2400系列厚煤层采煤机的应用研究.pdf

1厚煤层采煤机概况 厚煤层采煤机具有采高大、 装机功率大、 截割能 力强的特点。厚煤层采煤机总体结构主要由左右滚 筒、 左右摇臂、 机身、 顶护板和大块煤破碎机等组成。 一般采用分体式直摇臂， 在机身上平面设置顶护板， 以防止片帮煤滑向采空侧。在机身输送机机尾侧设 有大块煤破碎机，以防止大块煤堵塞机身下方的过 煤通道。机身部分一般分为三段，由中间电气控制 箱、 左右牵引行走部组成， 牵引减速箱体内设有喷雾 冷却系统、 液压泵站， 机身三段之间通过销与液压拉 杆紧。当前煤炭科学总院上海研究院是我国厚煤层 大功率采煤机的开发单位， 自 2005 年后推出了截割 功率 650 kW 以上典型的厚煤层采煤机机型有 1620、 1815、 2245 和 2400 系列，当前主要是对 2400 系列采煤机进行分析研究[1]。 2400 系列采煤机主要结构特点 采用分体式摇 臂， 直摇臂主体可左右互换， 内外双重冷却， 冷却效 果好； 采用块化设计， 配套性好、 适应性范围广； 多电 机横向布置， 各机、 电控组件采用抽屉式结构， 可从 采空侧抽出， 便于安装维护； 采用大节距无链牵引机 构， 牵引力大； 配备机载破碎机， 可防止大块煤堵塞 机身的过煤通道； 采用先进的基于 DSP 处理器的网 络分布式控制技术和信息传输技术[2]。 厚煤层采煤机适用于采高范围 3.07.0 m 的厚 煤层一次采全高综合机械化工作面或煤层综合放煤 层开采工作面， 工作面倾角≤15， 煤层沿走向方向 俯仰角≤10， 煤质硬度≤5， 夹矸硬度≤10。 2厚煤层采煤机技术特征 对煤炭科学总院上海研究院生产的 2400 系列 厚煤层采煤机的技术特征进行分析。 摇臂是采煤机的重要工作部件，起传递截割功 力和承受截割反力的作用。 由于摇臂传递功率大， 且 其外形受空间限制， 受力情况十分恶劣。 摇臂壳体要 承受零部件的重力，同时要承受滚筒割煤过程中受 到的各种冲击负载。 因此， 提高壳体力学性能是大功 率厚煤层采煤机摇臂的关键技术之一。 当前 2400 系 列厚煤层采煤机采用高强度摇臂壳体、 Cr-Ni-Mo 系 低合金铸钢材料及热处理工艺，钢材具有较高的强 度和韧性，屈服强度达 550 MPa 以上，抗拉强度达 700 MPa 以上， 表面硬度 （HB） 达 200240。 摇臂传动系统在工作过程中会产生热量，一部 分是齿轮传动效率和轴承效率转化的热量，另一部 分是齿轮转动时搅拌油液产生的热量。摇臂热量过 多会导致关键零件的失效等问题，所以解决好摇臂 的热平衡问题，对于提高传动装置工作的可靠性起 着极为关键的作用。 通过对摇臂温度场分布的分析， 获得温度场分布规律， 优化冷却装置， 开发出新型冷 却装置， 应用于 2400 系列厚煤层采煤机中， 以满足 大功率摇臂高强度长时间连续运行的需要。 无链行走系统是保证采煤机沿工作面连续工作 的基础。现代采煤机普遍采用齿轮 - 销轨式无链牵 引方式。 随着装机功率、 牵引力和引速度的增大， 126 mm 节距行走系统已无法满足配重型采煤机高效生 产的需要。通过啮合仿直、 齿形和材料与工艺优化， 研制了 147 mm 节距且承载能力为 1 000 kN 以及 172 mm、 176 mm 节距且承在能力 1 500 kN 的采煤机 无链行走系统，可配套中部槽长度 1750mm 和 2050 mm 的工作面刮板输送机[3]。 2400 系列厚煤层采煤机采用先进的 TDECS 电 2400 系列厚煤层采煤机的应用研究 冯昊 （大同煤矿集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司， 山西大同037003） 摘要 分析了 2400 系列厚煤层采煤机的结构、 主要特点、 适用条件和技术特征等。 通过将 MG750/2400-GWD 型交流电牵引采煤机在同煤集团挖金湾虎龙沟煤业公司实践应用，达到了采煤最高日产 4.65 万 t，最高月产 108.22 万 t、 连续 3 个月平均月产 96.23 万 t 煤的业绩， 圆满完成项目的各项考核指标。 关键词 厚煤层采煤机MG750/2400-GWD 型 中图分类号 TD421.6文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 05-0167-02 收稿日期 2020-03-10 作者简介 冯昊 （1987） ， 男， 毕业于山西大同大学采矿工程 专业， 助理工程师。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.05.071 总第 205 期 2020 年第5 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 205 No.5， 2020 实践与应用 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 气控制系统，能满足煤炭开采对采煤机先进可靠控 制技术的需求， 其特点主要有 1） 采用网络分布式拉制结构， 以高可靠、 高性能 CAN 控制总线技术为骨架， 且有高度灵品的可扩属 性， 中等粒度模块化设计， 易于维护。 2） 控制模块核心采用先进的 ARMDSP 处理 器， 集成度极高。 各 CPU 每秒可处理超过 7 000 万条 指令， 运行速度快， 与常规基于 PLC 或工控机构的 系统相比， 各项保护与操作反应灵敏， 处理能力强， 可在不改动硬件的情况下，增加更多的控制与系统 故障诊断功能。 3） 恒功率自动控制。动力监测与保护模块将两 截割电机的当前负荷状态通过 CAN 通道实时传送 到主控制器， 由主控制器根据当前系统状态， 执行恒 功率自动调节[4]。 4）自行开发的采煤机操作控制软件高效稳定， 智能化、 自动化程度高， 对关键操作提供多重故障识 别和保护， 安全性高。 5） 系统拓展性强， 除先进的顺槽通信双向无线 电遥控选购件外， 系统还提供诸如远程操作控制、 带 端头工艺自动循环的记忆截割以及扩展工况监测系 统等丰富的功能选购件， 具备远程控制、 记忆截割等 功能。 6） 可选配带 OLED 中文实时监视功能的高级无 线电遥控系统， 通过该手持式双向无级电遥控系统， 操作司机可随时方便地了解采煤机当前运转情况。 7） 可配备的采煤机到顺槽全双工控制通信系统 选购件，采用高抗干机 TSK 调制与 PLL 解调技术， 在无需单独通信线的条件下，使得采煤机到顺槽数 据传输速度超过同类进口采煤机 3 倍，可靠性也大 幅提升。 采煤机机身除安装有牵引传动系统、电气控制 系统、 液压泵站、 供水系统外， 还连接摇臂， 起支撑、 承受机器重力， 截割和牵引反力的作用。 为便于安装 运输， 采煤机机身通常采用分体式结构， 分为左牵引 箱、 中间电气控制箱和右牵引箱三个部分。 机身各部 分之间的连接可靠与否关系到采煤机的工作可靠 性， 针对机身各段之间易出现连接件松动、 断裂等问 题， 除采用圆柱销定位外， 还开发了 M64/M72 液压 螺母、 高强度拉杆， 通过液压螺母将拉杆拉紧， 以紧 固机身， 机身的紧固力可达到外负载的 5 倍以上， 连 接可靠。 由于长拉杆产生较大的弹性变形量， 也可有 效防止松动。 3应用实例分析 2400 系列厚煤层大功率采煤机分别在同煤集 团、 伊泰集团、 神华集团、 充矿集团、 淮南矿业、 安徽 恒源煤电、 淮北矿业集团、 内蒙古汇能集团、 陕西神 木汇森集团、 鄂尔多斯东辰煤炭有限公词、 鄂尔多斯 昊华精煤有限公司等矿使用。 2018 年， MG750/2400-GWD 型交流电牵引采煤 机配套 ZY8600/24/50D 中部支架、 SGZ100/3700 型 工作面输送机在同煤集团挖金湾虎龙沟煤业公司使 用， 工作面平均开采高度 4.7 m， 长度 300 m， 煤层倾 角 13， 采用走向长壁后退式采煤法， 取得最高 日产 4.65 万 t， 最高月产 108.22 万 t、 连续 3 个月平 均月产 96.23 万 t 的业绩。MG750/2400-GWD 型交 流电牵引采煤机用于厚煤层开采项目取得了成功， 圆满完成项目的各项考核指标。 参考文献 [1]丁永成.采煤机摇臂升降液压系统仿真分析及优化[J].煤炭工 程， 2018， 50 （2） 145-147. [2]范忠明， 钱沛云.新型 CrNiMo 系调质钢大功率电牵引采煤机 摇臂壳体的制造工艺研究[J].热加工工艺， 2017， 46 （13） 134-137. [3]肖群娥.滚筒式露天采煤机智能化控制系统设计[D].石家庄 河 北科技大学， 2013. [4]葛红兵， 徐卫鹏， 杨雪梅.750kW 摇臂热平衡实验分析[J].煤矿 机械， 2010， 31 （10） 39-40. （编辑 王瑾） Application Research of Coal Mine Thick Coal Seam Shearer Feng Hao （Datong Coal Mining Group Wajinwan Hulonggou Coal Industry Co., Ltd., Datong Shanxi 037003） Abstract The structure, main characteristics, applicable conditions and technical characteristics of the current applicationinthickcoalseamshearerinChinaareanalyzed.Throughthepracticalapplicationofthe MG750/2400-GWD AC traction shearer in Tongmei Group Dig Jinwan Hulonggou Coal Industry Company, the highest daily production of 46500 t, the highest monthly production of 1.0822 million t, three consecutive months of average monthly production of 962300 t, successfully completed the project assessment indicators. Key words thick coal seam; shearer; MG750/2400-GWD type 168