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论文题目        《 交流电牵引采煤机的应用现状及思考 》  

 

申报学科组                    学科组代码         

 

作者姓名  贺仰兴 职称  成绩优异的高级工程师 年龄 45 岁

 

工作单位（详细） 飞禽走兽老虎机：同煤集团公司煤峪口矿 职务 矿长 

 

通讯地址 飞禽走兽老虎机：大同市同煤集团公司煤峪口矿 邮编  037041

 

联系电话            13903524388                    

 

 

 

 

推荐单位     同煤集团科学技术协会                                    

 

年   月    日

 

 

      交流电牵引采煤机的应用现状及思考

贺仰兴（山西  大同  同煤集团公司  煤峪口矿  037041）

摘  要：概述了雁崖矿交流电牵引采煤机的应用情况，分析了MG300/700-WD电牵引采煤机的基本结构、应用效果、存在的不足以及变频器问题，提出了改进方法及需要注意的一些关键问题。

关键词：采煤机变频器应用

0 引言

在20世纪80年代，大同矿务局雁崖矿的综合机械化采煤都采用纵摆液压牵引采煤机，依据煤矿井下的实际工况，液压油容易脏并造成液压元件损坏，使液压牵引采煤机速度低，而在液压牵引的基础上很难制造大功率采煤机。从1995年后，随着我国国民经济的飞速发展，各行各业对煤炭需求量逐年上升，国内煤矿对牵引速度快、总装功率在500KW以上电牵引采煤机的需求量逐年增加。20世纪90年代以后国内一些大煤炭企业开始引进交流变频电牵引采煤机，如美国久益6LS、7LS；德国艾可夫生产的SL300、SL500等。针对这一情况，国内各采煤机制造厂在消化、吸收国外电牵引采煤机的基础上研究、制造了交流变频电牵引采煤机。

1  MG300/700-WD电牵引采煤机在雁崖矿的应用情况

矿井14^-3层416盘区81608工作面采高3.0m，煤质硬度f≥5.5，随着工作面的推进，煤层中含夹矸和断层，煤质硬度大，仅次于陕北神俯煤田。因此，我矿在综采设备中使用了中等功率MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机。从开始使用至今，采煤机的牵引部、摇臂没有发生质量和技术问题，设计强度能满足我矿煤质条件的生产要求，并适应与配套的运输机和液压支架工作。

当采煤机在机头、机尾斜切进刀时，由于煤质硬度大，采煤机横向摆动大，摇臂也呈不同程度的晃动。为保证正常采煤，我们将采煤机的牵引速度保持在1.5m/min~2 m/min，减轻了整个采煤机在斜切进刀时的晃动。根据实际煤层地质条件，我们发现，在工作面中间部分约45m长的煤壁，煤层顶板压力大，煤层被压松，采煤机在此段长度内运行速度为5m/min~6m/min时，牵引电机电流才能达到其额定电流76A；在机头机尾各30m长度内，煤层顶板压力大，煤层被压松，采煤机在此两段内受的阻力大，牵引速度在2m/min~3m/min时，牵引电机已经达到额定电流。为了进一步提高MG300/700-WD电牵引采煤机的生产效率，在保证安全性、可靠性的前提下，采煤机司机可根据煤层硬度的变化，适当增加或减小采煤机速度。由于煤层硬度大，采煤机在牵引过程中，煤壁对采煤机有强大的反作用力，导致变频器的电流调节随采煤机速度、负载变化而不规则变化。在采煤过程中，如遇大的阻力负载时，变频器就会过载，当负载持续过大超过变频器过载周期时，就会烧坏电力电子器件IGBT，而WCS601变频器在过载150%时的过载周期是10min，如过载周期小于10min，变频器中逆变桥IGBT的局部温度会升高很快，对IGBT造成威胁。尤其是逆变桥的同桥臂换相时，从续流二极管到晶体管换相，同桥臂存在直通短路现象，如果这时负载突然增大，容易造成同桥臂短路电流大，对IGBT造成威胁。对此情况，一方面，我们在软件上采取限流措施，保证牵引电流在正常工作时，变频器的电流输出最大到牵引电机的额定电流。另一方面，通过调节采煤机速度，允许牵引电机电流在55A附近调节，有效地延长了变频器IGBT模块的寿命。

2  MG300/700-WD电牵引采煤机的基本结构及应用中的不足

2.1基本结构

采煤机采用多电机传动、电机横向布置的总体设计，其结构简单可靠，各大部件之间只有联接关系，没有传动环节。牵引拖动采用“一拖一”的方式，采用PLC或专用计算机控制，全中文液晶显示系统，易于熟悉掌握；具有故障自诊断智能监测系统，保护齐全，查找故障方便。

变频器是电气控制系统的核心之一，采煤机采用了可靠性高、故障率低的ABB变频器。变频器带有主从应用宏，实现了两台牵引电机之间负载的均匀分配。PLC可编程控制器可靠性高，在煤质硬度大的地质条件上，抗震效果好，其对变频器的控制采用了现场总线通讯方式，利用全数字方式控制采煤机的方向、速度、停止等，提高了控制系统的可靠性，丰富了控制系统信息化的含量，为采煤机过程控制和管控一体化提供了通讯接口。

2.2存在的问题

我矿从今年6月份开始使用MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机，其交流调速变频器出现过两次IGBT模块损坏。根据模块的现场损坏情况分析其原因为：①煤矿井下潮湿、腐蚀性气体及尘埃多等容易造成IGBT模块参数漂移并损坏模块；②煤矿井下大功率设备数量多，启动频繁、停止产生尖峰高压导致同桥臂模块直通短路，烧坏IGBT模块；③根据81608工作面煤质硬度，采煤机采煤时，变频器调速时的过载周期小于变频器本身的过载周期，结温升高，参数漂移，导致IGBT模块损坏。

3  改进措施

为了使用好MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机积累使用交流变频电牵引采煤机的经验，并现场探索、改进MG300/700-WD采煤机，以完善采煤机制设计制造，我矿对采煤机制定了维修和检修计划来保证采煤机的正常运行。

3.1机械部分

（1）采煤机司机必须时刻观察摇臂、牵引部在采煤过程中是否异常声音，如有异常应立即停机检查并排除故障。

（2）每日检查液压拉杆和液压螺母是否松动。

（3）各箱体是否漏水、漏油，油位是否正确，水管、油管接头是否拧紧。

（4）水阀是否正常，销轨固定是否牢固。

（5）随时注意滚筒位置，防止采煤机滚筒割顶板。

根据一段时间的运行情况，我们认为在现有的基础上有必要对MG300/700-WD采煤机增加3000kg~5000 kg质量，以提高采煤机在割煤过程中的稳定性，延长行走箱齿轨轮等机械传动部分的寿命。

3.2电气部分

（1）不必经常打开电控箱检修，以防止潮气、腐蚀性气体和煤矿尘埃进入电控箱，造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路。

（2）采煤机在割煤时，由于煤质较硬，当阻力增大引起采煤机振动过大时，采煤机司机应降低牵引进度，减轻振动对电子元件造成的损伤，在振动冲击较大的时候，应采取措施避免采煤机振动。

（3）在增加采煤机质量的同时，应该加大牵引电机功率，以便增加采煤 机在采煤过程中机械惯性，避免煤墙阻力对变频器形成不规则变化负载，延长变频器中IGBT模块的寿命。

MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机在设计时，变频器的功率为55KW，富裕量大。采煤机电气控制系统主回路按照图1的原理进行改进设计，通过程序控制将采煤机很容易从“一拖一”牵引方式切换到“一拖二”牵引方式。如果煤层顶板压力大，当其中一台变频器损坏时，采煤机可通过“一拖二”牵引方式割煤，避免了采煤机“单牵引”方式割煤对机械行走箱等部件的磨损，同时也避免了因顶板压力大导致采煤机不牵引而造成液压支架被顶板压死的现象发生。

电气控制系统只需在原有的控制系统上增加几个电气元件：一个交流接触器、两个电流变送器和一个输出模块。主要在于升级原有的电气控制系统软件，方便地在“一拖一”、“一拖二” 、“单牵引”牵引方式之间切换。

主变频器和从变频器由牵引变压器输出的380/50HZ电源供电，经快速熔断器、进线电抗器和压敏电阻输入到三相半控桥整流成直流电压，再经电容滤波，然后由DSP（数字信号处理器）控制IGBT模块输出频率可变和电压可变的交流电压，供给牵引电动机。图1中，主变频器和从变频器在硬件上完全一样，只是根据其安装位置不同，由外部控制信号使其在应用中的作用不同。

如果采煤机的一个牵引部电动机损坏（假如左边），则中文显示器显示其故障情况。这时，把左牵引部的花键轴去掉，采煤机可以在右牵引部驱动下把采煤机牵引到安全地带检修。

总之，MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机在煤质硬度大的煤层的应用情况还有待于做进一步的检验，在过去两个月中，针对采煤机出现的机电问题结合实际已经做了技术方面的改进，取得了良好的经济效益。

 

图1采煤机电气控制系统主回路改进设计图

参考文献：

【1】闫士杰，孙金根，变频器运行过程中存在的问题及其对策。

【J】变频器世界，2002（10）：27-29.

Application  of  Electric  Haulage  Shearer

HE  Yang-xing

Abstract:The paper introducer the application of electric haulage shearer.By analyzing the basic structure,application effect,existent shortage,some improving measures are put forward.

Key words:shearer;converter;application

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