MG160/375-WD1型采煤機的改進設(shè)計

何利寧

(中國煤炭科工集團 上海有限公司， 上海 200030)

0 引言

MG160/375-WD1型采煤機是一款適合于中厚煤層開采的窄機身無鏈電牽引采煤機,如圖1所示，自2006年推出后，已累計銷售160多臺。這款采煤機的特點是可配套SGZ630刮板機，同時具有較大的采高(最大采高可達3.2 m),具有很好的配套性能[1-4]。相對其他中厚煤層采煤機具有較高的性價比，特別適合于煤質(zhì)硬度系數(shù)f≤3的中小型煤礦。

1-左截割傳動部;2-左牽引部;3-中間控制箱;4-右牽引部;5-右截割傳動部。圖1 MG160/375-WD1采煤機整機結(jié)構(gòu)

土耳其伊姆巴特礦業(yè)集團經(jīng)過多輪實地考察和交流探討，于2017年3月，最終決定采購3臺MG160/375-WD1型采煤機。由于土耳其機電設(shè)備按歐盟標(biāo)準(zhǔn)檢驗，因此為滿足出口要求，除了要求采煤機必須通過ATEX認證外，從設(shè)備使用安全角度對采煤機遙控器、截割電機保護、頂護板、噴霧冷卻系統(tǒng)水壓和水量監(jiān)控等方面進行了設(shè)計改進。

1 采煤機遙控器的改進

井下工作面采煤機實際工作時,操作人員一般位于采煤機兩端液壓支架的安全空間內(nèi)，此位置離采煤機電控箱面板及端頭站都有一段距離。另外，大部分三機配套中采煤機老塘側(cè)有較高的刮板機電纜槽阻隔，實際采煤機工作時,手動操作電控箱或端頭站的操作按鈕有一定的危險性且不方便，通常由遙控器直接控制，所以對遙控器的安全要求很高。MG160/375-WD1型采煤機的遙控器比較成熟，但在出口技術(shù)談判中，外方提出了更嚴格的要求：

1) 要求在按下采煤機遙控器頂部紅色“停止”按鍵后，采煤機必須立刻斷電，此功能要求和拉動“急停開關(guān)”后采煤機必須斷電的功能一樣。如果按下遙控器頂部紅色“停止”按鍵后采煤機不斷電將存在極大的安全隱患，是歐盟國家煤炭安全規(guī)程不允許的。

2) 要求當(dāng)遙控器電池用盡或者遙控器由于丟失損壞而與接收器間的通訊中斷時，采煤機牽引和截割電機必須立即停止工作，但為了提高采煤效率，允許采煤機整機不斷電，同時接收機不再接收和執(zhí)行任何遙控的信號。

3) 要求左、右遙控器中只允許有一個遙控器可以控制牽引方向和加減速：采煤機向左牽引時，左遙控器為主，右遙控器為副；采煤機向右牽引時，右遙控器為主，左遙控器為副；同時要求，采煤機操作時主副遙控器將通過左右方向來自動確定主副功能。主遙控器將保留所有的操作功能，副遙控器除了無法控制牽引方向和實現(xiàn)加速功能外，保留其它功能。而目前國內(nèi)大部分采煤機左、右遙控器可以同時控制采煤機的牽引方向，左右遙控器都可以控制采煤機速度，這種控制方式存在相當(dāng)大的安全隱患。

4) 要求一直按下遙控器上“牽引減速”按鈕后，采煤機的牽引速度必須降到0 m/min，即停止。而國內(nèi)采煤機遙控器設(shè)置為當(dāng)一直按下遙控器“牽引減速”按鈕后，采煤機的最低牽引速度降為0.1 m/min，不能停機。因為國內(nèi)采煤機為電牽引無級變頻調(diào)速系統(tǒng)，速度控制依靠變頻器控制，如果將最低速度設(shè)計值設(shè)定為0時，變頻器將會停止輸出，如這種情況發(fā)生在有坡度的工作面上，很可能會發(fā)生采煤機下滑的風(fēng)險。因此，一般不能將采煤機最低速度設(shè)定為0 m/min。從根本上講，這種控制方式的適應(yīng)條件存在一定的局限性。但依據(jù)客戶要求，最終設(shè)計的遙控器按下“牽引減速”按鈕后，采煤機的牽引速度可以降到0 m/min，牽引電機停止運行。

為實現(xiàn)以上功能，研發(fā)定制的采煤機新型遙控器如圖2所示，可滿足客戶要求。

圖2 新型遙控器

2 增設(shè)機身頂護板

國內(nèi)對采高較低的中小功率采煤機，機身上均不配置頂護板，一般當(dāng)采高達到至少4 m時才要求選配頂護板[5]。MG160/375-WD1型采煤機的最大采高為3.2 m，所以國內(nèi)產(chǎn)品一般不配置頂護板。本次出口項目在前期技術(shù)交流中，客戶從安全角度明確要求必須配置頂護板。

在本出口項目的MG160/375-WD1型采煤機的機身長度方向增設(shè)了頂護板。頂護板總長5.4 m，分兩檔支護高度以滿足不同的采高狀態(tài)，第一檔支護高度為694 mm，第二檔支護高度為493 mm；頂護板全部降下來的高度為148 mm。頂護板升降由液控油缸提供動力，升降到位后采用銷子鎖定，升降油缸不再受力，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示[6]。

圖3 頂護板結(jié)構(gòu)

因為頂護板不經(jīng)常升降，首次頂護板設(shè)計時其升降油缸的供液由工作面液壓支架的備用管路提供，原理如圖4所示。由于采用機外供液，不能隨時控制頂護板升降，存在一定的安全隱患。首次驗收時，客戶提出頂護板升降油缸的油液需由采煤機自身提供的要求，即通過采煤機自身液壓系統(tǒng)控制頂護板的升降，因此在保持原有頂護板結(jié)構(gòu)組件的基礎(chǔ)上，改為采用采煤機調(diào)高液壓系統(tǒng)供液，增設(shè)液壓閥組控制頂護板油缸升降，原理如圖5所示。

圖4 機外供液控制頂護板升降液壓系統(tǒng)原理

圖5 機載調(diào)高泵控制頂護板升降液壓系統(tǒng)原理

3 增設(shè)截割電動機保護罩

由于MG160/375-WD1型采煤機搖臂是整體彎搖臂結(jié)構(gòu)，搖臂下擺角度不大，下擺時截割電動機采空側(cè)一般碰不到刮板輸送機的銷排，所以原設(shè)計對截割電動機采空側(cè)是敞開式的，如圖6。在前期技術(shù)交流中，客戶從安全角度提出必須配置護罩將截割電動機采空側(cè)端全封閉。避免大塊煤矸碰撞損壞截割電動機接線盒、進出水口及電動機本身，以保護截割電動機、備用進出水口、電動機接線盒等。新設(shè)計的保護罩如圖7所示。

圖6 截割電動機未裝保護罩

圖7 截割電動機保護罩

4 噴霧冷卻系統(tǒng)水流量和壓力實時顯示與保護

采煤機工作時，滾筒在割煤和裝煤過程中會產(chǎn)生大量煤塵，不僅降低了工作面的能見度，影響正常安全生產(chǎn)，而且對工人健康也會產(chǎn)生嚴重影響，因此必須及時降塵。同時采煤機在工作時，各主要部件(如搖臂減速箱、各電動機、電控箱等)會產(chǎn)生部分熱量，須及時進行冷卻，以保證機組的正常運行。因此必須保證有足夠的水壓與水量，以滿足降塵和冷卻的需要，煤礦相關(guān)安全規(guī)程對設(shè)備也有類似明確要求[7]。

MG160/375-WD1型采煤機噴霧冷卻系統(tǒng)主要由水閥、安全閥、節(jié)流閥、噴嘴、高壓軟管及相關(guān)連接件等組成。來自噴霧泵的壓力水由送水管經(jīng)電纜槽、拖纜裝置進入水閥。由水閥分配成五路，用于冷卻各齒輪箱、電動機和噴霧降塵等。

常規(guī)采煤機沒有冷卻水壓力和流量實時顯示以及水壓和水量的保護功能。本次出口項目，要求實時在主屏幕上顯示總水路實際壓力和流量，同時要求如果進水壓力降到1 MPa以下，牽引電動機和截割電動機將停止工作，但設(shè)備不斷電；當(dāng)壓力超過3.5 MPa時，主屏幕將收到壓力過高的提示信息，但不影響設(shè)備運行。

最終在總進水管水路進入水閥前串聯(lián)了一款從德國進口的水壓水量傳感組件，將總進水壓力和流量實時顯示到電控箱主屏幕上。水壓水量傳感組件結(jié)構(gòu)如圖8所示。

1-水壓傳感器;2-水量傳感器。圖8 水壓水量傳感器

5 結(jié)論

從使用安全角度考慮，通過完善遙控器功能、增加配置頂護板、增加截割電機保護罩、增加實時顯示冷卻水壓力和流量監(jiān)控裝置等對出口MG160/375-WD1型采煤機進行了改進設(shè)計，經(jīng)實際應(yīng)用證明，效果良好。本次對采煤機的設(shè)計改進都與安全相關(guān)，加深了對國外機電設(shè)備充分考慮操作使用安全設(shè)計理念的理解，可以為今后國產(chǎn)采煤機出口提供借鑒。