吳廣平 謝國正

摘要：對煤礦井下智能化工作面實施遠(yuǎn)程供電技術(shù)是保證智能化工作面高效穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。從工作面系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計，對供電進(jìn)行分析，給出煤礦智能化工作面遠(yuǎn)程供電配套技術(shù)方案，有效保障智能化開采有效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：煤礦、智能化工作面、遠(yuǎn)程供電、技術(shù)

引言

在煤礦企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展中，智能化技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。通過提高煤礦開采裝備的自動化和智能化水平，實現(xiàn)少人化、安全化、高效化、經(jīng)濟(jì)化的生產(chǎn)運(yùn)營目標(biāo)。對智能化工作面遠(yuǎn)程供電供技術(shù)進(jìn)行研究十分必要。

1自動化工作面供電系統(tǒng)現(xiàn)狀

自動化工作面的設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備列車長，人工作業(yè)率高，影響開采效率。隨著煤礦生產(chǎn)能力提高，設(shè)備功率在增大，巷道底板的壓力增大，容易引起巷道底板破壞和巷道變形，降低采煤工作面生產(chǎn)安全性。節(jié)能變頻設(shè)備的應(yīng)用中會產(chǎn)生變頻諧波，對通信設(shè)備、控制設(shè)備造成信號干擾，設(shè)備密集的時候更加明顯，存在安全隱患。功率大的設(shè)備體積較大，加上設(shè)備數(shù)量多，導(dǎo)致巷道通風(fēng)阻力增大。設(shè)備體積大需要增加巷道截面，增加了施工成本。而且，在煤礦開采中，供電設(shè)備和工作面推進(jìn)配合度弱，影響開采效率。

2智能化工作面遠(yuǎn)程供電配套原則

一是考慮重載運(yùn)行工況，供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的實際電壓損失應(yīng)小于工作面設(shè)備電壓偏差允許值。通過對遠(yuǎn)程供電電壓進(jìn)行合理設(shè)計，對移動變壓器、電纜進(jìn)行合理選型，滿足電動機(jī)電壓要求。

二是遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)應(yīng)考慮到成本經(jīng)濟(jì)性。盡量減少設(shè)備數(shù)量、電纜數(shù)量和電纜直徑，電壓采用變頻供電方式，提高功率系數(shù)，降低運(yùn)行成本。

三是選擇合理的管路設(shè)備，對泵站的輸出壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，滿足支架大流量以及移架、拉架需求。對遠(yuǎn)程供液壓力損失進(jìn)行考量，滿足液壓支架最小供液壓力要求。

3智能化工作面遠(yuǎn)程供電配套設(shè)計

工作面設(shè)備數(shù)量多，通過變頻器和組合開關(guān)進(jìn)行配電。就近供液時，采用就近供電方式，減少巷道電纜數(shù)量。

對工作面設(shè)備進(jìn)行供電電壓設(shè)計，確保設(shè)備啟動電壓損失和正常運(yùn)行電壓損失滿足運(yùn)行需求。

對工業(yè)流量、液壓損失進(jìn)行計算，保證壓降達(dá)到支架端最小壓力，合理選擇管徑，滿足大流量和快速移架要求。

4智能化工作面遠(yuǎn)程供電設(shè)計與應(yīng)用

4.1采煤機(jī)供電線路電壓損失校驗

4.1.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時工作電流，干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線長時負(fù)荷電流，支線電纜MCPT-1.9/3.3?3×70+1×35+7×4，長度約400米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.56，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

采煤機(jī)線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

4.1.2起動時電壓損失校驗

根據(jù)工作面設(shè)備逆煤流起動的順序，順槽膠帶輸送機(jī)→破碎機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→工作面刮板機(jī)→采煤機(jī)。因此，采煤機(jī)起動時線路電壓損失包括其它正常運(yùn)行時的電壓損失和采煤機(jī)起動瞬間6～8倍額定電流下的電壓損失。

采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)各設(shè)備額定電流（或長時負(fù)荷電流）如下：

采煤機(jī)P=925kW、Ue=3300V、Ia=123A;

刮板輸送機(jī)P=525/263kW、Ue=3300V、Ie=115/80A;

轉(zhuǎn)載機(jī)P=250/125kW、Ue=3300V、Ie=54/37A;

破碎機(jī)P=200kW、Ue=3300V、Ie=50A;

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線電纜MCPT-1.9/3.3?3×70+1×35+7×4，長度約400米。查“電流矩表”知，該電纜在起動瞬間K=0.32。因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

采煤機(jī)線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

4.2轉(zhuǎn)載機(jī)供電線路電壓損失校驗

4.2.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時工作電流，干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

轉(zhuǎn)載機(jī)P=250/125kW、Ue=3300V、Ie=54/37A。支線高速電纜MCP-1.9/3.3?3×35+1×16+4×4，長度約120米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=1，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

轉(zhuǎn)載機(jī)供電線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

明顯：正常運(yùn)行時電壓損失滿足要求。

4.2.2起動時電壓損失校驗

工作面設(shè)備逆煤流起動的順序，順槽膠帶輸送機(jī)→破碎機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→工作面刮板機(jī)。轉(zhuǎn)載機(jī)選用的是雙速電機(jī)，高低速額定電流為54/37，低速起動瞬間電流為額定電流的6～8，在此計算中取6倍。

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線低速電纜MCP-1.9/3.3?3×35+1×16+4×4，長度約120米。查“電流矩表”知，該電纜在起動瞬間K=0.52，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

轉(zhuǎn)載機(jī)供電線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

4.3 破碎機(jī)供電線路電壓損失校驗

4.3.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時工作電流，干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

破碎機(jī)P=200kW、Ue=3300V、Ie=50A。支線電纜MCP-1.9/3.3?3×35+1×16+4×4，長度約120米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=1，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

破碎機(jī)供電線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

5.3.2起動時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線電纜MCP-1.9/3.3?3×35+1×16+4×4，長度約120米。查“電流矩表”知，該電纜在起動瞬間K=0.52，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

破碎機(jī)供電線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

4.4刮板運(yùn)輸機(jī)供電線路電壓損失校驗

該組供電網(wǎng)絡(luò)中，刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)機(jī)尾電機(jī)供電距離最遠(yuǎn)，當(dāng)電動機(jī)起動時在電纜中有較大電壓損失，因此該電網(wǎng)中只需校驗刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)機(jī)尾電機(jī)的起動電壓是否滿足要求即可。

4.4.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時工作電流，干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線高速電纜MCP-1.9/3.3?3×50+1×25+4×4，長度約400米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.75，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)供電線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

4.4.2起動時電壓損失校驗

按最大可能出現(xiàn)的負(fù)荷計算，此時刮板輸送機(jī)機(jī)頭電機(jī)已起動完成。

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線選擇1根MYPT-1.9/3.3?3×95+3×50/3型電纜，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線低速電纜MCP-1.9/3.3?3×35+1×16+4×4，長度約400米。查“電流矩表”知，該電纜在起動瞬間K=0.52，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

刮板輸送機(jī)機(jī)尾電機(jī)供電線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

4.5乳化液泵站電機(jī)供電線路電壓損失校驗

4.5.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時負(fù)荷電流，干線選擇2根MYP-0.66/1.14?3×95+1×25型電纜，每根長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線長時負(fù)荷電流，支線電纜MCP-0.66/1.14?3×70+1×16+4×4，長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.56，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

乳化液泵電機(jī)供電線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

4.5.2起動時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線選擇2根MYP-0.66/1.14?3×95+1×25型電纜，每根長度約30米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

支線電纜MCP-0.66/1.14?3×70+1×16+4×4，長度約30米。查“電流矩表”知，起動瞬間K=0.32，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

乳化液泵電機(jī)供電線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

明顯：乳化液泵電機(jī)起動時線路總的電壓降滿足要求。

4.6噴霧泵站電機(jī)供電線路電壓損失校驗

噴霧泵站電機(jī)供電線路與乳化液泵站電機(jī)供電線路相同，且噴霧泵站電機(jī)功率小于乳化液泵站電機(jī)功率，在此不再重復(fù)校驗。

4.7膠帶輸送機(jī)電機(jī)供電線路電壓損失校驗

4.7.1正常運(yùn)行時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算

② 干線電壓損失計算

干線長時負(fù)荷電流，干線選擇2根MYP-0.66/1.14?3×95+1×25型電纜，每根長度約20米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算

皮帶機(jī)電機(jī)P=315kW、Ue=1140V、Ie=195A。支線電纜MCP-0.66/1.14?3×95+1×25+4×4，長度約20米。查“電流矩表”知，該電纜在正常工作時K=0.42，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

帶式輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)供電線路正常運(yùn)行時總的電壓損失計算如下：

明顯：，正常運(yùn)行時電壓損失滿足要求。

4.7.2起動時電壓損失校驗

① 移動變電站電壓損失計算：

② 干線電壓損失計算：

2根干線電纜MYP-0.66/1.14?3×95+1×25，每根長度約20米。查“電流矩表”知，正常運(yùn)行時K=0.42，起動瞬間K=0.26。因此計算如下：

③ 支線電壓損失計算：

支線電纜MCP-0.66/1.14?3×95+1×25+4×4，長度約20米。查“電流矩表”知，該電纜在起動瞬間K=0.26，因此計算如下：

④ 校驗結(jié)果

膠帶輸送機(jī)驅(qū)動電機(jī)供電線路起動瞬間總的電壓降計算如下：

明顯：，膠帶輸送機(jī)起動時線路總的電壓降滿足要求。

5結(jié)語

煤礦智能化工作面采用遠(yuǎn)程供電方式，使巷道供電設(shè)備遠(yuǎn)離采區(qū)，避免了設(shè)備頻繁移動，提高了巷道自動化推進(jìn)程度，同時避免了設(shè)備體積大給巷道底板帶來的壓力，改善了巷道通風(fēng)效果，實現(xiàn)了開采安全，保障了開采效率。

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作者簡介：吳廣平（1984-），男，陜西寶雞人，漢族，助理工程師，畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，本科，現(xiàn)在陜西黃陵二號煤礦有限公司礦機(jī)電部科員，從事綜采技術(shù)管理工作。