高 翔，廉自生

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.太重煤機有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

我國作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤礦的高產(chǎn)高效化是煤炭行業(yè)發(fā)展的必由之路。采煤機作為煤礦生產(chǎn)最為重要的設備之一，其發(fā)展程度直接影響著煤礦的產(chǎn)量及效率，決定著煤礦高產(chǎn)高效化的進程。另外，開采技術的提高，包括采煤設備、采煤工藝以及社會整個工業(yè)技術水平的提高，也影響著煤礦高產(chǎn)高效化的進程。在我國煤礦中，薄煤層的儲量占可采儲量比例較大，為保證煤炭工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，薄煤層的開采是各礦山企業(yè)急需解決的問題。本文重點介紹自行開發(fā)的一種薄煤層采煤機電器控制系統(tǒng)。

1 薄煤層采煤機電器控制系統(tǒng)的基本組成

本文研究的薄煤層采煤機為完全機載交流低壓變頻調(diào)速、鏈輪銷軌式無鏈牽引，電源電壓為1 140V，單電纜供電，以計算機操作、控制并能中文顯示運行狀態(tài)、功能動作及故障檢測。該機型整機采用橋式布置、無底托架積木式組合結構，能在不抬高機面高度的前提下增加裝機功率。由于采用機載交流變頻結構設計，實現(xiàn)了高傳動效率的一拖二牽引無級變速。采煤機各種操縱開關、控制按鈕、顯示裝置均在采空側，既可手動操作，也可離機無線電遙控。主控系統(tǒng)采用模塊化結構，便于分散布置，能就近采集信息及執(zhí)行控制任務。該交流電牽引采煤機電控系統(tǒng)是由3個獨立的防爆箱體組成，型號分別為 KXJ-420／1140、KXBT-420／1140BP和 KXJ-0.132／24。KXJ-420／1140為采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱（以下簡稱高壓箱）。KXBT-420／1140BP為采煤機用隔爆型電控箱（以下簡稱變頻箱）。KXJ-0.132／24為采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱（以下簡稱控制箱）。

采煤機電器控制系統(tǒng)采用了可編程控制器（PLC）、變頻調(diào)速技術，使采煤機控制、操作可靠方便，行走實現(xiàn)無級調(diào)速。整臺采煤機的機械動力由兩臺180kW、1 140V截割電機和兩臺30kW、380V的牽引電機提供，從而實現(xiàn)采煤機截割電機的控制和保護、牽引電機的調(diào)速控制和保護、隔爆電磁閥和制動電磁閥的控制，并具有中文顯示、運行參數(shù)及故障信息的記憶等功能。

2 薄煤層采煤機電器控制系統(tǒng)的設計重點

2.1 采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱（高壓箱）

采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱KXJ-420／1140是MG180／420-BWD型交流電牽引采煤機電控系統(tǒng)的高壓部分，將入線主電纜通過前端的喇叭嘴接入，接入后通過主隔離開關，該隔離開關控制整臺采煤機的開關機，通過隔離開關后一路接入真空接觸器，由兩個真空接觸器分別控制兩臺截割電機的啟停，另一路通過喇叭嘴接入變頻箱。采煤機整機的操作按鈕也布置在本電控箱上。采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱布置于采煤機整機的中部靠采空側位置，便于接線和操作。高壓箱結構簡圖如圖1所示。

2.2 采煤機用隔爆型電控箱（變頻箱）

采煤機用隔爆型電控箱KXBT-420／1140BP是交流電牽引采煤機電控系統(tǒng)的第二部分，布置在采煤機牽引傳動箱體的中部，裝載著該采煤機的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，本機采用目前已使用成熟的低壓變頻調(diào)速技術。首先將供電的1 140V交流電通過變壓器變?yōu)?80V交流電，進入變頻器模塊，通過喇叭嘴接入牽引電機，最終實現(xiàn)變頻調(diào)速。變頻調(diào)速系統(tǒng)由一套濾波組件、一臺變壓器、一臺變頻器和兩臺牽引電機組成，采用一拖二驅動方式，分別控制左、右牽引電機執(zhí)行無級調(diào)速。變頻器采用CAN總線方式控制，當工作面傾角不大于15°時采用一拖二，二象限變頻器；當工作面傾角不大于35°時采用一拖二，四象限變頻器。變頻箱的工作原理是：按鈕信號送入PLC可編程控制器進行程序處理，通過接線腔送給變頻器，變頻器根據(jù)給定控制信號進行正轉、反轉、增速、減速、停止。本電控箱體采用鋼板焊接結構，具有隔開的接線腔、隔爆腔。底板加工有冷卻水道，通有流動的冷卻水對變壓器及變頻器進行冷卻。變頻箱結構簡圖如圖2所示。

圖1 高壓箱結構簡圖

圖2 變頻箱結構簡圖

2.3 采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱（控制箱）

采煤機用隔爆兼本質安全型電控箱KXJ-0.132／24是MG180／420-BWD型交流電牽引采煤機電控系統(tǒng)的控制部分，它位于采煤機電控箱體的右側，主要裝載著該采煤機的控制中心、遙控接收模塊及顯示器，并完成采煤機的低壓小功率電器件的分線連接。

主控器采用DC 24V供電，是整個總線控制系統(tǒng)的主機，用來啟動和協(xié)調(diào)各從機模塊、顯示器、變頻器工作，是整個控制系統(tǒng)的核心。

本采煤機采用7英寸超大顯示屏，可清晰地顯示整機的電流和電壓、各電機的溫度及工作狀態(tài)、各電器元件的各種參數(shù)等信息，還可顯示整機的故障信息，方便維修?？刂葡浣Y構簡圖如圖3所示。

圖3 控制箱結構簡圖

3 結束語

本采煤機采用分箱布置，根據(jù)總體方案設計思路同時結合電器系統(tǒng)自身特點，將所用電器元件根據(jù)功能區(qū)分，就近布置在同一箱內(nèi)，通過合理的設計，減少了箱體之間的連線，簡化了結構。該電控系統(tǒng)中的3個箱體均為鋼板焊接結構，都具有隔開的接線腔、隔爆腔，接線時只需打開接線腔上的蓋板，維修時只需打開隔爆腔上的蓋板，減少了檢修的勞動強度。

［1］ 王朝陽.薄煤層綜合機械化開采及其液壓支架設計研究［D］.鄭州：鄭州大學，2006：5-13.

［2］ 辛永剛，崔麗娟，劉軍美.薄煤層綜合機械化開采設備的研究［J］.企業(yè)導報，2009（1）：72-73.

［3］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.