十几人的小厂发展到两百余人、六万平方米厂区，拥有机加、铆焊、装配、热处理、维修车间与铸造分厂，产品销往河南、山西、贵州、内蒙古等地；公司还是中国工程院院士葛世荣团队的核心成员单位之一，承担智慧化矿山主运输系统解决方案方向的研究。县域制造企业能与高校、院士团队形成稳定合作，是这类“专精特新”路径的典型特征。

刮板输送机的技术参数是一整套匹配关系。槽宽决定过煤断面，装机功率决定输送能力，链条规格与中部槽材质决定寿命，机头机尾的布置方式决定与转载机的衔接。工作面越长、采高越大，链条的张力与磨损越严酷，对大功率、多驱动、软启动的要求越高。驱动部的集成化，正是为了在有限的巷道断面里塞进更大的功率。

永磁与变频一体机是这条技术线的核心件。与异步电机加液力偶合器相比，永磁同步电机在低速段效率更高、转矩脉动更小，取消减速器后机械损耗与漏油点同步消失；变频控制让多台驱动器的功率分配可以按负荷动态调整，避免某一台过载。代价是控制系统复杂度上升，井下高温环境对永磁体性能与变流器散热提出额外要求。

维护模式也随之改变。集成化设备减少了现场可拆解的部件，故障判断更多依赖内置传感器与远程诊断，配件的储备策略从“常备易损件”转向“模块级更换”。这对制造商的响应速度提出更高要求——设备在井下停一天，工作面就少出一天煤，服务能力开始和产品性能同等重要。

把单台设备的改进放进产业背景里看，刮板输送机的技术演进方向很明确：驱动部集成化、控制智能化、关键件长寿命化。与之并行的是工作面整体装备的协同——采煤机、刮板机、转载机、破碎机与液压支架的联动控制，正在从单机自动化走向工作面成套智能化。设备之间的通信协议、时序配合与故障联锁，逐渐成为比单机性能更重要的竞争点。

冷静看，仍有几处待解。永磁材料在井下高温环境下的磁性能衰减需要长期数据支撑；集成化把多个部件封装在一起，现场维修的便利性下降，一旦故障往往需要整体更换，配件供应与响应速度成为新考验；不同矿区煤层条件差异大，成套装备的适应性设计不能靠一套图纸打天下。

适配性考验的是细节设计。薄煤层工作面空间低矮，驱动部的高度每减一寸，机头段的通行与支护就好安排；大倾角工作面要考虑设备的防滑与制动，紧链装置与制动器的集成正好补上这一环；超长工作面对多机驱动的功率平衡要求苛刻，一旦某台驱动出力偏低，链条就会在局部堆积。同一套集成方案要覆盖这些差异，靠的是参数化设计与现场调试经验。

工作面运输这条链上，设备的进步往往不被外界看见。它决定的是每天有多少煤能顺利从工作面运出来，也决定了矿工要不要在机头那点狭窄空间里弯腰检修。驱动部做的那次减法，减掉的是环节，加上的是可靠性。

（来源：人民网、中国煤炭工业协会、中国矿业大学（北京）、山东久鼎开元煤矿机械有限公司公开资料）【研究支持机构：《中国工业报社》能源与双碳研究中心 |中国能源产业发展网】

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高志龙