電牽引採煤機

採煤機是在長壁采 煤工作面，以工作機構把煤從煤體上破落下來(破煤) 並裝入工作面輸送機(裝煤)的採煤機械。電牽引(electric traction)是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電牽引採煤機即以電能為動力進行軌道運輸牽引的採煤機。

電牽引採煤機是綜采工作面的核心設備，電牽引採煤機牽引特性良好、動態性能好、反應靈敏、運行可靠、效率高、使用壽命長、檢測和顯示系統完善，能適應中硬煤層緩傾斜長壁式綜采工作面，在有爆炸性混合氣體、瓦斯煤塵的煤礦中可以安全運行。

基本介紹

• 中文名：電牽引採煤機
• 外文名：electrical haulage shearer
• 學科：採礦工程
• 出現時間：20世紀70年代
• 實例：MGTY 400/900-3.3D型
• 優點：牽引特性良好、動態性能好

發展概況

一、國外發展情況

20世紀70年代，美國JOY公司研製成功了1LS多電機橫向布置直流電牽引採煤機，此後又陸續研製了2LS- 6LS等型多電機橫向布置電牽引採煤機。 7LS5採煤機總功率1 940kW，牽引速度30m/min，採用JOY Ultratrac2000型強力銷軌無鏈牽引系統，加大銷軌節距和寬度，並採用鍛造銷排，裝備了與6LS5型通用的JNA機載計算機信息中心，具有人機通訊界面、故障診斷圖形顯示和儲存、無線電遙控、牽引控制和保護等功能。

德國Eickhoff公司於1976年研製成功直流電牽引採煤機，並基本停止了液壓牽引採煤機的研發，此後又陸續開發了多種形式電牽引採煤機。 20世紀90年代開發的SL系列橫向布置交流電牽引採煤機，將截割電機布置在搖臂上。其中SL500型電牽引採煤機裝機功率達1 815kW，最大牽引力869kN；SL300型電牽引採煤機總裝機功率1 138kW，採用雙變頻器一拖一系統，最大牽引速度達36.7m/min；SL1000型採煤機裝機功率達2 600kW，牽引力1 003kN。控制系統具有互動式人機對話、設備狀態監測與故障預報、線上控制、數據傳輸等功能。

英國long-Airdox公司於1984年研製成功第1台將截割電機布置在搖臂上的多電機橫向布置的Electra55V型直流電牽引採煤機，在此基礎上又開發出功率更大的Electra1000型直流電牽引採煤機。20世紀90年代，在Electra系列機型基礎上，進一步加大功率，改進控制系統開發了EL系列交流電牽引採煤機，主要機型有EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。在EL系列機型上裝置的Impact集成保護及監控系統具有負荷控制、機器監控、採煤機自動定位、自動調高、區域控制、智慧型化安全聯鎖、隨機故障診斷和數據傳輸等功能。

日本三井三池製作所1987年後陸續研製成功多種截割電機縱向布置的MCLE-DR系列交流電牽引採煤機,近幾年又開發了截割電機橫向布置的多電機交流電牽引採煤機。採煤機裝有微機工況監測及故障診斷系統，可數字顯示牽引速度、滾筒位置、留頂底煤厚度、電機負載及各處溫度,具有無線遙控裝置，並可加裝紅外線發射器操縱液壓支架。

二、國內發展情況

我國電牽引採煤機在消化吸收國外引進採煤機技術的基礎上，通過二次開發擁有了許多具有自主智慧財產權的換代產品，在我國煤礦綜合機械化採煤工作面，國產採煤機已經占據主導地位，完全採用國產裝備的高產高效工作面不斷湧現。

1991年，煤炭科學研究總院上海分院與波蘭合作，在國內率先研製成功我國第1台採用交流變頻調速技術的薄煤層爬底板採煤機，接著又先後研製成功了截割電機縱向布置的交流電牽引採煤機、截割電機橫向布置的適用於中厚和較薄煤層的交流電牽引採煤機。上海分院研製的MG系列電牽引採煤機已形成九大系列共幾十個品種。

太原礦山機器廠與上海分院合作，將AM 500液壓牽引採煤機改造成MG 375/830-WD型交流電牽引採煤機後，又自主研製成功了MGTY 400/900-3.3D型和MG 750/1800- 3.3D型機載交流變頻調速鏈軌式電牽引採煤機，現正在國家“十一五”科技支撐計畫資助下研發裝機總功率達2 500kW、最大采高6.0m、年產1 000萬t的交流電牽引採煤機；雞西煤機廠與上海分院合作將MG 2× 300-W型液壓牽引採煤機改造成MG 300/360-WD型交流電牽引採煤機後，又開發了MG 200/463型、MG 400/985型交流電牽引採煤機；遼源煤機廠與邢台礦業集團合作研製成功我國首台套用電磁轉差離合器調速技術的MG 668-WD型電牽引採煤機；無錫採煤機廠與中紡機電研究所合作研製成功國內首台套用開關磁阻電機調速技術的MG 200/500-CD型電牽引採煤機。

結構及工作原理

結構組成

以MGTY400/930-3.3D電牽引採煤機為例，介紹電牽引採煤機的結構。MGTY400/930—3.3D電牽引採煤機適用於緩傾斜、中硬煤層長壁式綜采工作面，采高範圍為2～3.5米。可在有瓦斯、煤塵或其他爆炸性混合氣體的煤礦中使用，它與工作面刮板輸送機、液壓支架及膠帶輸送機等配套使用，在長壁式採煤工作面可實現采、裝、運的機械化。該採煤機具有良好的工作性能和高可靠性，為能夠滿足高產高效工作面要求的一種新機型。 採煤機由左、右搖臂，左、右滾筒，牽引傳動箱，外牽引，泵站，高壓控制箱，牽引控制箱，調高油缸，主機架，輔助部件等部件組成。見圖1-1電牽引採煤機。

電牽引採煤機總體結構為多電機橫向布臵，牽引方式為機載式交流變頻無級調速銷軌式無鏈牽引，電源電壓為3300 v，單電纜供電，以計算機操作、控制，能中文顯示運行狀態，並具有故障檢測功能。

工作原理

該機靠4個滑靴騎在工作面刮板輸送機上工作，靠煤壁側的兩個滑靴支撐在輸送機的鏟煤板上，靠采空側的兩個滑靴支撐在輸送機的槽幫上，並起導向作用，使採煤機不致脫離銷軌。牽引傳動部的13齒鏈輪與安裝在中部槽上的銷排相嚙合，為採煤機行走提供動力。截割部安裝在主機架兩端，由搖臂和截割滾筒組成，搖臂將動力傳遞給截割滾筒，驅動滾筒旋轉，實現採煤機的落煤和裝煤。

電氣控制系統採用工業可程式控制器，監測系統採用工控計算機，傳動系統採用自回饋制動變頻器，顯示系統採用6英寸真彩液晶屏，作業系統採用遙控器。採煤機傳動系統分為搖臂和牽引傳動部兩部分。 傳動方式均為電機----圓柱齒輪減速----一級行星齒輪傳動----二級行星齒輪傳動----工作機構。這種傳動方式的電機軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的圓錐齒輪，使傳動更加簡單可靠，而且調高範圍更大，機身長度小。

技術特點與發展趨勢

1、裝機功率增大、性能參數提高

(1)單台截割電機功率多在400kW以上。多數採煤機單台截割電機功率已達到600kW以上，EL3000採煤機單台截割電機功率達900kW，SL1000採煤機的單台截割電機功率高達1 000kW，太原礦山機器集團也正在研發單台截割電機功率1000kW的新型大功率採煤機。

(2)牽引功率多在80kW以上,最大已達300kW。

(3)總裝機功率超過1 000kW,如7LS5達1940kW，EL3000總裝機功率達2 000kW，SL1000總裝機功率更高達2 600kW。

(4)牽引速度、牽引力大幅提高。牽引速度15～ 25m/min，牽引力500kN以上。最大牽引速度60m/min(EL3000)，最大牽引力已達1 000kN以上(EL3000、SL1000、西安煤礦機械廠生產的MG 750/1910、雞西煤礦機械廠生產的MG 800/2040)，太原礦山機械集團有限公司即將推出牽引力1 125kN的採煤機。

(5)截割功率增大，支架實現隨機支護，滾筒截深加大。早期，截深大多是630～ 700mm，現普遍採用截深1 000～ 1 200mm，個別已達到1 500mm截深。

(6)採煤機可靠性和開機率提高。國外採煤機大修周期為2年，出煤量400～ 600萬t；我國要求採煤機出煤量300～ 400萬t而不大修，差距較大。

2、中高壓供電

隨著採煤機裝機功率大幅度提高,工作面不斷加長，整個工作面容量超過5 000kW，工作面長度達到300m。為減少輸電線路損耗,提高供電質量和電機性能，普遍採用中高壓供電。主要供電等級有2 300V、3 300V、4 160V、5 000V等。

3、監控保護系統智慧型化

現代電牽引採煤機均配備有智慧型化監控、監測和保護系統，可以實現互動式人機對話、無線電遙控、工況監測及狀態顯示、數據採集存儲及傳輸、故障診斷及預警、自動控制、自動調高等多種功能，以保證採煤機維護量最小，利用率最高，並可實現與液壓支架、工作面輸送機的信息互動和聯動控制等功能。如安德森公司EL系列機型上裝置Impact集成保護與監控系統，EichhoFf公司的Eichhoff數據匯集技術系統，JOY公司6LS型電牽引採煤機的JNA網路信息中心等。

4、電牽引系統向交流調速發展

早期的電牽引採煤機大多採用直流調速系統。日本20世紀80年代中期研製成功第1台交流電牽引採煤機，交流調速系統以其技術先進、可靠性高、維護管理簡單、價格低廉等優點,被迅速推廣套用。

20世紀90年代中後期研製的大功率電牽引採煤機均採用交流變頻調速牽引系統。交流電牽引已經取代直流電牽引。早期的交流牽引均採用一個變頻器拖動2台牽引電機，變頻器對電機的性能參數難以準確檢測，控
制和保護功能無法完全發揮。如今主流交流電牽引採煤機均採用2個變頻器分別拖動2台牽引電機的牽引系統，使牽引的控制和保護性能更加完善。這種一拖一的牽引系統已經成為電牽引技術發展的又一特點。

5、總體結構趨向模組化及多電機橫向布置

橫向布置方式可使各部件由單獨電機驅動，機械傳動系統彼此獨立，可模組化設計，結構簡單，裝拆方便。美國從1LS開始將截割電機橫向布置在搖臂上，至今沿用。英國從Electra550開始，採用電機橫向布置。德國於20世紀90年代開發了橫向布置的SL系列電牽引採煤機。國內外的電牽引採煤機幾乎都採用了橫向布置方式。

6、無鏈牽引向齒輪-齒軌式演變

隨著牽引力的不斷增大，銷輪-齒軌式無鏈牽引已經淘汰，齒輪-鏈軌式無鏈牽引也已使用不多，採煤機無鏈牽引正逐步趨向於採用齒輪-齒軌式無鏈牽引，這是一種從齒輪-銷軌式演變而來的無鏈牽引結構，圓柱銷被齒軌所取代，焊接結構改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節距由125mm增加到175mm。