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1、煤矿现代采掘设备及电气控制煤矿采掘机设备的发展，一是设备故障率低、产量高，二是劳动效率高，经济效益好。综采工作面日产原煤万吨以上，个别矿井达4 万吨。如乌兰木伦矿，300 人， 06 年产 1000万吨， 11 月底完成任务；神东煤炭集团，在职职工 1 万 1 千人， 06 年产煤 1 亿 6 千万吨。从采掘工作面来看，由于煤层的赋存情况，向大采高和薄煤层方向发展。最大采高达5.5m；对 0.7m1.8m 的薄煤层采用刨煤机，工作面可无人作业；采煤机全部采用电牵引，目前世界上功率最大的采煤机总装机功率达2210kW 。从使用的掘进机来讲，一是滚筒式掘机，采掘煤巷，为矩形巷，如引进美国久益的12
2、CM15 、 27 型连续采煤机；二是圆锥滚筒式掘机，可掘半煤半岩巷，如S200，EBZ160 等掘机。从供电情况来看，大功率电牵引采煤机采用 3.3kV 电压供电。一电牵引采煤机1大功率电牵引采煤机结构特点目前世界上最在功率的电牵引采煤机总装机功率在2000kW 左右。如我国西安煤矿机械厂生产的MG750 （ 900） /1910（ 2210 ）-WD 型交流电牵引采煤机，总装机功率为2210kW ，供电电压3300V （四矿用） ；引进德国艾柯夫的SL500 交流电牵引采煤机，总装机功率1815kW ，供电电压3300V （四矿用、塔山用、其他局用）；引进美国久益的7LS6 交流电牵引采煤
3、机（神东用） ，总装机功率为1860kW ，供电电压仍为3300V 。图 1 为西安采煤机。图 1 MG750 （ 900）/1910（ 2210）-WD 采煤机（西安）共同的结构特点：多电动机驱动，电动机横向布置，由左右牵引部和电控箱三大部分组成，用高强度螺栓液压拉杠联接，无底托架。 截割电动机装于摇臂下部，齿轮传动截割煤炭。液压功能较为简单，主要用于摇臂的调高、破碎机构滚筒的调高、液压制动等。2截割电动机截割电动机卧式安装在摇臂减速箱上，电动机为空心轴，其内装有细长扭矩轴，扭矩轴两端为外花键，与电动机空心轴和摇臂齿轮箱减速箱第一轴相啮合，将动力传递给截割部。当受到较大的冲击载荷时，扭矩轴切
4、断，保护电动机，通常大于3 倍额定转矩而断裂。截割电动机水冷，H 级绝缘，耐温度180，四极。采煤机的牵引功率约为截割功率1/10。通常牵引电动机、油泵电动机也采用H 级绝缘，四级。3采煤机的牵引方式（1）直流牵引如 6LS5 为直流串激电动机牵引。总装机功率1530kW ，2 610kW截割， 70kW油泵，110kW 破碎，265kW 直流牵引电动机。机载变压器，3300V/480V ， 240kVA ，三相晶闸管整流，由HOST （电脑控制的“液压控制及晶闸管触发控制”系统）单元控制。控制三相可控桥晶闸管， 来实现牵引速度快慢的控制；控制 4 个换向晶闸管的导通，实现牵引方向的控制。直流
5、串激电动机的优缺点：A 优点：具有优良的牵引特性，适用于重载启动等；（ 2）交流电牵引牵引电动机为三相交流隔爆鼠笼异步电动机，机载动力变压器，由两台变频器驱动，一拖一。国产电牵引采煤机绝大多数采用ABB 变频器， 050Hz 为恒转矩调速， 用于截割煤炭，50Hz84Hz 为恒功率调速，用于空车调度。国产电牵引采煤机用ABB 公司 ACS800 变频器，为直接转矩控制（DTC ）方式：直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）是把转矩直接作为被控制量来控制，直接转矩控制 （ DTC），定子磁链观测器能容易估算出同步速度，因而能方便地实现无速度传感器化，又称为无速度传感器
6、直接转矩控制。这种控制依赖于精确的电动机数学模型和对电动机参数的自动识别（Identification，ID ），通过 ID 运行自动确立电动机实际的定子阻抗、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子磁链和转子速度，并由磁链和转矩的Bang-Bang（砰 - 砰控制，即双位控制）控制产生PWM信号，对变频器的开关状态进行控制；DTC 与脉宽调制PWM技术并用；转矩响应快，速度、转矩控制精度高。直接转矩控制（DTC）中，定子磁通和转矩被作为主要控制变量，高速数字信号处理器与先进的电动机软件模型相结合，使电动机的状态每秒被更新40000 次。由于电动机的状态以及实
7、际值和给定值的比较值被不断更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的，这就是说，传动可以产生最佳的开关组合，并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应，在 DTC控制中，不需要对电压、频率分别控制的PWM调制器。4电脑控制系统采煤机上装有1 台PLC ，通常为组合式，即电源模块、CPU、 I/O 、模拟量输入模块、PTR 模块。如1910 采煤机采及用日本三菱FX2N可编程序控制器（PLC ），为32 点输入/32点输出，为继电器输出方式。在采煤机身上控制采煤机上电、急停，控制除了牵引电动机以外的其他电动机启动/停止控制。在左右端头站、左右遥控器、及电控箱上经按钮PLC变频器；各类电磁阀摇臂
8、的调高、破碎机的升降、 左右牵引速度、 挡煤板的翻转； 也可以与液压支架电脑控制系统联合，可实现液压支架的自动移动， 如神东煤矿所采用。 还可以与矿井通讯系统通讯等， 地面调度室监控。采煤机的保护： 截割电动机恒功率自动控制、各电动机过电流保护、各电动机温度保护、变频器过电流及温度保护、 绝缘保护、 冷却水流量 /压力等 PLC模拟量模块降低牵引速度或断电保护。大屏幕液晶显示器，显示工作参数、存储及显示故障信息。二连续采煤机引进美国久益12CM15 、 12CM27 型连续采煤机，15 型结构如图2 所所。图 212CM15型连续采煤机1结构特点（1） 12CM15 型滚筒直径1120mm，截
9、割宽度3300mm ，截高 3685mm 。供电电压三相AC1050V ，总装机功率 563kW ，截割电动机2170 KW ，泵电机 40kW ，装运电动机245kW ，集尘器电动机 19kW ，行走电动机直流串激电动机2 37kW 。行走速度最大18.3m/min 。塔山矿、晋城局、神东矿区、兖州局等使用最多。用途：综采面掘进巷道，神东矿区平均日进尺90m120m ；汪格维利采煤法，回采煤炭。（2） 12CM27 型，供电电压3300V ，总机功率640kW ，截割滚筒直径1367 mm；宽度3505mm；最大截割高度3685速度最大18.3 m/s。直流牵引。mm；输送机（带离心式装载拨
10、盘）宽度965mm ；行走2电气系统（ 1）除了直流牵引电动机以外，其他电动机的启动/停止控制都在机器上进行；（ 2）在本机上用操纵开关控制各电动机的启动/停止；用操纵杆控制机器的行走、控制截割操作等。（ 3）各控制功能通过 PLC 来完成。操纵开关 PLC液压调高（截割过程） ；操纵开关 PLC晶闸管触发模块履带行走。有截割反馈控制行走速度，保护截割电动机。三刨煤机引进德国的刨煤机如图 3 所示。晋化宫矿用。 由电脑控制， 全自动化， 工作面可无人 （或有人），操纵人员可以在顺槽中（或工作面）对机器操作。液压支架完全自动控制（或人工操纵）。图 3a刨煤机图 3b刨煤机四连采后配套设备1锚杆机
11、掘进过程的顶板支护。主要引进久益和澳大利亚的4 臂锚杆机和较为简单。供电电压三相AC1050V ，液压系统较为复杂。结构如图2 臂锚杆机。电气系统4 所示。图 4久益锚杆机外形结构2运煤车（梭车） 10SC32 运煤车有梭车、488 电铲等。从牵引方式来分：（1）双速交流电动机拖动，拖曳电缆供电，AC1050V ，8 极 /4 极减速机车轮。（ 2） 488、848、 818， DC128V 蓄电池直流斩波器（电脑控制，晶闸管驱动）直流串激电动机减速机车轮。（ 3）2000 年后引进的运煤车 10SC32 为交流变频牵引。 拖曳电缆供电， AC1050V ，ACV 变频器 AC电动机减速器车轮
12、。10SC32 梭车结构如图5 所示。最大载重量达16t。图 4a 10SC32 梭车结构图 (拖曳电缆 )图 4b蓄电池运煤车3给料破碎机是连续生产作业中的重要组成部分，它将运煤车（梭车）运来的煤炭装入料斗中，经过破碎将大块煤破碎到一定粒度，然后转运出去。如转运到带式输送机上。图 5给料破碎机4连续运煤系统连续输送系统是指，采用履带式行走机构，具有物料破碎功能的多单元刮板式连续输送系统。 其作用是，紧跟在连续采煤机的后面，把连续采煤机采下的煤经给料破碎机破碎、履带式刮板输送机运送到胶带输送机上。它与连续采煤机和带式输送机配套使用，它是运输、破碎、转载、行走等功能的机电一体化运送原煤设备。实现
13、从落煤、装煤、破煤、运煤的连续机械化作业。 而其他连采机后配套设备如运煤车、梭车等为断续运输， 使连采机开机率下降，不能充分发挥连采机的工作能效。连续运煤系统的应用， 对煤矿短臂采煤的高产高效发挥了重要作用。以太科院研制的连运系统为例做一说明。LY2000/980-10连续运煤系统组成及布置。LY2000/980-10型连续运煤系统由 1 台给料破碎机、4 台行走式桥式转载机、5 台跨骑式桥式转载机，共10 个单元组成，总长度为100mm。第 1 个单元是给料破碎机，第3、 5、 7、 9单元是行走式桥式转载机，第2、4、 6、8、10 单元是跨骑式桥式转载机。每台跨骑式桥式转载机与其后面的行
14、走式转载机之间有1 台中间滑行小车， 滑行小车可以在行走式桥式转载机的轨道上滑行1.5m，以解决司机操作不同步所带来的问题。最后1 台跨骑式桥式转载机与可以在刚性皮带机上滑行的卸料小车铰接。00而满足了各单元连接可靠性和短臂开采中行走、转弯及底板起伏和爬坡的要求。这样就行成了一套可以满足连采机采煤和掘进工艺要求的连续运输系统，满足连续采煤机连采作业的随动和长距离调动的要求LY2000/980-10连运系统主要技术特征设计长度99106m总装机功率980kW供电电压1140V输送能力2000t/h破碎能力2000t/h破碎精度200；300mm总重266t控制 /保护采用 PLC 系统，功能完善
15、，性能可靠，故障率低，便于维护。图 6连续运煤系统图 7 采煤机搬运车图 85m 液压支架图 9支架搬运车五移动变电站1国产移动变电站1）组成联合设计：高压负何开关、干式变压器、低压馈电开关。高压侧无保护，低压馈电开关中装有：JJ30，半导体脱扣器。第 1 次改进：高压真空断路器、干式变压器、低压保护箱。高压侧保护：电子综合保护器，具有过载、短路；低压保护箱装有：JJ30 、热继电器作过载保护、短路保护，跳高压侧开关的闸。第 2 次改进：与第 1 次区别是，保护装置采用单片机控制和保护，数码显示或液晶显示。2）容量： 315、 500、 630、 800、 1000、 1250、 1600、
16、2000、 2500、3150kV A。3）额定电压比 315 、 500kVA， U1N / U 2 N = 6（ 10） kV/1.2(0.69)kV ； 1250kVA 及以下容量 ,U 1 N / U 2N = 6 （ 10） /1.2kV ； 1600kVA 容量， U 1N / U 2N = 6（ 10） /1.2（ 3.4）kV ； 2000、 2500、 3150kVA ， U 1N / U 2N = 6 （ 10） /3.4kV 。4）绝缘等级，H 级5）硅钢片，晶粒取向，导磁能力达2引进英国BRUSH 移动变电站2200 高斯。1）结构组成高压 SF6 配电装置，干式变压器
17、，低压SF6 断路2）控制系统BRUSH-1500kVA。高压 SF6 断路器， JSC300 固态保护单元，O/L 、 S/C、 E/F 保护；低压 SF6 断路器，TEL33 灵敏接地漏电保护单元 （跳高压侧跳， AC75mA，最大 AC375mA），NUGEL33接地保护（动作值AC50mA），RPS10型相敏保护（ O/L 、 S/C、 LOP断相）BRUHH-2000kVA，高低压均采用电脑控制。六 3300V 磁力起动器1引进英国B&F 公司的 3300V 磁力启动器LC33 （ 6 个驱动器）控制刮板输送机、TD33 （ 2 个驱动器）控制采煤机、CHP33（ 8 个驱动器）控制刮板机及乳化液泵站等。2国产的3300V 启动器唐山生产4 组合磁力启动器等。