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挑战矿产资源输送“科研盲区” 小平台托起大产业 ——力博工业技术研究院(山东)有限公司

发布时间:2024年10月25日 来源:中国科技产业杂志

2024年9月28日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平给中国一重产业工人代表回信中强调,制造业是立国之本、强国之基。

日前,在大型央企华润集团的广东肇庆润信新材料有限公司——这个大湾区重要的绿色建材产业基地上,一条长达7.8km的“托车型超节能带式输送成套装备”横空出世、惊艳亮相。与相距不远的业主之前采购的法国乐贝尔-雷伊公司生产带式输送机相比,该装备以“实现吨公里能耗0.065kWh/t∙km,节约电耗,二氧化碳减排量4560吨/年,输送带强度相比于传统输送方式降低30%,运输费用是汽车的1/5~1/10,系统运行能耗降低35%~50%,技术性能指标先进”的显著节能降碳成效,整体技术达到国际领先水平。像这种能落地的、颠覆传统机型的、自主创新的重大科技成果项目,近几年在力博工业技术研究院(山东)有限公司已组织完成5项,为支撑国家“双碳”战略和国内外重点工程建设提供了坚强支撑。

法国乐贝尔-雷伊公司是运输长距离带式输送机的先驱者、世界顶级供应商,力博工业技术研究院(山东)有限公司缘何能替代它、成为矿产资源大型业主的“新宠”呢?

 

高层人才创办,把体制机制优势转化为发展优势

党的二十大报告提出“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”,努力塑造发展的新动能新优势。

力博工业技术研究院(山东)有限公司(以下简称力博工研院)位于泰山脚下,是山东省科学技术厅备案的2020年度第二批省级新型研发机构,由国家制造业单项冠军示范企业“力博重工科技股份有限公司”民营企业独资建设,是管理制度现代化、运行激励机制市场化、技术开发转化高效化、用人机制灵活的独立法人机构。公司的创办人张媛是国家级高层次人才、二级教授、博士生导师,对科技平台建设的重要性有较高的认知,2019年9月引进了科技创新界优秀人才专家团队共同打造新型研发机构。公司建设以来,聚焦“绿色智能节能矿山输送高端装备”领域,坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向绿色低碳高质量发展,加快黄河战略先行区建设,整合创新资源,在产学研合作、管理模式、投入机制、运行机制、市场化服务等方面大胆创新,勇于突破科技发展的体制机制束缚,围绕产业链、创新链、人才链和教育链,积极打造“市场主导、要素聚合、人才云集、效能提升”的新型研发机构。经过5年建设和运营,力博工研院以科学自主的创新组织模式、高效协同的科技攻关优势、持续的资金投入保障,面向我国高端矿山输送装备产业集群和产业升级重点领域,开展基础研究、应用基础研究、产业共性关键技术研发、科技成果转移转化及研发服务等活动,取得许多新突破,形成“市场需求导向的成果转化链条、灵活有效的人才激励机制、重大成果快速落地支撑产业发展”特色,实现了自我运营、自我造血,又反哺投资企业、壮大股东实力。在新型研发机构助力下,力博重工科技股份有限公司被评为国家制造业单项冠军示范企业、国家知识产权优势企业、中国重机行业专精特新冠军企业、国家绿色工厂、中国产学研合作创新示范企业、中国煤炭机械工业50强企业等。力博工研院也连续3次在山东省科技厅绩效评价中被评为优秀,有力地提升了企业和平台的核心竞争力,努力做强做优做大,形成了科技型领军企业平台孵化与反哺的双向奔赴的良好局面。

力博工研院每年投入研究与试验发展经费支出平均占比34.77%,根据平台功能的互补性需要,指数型地自我充实,孵化建设了国家级博士后科研工作站、绿色矿山智能输送装备创新研究院、山东省科技厅批复的“矿山输送装备中试基地”、山东省市场监管局批复的“山东省绿色矿山输送高端装备产业知识产权联盟”、“山东省专利技术转移转化运营服务机构”、科协批复的“科创中国”示范平台等科技平台,先后被评为国家科技型中小企业、山东省“专精特新”中小企业、泰安市技术创新示范企业、泰安市工业企业“一企一技术”研发中心、泰安市市级工业设计中心等。

几年来,力博工研院打造了颇具特色的“科技创新原创成果→矿山输送高端装备技术体系→形成国际领先水平的高端装备→用于国内外重大建设工程→以产业模式创新开辟新产业赛道→促进产业升级发展→助力‘一带一路’‘双碳’国家战略”模式,以亮眼的成绩向社会交了一份满意的答卷:2021-2023年连续3年被山东省科技厅绩效评价为“优秀”,2021年获得优秀平台奖励100万元,2023年获得山东省重点研发计划(竞争性创新平台)支持,为民营企业投资建设新型研发机构做出示范。

 

取得重大技术进展,引领行业技术进步

矿产资源是“工业粮食”,能源资源安全乃“国之大者”,长距离带式输送装备是打通“工业运粮咽喉通道” 不可替代的重大装备。力博工研院立足于矿产资源输送高端装备行业一线,肩负起新时代赋予科技平台的重任,以市场为导向,针对解决我国战略性矿产资源输送中的“卡脖子”问题和“一带一路”建设需求,勇于创新、注重转化,牵头组织各产学研用单位的骨干组成联合体,发挥各自优势协同攻关,突破多项行业瓶颈技术,承担多个政府专项:“十四五”国家重点研发计划“战略性矿产资源开发利用”重点专项——超大规模金属露天矿低碳开采技术与连续运输装备项目(2023YFC2907304);2023年山东省重点研发计划(竞争性创新平台)”专项——绿色低碳长距离矿产资源输送高端装备关键技术研发与产业化(2023CXPT062);2020年山东省自然科学基金重点项目——基于工业互联网的大型带式输送机远程智能诊断技术研究(ZR2020KE061);2020-2021年度山东省中央引导地方科技发展资金项目——复杂地形下长距离大运力带式输送系统关键技术成果转化及产业化(YDZX20203700004855);2022年山东省市场监管局批复的“山东省专利技术转移转化专项”;2020年“泰安高新区加快科技成果转化促进新动能培育计划”专项——智能高效节能型带式输送机关键技术的研发与应用(KJDN202001);2022年度泰安市重点产业链科技创新“揭榜挂帅”项目——绿色轮轨型带式输送系统开发及示范应用(2022ZDZX010);2021年2022年度泰安市重点产业链科技创新“揭榜挂帅”项目——大直径管状带式输送机研发与应用(2021ZDZX013)等。

这些重大项目成果以力博工研院新型研发机构为纽带桥梁,以产业链龙头领军企业为创新主体,以高校为技术理论支撑,针对“绿色智能节能矿山输送高端装备”产业链重点产业关键核心技术,从理论、方法、技术、装备上联合攻关,打造我国矿产资源输送高端装备自主可控的技术体系,全部实现转化,大大提高了我国矿山输送装备在国际上的地位,为我国矿山输送装备产业的高质量发展做出了突出贡献。

力博工研院新型研发机构平台组织产学研体系统攻关,激发了创新活力,共同完成的“绿色节能长距离带式输送技术与装备”“粘性物料安全高效带式输送装备”“高转矩密度大功率永磁直驱电动机”“绿色矿山长距离带式输送机智能节能关键技术研发与应用”“托车型超节能带式输送系统关键技术与装备研发及应用”等科技创新成果,打破了一个又一个国外技术垄断,突破了一个又一个“卡”住行业的关键共性技术。分别经中国工程院沈政昌院士、桂卫华院士、夏长亮院士、彭苏萍院士、王国法院士、吴爱祥院士等组成的专家组评价,5个成果整体技术水平均达到“国际领先水平”。目前力博工研院省级新型研发机构已授权专利22项,其中,国外发明专利1项、国内发明专利4项,登记计算机软件著作权5项,参与制定行业标准1项,主持制定企业标准3项,荣获中国有色金属科技进步一等奖2项,中国技术市场协会金桥奖一等奖,中国产学研合作创新成果一、二等奖,绿色矿山科技进步奖二等奖,泰安市科技进步一等奖,中国先进技术转化应用大赛铜奖,“科创中国”专利信息创新应用大赛全国特等奖、中国好技术(A类),山东省知识产权科学技术奖一等奖,山东省机械工业科技进步一等奖,山东省技术市场协会科技金桥奖一等奖、黄河科技进步一等奖等多项奖励,在本产业领域形成显著竞争优势。力博工研院不断打造高端产业融合发展高地、科技创新合作高地、人才集聚发展高地,在矿山输送高端装备行业技术进步、节能减排、资源节约综合利用、服务国家战略等方面发挥了显著的引领和带动作用。

引育并举筑人才高地,赋能产业促高质量发展

创新的关键在人才。力博工研院大力实施科教兴国、人才强国、创新驱动发展战略,引进和培养团队核心力量,肩负履行高水平科技自立自强的使命担当。围绕创新急需、产业急需,力博工研院通过“定向邀约”等方式,依托重大项目、重要创新平台吸引一批战略性科技领军人才和掌握关键核心技术的产业领军人才加入,从高端人才实际需求出发,制定个性化服务清单,切实增强其凝聚力和归属感,先后与北京航空航天大学、中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学等十几家高校院所建立联系,与中国工程院院士桂卫华、王运敏等院士团队合作;打造人才产生虹吸效应,成功引进太原理工大学教授、“全国杰出专业技术人才”、“新世纪百千万人才工程”人选寇子明二级教授,国家科技部国家重点研发计划“智能机器人”重点专项专家组副组长、北京航空航天大学机器人研究所所长陈殿生二级教授,乌克兰科学院国家青年科学家安德烈·戈洛温斯基研究员等十几位知名教授专家。

力博工研院自主培养的人才也颇为亮眼。法人代表张媛担任国家重点研发计划“战略性矿产资源开发利用”重点专项(2023YFC2907304)的课题负责人,入选3项国家级重点人才工程领军人才,享受国务院特殊津贴,评为二级教授、博士生导师、山东省高端智库专家,获得国家科技进步二等奖、第二届山东省齐鲁杰出人才提名奖,当选为中国妇女第十三次全国代表大会代表;青年科技人才岳彦博博士获得山东省科学技术青年奖、中国有色金属学会杰出青年工程师、山东省五四青年奖章、泰安市青年科技创新奖、泰安市专业技术拔尖人才、岱宗人才;力博工研院总经理、正高级工程师常欣被省委组织部评为山东省创新榜样,荣获中国技术市场协会金桥奖突出贡献个人奖、中国产学研工匠精神奖、山东省巾帼建功标兵、齐鲁巾帼科技创新之星、山东省杰出工程师、中国国际大学生创新大赛国赛专家、山东知识产权杰出女性、新时代泰山“挑山工”先进个人等,先进事迹入选中共中央组织部全国党员干部现代远程教育“全国优秀电教片展播”榜样。平台还培养了全国标委会委员、国家专利代理师、高级技术经理人、正高级工程师、山东省十大优秀技术经纪人、高新望岳专业技术拔尖人才等一大批专业技术人才,自主培育的3位专家被评为泰山产业领军人才。力博科技创新团队获评2023年齐鲁最美科技工作者、2024年中国产学研百佳科技创新团队,受到各级表彰。

 

多个项目转化落地,经济社会效益显著

力博工研院产出大量高水平科技创新成果且全部实现转化,获得工信部、科技部等部委联合颁发的“第五届中国先进技术转化应用大赛”铜奖。这些科技成果应用于国家千万吨矿井、世界500强——中建材集团等国内重点工程,并出口老挝、俄罗斯、巴基斯坦、印度、越南等国家,在“一带一路”沿线做出多个典范工程。如力博工业技术研究院(山东)有限公司组织产学研用5个单位联合研制的变革性技术迭代产品——“托车型超节能带式输送成套装备”,就是科技创新成果创新转化的一个典型代表。本项目由力博工研院组织实施,通过产学研用协同攻关、融通创新,研发出变革性迭代技术设计的长距离带式输送机,以新型“托车结构”颠覆传统托辊结构,突破“变速驱动、有效制动、缓冲减震、智能控制”等关键技术,既能“轻松”上山下坡、又能灵活转弯,打造出“技术攻关+工程化中试+产业化示范”全链条设计的重大创新产品研发和重大科技成果转化示范样板。本项目经国家级第三方机构检测,运行功耗降低35%~50%,节能效果显著。经中国工程院桂卫华院士、王国法院士、吴爱祥院士等组成的专家组《科技成果评价》,结论为“整体技术达到国际领先水平”。

在全球气候变化的背景下,节能减排已成为国际社会的共识。带式输送机作为资源开发中不可或缺的物料运输设备,其能耗问题不容忽视。随着“双碳”战略的提出,有色金属、建材、煤炭等国民经济重点领域对低碳节能型的带式输送装备需求迫切。然而,运输矿物的传统托辊支撑结构带式输送机,在能耗、噪音等方面存在诸多问题,严重制约资源开发和重大工程建设。尽早研发出节能型的带式输送装备意义重大。  

力博工业技术研究院(山东)有限公司聚焦“绿色矿山智能输送装备及核心零部件”产业链的科技创新需求,通过产学研用联合创新,针对传统“托辊型”带式输送机压陷阻力大、运行中存在挤压阻力、波浪阻力、易跑偏等问题,研发出了新型“托车型”超节能带式输送成套装备,整机节能35%~50%,运输费用是汽车的1/5~1/10,实现了矿产资源输送领域技术装备的重大突破。主要创新如下:

1.首创了超节能托车型带式输送成套装备。研究了基于承载机构与输送带同步的低阻力运行机理,发明了超节能双梁支撑低阻力承托机构、竖直回转及拉紧机构、防卡轨和脱轨的平稳导向装置、承托机构掉道保护装置,突破了低阻力承托技术、安全连续回转、系统减振降噪等技术瓶颈。

2.发明了切向励磁低极比游标永磁电机。研发了永磁直驱电机新型拓扑结构,提升了转矩密度;设计了高效冷却结构,研究了强迫风冷、槽内水冷、直接油冷、绕组封装等高效散热方法,能效大大提高。解决了驱动系统体积大、能耗高、散热困难的问题,保障了重载起制动的平稳性和运行的可靠性。

3.研发了托车型带式输送机智能控制与监测系统。发明了基于AI的托车型带式输送机多运行状态一体化识别算法、多点速度匹配控制方法等,实现了对输送带、料流、异物、人员、承托机构等状态的同步集成监测与安全保护,大大提高了智能化水平。

该科技成果已在有色、煤炭、建材、电力等领域多个重大工程中实现转化应用,节能降碳成效显著,解决了传统带式输送机系统能耗高、多电机协同智能控制等难题,实现行业节能指标的重大提升,引领了行业技术进步,用户给予高度评价。如:该技术在大型央企华润集团的子公司“肇庆润信新材料有限公司”大排矿年产3000万吨建筑花岗岩精品骨料项目中应用,输送距离长达7.8公里,沿线地形极为复杂,有“上下陡坡”、还有多处“凹弧和凸弧”和“转弯”,该长距离“托车型超节能带式输送装备”似一条蜿蜒的巨龙载料穿梭于高山峻岭,穿越8个隧道,其中1号隧道下穿“广佛肇”高速公路,2号隧道下穿“怀阳”高速,安全高效地从矿山经安全运送至西江码头,打通长距离输送廊道的“咽喉通道”,为矿产资源“智能、节能、绿色、高效、安全”输送做出示范,为实现碳达峰碳中和目标提供了有力保障。

未来,力博工业技术研究院(山东)有限公司将继续发挥山东省优秀新型研发机构的引领和带动作用,进一步组织“产学研用国家队”坚持“四个面向”,弘扬科学家精神,培育卓越工程师团队,开展关键核心技术攻关,加大先进科技成果在国家重点工程项目和“一带一路”沿线国家的推广应用,让先进科技成果持续转化为新质生产力,为国家“双碳”战略、“一带一路”和国内外重大工程建设提供坚强支撑。