神東采掘運大型機電設備使用及管理現狀

謝明軍,白 晶,郭建軍,謝小飛,李 婷

(1.榆林職業技術學院 礦業工程系,陜西 榆林,719000;2.國家能源集團神東煤炭集團 設備管理中心,陜西 神木,719315;3.神木職業技術學院 機電工程系,陜西 神木,719300)

神東煤炭集團有限責任公司(以下簡稱“神東”)作為國家能源集團的骨干煤炭生產企業,現有大型現代化安全高效礦井13個,目前長期在采有30個綜采工作面、56個掘進工作面。自2014年以來,一直保持原煤年產量接近2億t,生產設備投資年均接近20億元。神東機電設備管理中心(以下簡稱“中心”)于2002年成立,目前主要職責就是負責神東綜連采設備、主運輸系統以及輔助運輸車輛等可調劑設備的全壽命、全過程的專業化管理,并模擬市場化進行運行,其管理過程如圖1所示。

隨著礦井智能化建設水平的快速發展,在大數據、物聯網等平臺的支持下,采掘運設備的高效、精細、精益、價值最大化管理就顯得尤為重要[1-3],這不僅能夠大大節約神東對生產設備的投入,而且能夠很好地保證各礦井的安全、高效生產。

圖1 大型設備全壽命管理過程框架圖Fig.1 Framework of life cycle management process for large equipment

1 神東采掘運大型機電設備現狀分析

截止2022年9月,神東固定資產共計1 541 358項,原值601.41億元,凈值199.21億元;整體機電設備資產112 480項,原值397.99億元,凈值79.41億元。其中,設備管理中心管理的可周轉調劑的機電設備共計18 720項,原值258.21億元,占神東機電設備資產原值的64.88%;凈值44.73億元,占神東機電設備資產凈值的56.33%。統計由表1所示。

表1 固定資產現狀統計表Table 1 Statistics of fixed assets

1.1 采掘運機電設備生產使用現狀分析

截止2022年9月,神東共有13個礦井32個綜采及45個掘進工作面;根據3～5 a生產接續計劃,高峰期為34個綜采48個掘進工作面。集中管理模式較獨立管理模式需求設備對比由表2所示。

表2 不同模式下設備配套對比表Table 2 Comparison of supporting equipment under different modes

根據表2分析知,設備集中管理模式下對減少設備占有優勢明顯,集中管理模式較獨立管理模式對比,2022年可減少綜采設備20套、連掘設備14套;預計3～5 a后可減少綜采設備33套、連掘設備20套。大型機電設備故障停機率統計如圖2所示。

圖2 歷年大型機電設備故障停機率曲線圖Fig.2 Failure and shutdown rate curves of large-scale electromechanical equipment in previous years

1.2 采掘運機電設備結構配套現狀分析

1.2.1綜采設備結構配套現狀

綜采設備主要以3.5～5.0 m采高設備為主,約占綜采設備總量的55%;根據3～5 a各礦井開采煤層的變化情況,薄煤層設備需求數量將逐漸增多,其他煤層設備基本保持穩定。以下以綜采設備使用狀態和使用年限作為考量指標之一進行說明,具體見表3,表4所示。

表3 綜采設備按使用狀態分類表Table 3 Classification of fully mechanized mining equipment based on using status 單位:套

根據表3知,綜采設備在用占比47.7%,在修及周轉設備占比41.1%,閑置設備占比11.2%,設備結構基本合理。

表4 綜采設備按使用年限分類表Table 4 Classification of fully mechanized mining equipment based on service life 單位:套

根據表4知,使用年限5 a以內設備占比17.8%,5～10 a設備占比55.3%,10 a以上設備占比26.9%。設備使用年限長,普遍處于壽命中后期,設備新舊結構不合理。

1.2.2連掘設備結構配套現狀

以連掘設備使用狀態和使用年限作為考量指標之一進行說明,具體由表5,表6所示。

表5 連掘設備按使用狀態分類表Table 5 Classification of continuous excavation equipment based on working condition 單位:套

根據表5知,連采設備在用占總數為43.5%,在修及周轉設備占總數約47.8%,設備閑置占總數約8.7%,掘錨設備在用占總數為62.5%,在修及周轉設備占總數約35%,設備閑置占總數約2.5%,設備狀態結構較為合理。

根據表6知,連采設備5 a以內占比0%,5～10 a占比30.4%,10 a以上設備占比69.6%。掘錨設備5 a以內占比5%,5～10 a占比90%,10 a以上設備占比5%。設備使用年限普遍較長,處于壽命中后期,設備新舊結構較不合理。

表6 連掘設備按使用年限分類表Table 6 Classification of continuous excavation equipment based on service life 單位:套

1.3 采掘運機電設備成本投入現狀分析

根據2013—2022年采掘運大型機電設備購置費、大修費、設備噸煤成本、噸煤占用凈資產及工作面安裝次數等,對影響成本的因素進行分析。具體如圖3所示,并可得到以下結論。

(a)購置、大修及對外調劑

(b)調整次數及噸煤占比圖3 歷年設備購置、大修與生產噸煤成本曲線圖Fig.3 Cost curves of equipment purchasing, overhaul, and tons of coal production in previous years

1)2013—2018年工作面安裝數量呈增長趨勢,主要原因是代管托管礦井、煤質配比的要求導致配采工作面增多。從2019年開始大幅降低,主要原因是不再代管托管礦井、通過控制配采工作面的數量來提高設備使用效率。

2)從2018年開始隨著設備數量趨于飽和,設備購置費用減少幅度較大。2013—2017年,每年平均購置費用由25.89億元下降至11.8億元,降幅達54.42%;2015—2018年購置資金穩定在5億元左右,新購設備較少[4-5]。

3)2013—2022年設備大修費用基本持平,在新設備購置補充大幅降低的情況下,通過積極組織調研各礦井設備實際狀態,合理安排工作面直搬,強化設備維修細節管控,通過公司實施內部市場化使設備的維修成本得以控制。2018年大修費用14.2億元,較上一年度減少0.4億元,降幅5.1%,較2013—2021年平均值15.21億元減少1.01億元,降幅6.64%。

4)2018年設備購置費用減少幅度較大,大修費用基本保持不變,形成交叉。說明保證機電設備正常運作的主導因素發生了變化,2018年以前主要以增加新設備為主,2018年以后主要以舊設備維修為主。在此基礎上,維修費用并未顯著增加,設備成本費用整體降低。

5)2013—2018年,煤炭產能逐漸擴大,設備資產增加,噸煤占用凈資產從65.9元/t下降到54.2元/t,降幅為17.75%,下降趨勢較平緩;2019年開始不再代管托管礦井,公司產量下降,加之設備購置減少,設備老齡化逐漸顯現,噸煤占用凈資產從44元/t下降到2018年的22.6元/t,降幅48.63%,下降趨勢加大。

6)2023年以后,為提高設備資產利用率,公司踐行“走出去”的戰略,加大閑置設備物資對外調劑力度,對外調劑金額逐年增加。自開展對外調劑業務以來,累計對外調劑金額13.36億元,尤其近5 a平均對外調劑金額2.27億元,占調劑總金額的84.96%,隨著設備購置的減少和對外調劑設備數量增加,設備總體數量下降,在工作面數量未大幅增加的情況下,提高了設備的利用率、周轉率。

通過以上分析總結,合理配置設備、加強設備維修管控以及加大閑置設備的調劑,大大降低了設備費用的投資,同時也大大提高了設備的利用效率。

1.4 采掘運機電設備管理現狀分析

采掘運機電設備統一管理的目的就是為了實現公司統一的設備資產運營規劃。

1.4.1采掘運機電設備集中管理,統一配置

公司根據各礦井不同時間段的生產接續需求進行合理儲備和周轉設備。尤其是煤層厚度變化較大的礦井,需短期內頻繁更換不同采高、不同型號的設備,若各礦井單獨管理需儲備大量周轉設備。統一管理模式可整合資源,全公司按煤層厚度對設備進行統一儲備和周轉,可大幅降低設備數量,減少設備購置資金,有效提高設備使用率[6]。如:薄煤層2.2～2.4 m的采高,榆家梁需備2套,石圪臺需備2套;補連塔需備1套,哈拉溝需備1套,寸一礦需備1套,總共需備7套?，F實際有3套2.4 m的,2套2.2 m的,通過統一管理和配置減少了2套儲備亦可滿足生產需求。

1.4.2采掘運機電設備參數統一標準

采掘運機電設備統一管理有利于實現設備參數的標準統一,提高設備備件的通用性,減少設備備件的種類和數量儲備,降低庫存。如:公司液壓支架關鍵部件7類千斤頂由原來的170種不同類型結構減少至現在的24種,采煤機、連掘設備關鍵7類部件由原來的100種減少至現在的45種。

1.4.3設備技術升級后可適應不同地質條件

2019年公司按照生產接續,哈拉溝礦配套1～9套DBT 5.5 m液壓支架,原值14 381萬元,因該套支架工作阻力為8 638 kN,過煤量超過3 000萬t,且大修過3次,立柱經過多次磨損,已不能滿足支護要求,為提高支架性能和適應性,經過技術升級論證,通過新加工制造立柱,加寬護幫板,加強頂梁、掩護梁、前后連桿、底座,并對其他結構件、電液控系統進行大修升級,改造費3 528萬元,將支架的工作阻力提升為10 000 kN,很好的滿足了工作面的生產需求。

1.4.4采掘運機電設備建立統一信息化管理平臺

設備獨立管理需建立多個信息系統,造成系統中數據分散,不利于數據的整合和統計分析,從而形成很多信息孤島,造成資源浪費。通過建立信息化管理平臺,規范了設備管理的流程,提升了設備數據收集的效率,從而大大提高了設備管理的效率[7-8]。

1.5 采掘運機電設備信息化現狀分析

1.5.1采掘運機電設備資產信息化管理現狀

2013年至今,公司設備資產的信息化管理手段還是以資產管理系統和設備運行數據監測系統為主。

資產管理系統主要以設備采購、臺賬調整、項目維修、技術更新和改造項目管理等業務流轉為系統核心內容。重實物管理、重流程管理,而管理過程中沉淀下來的數據不準確且比較分散,并沒有進行規劃性的收集與分析應用。設備運行數據監測系統可以發揮故障停機的報警功能,但目前還未通過數據分析起到負荷超限報警、故障預測預報的作用;未指導設備運行,未通過設備運行負荷率、運行效率的分析來指導設備配套和技術選型使配套和選型更加合理、設備大修更加經濟[9-10]。

1.5.2采掘運機電設備數據分析管理現狀

公司從2020年開始,重點圍繞設備運行效率分析,通過在線監測、預警、報警、報表等多種方式初步形成了分析體系。目前設備運行監測及故障分析,已實現在用綜采工作面采煤機、三機、膠帶機、主扇等設備的集中監測,通過開機率、生產效率等指標直接反映設備運行監測情況,實現了主扇報警、預警及綜采工作面停機報警自動推送功能,強化了調度指揮業務,縮短了故障處理時間,為提前進行檢修、換件等動作處理做好準備;設備使用狀態與大修的聯動根據大修標準、基礎數據等信息形成大修合理性算法模型,實現了大修可行性分析報表的自動推送功能[11-12]。

2 提升采掘運機電設備集約高效運行的具體措施

1)統籌優化機電設備的結構,完善機電設備的配套標準,使設備配套管理在安全、經濟、效能、效益等方面都處于行業領先水平。

2)精準掌握機電設備的信息,降低其故障率、提高開機率,保障采掘、運輸、供電、通風等機電系統安全可靠運行。

3)實施精準維修,保證機電設備維修質量零事故、大修資金零超支,提升維修質量滿意度。

4)推廣新能源電動車在礦井的應用,發揮礦井輔助運輸專業化的優勢,提升車輛安全管理的水平。

5)加強與科研院所及設備廠家的技術交流和合作,加大新技術的應用力度,提高新技術、新裝備的應用水平,推動機電設備標準化體系的建設。

3 結束語

通過深入調研和分析國家能源集團神東煤炭集團有限責任公司采掘運大型機電設備目前的使用和管理現狀,分別從設備的生產使用、結構配套、成本投入、統一管理、信息化水平等五個方面進行了深入分析和研究,并給出了采掘運大型機電設備在各個方面存在的具體問題,為后期公司采取相應措施、提升采掘運大型機電設備的利用價值提供依據,對公司降低采掘運大型機電設備的成本投入,以及公司各礦井的安全、高效生產具有十分重要的指導意義,對其他煤炭企業提升大型機電設備的使用價值也有一定的參考價值。