特厚煤層大功率大采高電牽引采煤機研制

盧川川

(太重煤機有限公司，山西　太原　030032)

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·試驗研究·

特厚煤層大功率大采高電牽引采煤機研制

盧川川

(太重煤機有限公司，山西太原030032)

為進一步提高我國特厚煤層工作面資源回收率及開采效率，太重煤機公司研發(fā)了一種適用于一次采全高7.2 m的大功率大采高采煤機。該采煤機具有采高范圍大，截割輸出扭矩高，牽引能力強等優(yōu)點。本文介紹了該型號采煤機的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點、關(guān)鍵技術(shù)及遇到的問題和解決方案等。

特厚煤層；大功率大采高采煤機；一次采全高；頂護板

為適應(yīng)中硬特厚煤層采煤工作面一次采全高生產(chǎn)工藝要求，減輕井下工作人員的勞動強度，提高資源回收率及煤礦安全性，針對我國煤機裝備制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合煤機市場對大型高端煤機裝備的迫切需求，研究大功率大采高采煤機的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，太重煤機公司研制出了一次采全高7.2 m、裝機功率2 860 kW、生產(chǎn)能力≥4 500 t/h的大功率大采高電牽引采煤機。

1　采煤機研制

研制大功率大采高采煤機主要針對截割部、牽引部、泵站、電控部、破碎部及噴霧冷卻系統(tǒng)等采煤機部件進行攻關(guān)。

1.1截割部

截割部是采煤機的核心部件，完成采煤機截煤和裝煤的主要功能。采煤機交變重載的工作環(huán)境對其可靠性及使用壽命影響非常大。因此，需要著重分析研究，以提高大功率雙行星機構(gòu)的承載能力和采煤機搖臂殼體的強度和剛度。

左右截割部傳動系統(tǒng)由2臺1 100 kW的截割電機分別驅(qū)動，經(jīng)過兩級直齒減速、兩級行星減速，將動力傳遞給截割滾筒，由截割滾筒完成截煤和裝煤。

1.2牽引部

牽引部是采煤機的行走機構(gòu)，分列于采煤機左右兩側(cè)，各由1臺200 kW的牽引電機驅(qū)動，幾乎完全對稱。牽引部分為內(nèi)牽引和外牽引，內(nèi)牽引主要負責(zé)構(gòu)成采煤機機身，并包括兩條腿支撐采煤機，內(nèi)部的傳動系統(tǒng)負責(zé)減速；左右外牽引構(gòu)成采煤機的另外兩條腿，支撐采煤機并通過內(nèi)部的行走輪沿運輸機銷排嚙合行走。

1.3泵站

泵站是采煤機的血脈，控制各部件的動作，由1臺60 kW的泵站電機、液壓泵、油箱、閥組、調(diào)高油缸、擋矸油缸、破碎油缸等組成，是采煤機的液壓系統(tǒng)，負責(zé)采煤機搖臂的升降、整機制動的打開關(guān)閉、破碎裝置的升降、擋矸裝置的調(diào)節(jié)等功能。額定工作壓力20 MPa.

1.4電控部

電控部是采煤機的大腦中樞，采煤機一切動作指令都由其發(fā)出，控制著采煤機整個電路系統(tǒng)；通過變頻系統(tǒng)控制采煤機的行走速度；通過監(jiān)控系統(tǒng)檢測采煤機的整個運行狀態(tài)，并可以將運行參數(shù)及故障現(xiàn)象進行存儲記錄；該采煤機還可以與其他設(shè)備配合完成智能割煤。

1.5破碎部

破碎部是采煤機的輔助部分，其工作狀態(tài)正常與否，不直接影響采煤機其他部件的正常工作。其是針對厚煤層片幫大，采煤機割過后塊煤太大，不能及時通過采煤機機身由輸送機運走的現(xiàn)象，在采煤機機身上設(shè)置的破碎裝置。根據(jù)工作面的布置情況，可以安裝于采煤機的一端。該采煤機破碎部由1臺200 kW的破碎電機驅(qū)動，經(jīng)一級行星減速，將動力傳遞給破碎滾筒，完成破煤工作。

1.6噴霧冷卻系統(tǒng)

噴霧冷卻系統(tǒng)是用于冷卻采煤機各部位及噴霧降塵的。該系統(tǒng)有內(nèi)噴霧和外噴霧之分，內(nèi)噴霧一般經(jīng)左右搖臂行星頭內(nèi)腔從左右滾筒齒座上噴嘴噴出，第一時間對截齒尖冷卻的同時，撲滅大部分的粉塵；外噴霧是經(jīng)過采煤機各部件的冷卻水最后匯集到左右搖臂上的噴霧塊進行噴出，完成采煤機部件冷卻的同時降低工作面環(huán)境中的粉塵。因此，對采煤機設(shè)備及采煤工人都至關(guān)重要。

1.7研制關(guān)鍵技術(shù)

通過對大功率大采高采煤機關(guān)鍵技術(shù)的研究，重點解決采煤機關(guān)鍵參數(shù)匹配及整機穩(wěn)定性、大功率截割系統(tǒng)的承載能力、大采高行走機構(gòu)的牽引能力、大采高采煤機防護技術(shù)、大型殼體的鑄造工藝等技術(shù)難題，自主成功研發(fā)一次采全高7.2 m、裝機總功率2 860 kW、生產(chǎn)能力≥4 500 t/h的大功率大采高電牽引采煤機，以提高大功率大采高采煤機整機及各傳動部件可靠性及使用壽命，實現(xiàn)大型高端煤機裝備國產(chǎn)化。

1) 創(chuàng)新了大采高大功率采煤機數(shù)字化設(shè)計方法，實現(xiàn)了特厚煤層采煤機穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計，首次研發(fā)截割部用四星、五星雙行星減速機構(gòu)，實現(xiàn)1 100 kW行星機構(gòu)的緊湊型設(shè)計和大扭矩輸出，提高傳動系統(tǒng)的承載能力；實現(xiàn)大型搖臂殼體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，解決了采煤機整體結(jié)構(gòu)和傳動的關(guān)鍵技術(shù)。

2) 研發(fā)成功2×320 kVA大容量機載牽引變頻裝置、環(huán)繞水冷式大功率牽引變壓器箱、172 mm大節(jié)距牽引機構(gòu)，形成了大功率采煤機電牽引系統(tǒng)，提高了牽引力和可靠性。

3) 開發(fā)了多總線融合的專用監(jiān)控系統(tǒng)和DSP專用控制器，實現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的快速響應(yīng)、精確控制和自診斷，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，實現(xiàn)了采煤機數(shù)據(jù)可靠傳輸、快速處理。

2　結(jié)構(gòu)特點與主要技術(shù)參數(shù)

該型大功率大采高采煤機總體結(jié)構(gòu)為多電機橫向布置，牽引方式為機載交流變頻調(diào)速、鏈輪銷軌式無鏈牽引。該采煤機具有采高范圍大，截割能力強，牽引能力高，故障率低等技術(shù)優(yōu)勢，具備采煤機的控制、監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、故障智能診斷、故障智能預(yù)測以及快速共享工作面聯(lián)動設(shè)備的在線數(shù)據(jù)等功能。主要技術(shù)參數(shù)見表1，外形見圖1，斷面圖見圖2.

表1　主要技術(shù)參數(shù)表

圖1　大功率大采高采煤機外形圖

圖2　大功率大采高采煤機斷面圖

3　存在的問題及改進措施

采煤機在工業(yè)性試驗期間，總體運行情況良好。但由于頂護板防護面較小出現(xiàn)了采煤機頂護板防護效果不佳的問題，通過分析問題，提出了有效的解決辦法。

將頂護板兩端加長、前后加寬、中間封閉、結(jié)構(gòu)加強，增加扇形可伸縮保護罩，提高頂護板的防護效果。

改進后，增加了采煤機上置油缸的防護罩，增加了采煤機搖臂與機身的可伸縮防護罩，使得采煤機的防護做到了安全有效，用戶反映良好。

4　結(jié)　語

2013年9月—11月，在山西潞安環(huán)保能源開發(fā)

股份有限公司王莊煤礦8101綜采工作面進行工業(yè)性試驗，實現(xiàn)了一次采全高7.2 m，最高日產(chǎn)3.86萬t，最高月產(chǎn)86.65萬t，達到了煤礦大采高特厚煤層工作面的使用要求；采煤機機身采用三段積木式組合，連接采用高強度長螺桿和燕尾槽楔鐵組合結(jié)構(gòu)，連接可靠，剛性好；調(diào)高油缸采用上置結(jié)構(gòu)，提高了過煤能力，適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面過煤的要求；截割部采用四星、五星雙行星減速機構(gòu)，實現(xiàn)1 100 kW行星機構(gòu)的緊湊型設(shè)計和大扭矩輸出，提高截割系統(tǒng)的承載能力；牽引部采用的大容量(640 kVA)牽引變頻驅(qū)動系統(tǒng)，牽引力大，爬坡能力強；電氣系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計理念，將高、低壓分箱布置并隔離，結(jié)構(gòu)緊湊、熱源小、故障檢修方便；實現(xiàn)了大型高端煤機裝備國產(chǎn)化，是目前我國特厚煤層一次采全高綜采工作面理想的首選機型，具有推廣應(yīng)用前景。

[1]任懷偉，王國法，李首濱，等.7 m大采高綜采智能化工作面成套裝備研制[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015(11)：116-121.

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[3]白躍新.千萬噸智能綜采成套裝備通過科技成果鑒定[J].中國煤炭工業(yè)，2015(8)：11.

[4]高俊光，郭生龍.智能化煤炭綜采成套裝備的研發(fā)[J].煤礦機械，2013，34(8)：6-7.

Development of High Power Large Mining Height and Electric Traction Coal Mining Machine for Extremely Thick Coal

LU Chuanchuan

In order to further improve extremely thick coal resource recovery rate and production efficiency, developed a high power large mining height coal mining machine which is suitable for full-seam mining 7.2 m. The coal mining machine has advantages such as high mining range, high cutting output torque, strong traction. In addition, main technical parameters, structural features, key techniques, issues and corresponding solutions about the high power electric haulage shearer are introduced.

Extremely thick coal seam; High power large mining height coal mining machine； Full-seam mining; Top protect board

2016-05-20

盧川川(1984—)，男，山西襄汾人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事采煤機械設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計工作

(E-mail)luchch@139.com

TD421

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1672-0652(2016)06-0043-03