采煤机截割电机变频调速控制的探讨.pdf

2 0 0 9 年 第1 期 童 茬 斜技 采煤机截割 电机变频 调 速控制 的探 讨 桓希传， 曹广海 ， 王涛 临沂矿业集团邱集煤矿， 山东 齐河Z S n0 5 摘要该文阐述了采煤机截割电机变频调速的必要性， 从原理上分析了用变频调速控制采煤机截割电机的可行性。对存在的问题及相应对 策进行 了探讨。 关键词采煤机截割电机变频调速 中图分类号 T D 4 2 1 ． 6 文献标识码A Ab s t r a c t E l a b o r a t e d t h e c o a l mi n i n g ma c h l n e c u t t i n g e l e c t r i c a l ma c h i n e r y f r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n n e c e t y， b y t h e o r y a n a 1 y z e d h a s c u t t h e e l e c t r ic a lma c h i n e r yw h bt h ef r e q u e n c y C O K I V e ／ o n v e l o c i t ymo d u l a ti o n c o n t r o l c o a lmi n i n g玎 l a n et h ef e a s i b il i ty． Ha v e c a r r i e d O nt h e d i s o o n t ot h e e x i s t e n c e q u e s ti o n a n dt h e c o t r e s I r d i n g C o t k n t e r me a a u r e． Ke y wo r d s Co a l mi n i n g ma c h i n e ， Cu t s t h e e l e c t r i c a l ma c h i n e r y， F r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n 1 采煤机截 割电机变频调速的必要性 现有的采煤机滚筒转速为定数且转速较高， 当全 煤时采煤机可以正常工 作 ， 当工作面遇 到半煤岩 或全 岩时， 高速运转的滚筒截齿磨损严重， 特别当煤层 中含 有硫化铁 结核时更是无法使用 截齿 磨损惨 重 ， 截齿与 结核产生火花易引起煤 尘爆 炸 。 为使采煤机进一步适应于煤矿井下 多变的地 质条 件， 滚筒达到最佳割煤效果， 截割电机必须能够调速， 即工作面全煤时采煤机正常割煤， 电机可高速运转， 快 速割煤 ； 当遇到半煤岩、 硬岩或煤层中含有硫化铁结核 时 ， 可降低截割速 度 ， 以获得 较大 的截割力 矩 ， 减少 截 齿磨损 ， 避免产生 火花 。纵观 国内外 目前 的调 速方式 有 液压马达调速、 双速电机调速、 软启动方式、 直流调 速、 开关磁阻电机调速 ， 变频调速。能够同时解决启动 和宽范围元级变速运 行的 方式 主要是后两种 ， 但 用变 频器控制采煤机截割电机是最佳选择。采煤机截割电 机采用变频调速控制， 操作人员可根据工作面遇到的 地质条件随时改变电源频率达到最佳截割效果。 2 截 割电机变频调速的可行 性 变频 调速 的基本原理基于 以下公式 n6 0 ／ p 1 一s 1 由式 1 可知， 在磁极对数 p 、 转差率 s 不变情况 下， 可通过改变电源频率 来实现电机转速 17 ． 。 由电机理论， 三相异步电机每相电势的有效值与 下式有关 E l 4 ． N l 2 式中 E ． 一定子每相电势有效值， V ； ． 一 定子供电电源频率； H z ； *收稿 日期 2 0 O 8 1 l o 5 作者简介 1 9 6 1 一 ， 男， 工程师， 1 9 8 2 年毕业于山东矿业学院 机电专业， 大学学历， 现任临沂矿业集团有限公司邱集煤矿机电矿长。 Ⅳ 1 一定子绕组有效匝数； 伽 一定子磁通 ； Wb 。 由式 2 情况分析如下 频率低于供电的额定电源频率， 属于恒转矩调速。 变频器设计时 为维持 电机输 出转矩不 变 ， 必须维 持每 极气隙磁通 不变， 从式 2 可知， 就是要使 E l ／ A 常数。如忽略定子漏阻抗压降， 可以认为供给电机的 电压 u ， 与频率 按相同比例变化 ， 即 常数。 当频率较低时 ， 定子漏阻抗压降已不能忽略， 故要人为 地提高定子电压 ， 以作漏抗压降的补偿来维持 E ． ／ A 常数 。 近几年， 随着相关技术的高速发展， 变频技术几乎 应用到 调 速 控 制 的 各 个 领 域 ， 目前 额 定 电压 6 6 0 V、 1 1 4 0 V额定功率的防爆变频器在煤矿井下风机、 带式 输送 机 、 绞车 的控制系统 中已得到 广泛 的应 用 。采煤 机截 割电机 采用变频器控制 ， 具有起动电流小 ， 可实现 恒转 矩调速及节电等优点 。 3 存在 的问题及对策分析 3 ． 1 主要存在问题 1 变频器作为电力电子设备， 既要防止外界干扰 它， 又要防止它干扰外界。煤矿井下的电网电压波动 大， 变频器的供电电源受到干扰后 ， 将影响变频器的正 常运行。而变频器也是一个强电磁干扰源 ， 通过传导 和辐射的方式对其他电子电气设备产生干扰。 2 当薄煤层开采时设备检修空间狭窄。 3 当煤层 中含硫化铁结核较多或遇到硬岩时对 采煤机损坏严重。 4 当煤层中含有硫化铁结核时， 煤机滚筒旋转时 容易产生火花。 3 ． 2 对策分析 1 提高变频器质量， 选用屏蔽电缆等措施来消除 电磁 干扰。 1 0 0 东瞧差 舛技 2 0 0 9 年 第1 期 G X型主井强力胶 带快速更换技术研究与改进 李升文， 刘生， 代立坤 新汶矿业集 团协庄煤矿 ， 山东 泰安2 7 1 2 2 1 摘要协庄煤矿在更换钢丝绳强力胶带工作中， 形成了自己独特施工工艺， 其中 游动牵引技术、 低速驱动技术、 余皮带张紧技术， 融合进现 场施工中， 使该项工程变得更加安全． 操作更加简单， 施工劳动强度进一步降 低， 施工效率大幅度提高。 关键词 理论验证 技术改进 现场应用 经济效益 中图分类号 T D 5 2 8 ． 1 文献标识码B 协庄矿主井强力皮带机担负着 一5 0 m水平至地面 的原煤运输任务 ， 主井强力胶 带于 2 0 0 0年 5月 1日更 换 ， 7 年后 于 2 0 0 7年 1 0月 份又 对全 部胶 带 进行 了更 换。更换过程中对关键技术工艺进行了理论验证 ， 并 对部分施工工艺作了改进 。 1 施工概 况及皮带技术特征 该皮带全部更 换 长度 为 1 8 5 0 m ， 采 用 新胶 带在 机 头卸载处与底皮带 做头连接 ， 旧胶 带带动新 胶带环 绕 一 周到驱动间停机 ， 断旧胶带并撤除一短节 ， 然后 将剩 余 5 0 m 现场测量 新胶带 穿过卸 载部合茬硫 化 ， 形成 闭环 ， 最后从机头卸载利用游车进行连续撤除旧胶带 。 皮带机技术特征 皮带机型号 G X， 长度 8 8 3 m， 巷 道倾角 l 7 。 1 7 ， 运输量 5 0 0 t ／ h ， 运行速度 2 ． 5 m ／ s ， 电机 功率 42 0 0 k W， 减速 箱 N Z S一1 1 1 0 ， 胶带 型 号 S T 3 5 0 0 ， 带宽 1 0 0 0 ra m， 厚度 2 5 m m， 单重 4 6 ． 2 1 k g ／ m。施 工概况见图 1 。 2 关键技术工艺 的理论验证 图1 主皮带机位置示意图 2 ． 1 低速驱 动装置的选择 根据以往更换 经验 及设备 现有 状况 ， 换 带速 度定 在 5 ～1 0 r r d m i n 范围 ， 即需在 主减速箱 4 5 输入 端装配一套速度较 低 的驱 动装置 ， 以满 足胶带慢 速运 行的要求 。因此需 给减 速箱 提供一个速度为 n的输入 -1 收稿 日期 1 2 }0 8 0 81 2 作者简介 李升文 1 9 7 2一 ， 男 ， 本科学历 ， 工程 师。毕业于山东科 技大学工业自动化专业。现在新矿集团协庄矿皮带工区工作。 转速 。计算 如下 n ～l 0 0 r ／ r n i n 滚筒直径 1 ． 4 3 m。 经选择 n 6 0 ． 5 r ／ m i n ， 满足条件。 2 ． 2 皮带运行速度的确定 较高的运行速 度不利 于一些突发 事件的处 理 ， 以 及机尾人工拉紧装置的跑偏调整。但过低的速度则会 影响施工进度。胶带运行速度 的确定 Vr r Dn l i3． 1 4X 1 ． 4 3 X6 0． 5 ／ 4 56． 0 3 m／ rai n 2 ． 3 新胶带下滑力计算 2 薄煤层开采时工作面采高不得低于 1 ． 3 5 m。 3 硫化铁结核较多或是硬岩时可以采用割煤前 先放松动炮， 选用强力耐磨采煤机滚筒。此滚筒选用 U 9 5 型镐型截齿， 该截齿结构合理、 刀头加大， 具有很 强的抗冲击性能和破岩能力。滚筒的副叶片、 端盘、 齿 座等部位采用 N M 3 6 0新型耐磨材料， 从而增强采煤机 滚筒的强度、 耐磨性。 4 针对采煤机截割粉尘的产生机理， 合理采取采 煤机内外喷雾、 架前喷雾、 煤壁注水等措施， 确保煤机 在割煤过程中产生的粉尘在安全范围之内。 5 建议设置煤仓和矸石仓， 以便提高经济效益。