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綜采電氣控制

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時(shí)間：2008-02-01
開本： 16開 頁數(shù)： 280
中 圖 價(jià):¥15.4(5.5折) 定價(jià)  ¥28.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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綜采電氣控制 版權(quán)信息

綜采電氣控制 節(jié)選


    進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)地下采煤作業(yè)的現(xiàn)代化設(shè)備越來越多，
微機(jī)控制的應(yīng)用已經(jīng)很普遍。中國(guó)消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)制造出現(xiàn)代化
的綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，其技術(shù)性能也日趨完善，但到目前為止，有關(guān)綜合機(jī)械
采煤設(shè)備電氣控制的高職高專教材基本上是空白，為滿足煤炭生產(chǎn)發(fā)展的需要和
有關(guān)高職高專學(xué)校及現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的急需而編寫此書。
    本書題材來源于目前中國(guó)較先進(jìn)礦井的實(shí)際使用設(shè)備。在內(nèi)容選取上兼顧中
國(guó)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際，反映目前中國(guó)引進(jìn)的先進(jìn)綜合連續(xù)采煤設(shè)備和部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備
現(xiàn)狀，全面、系統(tǒng)地介紹了工作原理，并考慮到高職高專院校培養(yǎng)目標(biāo)，增加了
部分操作和維護(hù)知識(shí)。
    全書共六章，**章、第二章的**、二、三節(jié)由山西大同大學(xué)工學(xué)院張寶
紅副教授編寫，第二章的第四節(jié)、第三章由山西大同大學(xué)工學(xué)院薛尚紅副教授編
寫，第四章、第五章由山西大同大學(xué)劉蘊(yùn)哲副教授編寫，并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿，第六
章由北岳職業(yè)技術(shù)學(xué)院栗紅梅編寫，全書由山西大同大學(xué)工學(xué)院穆連生副教授擔(dān)
任主審。
    本書為山西大同大學(xué)資助項(xiàng)目，在編寫過程中得到山西大同大學(xué)、神東煤炭
公司、大同煤礦集團(tuán)公司的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。
    由于編者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
  編者
2008年1月

第四章  掘進(jìn)機(jī)電氣控制系統(tǒng)
**節(jié)概  述
    一、掘進(jìn)機(jī)
    巷道掘進(jìn)機(jī)是一種能夠完成截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖，并能自己行走，具有噴霧滅塵等功
能的巷道掘進(jìn)聯(lián)合機(jī)組，根據(jù)工作方式的不同可分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。前者
可一次截割出所需斷面，且斷面形狀多為圓形，主要用于工程涵洞及隧道的巖石掘進(jìn)；后者
一次僅能截割斷面一部分，需工作機(jī)構(gòu)上下左右多次擺動(dòng)、移動(dòng)，逐漸截割才能掘出所需斷
面，斷面形狀可以是矩形、梯形、拱形等，其中懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)在煤礦中使用很
普遍。
    1．掘進(jìn)機(jī)發(fā)展概況
    懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展至今大致經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。
    **階段：20世紀(jì)40年代末期到60年代中期，懸臂式掘進(jìn)機(jī)從無到有，逐漸發(fā)展成
為將截割、裝運(yùn)、行走等功能集于一體的聯(lián)合機(jī)組，并在煤巷掘進(jìn)中應(yīng)用獲得成功。在這個(gè)
階段應(yīng)用的機(jī)組為**代機(jī)型，其特點(diǎn)是機(jī)器重量在15t左右，截割功率30kW左右，主要
用于軟煤巷道掘進(jìn)，代表機(jī)型有前蘇聯(lián)的TVK一3和匈牙利的F等。
    第二階段：20世紀(jì)60年代中期到70年代末期，這個(gè)階段煤巷掘進(jìn)機(jī)發(fā)展迅速，機(jī)器
的性能不斷提高，大量掘進(jìn)機(jī)被用于煤巷掘進(jìn)中。這個(gè)階段的機(jī)型為第二代機(jī)型，其特點(diǎn)
是：煤巷掘進(jìn)技術(shù)性能日趨完善成熟，適用范圍擴(kuò)大，部分截割功率大的機(jī)型有過斷層和截
割?yuàn)A矸的能力，可截割硬度／<6的煤巖，機(jī)重在20～40t，截割功率在55～lOOkW，代表
機(jī)型有RH25、AM-50、MRH—SlOO一41、4ITT[一2等。
    第三階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代后期，掘進(jìn)機(jī)適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，半煤巖
重型掘進(jìn)機(jī)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)逐漸成熟。煤巷掘進(jìn)機(jī)的功能齊全，可靠性大幅度提高。這個(gè)階
段機(jī)型為第三代機(jī)型，其特點(diǎn)是：機(jī)器重量增大，一般在50t左右，截割功率150～
200kW，可截割硬度／一8～10的煤巖，代表機(jī)型有AM-75、LH一1300、E169、E134、
4111[一5、S125—24等。
    第四階段：20世紀(jì)80年代后期到現(xiàn)在，掘進(jìn)機(jī)技術(shù)性能仍在繼續(xù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制、
正常運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷及其他高新技術(shù)逐漸被采用。這個(gè)階段的機(jī)型為第四代機(jī)型，其特
點(diǎn)是機(jī)器重量進(jìn)一步增加，一般在70t左右，截割功率也在增大，一般都在200kW以上，
可截割硬度在／>10的煤巖，其代表機(jī)型有AM-85、AM一105、E200、E250、S200—50等。
    中國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制從1965年引進(jìn)前蘇聯(lián)K-3型掘進(jìn)機(jī)開始，并由設(shè)計(jì)、制造、使
用單位共同參與生產(chǎn)了一些小型掘進(jìn)機(jī)，用于煤巷掘進(jìn)，但發(fā)展不快。從1979年開始，中國(guó)
大量從英國(guó)、德國(guó)、奧地利、日本、前蘇聯(lián)、匈牙利等國(guó)引進(jìn)掘進(jìn)機(jī)，品種約20多種，數(shù)量
超過200臺(tái)，對(duì)中國(guó)煤礦巷道機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)的消化、吸收、研制起到了推動(dòng)和促進(jìn)作用。自70
年代中期以來，中國(guó)先后研制出EL-90、EMS-75、EBJ一110、ELMB-75B、EZ-75、EBJ一132、
EBH一132等機(jī)型；另外，從引進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)中經(jīng)過篩選、引進(jìn)技術(shù)，分別生產(chǎn)出AM-50、S一100
型掘進(jìn)機(jī)，其中有些機(jī)型已批量生產(chǎn)，在煤礦中推廣使用。目前，中國(guó)已形成了掘進(jìn)機(jī)研究、
 設(shè)計(jì)、制造、使用骨干隊(duì)伍，為掘進(jìn)機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。
    當(dāng)前，中國(guó)生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)基本屬于第二代機(jī)型，截割功率在30～130kW之間，適用于
截割巖石硬度在／一6左右的巷道，這些產(chǎn)品已初步形成系列，性能正在不斷完善。另外，
第三代機(jī)型也已研制成功，如EBJ一160型，截割功率160kW，機(jī)重60t左右，已通過技術(shù)鑒
定，正組織批量生產(chǎn)，推廣使用。1997年中國(guó)還簽訂了引進(jìn)S200—50型掘進(jìn)機(jī)的制造技術(shù)
協(xié)議，為發(fā)展第三、四代機(jī)型創(chuàng)造了有利條件。
    2．掘進(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
    懸臂式掘進(jìn)機(jī)工作條件惡劣，工作場(chǎng)地狹窄，外形尺寸受到嚴(yán)格限制，機(jī)器結(jié)構(gòu)也比較
復(fù)雜，涉及機(jī)械、電氣、液壓、材質(zhì)、工藝、冷卻、除塵等一系列技術(shù)領(lǐng)域。隨著高產(chǎn)高效
日產(chǎn)萬噸以下綜采工作面的出現(xiàn)，要求掘進(jìn)速度必須大大加快，掘進(jìn)機(jī)的性能更加完善。當(dāng)
前懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)技術(shù)發(fā)展有下述一些特點(diǎn)，并面l臨連續(xù)采煤機(jī)的挑戰(zhàn)。
    ①不斷擴(kuò)大適用范圍，具有在復(fù)雜條件下正常工作的性能。國(guó)外新型掘進(jìn)機(jī)的截割功
率及重量都在增加，截割能力不斷提高，截割硬度可達(dá)100MPa以上，不僅可截割硬煤、半
煤巖，還可在鉀礦、鹽礦及隧洞等工程中應(yīng)用。部分重型掘進(jìn)機(jī)在不移位情況下，截割斷面
可達(dá)35～42mz，所掘斷面形狀除拱形、梯形、矩形外，有的機(jī)型配上掩護(hù)板還可掘圓形斷
面。另外，掘進(jìn)機(jī)的爬坡能力也在提高，多數(shù)都能在縱向±16。的坡上可靠地工作；履帶也
有加寬趨勢(shì)，在機(jī)器加重后，不會(huì)過于增大對(duì)巷道底板比壓，以擴(kuò)大適用范圍。
    ②進(jìn)一步提高可靠性。掘進(jìn)機(jī)的工作對(duì)象主要是煤巖及部分礦物，工作時(shí)振動(dòng)沖擊都
很大，因此要求其在井下能長(zhǎng)期連續(xù)工作。例如，英國(guó)對(duì)截割減速箱設(shè)計(jì)壽命制定的標(biāo)準(zhǔn)是
50000h，并要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)格考核。在液壓、電氣元部件的選項(xiàng)上，要進(jìn)行嚴(yán)格篩選，
許多重要及關(guān)鍵元件都選用世界名牌產(chǎn)品，而且在性能參數(shù)方面都具有比較大的安全儲(chǔ)備，
一般常是實(shí)際工作工況參數(shù)的兩倍。在制造時(shí)，所選用的是優(yōu)質(zhì)材料，其強(qiáng)度等性能都很
好。另外在設(shè)計(jì)過程中，盡量采用獨(dú)立部件或組件，便于拆裝檢修。
    ③提高機(jī)電一體化程度。現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)采用新型實(shí)用技術(shù)，使掘進(jìn)機(jī)的性能更加完善。
當(dāng)前已被應(yīng)用或正在試用的新技術(shù)有以下兩種。
    a．現(xiàn)代控制技術(shù)：包括推進(jìn)方向的控制(可控制和糾正掘進(jìn)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)位置的平行偏差
和角度偏差)，斷面尺寸的控制，避免施工中出現(xiàn)超挖、浪費(fèi)人力和物力，截割電動(dòng)機(jī)功率
自動(dòng)調(diào)節(jié)、離機(jī)遙控等。
    b．掘進(jìn)機(jī)工況監(jiān)測(cè)和故障診斷：包括供電電壓，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷與溫升監(jiān)測(cè)，液壓系統(tǒng)
油壓、油溫、污染的監(jiān)測(cè)，減速器油溫、油液污染和軸承溫度監(jiān)測(cè)等，F(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)的監(jiān)
視系統(tǒng)已達(dá)到25個(gè)測(cè)點(diǎn)以上，只要有足夠的傳感器或傳感裝置，就可對(duì)需要的任何部位
進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
    ④探索新的截割技術(shù)。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)將高壓水細(xì)射流引入懸臂式掘進(jìn)機(jī)用來
輔助截割，即在截齒為主要截割的同時(shí)，充分利用高壓水射流撞擊、侵蝕、液壓楔等腹脹，
達(dá)到破碎堅(jiān)硬巖石的目的。德國(guó)在實(shí)驗(yàn)室做過試驗(yàn)，在水壓為150～180MPa時(shí)，就有輔助
切割作用并用壓力為200MPa的高壓水射流(動(dòng)力為350kW)配合平均截割功率120kW的
截割頭，即可截割堅(jiān)硬的巖石。這種巖石如果用截割功率470kW的重型掘進(jìn)機(jī)截割，則很
不經(jīng)濟(jì)，甚至無法截割。但用高壓水射流，尤其當(dāng)其壓力大于200MPa以上時(shí)，其元件研制
的難度很大，回轉(zhuǎn)密封等問題也不易解決，研制費(fèi)用也很高，因而近幾年發(fā)展不快。另外，
俄羅斯圖拉工業(yè)技術(shù)大學(xué)帕烈湟爾等教授研制出沖擊扭矩截割技術(shù)，其工作原理是在原掘進(jìn)
機(jī)截割頭傳動(dòng)系統(tǒng)變動(dòng)不大的基礎(chǔ)上，加了一套沖擊扭矩加載機(jī)構(gòu)，使截割頭在正常截割的
同時(shí)，又得到每分鐘3000次的沖擊扭矩，通過截齒作用到煤巖上。根據(jù)俄羅斯改裝的
IⅡKC樣機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果，改裝后的掘進(jìn)機(jī)能掘／一7～8的煤巖，生產(chǎn)率提高30％～35％。
     ⑤提高掘進(jìn)機(jī)綜合配套能力。當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)利用率低，沒有充分發(fā)揮作用，在很大程度
上與綜合配套能力低、配套不完善有關(guān)。掘進(jìn)系統(tǒng)中的主要配套環(huán)節(jié)，包括支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)
輸、供電、供水、通風(fēng)、除塵等。其中，支護(hù)與輔助運(yùn)輸工作量*大，占時(shí)間*多，若不解
決好這兩個(gè)環(huán)節(jié)中存在的問題，掘進(jìn)機(jī)的潛力約有一半不能發(fā)揮。為了縮短支護(hù)時(shí)間，當(dāng)頂
板中等穩(wěn)定時(shí)，常用機(jī)載錨桿打錨桿支護(hù)；而頂板條件差時(shí)，掘進(jìn)一架棚距后必須緊跟著架
一架棚子或打一排錨桿，嚴(yán)格控制空頂距，截割與支護(hù)不能平行作業(yè)。國(guó)外用單軌吊運(yùn)送支
護(hù)材料，用各種機(jī)械扳手?jǐn)Q螺母，而國(guó)內(nèi)多用人工，有時(shí)用掘進(jìn)機(jī)上的托梁器協(xié)助架棚。為
了實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)，運(yùn)用超前液壓支架或主機(jī)自帶盾牌式掩護(hù)支護(hù)，但使用效果均
不理想，所以直至現(xiàn)在，解決迎頭臨時(shí)支護(hù)設(shè)備仍是各國(guó)研制的主要目標(biāo)。在輔助運(yùn)輸方
面，國(guó)外主要運(yùn)用單軌吊或無極繩卡軌車。在煤巖運(yùn)輸方面，通常采用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，后配帶
式輸送機(jī)，有條件的還設(shè)置了活動(dòng)煤倉(cāng)。目前轉(zhuǎn)載機(jī)只轉(zhuǎn)載煤巖外運(yùn)，功能比較單一，正在
研制自移式轉(zhuǎn)載機(jī)，功能將增加。通風(fēng)除塵方面，在巷道內(nèi)或主機(jī)上設(shè)置干式布袋除塵裝
置，配合內(nèi)外噴霧防塵。英國(guó)用空氣幕隔離方式，保護(hù)工作面的操作人員。國(guó)內(nèi)采用伸縮風(fēng)
筒實(shí)現(xiàn)抽出式通風(fēng)。供電方面，英國(guó)有一種線路電壓補(bǔ)償器，可解決供電距離在3kin以內(nèi)
啟動(dòng)電壓下降過大的問題，另外應(yīng)提高掘進(jìn)電壓等級(jí)，逐步實(shí)現(xiàn)1140V供電。
  二、連續(xù)采煤機(jī)
  1．連續(xù)采煤機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)況
  連續(xù)采煤機(jī)是美國(guó)現(xiàn)代化采掘設(shè)備，也有近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展過程。
  美國(guó)煤層大多數(shù)是近水平煤層，且以中厚煤層居多，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。20世紀(jì)60年代以
前，用房式或房柱式采煤方法開采，連續(xù)采煤機(jī)主要作為生產(chǎn)型設(shè)備使用，得到了迅速發(fā)展
和廣泛使用。20世紀(jì)60年代以后，美國(guó)推廣走向長(zhǎng)壁采煤法獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益，此時(shí)，連
續(xù)采煤機(jī)又作為工作面運(yùn)輸、通風(fēng)巷道的快速掘進(jìn)設(shè)備，成為當(dāng)今美國(guó)高產(chǎn)高效綜采工作面
裝備中必不可少的設(shè)備。
    自1949年美國(guó)利諾斯(LEE-NORSE)公司研制成功**臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)以來，其發(fā)展
過程如按落煤機(jī)構(gòu)的演變來劃分，大體經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。
    ①**階段：20世紀(jì)40年代，截鏈?zhǔn)竭B續(xù)采煤機(jī)。這一時(shí)期的連續(xù)采煤機(jī)采用截鏈?zhǔn)?br /> 落煤機(jī)構(gòu)和螺旋清煤裝置。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器靈活性好，適用于不同的開采條件，可開采煤炭、
鉀堿、鋁土礦、硼砂、頁巖及永凍土；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝煤效果差，截割頭寬度窄，生產(chǎn)
能力低。其代表機(jī)型有利諾斯公司的CM28H型和久益公司的3JCM型、6CM型。
    ②第二階段：20世紀(jì)50年代，擺動(dòng)式截割頭連續(xù)采煤機(jī)。這一時(shí)期的采煤機(jī)采用帶
2～3個(gè)截齒環(huán)的擺動(dòng)式截割頭落煤機(jī)構(gòu)和裝煤臂清煤裝置。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力高、裝煤效果
好；缺點(diǎn)是擺動(dòng)頭振動(dòng)大，維護(hù)費(fèi)用高。這種機(jī)型由于裝煤技術(shù)上的改進(jìn)，生產(chǎn)能力較高，
受到市場(chǎng)普遍歡迎。其代表機(jī)型為久益公司的8CM“ROTO'’式采煤機(jī)。
    ③第三階段：20世紀(jì)60年代至今，滾筒式連續(xù)采煤機(jī)。20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)了生產(chǎn)
能力大、截割效率高、裝煤機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的滾筒式連續(xù)采煤機(jī)，從而完全取代了擺動(dòng)式截割
頭連續(xù)采煤機(jī)。20世紀(jì)60年代末，美國(guó)久益公司先后推出10CM和11CM系列連續(xù)采煤
機(jī)，這兩系列的機(jī)型是現(xiàn)代連續(xù)采煤機(jī)的雛形，其技術(shù)發(fā)展過程有一定代表性。
    IOCM系列的截割頭寬度固定不變，由2個(gè)外滾筒和1個(gè)中心截割鏈組成，采用扒爪式
裝煤裝置與寬暢62mm的中間輸送機(jī)相配合，生產(chǎn)能力8～12t／rain，行走履帶獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，
多電機(jī)布置，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器能截割90。轉(zhuǎn)彎的橫川。11CM系列除保持10CM系列設(shè)計(jì)特
點(diǎn)外，在提高機(jī)器可靠性方面有兩個(gè)顯著進(jìn)步，一是截割電動(dòng)機(jī)有縱向布置改為橫向布置；
另一個(gè)是行走履帶采用2臺(tái)雙速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，取代了傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)。



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