煤礦電力拖動常見故障及解決方法

周保衛(wèi)

（陽煤集團機電動力部，山西 陽泉 04500）

煤礦電力拖動常見故障及解決方法

周保衛(wèi)

（陽煤集團機電動力部，山西 陽泉 04500）

針對煤礦生產(chǎn)中實際發(fā)生的電力拖動事故，經(jīng)過分析計算實例說明，總結(jié)出了其常見故障的處理方法。

串并聯(lián)；變壓器；數(shù)理計算；分析

隨著煤礦產(chǎn)量的需求提高，“采煤機械化”放在了第一位，機電設(shè)備已向高功率、大型化、自動化邁進，電力與機械設(shè)備的工況特點是否符合合理性、安全性、效益性；供電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜的額定電流、設(shè)備電機的負荷功率、電網(wǎng)電纜的長時工作載流量、生產(chǎn)所需的電機電源變流裝置（整流器、變頻器）是否考慮到實際生產(chǎn)過程所處的工作環(huán)境選擇其經(jīng)濟性、安全性的各種生產(chǎn)系統(tǒng)的電壓等級、移變?nèi)萘看笮〖白儔罕?、隔爆開關(guān)控制保護裝置等問題。電力拖動同樣需要考慮井下實際生產(chǎn)過程中由于巷道斷面狹小有限、工作面的生產(chǎn)機械的工況特點和要求，采用何種電機和何種傳動方式，是直接限矩器硬連接起動，還是通過液力耦合器經(jīng)減速器起動。迅速發(fā)展的煤炭工業(yè)將要求井下電力工作電壓愈來愈高，傳輸容量日益增大，必須考慮這些問題的妥善解決之法。

1 變壓器的串并聯(lián)

現(xiàn)對實際生產(chǎn)過程中常見的電力拖動及其計算分析方法進行簡單說明。井下供電系統(tǒng)中，一個高開串聯(lián)帶好幾個容量不等的變壓器是常有的。例如圖1，新元的310103綜采工作面的局部供電系統(tǒng)圖。

若按長時工作電流Igmax選擇高開，以串聯(lián)方式所帶移變計算其1號移變的一次側(cè)電流和2號的移變的一次側(cè)電流。電流1號移變，2號移變的容量、變壓比均不同。

1號移變的一次側(cè)電流：

圖1 局部供電系統(tǒng)串聯(lián)接法

2 號移變的一次側(cè)電流

I1≠I1*，即使1號移變的所帶電氣設(shè)備過流和2號的移變的所帶電氣設(shè)備過流，也可由磁力啟動器進行一級保護，組合開關(guān)進行二級保護，變壓器的二次頭進行三級保護，最后高開可進行四級保護。這是新元公司采煤隊310103工作面供電系統(tǒng)圖一個高開串聯(lián)帶兩個移變的情況。

并聯(lián)的接法見圖2。運裕礦地面10/6kV變電站，并聯(lián)不同容量的變壓器（變比還一樣）；二次側(cè)一并聯(lián)直接就燒掉隔爆開關(guān)柜內(nèi)的整流橋?？梢姡羰遣⒙?lián)帶幾個變壓器必須符合以下條件：一是變壓器的容量相等；二是變壓比一樣；三是二次側(cè)的接線方法一樣；四是各變壓器的阻抗電壓、阻抗角相等。

圖2 局部供電系統(tǒng)并聯(lián)接法

通過供電系統(tǒng)串并聯(lián)接法分析實例說明，在環(huán)境條件允許下一個高開帶一個移變最好；在額定電流允許下高開串聯(lián)帶幾個移變也是不夠理想；若是并聯(lián)接法就必須符合以上四點。

2 縮短起動時間和減少頂閘事故

生產(chǎn)工程中，經(jīng)常起動和制動的機械設(shè)備，其生產(chǎn)率將會直接受到拖動裝置起動和制動停車時的時間影響；再者，過長的啟動時間，將使電機的溫升過高，導(dǎo)致過流頂閘事故頻發(fā)。

例如全公司15號煤采用一次采全高新型采煤工藝的寺家莊礦15104綜采面SGZ-1000/1400型的工作溜來計算分析：15號煤的比重1.42×103 kg/m3，采煤機截割滾筒寬0.8 m，工作面煤厚5.6 m，采長240 m（以割6 m來計算）工作溜的拖動速度1.31 m/s，鏈輪直徑664 mm，每對齒輪效率η=0.95；齒輪的傳動比（i1i2）39。鏈輪的轉(zhuǎn)速nm=60v/（πD）=37.69r/min。電機轉(zhuǎn)速n=nm（i1i2）=1470r/min。負載阻力F=m·g=374 062 N。推出工作溜電機的轉(zhuǎn)矩ML=9.55FV（nη2）=3527N·m.電機的功率 PL=MLn/9.55=1000kW。

拖動系統(tǒng)從某一穩(wěn)定運行狀態(tài)變到另一穩(wěn)定運行狀態(tài)，其間經(jīng)過過渡過程。因為實際拖動系統(tǒng)存在各種慣性，例如物理質(zhì)量引起的機械慣性（上述計算的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速就是電機的機械特性）和電磁慣性。為了提高生產(chǎn)率，縮短起動和制動停機時間，可用下列方法：一是減小電動機的轉(zhuǎn)動慣量；二是增大加速或減速轉(zhuǎn)矩，利用電機的過載量；三是選擇適當?shù)膫鲃颖取?/p>

在生產(chǎn)過程中，大功率的機械設(shè)備起動后，在間隔不足20 s內(nèi)起動另一大功率的機械設(shè)備，勢必造成峰值電流頂閘事故。3 300電壓等級下，機械設(shè)備起動電流是額定電流的8～12倍，因為在短短幾秒內(nèi)起動兩大功率的機械設(shè)備，啟動電流太大常會出現(xiàn)電流峰值頂閘事故。

例如寺家莊礦15104綜采面SGZ-1000/1400型的工作溜起動后，在不到3 s的時間內(nèi)又起動了SZZD-1000/400 轉(zhuǎn)載溜直接造成電流頂閘事故，影響了全礦的采煤班產(chǎn)出煤。實際上這個問題很好解決，起動了工作溜之后，刮板輸送機司機稍微停頓些時間，再起動轉(zhuǎn)載溜就不會發(fā)生頂閘事故。選用的是天津貝殼KE3002雙速開關(guān)實現(xiàn)低速起動，高速運轉(zhuǎn)。煤礦井下生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡可能降低事故，縮短事故處理時間，確保采煤正常生產(chǎn)。以上各例是電氣設(shè)備電力拖動中經(jīng)過分析計算總結(jié)出的一些經(jīng)驗方法。

3 結(jié)束語

煤礦生產(chǎn)過程是較復(fù)雜的生產(chǎn)過程，不僅受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，還要受到工人素質(zhì)的影響、機械特性的影響；隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，采煤機械化程度的迅速提高，機電設(shè)備的單機容量和總?cè)萘侩S之增大。陽煤集團的采煤工作面一般為長臂工作面，由于推進速度要加快，要求采區(qū)走向加長，從而使電力拖動距離增大。公司井下的高壓生產(chǎn)礦井（一礦、二礦、三礦、開元、五礦、新景）為6 kV，新的生產(chǎn)礦井（新元、平舒、寺家莊）已用10 kV向井下供電。由于礦井開采產(chǎn)量提高，輔助巷道、出煤巷道增加，都需供電系統(tǒng)的支持，力爭減少電力拖動的故障，掌握正確的方法，作出正確的控制?？傊?，綜采面是煤礦生產(chǎn)的第一線，其產(chǎn)量的多少決定著公司的效益，大型機電設(shè)備的選型合理性、電力拖動的安全可靠性和技術(shù)經(jīng)濟性將會主導(dǎo)著煤礦企業(yè)的發(fā)展。

［1］王洪欣，李木，劉秉忠.機械設(shè)計原理［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

［2］賴昌干，張金程，鄒有明.礦山電工學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2005.

Abstract:The paper analyzes and calculates the electric drive accident cases happened in the real coal production and concludes the solutions for the frequent faults.

Keywords:series-parallel;transformer;mathematical calculation;analysis

編輯：劉新光

Frequent Faults and Solutions of Electric Drive in Mine

ZHOU Bao-wei

（Mechanical and Electrical Department of Yangquan Coal Group,Yangquan Shanxi,045000,China）

TD60

A

1672-5050（2010）07-0063-03

2010-04-12

周保衛(wèi)（1975—），男，山西平定人，本科，助理工程師，從事礦井管理井下機電工作。