電牽引采煤機(jī)的應(yīng)用研究

【摘 要】煤礦機(jī)電一體化技術(shù)能大幅度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約大量能源和材料消耗，電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。本文從實(shí)際出發(fā)，首先介紹了電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后闡述了電牽引采煤機(jī)在煤礦生產(chǎn)應(yīng)用常見的問題，最后對變頻器的選擇問題進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】電牽引采煤機(jī);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);應(yīng)用;變頻器

1．電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電牽引采煤機(jī)就是采用電機(jī)形式直接牽引采煤機(jī)行走機(jī)構(gòu)的綜合控制裝置。當(dāng)前，煤礦對高產(chǎn)高效的要求越來越高，煤礦采煤機(jī)的技術(shù)的發(fā)展日新月異，采煤機(jī)裝機(jī)功率越來越大，其控制系統(tǒng)也越來越完善。電牽引采煤機(jī)主要分為:直流電機(jī)電牽引、變頻調(diào)速(感應(yīng)電動(dòng)機(jī))電牽引、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一電磁滑差離合器電牽引和開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速電牽引四種方式。

1.1牽引特性良好

電牽引機(jī)能夠在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力。讓采煤機(jī)克服阻力移動(dòng)，同時(shí)，電牽引機(jī)在采煤機(jī)下滑時(shí)，可以進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，產(chǎn)生電能想電網(wǎng)反饋。通過人工設(shè)置，采煤機(jī)通過電牽引機(jī)可以在任何條件下按著需求的的速度運(yùn)行。

1.2適用于大傾角煤層

在牽引電動(dòng)機(jī)的軸端裝有制動(dòng)器，防止采煤機(jī)在停機(jī)時(shí)下滑。制動(dòng)器的的設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩通常是電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩近2倍．這樣電牽引采煤機(jī)在不需要其它防滑裝置的情況下。能夠在40度到50度的傾角煤層采煤。

1.3使用壽命長而且運(yùn)行可靠

電牽引機(jī)與液壓牽引機(jī)有很大區(qū)別，電牽引機(jī)除了電動(dòng)機(jī)的電刷與髓流子有說磨損，其它元件均基本上不磨損，所以，電牽引機(jī)故障發(fā)生率很低，維修工作量很小。且工作可靠，使用壽命長。

1.4反應(yīng)靈敏，結(jié)構(gòu)簡單

電牽引機(jī)的電控系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，能夠防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。同時(shí)電牽引機(jī)的相對結(jié)構(gòu)簡單，電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)很簡單，尺寸小而重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，因此反映靈敏，效率高。

2．電牽引采煤機(jī)在煤礦生產(chǎn)應(yīng)用中常見問題分析

電牽引采煤機(jī)在應(yīng)用中有直流牽引與交流牽引、變頻器的機(jī)載與非機(jī)載、變頻器的選擇幾個(gè)常見問題，如直流牽引與交流牽引、變頻器的機(jī)載與非機(jī)載、變頻器的選擇等。下面逐一對其對分析。

2.1直流牽引與交流牽引分析

電牽引機(jī)的牽引在其發(fā)展過程中，運(yùn)用直流調(diào)速方式一直相關(guān)專家與技術(shù)人員研究的問題，當(dāng)前，美國等國家電牽引采煤機(jī)通常采用直流涮速方式，日本采用的交流調(diào)速方式，英國、德國等先有直流電牽引，后有交流電牽引。直流牽引與交流牽引雖然都可以用于采煤機(jī)，但兩種方式的可靠性與先進(jìn)性差別很大。

直流電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積龐大，防爆直流電機(jī)是直流牽引中最薄弱的環(huán)節(jié)，其電機(jī)的碳刷與整流子片接觸摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，磨損的粉末也難以清除。因此，電機(jī)所用的碳刷的壽命不長，而且可靠性相對較差。同時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)在井下難以維修。

交流電牽引通常都是采用的交流鼠籠式電機(jī)，其防爆結(jié)構(gòu)相對簡單，體積較小，使用壽命長，在井下也容易維修。但在驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)的涮速裝置上有明顯的缺陷。

近幾年來，電力與電子技術(shù)飛速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也不斷邁向新臺階，成熟性與可靠性也越來越好，直流電牽引受制于直流電機(jī)尺寸，功率難以加大，因此，交流牽引采煤機(jī)的發(fā)展前景越來越廣闊。逐步向大功率、高參數(shù)、高可靠性。

2.2變頻調(diào)速裝置的安裝方式

目前，國際上采煤機(jī)的變頻調(diào)速裝置的安裝方式通常分為兩種：即非機(jī)載系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)。

非機(jī)載系統(tǒng)將頻器和變壓器從采煤機(jī)上分離，安裝在礦井中工作面的巷道里，用一根特殊的牽引電纜與采煤機(jī)連接起來。非機(jī)載系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，一是由于變頻器、變壓器與機(jī)器是分離的，采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)較小，機(jī)身的兩滑靴間的距離較短，很適于工作面起伏、彎曲的煤層；二是能夠提高較大的變頻器的變壓器的工作可靠性；三是由于變頻器、變壓器作為獨(dú)立的部件置于工作面的巷道內(nèi)，不但能夠防止因采煤機(jī)工作的振動(dòng)對變頻器的造成的影響，而且能避免采煤機(jī)上其他機(jī)器對其的信號干擾，同時(shí)，方便對其維護(hù)與檢修，容易對其冷卻，工作大大可靠性；四是采煤機(jī)在薄煤層采煤時(shí)，要求機(jī)身薄。長度短，非機(jī)載系統(tǒng)裝置的變頻器和變壓器放在機(jī)外，有利于縮小薄煤層采煤機(jī)的外形尺寸。但非機(jī)載系統(tǒng)也有其缺點(diǎn)，一是連接變頻器與牽引電機(jī)的牽引電纜在采煤機(jī)工作過程中容易產(chǎn)生彎曲疲勞損壞，產(chǎn)生短路接地或斷路現(xiàn)象，影響采煤機(jī)電控系統(tǒng)和變頻器工作的可靠性。二是由于牽引電纜很長，變頻器輸出到電動(dòng)機(jī)輸入的電壓降較大，尤其在低頻時(shí)由于輸出電壓低，電壓降所占比例更大，10Hz以下達(dá)不到恒扭矩的性能指標(biāo)。

機(jī)載系統(tǒng)就是將變頻器和變壓器全部安裝在采煤機(jī)，機(jī)載系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是消除了易出故障的牽引電纜，傳輸效率高，低頻特性好，電纜不易損壞，能充分發(fā)揮變頻器的電氣性能。同時(shí)，變頻器顯示屏也置于機(jī)身上，便于司機(jī)隨時(shí)觀察。其缺點(diǎn)是不能做到防振與冷卻，受信號干擾程度大。

3．電牽引機(jī)的變頻器的選擇

3.1變頻器容量選擇

煤礦的采煤機(jī)在井下采煤時(shí)，工作面的環(huán)境十分惡劣，譬如工作面輸送機(jī)很彎曲、煤矸石產(chǎn)生擠壓等情況很容易導(dǎo)致采煤機(jī)發(fā)生滑靴的蹩卡現(xiàn)象，過載產(chǎn)生的大電流對變頻器沖擊很大，會(huì)損壞大功率電氣或電子元件，因此．電牽引機(jī)在變頻器的容量選擇上必須要大，通常煤機(jī)用變頻器的功率是牽引電機(jī)額定功率的1．5倍以上。

3.2變頻器的電壓調(diào)節(jié)問題

煤礦井下供電質(zhì)相對較低，而且電壓波動(dòng)范圍也較大，所以在選擇變頻器時(shí)，要選擇允

許供電電壓波動(dòng)較大的變頻器，保證變頻器在輸入電壓波動(dòng)大時(shí)，其輸出電壓的穩(wěn)定。

3.3變頻器的壓降補(bǔ)償問題

在采煤機(jī)的非機(jī)載系統(tǒng)中，長達(dá)300米左右的牽引電纜會(huì)產(chǎn)生較大的壓降，導(dǎo)致變頻器在低頻工作時(shí)，電機(jī)輸出扭矩發(fā)生下降現(xiàn)象，造成采煤機(jī)不能行走，同時(shí)變頻器在高頻工作時(shí)，啟動(dòng)電流沖擊較大，很容易損壞電器元件，所以，在變頻器的選擇上，要有變頻器要有低頻電壓提升性能，調(diào)節(jié)范圍要廣。

3.4變頻器的過載能力和電流限制

變頻器的選擇除了選擇容量大外，采煤機(jī)在過負(fù)荷時(shí)，變頻器本身也要有較高的過載能力，要有承受過電流的一定時(shí)間。

結(jié)束語

電牽引采煤機(jī)是目前煤礦行業(yè)普遍使用的設(shè)備之一，其不僅降低了煤礦開采人員的工作難度，也提升了整個(gè)生產(chǎn)流水線的運(yùn)行效率。隨著煤礦綜采技術(shù)的發(fā)展，煤礦對大功率電牽引采煤機(jī)的需求也越來越大，因此，對電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用中的問題應(yīng)該不斷進(jìn)行研究，更好的促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。

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