煤矿现代采掘设备及电气控制要点

1、煤矿现代采掘设备及电气控制煤矿采掘机设备的发展，一是设备故障率低、产量高，二是劳动效率高，经济效益好。综采工作面日产原煤万吨以上，个别矿井达4万吨。如乌兰木伦矿，300人，06年产1000万吨，11月底完成任务；神东煤炭集团，在职职工1万1千人，06年产煤1亿6千万吨。从采掘工作面来看，由于煤层的赋存情况，向大采高和薄煤层方向发展。最大采高达5.5m ;对0.7m1.8m的薄煤层采用刨煤机，工作面可无人作业；采煤机全部采用电牵引， 目前世界上功率最大的采煤机总装机功率达2210kW。从使用的掘进机来讲，一是滚筒式掘札采掘煤巷，为矩形巷，如引进美国久益的12CM15、27型连续采煤机；二是圆锥滚

2、筒式掘机，可掘半煤半岩巷，如S200，EBZ160等掘机。从供电情况来看，大功率电牵引采煤机采用3.3kV电压供电。一.电牵引采煤机1大功率电牵引采煤机结构特点目前世界上最在功率的电牵引采煤机总装机功率在2000kW左右。如我国西安煤矿机械厂生产的 MG750 （900） /1910 （2210） -WD型交流电牵引采煤机，总装机功率为2210kW ,供电电压 3300V （四矿用）；引进德国艾柯夫的SL500交流电牵引采煤机，总装机功率1815kW，供电电压3300V （四矿用、塔山用、其他局用）；引进美国久益的 7LS6交流电牵 引采煤机（神东用），总装机功率为1860kW，供电电压仍为3

3、300V。图1为西安采煤机。图 1MG750 (900) /1910 (2210) -WD 采煤机(西安)共同的结构特点：多电动机驱动，电动机横向布置，由左右牵引部和电控箱三大部分组 成，用高强度螺栓液压拉杠联接，无底托架。截割电动机装于摇臂下部， 齿轮传动截割煤炭。液压功能较为简单，主要用于摇臂的调高、破碎机构滚筒的调高、液压制动等。2.截割电动机截割电动机卧式安装在摇臂减速箱上，电动机为空心轴，其内装有细长扭矩轴，扭矩轴 两端为外花键，与电动机空心轴和摇臂齿轮箱减速箱第一轴相啮合，将动力传递给截割部。 当受到较大的冲击载荷时，扭矩轴切断，保护电动机，通常大于 3 倍额定转矩而断裂。截割电动

4、机水冷，H级绝缘，耐温度180C,四极。采煤机的牵引功率约为截割功率1/10。通常牵引电动机、油泵电动机也采用H 级绝缘，四级。3采煤机的牵引方式（1 ）直流牵引如6LS5为直流串激电动机牵引。总装机功率1530kW , 2 X 610kW截割，70kW油泵，110kW 破碎，2 X 65kW 直流牵引电动机。机载变压器， 3300V/480V , 240kVA，三相晶闸 管整流，由 HOST （电脑控制的“液压控制及晶闸管触发控制”系统）单元控制。控制三相 可控桥晶闸管， 来实现牵引速度快慢的控制； 控制 4个换向晶闸管的导通， 实现牵引方向的 控制。直流串激电动机的优缺点：A 优点：具有优

5、良的牵引特性，适用于重载启动等；B .缺点：体积大，更换电刷麻烦，维修困难。（2）交流电牵引 牵引电动机为三相交流隔爆鼠笼异步电动机，机载动力变压器，由两台变频器驱动，一 拖一。国产电牵引采煤机绝大多数采用 ABB 变频器， 050Hz 为恒转矩调速， 用于截割煤炭， 50Hz84Hz 为恒功率调速，用于空车调度。国产电牵引采煤机用 ABB 公司 ACS800 变频器，为直接转矩控制（ DTC ）方式：直接转矩控制（Direct Torque Control, DTQ是把转矩直接作为被控制量来控制，直接转矩控制（DTC ,定子磁链观测器能容易估算出同步速度，因而能方便地实现无速度传感器化，又称

6、为无速度传感器直接转矩控制。 这种控制依赖于精确的电动机数学模型和对电动 机参数的自动识别（Identification, ID），通过ID运行自动确立电动机实际的定子阻抗、电动机惯量等重要参数， 然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、 定子磁链和 转子速度，并由磁链和转矩的Bang-Bang （砰-砰控制，即双位控制）控制产生PWM言号，对变频器的开关状态进行控制；DTC与脉宽调制PWM技术并用；转矩响应快，速度、转矩控制精度高。直接转矩控制（DTQ中，定子磁通和转矩被作为主要控制变量，高速数字信号处理器 与先进的电动机软件模型相结合， 使电动机的状态每秒被更新 40000 次。由

7、于电动机的状态 以及实际值和给定值的比较值被不断更新， 逆变器的每一次开关状态都是单独确定的， 这就 是说，传动可以产生最佳的开关组合，并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应， 在DTC控制中，不需要对电压、频率分别控制的PW碉制器。4.电脑控制系统采煤机上装有1台PLC，通常为组合式，即电源模块、CPU、I/O、模拟量输入模块、PTR模块。如1910采煤机采及用日本三菱 FX2N可编程序控制器（PLC）,为32点输入/32 点输出，为继电器输出方式。在采煤机身上控制采煤机上电、 急停， 控制除了牵引电动机以外的其他电动机启动/停止控制。在左右端头站、左右遥控器、及电控箱上经按钮tPLC

8、变频器；各类电磁阀t摇臂的调高、破碎机的升降、 左右牵引速度、 挡煤板的翻转； 也可以与液压支架电脑控制系统联合， 可实现液压支架的自动移动， 如神东煤矿所采用。 还可以与矿井通讯系统通讯等， 地面调度 室监控。采煤机的保护： 截割电动机恒功率自动控制、 各电动机过电流保护、 各电动机温度保护、变频器过电流及温度保护、绝缘保护、冷却水流量/压力等t PLC模拟量模块t降低牵引速度或断电保护。大屏幕液晶显示器，显示工作参数、存储及显示故障信息。二连续采煤机引进美国久益12CM15、12CM27型连续采煤机，15型结构如图2所所。图212CM15型连续采煤机1结构特点(1) 12CM15 型滚筒直

9、径1120mm，截割宽度 3300mm，截高3685mm。供电电压三相 AC1050V，总装 机功率563kW，截割电动机 2X 170 KW，泵电机40kW，装运电动机 2 X 45kW，集尘器电 动机19kW，行走电动机直流串激电动机 2X 37kW。行走速度最大 18.3m/min。塔山矿、晋城局、神东矿区、兖州局等使用最多。用途：综采面掘进巷道，神东矿区平均日进尺90m120m ;汪格维利采煤法，回采煤炭。(2) 12CM27型，供电电压 3300V，总机功率 640kW，截割滚筒直径 1367 mm ;宽度 3505 mm；最大截割高度3685 mm;输送机(带离心式装载拨盘)宽度

10、965 mm ;行走 速度最大18.3 m/s。直流牵引。2.电气系统(1) 除了直流牵引电动机以外，其他电动机的启动/停止控制都在机器上进行；(2) 在本机上用操纵开关控制各电动机的启动/停止；用操纵杆控制机器的行走、控制 截割操作等。(3 )各控制功能通过 PLC来完成。操纵开关t PLS液压调高(截割过程)；操纵开关 t plct晶闸管触发模块t履带行走。有截割反馈控制行走速度，保护截割电动机。三.刨煤机引进德国的刨煤机如图 3所示。晋化宫矿用。由电脑控制，全自动化，工作面可无人（或 有人），操纵人员可以在顺槽中（或工作面）对机器操作。液压支架完全自动控制（或人工 操纵）。图3a刨煤机图

11、3b 刨煤机四连采后配套设备1锚杆机掘进过程的顶板支护。主要引进久益和澳大利亚的4臂锚杆机和2臂锚杆机。电气系统较为简单。供电电压三相AC1050V ,液压系统较为复杂。结构如图4所示。jma-ge prarvrdea through me c-Otiriesy 凶 与 Miriingfar penorul, JiavcammefEiaJ' us« tsnlyme 理prohlbiMl- 加nmal of tM cwc lint is w> iwlctiy prctiiMed. TW mgt 楮 provided "M IF jRIF imp*M wartan

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13、rpose elsT be nequested in wniing from Joy Mning !Wa匚hinery图4久益锚杆机外形结构2.运煤车(梭车)10SC32运煤车有梭车、488电铲等。从牵引方式来分：(1) 双速交流电动机拖动，拖曳电缆供电，AC1050V, 8极/4极t减速机t车轮。(2) 488、848、818, DC128V蓄电池t直流斩波器(电脑控制，晶闸管驱动)t直流 串激电动机T减速机T车轮。(3 )2000年后引进的运煤车 10SC32为交流变频牵引。拖曳电缆供电，AC1050V , ACV t 变频器T AC电动机T减速器t车轮。10SC32梭车结构如图5所示。最

14、大载重量达 16t。图4a 10SC32梭车结构图（拖曳电缆）Tha皇 |$ provrdea through me courtesy 凶 与 Mjfung Matiurwfy tar peonal, jran-cammercral use 聞护 Any athef ui# ix,.l_ir： y ii.-rii!rrt Rrr-.jyji :/ I卜: T:t Ir r .irHy :.-U.!r :ih：r - :： jv:Jri：! ' Al © Ah f；： ：«: !-,. - I r-. ."rhcrrty tfjfrieiirnrd. inc

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16、d in wniing from Joy AAnieg Wachirwry图4b蓄电池运煤车3.给料破碎机是连续生产作业中的重要组成部分，它将运煤车（梭车）运来的煤炭装入料斗中，经过破碎将大块煤破碎到一定粒度，然后转运出去。如转运到带式输送机上。图5给料破碎机4.连续运煤系统连续输送系统是指，采用履带式行走机构，具有物料破碎功能的多单元刮板式连续输送 系统。其作用是，紧跟在连续采煤机的后面，把连续采煤机采下的煤经给料破碎机破碎、履带式刮板输送机运送到胶带输送机上。它与连续采煤机和带式输送机配套使用，它是运输、 破碎、转载、行走等功能的机电一体化运送原煤设备。实现从落煤、装煤、破煤、运煤的连 续

17、机械化作业。而其他连采机后配套设备如运煤车、梭车等为断续运输，使连采机开机率下降，不能充分发挥连采机的工作能效。连续运煤系统的应用，对煤矿短臂采煤的高产高效发挥了重要作用。以太科院研制的连运系统为例做一说明。LY2000/980-10 连续运煤系统组成及布置。LY2000/980-10型连续运煤系统由1台给料破碎机、4台行走式桥式转载机、5台跨骑式桥 式转载机，共10个单元组成，总长度为100mm第1个单元是给料破碎机，第 3、5、7、9单元是行走式桥式转载机，第2、4、6、8、10单元是跨骑式桥式转载机。每台跨骑式桥式转载机与其后面的行走式转载机之间有1台中间滑行小车，滑行小车可以在行走式桥

18、式转载机的轨道上滑行1.5m，以解决司机操作不同步所带来的问题。最后1台跨骑式桥式转载机与可以在刚性皮带机上滑行的卸料小车铰接。各单元之间采用球型滑动轴承及铰接销联接，可以水平摆动土600，垂直摆动土 7.5 °,从而满足了各单元连接可靠性和短臂开采中行走、转弯及底板起伏和爬坡的要求。这样就行成了一套可以满足连采机采煤和掘进工艺要求的连续运输系统，满足连续采煤机连采作业的随动和长距离调动的要求LY2000/980-10连运系统主要技术特征设计长度99106m总装机功率980kW供电电压1140 V输送能力2000t/h破碎能力2000t/h破碎精度200； 300mm总重266t控制/保护采用PLC系统，功能完善，性能可靠，故障率低，便于维护。图6连续运煤系统图7采煤机搬运车ZZ9900/29. 5/50(0101)支撑掩护式液压支架图8 5m液压支架图9支架搬运车 五移动变电站1国产移动变电站1）组成 联合设计：高压负何开关、干式变压器、低压馈电开关。高压侧无保护，低压馈电开关中装有：JJ30,半导体脱扣器。 第1次改进：高压真空断路器、干式变压器、低压保护箱。高压侧保护：电子综合保护器，具有过载、短路;低压保护箱装有：JJ30、热继电器作过载保护、短路保护，跳高压侧开关的闸。 第2次改进：与第1次区别是，保护装置采用单片机控制和保护，数码显示或液晶显