矿用刮板输送机的研究现状及发展趋势概述

1、中国矿业大学中国矿业大学 矿用刮板输送机矿用刮板输送机 机电一体化技术简介机电一体化技术简介 中国矿业大学中国矿业大学 Contents 刮板输送机工作原理及结构概述刮板输送机工作原理及结构概述 1 国内外研究现状国内外研究现状 2 机电一体化技术简介机电一体化技术简介 3 总结总结 4 中国矿业大学中国矿业大学 刮板输送机在综采工作面中的作用刮板输送机在综采工作面中的作用 担当着运煤的作用担当着运煤的作用 采煤机的运行轨道采煤机的运行轨道 液压支架的推移支点液压支架的推移支点 悬挂电缆、水管悬挂电缆、水管 中国矿业大学中国矿业大学 工作原理工作原理 v以挠性体（刮板链）作以挠性体（刮板链）作

2、 为牵引机构，溜槽为承为牵引机构，溜槽为承 载机构载机构 v刮板链由机头链轮带动刮板链由机头链轮带动 在上、下溜槽中作无极在上、下溜槽中作无极 闭合循环运动，将装在闭合循环运动，将装在 溜槽上的货载拉到机头溜槽上的货载拉到机头 处卸载处卸载 中国矿业大学中国矿业大学 结构结构 1-1-电动机电动机 2-2-液力耦合器液力耦合器 3-3-减速器减速器 4-4-机尾机尾 5-5-机机 尾过渡槽尾过渡槽 6-6-中部槽中部槽 7-7-机头过渡槽机头过渡槽 中国矿业大学中国矿业大学 刮板输送机的类型刮板输送机的类型 1 边双链：边双链： 适用不同煤质条适用不同煤质条 件，但两链受力件，但两链受力 不均

3、，刮板易倾不均，刮板易倾 斜，弯曲性能差斜，弯曲性能差 2 中双链：中双链： 链条受力均匀，链条受力均匀， 弯曲性能好，使弯曲性能好，使 用性能较好用性能较好 3 单链：单链： 结构简单，受力结构简单，受力 均匀，事故少，均匀，事故少， 摩擦阻力小，弯摩擦阻力小，弯 曲性能好，但预曲性能好，但预 张力较大张力较大 按链条数目分按链条数目分 中国矿业大学中国矿业大学 刮板输送机的类型刮板输送机的类型 端卸式：需要一定端卸式：需要一定 的卸载高度，易回的卸载高度，易回 煤，堵塞，造成电煤，堵塞，造成电 机功率浪费，煤的机功率浪费，煤的 二次破碎严重，粉二次破碎严重，粉 煤多煤多 按卸载方式分按卸载

4、方式分 侧卸式：结构紧凑，侧卸式：结构紧凑， 占用空间小，转载煤占用空间小，转载煤 炭落差小，煤粉少，炭落差小，煤粉少， 回煤量少，底链阻力回煤量少，底链阻力 小，输送机及转载机小，输送机及转载机 整体推移整体推移 中国矿业大学中国矿业大学 交叉侧卸式刮板输送机示意图交叉侧卸式刮板输送机示意图 输送机输送机 转载机转载机 弧形板弧形板 输送机电机输送机电机 中国矿业大学中国矿业大学 交叉侧卸式输送机与转载机链条交错图交叉侧卸式输送机与转载机链条交错图 输送机机头上槽的输送机机头上槽的 煤通过弧形板转卸煤通过弧形板转卸 入转载机上槽入转载机上槽 输送机下链带回的输送机下链带回的 煤落入转载机下槽

5、，煤落入转载机下槽， 由转载机下链带到由转载机下链带到 机尾轮后翻到上槽机尾轮后翻到上槽 运走。运走。 中国矿业大学中国矿业大学 国内外研究现状国内外研究现状 v我国刮板输送机，自上世纪70年代中期开发以来 取得长足进步，但与国外相比，仍存在较大差距： v整机性能落后 输送能力相对较低，事故率高 v使用寿命短 关键零部件（如圆环链、中部槽）寿 命短，可靠性低，材料依靠进口 v自动化程度不高 工况监测、软启动、过载保护、 链条张力调节、机身自动调直 中国矿业大学中国矿业大学 机电一体化技术简介机电一体化技术简介 运行工况监测 断链保护装置 链条张力自动调节 软启动技术 机身自动调直 中国矿业大学

6、中国矿业大学 运行工况监测运行工况监测 电压、电流、功率、温度、转 速 油温、油位、油质、输入/输出轴 温度、冷却水流量及温度 断链监测、链条张力 刮板输送机关键部件运行工况的监测，可以为故障诊断提供依 据，使排除故障的时间尽可能的减少，在一定程度上减少损失 中国矿业大学中国矿业大学 断链监测断链监测 v断链事故是矿用刮板输送机发生比较频繁、危害性 较大的事故。 v链条的正常工作是输送机运输煤炭的保证，断链事 故的发生，严重制约了出煤系统的正常运行 v矿用刮板输送机断链事故如何及时的检测和保护， 在我国几乎还是空白；在结构紧凑、配合紧密的刮 板输送机上安装保护装置是煤矿安全生产中存在的 重大问

7、题 中国矿业大学中国矿业大学 断链保护装置断链保护装置1 1 刮板链 中部槽 槽帮 弹簧钢片 顶销 限位螺钉 弹簧套筒 触点 触点（接近开关） 弹簧 安装在刮板链最大受力点后方3-4m处观察溜槽上，水平方向上与 底链中心线相同高度开三个孔 中国矿业大学中国矿业大学 断链保护装置断链保护装置2 2 刮板 拨动齿轮 从动信号轮 磁钢 传动轴轴杆 信号检测箱 刮板的下部设有一对轴杆，每个轴杆在靠近溜槽的部位设有一 个拨动齿轮，每个轴杆两端部分别设有从动信号轮，刮板与拨 动齿轮的轮齿配合以拨动齿轮和从动信号轮转动，从动信号轮 上的磁钢和信号检测箱上的干簧管组成磁控感应开关。 中国矿业大学中国矿业大学

8、磁控感应开关 磁钢 传动轴杆 拨动五星齿轮 从动信号轮 从动五星轮齿带动磁控感应开关转动，在检测开关上产生一组连 续的有规律的信号。当任意一边链条断开时，刮板向一边倾斜， 必然至少有一个拨动五星齿轮没有被刮板刮动而停止运行。其对 应的检测开关无信号提供给控制开关，经2-3秒延时后开关停车， 起到保护作用。 中国矿业大学中国矿业大学 链条张力自动调节链条张力自动调节 1 F 2 12 （q +q ）L 式中，q1为链条组的空载运行单位阻力，q2为煤的运行 单位阻力，L为铺设长度 在刮板输送机的运行中，为了防止链子在分离点堆集或 悬垂过大而引起链条的掉链和卡链，必须对输送链进行 预张紧。预张紧力的

9、最佳值是使链条在分离点处的张力 大于或等于零，此时预张紧力： 中国矿业大学中国矿业大学 链条张力自动调节链条张力自动调节 功率功率- -张力张力 英国MECO公司（现 更名为国际长壁公 司），利用张力与 所耗功率之间的特 定关系来对链条张 力实施监测并自动 调节。 张力张力- -悬垂量悬垂量 德国威斯特伐利亚 贝考瑞特公司，利 用监测链条节距的 变化来间接测量链 张力，利用特种传 感器监测下链分离 点的悬垂量。 张力张力- -油缸压力油缸压力 英国伽立克公司 (现已并入国际 长壁公司)监测 链张力是间接由 伸缩调节张力油 缸的压力值而获 得的，精度不是 很高。 中国矿业大学中国矿业大学 v美国

10、JOY公司研制的ACTS自动调链装置，是在机头 底链和机尾上链处分别设一传感器，测量和识别 链条张力的“松驰”、“正常”、“过紧”状态。 当链条松驰或过紧时，通过PSC可编程传感控制装 置进行分析、比较，做出判断后给电磁阀发出指 令，控制机尾液压缸的伸缩来带动机尾移动达到 自动调节链条松紧的目的。 中国矿业大学中国矿业大学 以张力-悬垂量监控原理为例： 链条张力链条张力 自动控制自动控制 系统系统 电液控制电液控制 系统系统 链垂度链垂度 检测装置检测装置 机尾伸缩机尾伸缩 装置装置 中国矿业大学中国矿业大学 控制系统原理简图 中国矿业大学中国矿业大学 机尾伸缩装置机尾伸缩装置 1-可移动部分

11、 2-机尾链轮 3-液压缸 4-固定部分 伸缩机构简图 中国矿业大学中国矿业大学 链垂度检测装置链垂度检测装置 首先根据刮板输送机链条张力的最佳值，直接计算出 链条的最佳悬垂量，然后采用具有特定动作距离的接 近开关，直接安置在链条的上方和下方，对链条的悬 垂量加以限定 中国矿业大学中国矿业大学 软启动技术软启动技术 刮板输送机的启动现状： v难启动难启动 停车的随机性、环境的影响、负载的巨大变化，引 起重载启动 v强大的机械冲击强大的机械冲击 刮板机的传动系统为刚性锚链传动，停 机时传动系统为松驰状态，各个环节都有一定的间隙，启动时 瞬间施以电机的启动转矩，在克服间隙的过程中，对整个传动 系统

12、造成强大的机械冲击， v大电流对电网的冲击大电流对电网的冲击 带载启动时启动电流是额定电流的 8-10倍，造成电网电压的下降，影响刮板输送机的启动性能， 影响电网上其它设备的正常运行，还会使供电系统的元器件发 热，使电机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命 中国矿业大学中国矿业大学 软启动软启动 v所谓软启动，是相对刚性启动而言的，从传动上说就是 尽量使电机在空载下启动，达到额定转速后，再使系统 无冲击而慢慢运转起来转入正常运行 v软启动装置的共同特点： 使电机在无载下启动 在运转中能吸收动负荷 缩短大电流对电网的冲击时间 在链子突然卡住时能使电机和系统脱开起保护作用等 中国矿业大学中国矿

13、业大学 几种软启动方式几种软启动方式 TTT启动 双速电机启动 CST启动 调压调频启动 恒充液式限矩液力耦合器 中国矿业大学中国矿业大学 恒充液式限矩液力偶合器恒充液式限矩液力偶合器 工作介质：液体（水） 工作原理 依靠液体环流运动传递 能量，产生环流的条件 是泵轮转速大于涡轮转 速，即存在滑差 易熔塞保护电机 中国矿业大学中国矿业大学 使用特点： v启动较平稳 v过载保护性能好 v传动效率不高于0.95 v固定的充液量，不能完 全在无载下启动 v高速旋转时，因偏心易 产生较大的径向负荷， 造成电动机和减速装置 的损坏 中国矿业大学中国矿业大学 TTTTTT启动（阀控充液式液力耦合器）启动（

14、阀控充液式液力耦合器） 结构：比普通液力偶合 器增加了电磁控制阀块 通过具有智能控制的程 序信号单元(PSU)，控制 供液、排液阀块进行偶合 器充液量的调整 实现传递力矩和动量的 改变、工作液体温度保护、 传递动力过载保护 中国矿业大学中国矿业大学 v神华集团神东分公司2005年引进美国JOY公司的3*855KW 型刮板运输机，采用了TTT软启动技术，配置CHP33型系 统负荷中心(安装在巷道开关内)，为液力耦合器提供智 能管理，实时监测刮板运输机的运行。 CHP33型 系统负荷中心 智能管理 启动时，控制注水电磁阀给偶合器加水 连续运行时，检测偶合器液体温度， 控制偶合器液位 中国矿业大学中

15、国矿业大学 双速电机启动方式双速电机启动方式 一般为4/8级电机, 属于恒转矩调速系统, 以8级低速启 动、4级高速运转。 闭合低速绕组 接触器 启动 中国矿业大学中国矿业大学 v启动时，先闭合低速绕组接触器，再根据负载情况 转到高速绕组接触器闭合，转换条件一般有两个： 一是时间条件，即延时不少于3s5s，保证电动机 启动后达到额定低速转数；二是电流条件，即低速 运转工作电流降到一定值才自动向高速转换，此电 流值应保证在转换到接通高速绕组时电动机有足够 的输出转矩，可以将负载顺利加速，使系统达到额 定高速转数。 v使用特点：启动过程存在高低速转换，速度阶跃变 化，有动力冲击现象，制造工艺复杂，

16、需两条电缆 实现电力供给，低速运行可实现链条刮板检查及过 载后强力启动 中国矿业大学中国矿业大学 CST启动（可控启动传输装置）启动（可控启动传输装置） v驱动结构：电动机CST减速器主驱动链轮 v控制原理：可控起动传输装置(CST)是一个由多级 齿轮减速器加上湿式离合器及液压控制组成的系统。 CST 的输出扭矩是由液压控制系统控制的，它随着 离合器上所加的液压压力而变化。CST 的主要结构 包括减速齿轮箱、润滑冷却系统、液压系统和控制 装置(PMC) 中国矿业大学中国矿业大学 调压调频启动调压调频启动 v驱动结构：电动机一减速器一主驱动链轮 v控制原理：软启动控制器具有矿用真空磁力启动器和交 流电压软启动的功能，通过预先设定的用户程序，调整 输出电压、频率，从而使驱动电机实现软启动。 v使用特点：该产品目前主要用于交流660V、1140V电压 的异步电动机重负荷软启动，以及各种情况下的磁力启 动，国产化及进口产品成型较多。 v消除了动载冲击，刮板输送机故障率可大大降低 v消除了电机启动过程中的大电流对电网的冲击 v控制功能完善多样，具有各种保护功能。对电动机的控 制有软启动、直接启动、强力矩启动；操作有单机启动、 多机顺序启动、远程与本地操作。 中国矿业大学中国矿业大学 机身自动调直机身自动调直 v从顶板管理、通风及没备运行维护等方面考虑，