盧川川

(太重煤機(jī)有限公司，山西　太原　030032)

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·試驗(yàn)研究·

特厚煤層大功率大采高電牽引采煤機(jī)研制

盧川川

(太重煤機(jī)有限公司，山西太原030032)

為進(jìn)一步提高我國(guó)特厚煤層工作面資源回收率及開(kāi)采效率，太重煤機(jī)公司研發(fā)了一種適用于一次采全高7.2 m的大功率大采高采煤機(jī)。該采煤機(jī)具有采高范圍大，截割輸出扭矩高，牽引能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了該型號(hào)采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及遇到的問(wèn)題和解決方案等。

特厚煤層；大功率大采高采煤機(jī)；一次采全高；頂護(hù)板

為適應(yīng)中硬特厚煤層采煤工作面一次采全高生產(chǎn)工藝要求，減輕井下工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高資源回收率及煤礦安全性，針對(duì)我國(guó)煤機(jī)裝備制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合煤機(jī)市場(chǎng)對(duì)大型高端煤機(jī)裝備的迫切需求，研究大功率大采高采煤機(jī)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，太重煤機(jī)公司研制出了一次采全高7.2 m、裝機(jī)功率2 860 kW、生產(chǎn)能力≥4 500 t/h的大功率大采高電牽引采煤機(jī)。

1　采煤機(jī)研制

研制大功率大采高采煤機(jī)主要針對(duì)截割部、牽引部、泵站、電控部、破碎部及噴霧冷卻系統(tǒng)等采煤機(jī)部件進(jìn)行攻關(guān)。

1.1截割部

截割部是采煤機(jī)的核心部件，完成采煤機(jī)截煤和裝煤的主要功能。采煤機(jī)交變重載的工作環(huán)境對(duì)其可靠性及使用壽命影響非常大。因此，需要著重分析研究，以提高大功率雙行星機(jī)構(gòu)的承載能力和采煤機(jī)搖臂殼體的強(qiáng)度和剛度。

左右截割部傳動(dòng)系統(tǒng)由2臺(tái)1 100 kW的截割電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)兩級(jí)直齒減速、兩級(jí)行星減速，將動(dòng)力傳遞給截割滾筒，由截割滾筒完成截煤和裝煤。

1.2牽引部

牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)，分列于采煤機(jī)左右兩側(cè)，各由1臺(tái)200 kW的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，幾乎完全對(duì)稱。牽引部分為內(nèi)牽引和外牽引，內(nèi)牽引主要負(fù)責(zé)構(gòu)成采煤機(jī)機(jī)身，并包括兩條腿支撐采煤機(jī)，內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)減速；左右外牽引構(gòu)成采煤機(jī)的另外兩條腿，支撐采煤機(jī)并通過(guò)內(nèi)部的行走輪沿運(yùn)輸機(jī)銷排嚙合行走。

1.3泵站

泵站是采煤機(jī)的血脈，控制各部件的動(dòng)作，由1臺(tái)60 kW的泵站電機(jī)、液壓泵、油箱、閥組、調(diào)高油缸、擋矸油缸、破碎油缸等組成，是采煤機(jī)的液壓系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采煤機(jī)搖臂的升降、整機(jī)制動(dòng)的打開(kāi)關(guān)閉、破碎裝置的升降、擋矸裝置的調(diào)節(jié)等功能。額定工作壓力20 MPa.

1.4電控部

電控部是采煤機(jī)的大腦中樞，采煤機(jī)一切動(dòng)作指令都由其發(fā)出，控制著采煤機(jī)整個(gè)電路系統(tǒng)；通過(guò)變頻系統(tǒng)控制采煤機(jī)的行走速度；通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)采煤機(jī)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，并可以將運(yùn)行參數(shù)及故障現(xiàn)象進(jìn)行存儲(chǔ)記錄；該采煤機(jī)還可以與其他設(shè)備配合完成智能割煤。

1.5破碎部

破碎部是采煤機(jī)的輔助部分，其工作狀態(tài)正常與否，不直接影響采煤機(jī)其他部件的正常工作。其是針對(duì)厚煤層片幫大，采煤機(jī)割過(guò)后塊煤太大，不能及時(shí)通過(guò)采煤機(jī)機(jī)身由輸送機(jī)運(yùn)走的現(xiàn)象，在采煤機(jī)機(jī)身上設(shè)置的破碎裝置。根據(jù)工作面的布置情況，可以安裝于采煤機(jī)的一端。該采煤機(jī)破碎部由1臺(tái)200 kW的破碎電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一級(jí)行星減速，將動(dòng)力傳遞給破碎滾筒，完成破煤工作。

1.6噴霧冷卻系統(tǒng)

噴霧冷卻系統(tǒng)是用于冷卻采煤機(jī)各部位及噴霧降塵的。該系統(tǒng)有內(nèi)噴霧和外噴霧之分，內(nèi)噴霧一般經(jīng)左右搖臂行星頭內(nèi)腔從左右滾筒齒座上噴嘴噴出，第一時(shí)間對(duì)截齒尖冷卻的同時(shí)，撲滅大部分的粉塵；外噴霧是經(jīng)過(guò)采煤機(jī)各部件的冷卻水最后匯集到左右搖臂上的噴霧塊進(jìn)行噴出，完成采煤機(jī)部件冷卻的同時(shí)降低工作面環(huán)境中的粉塵。因此，對(duì)采煤機(jī)設(shè)備及采煤工人都至關(guān)重要。

1.7研制關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)對(duì)大功率大采高采煤機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究，重點(diǎn)解決采煤機(jī)關(guān)鍵參數(shù)匹配及整機(jī)穩(wěn)定性、大功率截割系統(tǒng)的承載能力、大采高行走機(jī)構(gòu)的牽引能力、大采高采煤機(jī)防護(hù)技術(shù)、大型殼體的鑄造工藝等技術(shù)難題，自主成功研發(fā)一次采全高7.2 m、裝機(jī)總功率2 860 kW、生產(chǎn)能力≥4 500 t/h的大功率大采高電牽引采煤機(jī)，以提高大功率大采高采煤機(jī)整機(jī)及各傳動(dòng)部件可靠性及使用壽命，實(shí)現(xiàn)大型高端煤機(jī)裝備國(guó)產(chǎn)化。

1) 創(chuàng)新了大采高大功率采煤機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了特厚煤層采煤機(jī)穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首次研發(fā)截割部用四星、五星雙行星減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)1 100 kW行星機(jī)構(gòu)的緊湊型設(shè)計(jì)和大扭矩輸出，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的承載能力；實(shí)現(xiàn)大型搖臂殼體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)，解決了采煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)。

2) 研發(fā)成功2×320 kVA大容量機(jī)載牽引變頻裝置、環(huán)繞水冷式大功率牽引變壓器箱、172 mm大節(jié)距牽引機(jī)構(gòu)，形成了大功率采煤機(jī)電牽引系統(tǒng)，提高了牽引力和可靠性。

3) 開(kāi)發(fā)了多總線融合的專用監(jiān)控系統(tǒng)和DSP專用控制器，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的快速響應(yīng)、精確控制和自診斷，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)數(shù)據(jù)可靠傳輸、快速處理。

2　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與主要技術(shù)參數(shù)

該型大功率大采高采煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)為多電機(jī)橫向布置，牽引方式為機(jī)載交流變頻調(diào)速、鏈輪銷軌式無(wú)鏈牽引。該采煤機(jī)具有采高范圍大，截割能力強(qiáng)，牽引能力高，故障率低等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具備采煤機(jī)的控制、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、故障智能診斷、故障智能預(yù)測(cè)以及快速共享工作面聯(lián)動(dòng)設(shè)備的在線數(shù)據(jù)等功能。主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1，外形見(jiàn)圖1，斷面圖見(jiàn)圖2.

表1　主要技術(shù)參數(shù)表

圖1　大功率大采高采煤機(jī)外形圖

圖2　大功率大采高采煤機(jī)斷面圖

3　存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

采煤機(jī)在工業(yè)性試驗(yàn)期間，總體運(yùn)行情況良好。但由于頂護(hù)板防護(hù)面較小出現(xiàn)了采煤機(jī)頂護(hù)板防護(hù)效果不佳的問(wèn)題，通過(guò)分析問(wèn)題，提出了有效的解決辦法。

將頂護(hù)板兩端加長(zhǎng)、前后加寬、中間封閉、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，增加扇形可伸縮保護(hù)罩，提高頂護(hù)板的防護(hù)效果。

改進(jìn)后，增加了采煤機(jī)上置油缸的防護(hù)罩，增加了采煤機(jī)搖臂與機(jī)身的可伸縮防護(hù)罩，使得采煤機(jī)的防護(hù)做到了安全有效，用戶反映良好。

4　結(jié)　語(yǔ)

2013年9月—11月，在山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)

股份有限公司王莊煤礦8101綜采工作面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一次采全高7.2 m，最高日產(chǎn)3.86萬(wàn)t，最高月產(chǎn)86.65萬(wàn)t，達(dá)到了煤礦大采高特厚煤層工作面的使用要求；采煤機(jī)機(jī)身采用三段積木式組合，連接采用高強(qiáng)度長(zhǎng)螺桿和燕尾槽楔鐵組合結(jié)構(gòu)，連接可靠，剛性好；調(diào)高油缸采用上置結(jié)構(gòu)，提高了過(guò)煤能力，適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面過(guò)煤的要求；截割部采用四星、五星雙行星減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)1 100 kW行星機(jī)構(gòu)的緊湊型設(shè)計(jì)和大扭矩輸出，提高截割系統(tǒng)的承載能力；牽引部采用的大容量(640 kVA)牽引變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，牽引力大，爬坡能力強(qiáng)；電氣系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，將高、低壓分箱布置并隔離，結(jié)構(gòu)緊湊、熱源小、故障檢修方便；實(shí)現(xiàn)了大型高端煤機(jī)裝備國(guó)產(chǎn)化，是目前我國(guó)特厚煤層一次采全高綜采工作面理想的首選機(jī)型，具有推廣應(yīng)用前景。

[1]任懷偉，王國(guó)法，李首濱，等.7 m大采高綜采智能化工作面成套裝備研制[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015(11)：116-121.

[2]張濤.年產(chǎn)千萬(wàn)噸綜采工作面成套裝備研究[J].煤炭現(xiàn)代化，2014(2)：90-92.

[3]白躍新.千萬(wàn)噸智能綜采成套裝備通過(guò)科技成果鑒定[J].中國(guó)煤炭工業(yè)，2015(8)：11.

[4]高俊光，郭生龍.智能化煤炭綜采成套裝備的研發(fā)[J].煤礦機(jī)械，2013，34(8)：6-7.

Development of High Power Large Mining Height and Electric Traction Coal Mining Machine for Extremely Thick Coal

LU Chuanchuan

In order to further improve extremely thick coal resource recovery rate and production efficiency, developed a high power large mining height coal mining machine which is suitable for full-seam mining 7.2 m. The coal mining machine has advantages such as high mining range, high cutting output torque, strong traction. In addition, main technical parameters, structural features, key techniques, issues and corresponding solutions about the high power electric haulage shearer are introduced.

Extremely thick coal seam; High power large mining height coal mining machine； Full-seam mining; Top protect board

2016-05-20

盧川川(1984—)，男，山西襄汾人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事采煤機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計(jì)工作

(E-mail)luchch@139.com

TD421

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1672-0652(2016)06-0043-03