电牵引采煤机在煤矿井下的应用

【摘 要】本文结合自身多年工作经验对电牵引采煤机在应用当中的几个问题如直流牵引与交流牵引、变频器的机载与非机载、变频器的选择等一些进行了探讨,对建设现代化矿井提出了个人的建议.

【关 键 词】采煤机；电牵引；非机载问题；变频器

采煤机是一个集机械、电气、液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将导致整个采煤工作的中断,对生产造成巨大的经济损失.现结合我矿多年采用MG200/500-AWD等系列的交流电牵引采煤机的工作实践,对电牵引采煤机在电气系统中的发展及故障做个分析和总结.

1.关于直流电牵引和交流电牵引问题

在电牵引发展过程中,选择直流调速方式一直是大家十分关心的问题,虽然直流电牵引和交流电牵引两种调速方式都适用于采煤机工作,但在可靠性和先进性方面是有差距的：

第一,直流电牵引中最薄弱的环节是防爆直流电机,直流电机优点是过载能力强,起动特性好,缺点是体积大、结构复杂,加之防爆结构原因,碳刷与整流子片接触摩擦发热,热量散发慢以及磨损下来的粉末难以排除,因此,碳刷的寿命低,可靠性差,且在井下维修相当困难.交流电牵引采用的是交流鼠笼式电机,体积小,防爆结构简单,工作可靠,寿命长,维修方便,但在驱动交流电机的调速装置上还有不足.如：交流变频器的散热问题、煤机工作环境的影响至交流变频器的震动等问题不是十分理想,但随着国际上电力、电子技术的迅速发展,交流变频调速技术越来越先进,越来越成熟可靠,这些问题会得到进一步的改善.直流电牵引由于受直流电机尺寸的限制,功率不可能做大,在同样外形尺寸下,交流电机功率可以做得更大一些,这有利于电牵引采煤机向大功率、高参数、高可靠性方面发展.从发展观点看,交流电牵引比直流电牵引更有发展前途.

第二,直流电机和交流电机的机械特性有很大的区别,直流电机的机械特性是软特性的,交流电机是硬特性的.煤矿井下的工作环境恶劣,地理位置凹凸不平,以电机的抗过载能力和过流时间来看,交流电机和交流变频器更具有优势.

2.变频调速装置的机载和非机载问题

在交流电牵引中,安装在采煤机机身上的交流变频调速装置叫机载系统,把变频器和变压器从采煤机上分离出来安置在工作面的巷道内,用一根特殊的牵引电缆与采煤机连接起来,这种布置方式叫非机载系统.机载和非机载系统的优缺点比较：

2.1非机载系统的优点

（1）由于变频器、变压器与主机分离,采煤机的机身长度较短,销轨及两滑靴间的距离较小（销轨与滑靴一左一右）,对工作面起伏、弯曲的适应性较好.

（2）可以选择或设计裕度较大的变频器和变压器,对提高其工作可靠性十分有利,也有利于大功率采煤机的开发和研制.

（3）变频器、变压器作为独立的部件置于工作面的巷道内,避免了因采煤机工作的振动对变频器的影响,提高其工作可靠性,冷却问题变得容易解决,维护和检修十分方便,并与采煤机电控分开,避免信号干扰,提高采煤机抗干扰、抗热效能力.

2.2非机载系统的缺点

（1）连接变频器与牵引电机的牵引电缆在采煤机工作过程中容易产生挤压弯曲、疲劳损坏,产生短路接地或断路现象.同时非机载系统中牵引电缆很长（300m左右）,电压降很大,变频器在低频工作时（一般10Hz以下）电机输出扭矩下降,往往会出现低频时采煤机不能行走的现象,经常影响采煤机电控系统和变频器工作的可靠性.机载系统是通过相对静止的短电缆将变频电源传输到牵引电机,故电缆的电压降较小,传输效率高,低频特性好,电缆不易损坏,能充分发挥变频器的电气性能,也有利于变频电路的漏电检测.

（2）由于我国生产的非机载系统频器的工况参数显示屏不在机身上,司机看不见巷道内的显示屏,阻碍司机随时观察采煤机牵引工况.机载系统正好与非机载系统相反,取消了易出故障的牵引电缆,而变频器显示屏也置于机身上,便于司机随时观察.

（3）变频器的选择.为了扩大电牵引采煤机的使用范围,使电牵引采煤机适应不同倾角的工作面,必须选择有制动功能的变频器.当煤层倾角在25°以下（即为缓斜煤层）,就可在变频器中增加两组制动模块、两组水冷电阻,并在机械传动系统中增加两组液压制动器.因为煤层倾角在25°以下的工作面中,采煤机的下滑与输送机产生摩擦力,受到浮煤对滚筒的阻力以及输送机弯曲引起的阻力等因素的制约,采煤机的下滑力不会太大.另外,我国目前工作面的作业方式都采取双向割煤、两端头斜切（斜切距离一般为25m～30m）进刀,即使下滑,由于距离不长,电阻发热量有限,用冷水冷却也足以把热量带走.万一热量吸收不了,变频器电压继续升高,最后只能靠过电压保护功能断电停机,液压制动器立即制动,阻止机器继续下滑.当煤层倾角在25°～45°之间,即为中斜煤层,靠制动模块和制动电阻难以吸收交流电机发出的能量,变频器过电压保护将频繁出现,甚至机器无法工作.

3.结束语

综合分析以上问题,我们认识到,在煤矿井下使用交流、机载变频调速电牵引采煤机是最合理、最经济的选择.