[科普中国]-电牵引采煤机

发展概况

一、国外发展情况

20世纪70年代，美国JOY公司研制成功了1LS多电机横向布置直流电牵引采煤机，此后又陆续研制了2LS- 6LS等型多电机横向布置电牵引采煤机。 7LS5采煤机总功率1 940kW，牵引速度30m/min，采用JOY Ultratrac2000型强力销轨无链牵引系统，加大销轨节距和宽度，并采用锻造销排，装备了与6LS5型通用的JNA机载计算机信息中心，具有人机通讯界面、故障诊断图形显示和储存、无线电遥控、牵引控制和保护等功能。

德国Eickhoff公司于1976年研制成功直流电牵引采煤机，并基本停止了液压牵引采煤机的研发，此后又陆续开发了多种形式电牵引采煤机。 20世纪90年代开发的SL系列横向布置交流电牵引采煤机，将截割电机布置在摇臂上。其中SL500型电牵引采煤机装机功率达1 815kW，最大牵引力869kN；SL300型电牵引采煤机总装机功率1 138kW，采用双变频器一拖一系统，最大牵引速度达36.7m/min；SL1000型采煤机装机功率达2 600kW，牵引力1 003kN。控制系统具有交互式人机对话、设备状态监测与故障预报、在线控制、数据传输等功能。

英国long-Airdox公司于1984年研制成功第1台将截割电机布置在摇臂上的多电机横向布置的Electra55V型直流电牵引采煤机，在此基础上又开发出功率更大的Electra1000型直流电牵引采煤机。20世纪90年代，在Electra系列机型基础上，进一步加大功率，改进控制系统开发了EL系列交流电牵引采煤机，主要机型有EL600、EL1000、EL2000、EL3000型。在EL系列机型上装置的Impact集成保护及监控系统具有负荷控制、机器监控、采煤机自动定位、自动调高、区域控制、智能化安全联锁、随机故障诊断和数据传输等功能。

日本三井三池制作所1987年后陆续研制成功多种截割电机纵向布置的MCLE-DR系列交流电牵引采煤机,近几年又开发了截割电机横向布置的多电机交流电牵引采煤机。采煤机装有微机工况监测及故障诊断系统，可数字显示牵引速度、滚筒位置、留顶底煤厚度、电机负载及各处温度,具有无线遥控装置，并可加装红外线发射器操纵液压支架。

二、国内发展情况

我国电牵引采煤机在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上，通过二次开发拥有了许多具有自主知识产权的换代产品，在我国煤矿综合机械化采煤工作面，国产采煤机已经占据主导地位，完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。

1991年，煤炭科学研究总院上海分院与波兰合作，在国内率先研制成功我国第1台采用交流变频调速技术的薄煤层爬底板采煤机，接着又先后研制成功了截割电机纵向布置的交流电牵引采煤机、截割电机横向布置的适用于中厚和较薄煤层的交流电牵引采煤机。上海分院研制的MG系列电牵引采煤机已形成九大系列共几十个品种。

太原矿山机器厂与上海分院合作，将AM 500液压牵引采煤机改造成MG 375/830-WD型交流电牵引采煤机后，又自主研制成功了MGTY 400/900-3.3D型和MG 750/1800- 3.3D型机载交流变频调速链轨式电牵引采煤机，现正在国家“十一五”科技支撑计划资助下研发装机总功率达2 500kW、最大采高6.0m、年产1 000万t的交流电牵引采煤机；鸡西煤机厂与上海分院合作将MG 2× 300-W型液压牵引采煤机改造成MG 300/360-WD型交流电牵引采煤机后，又开发了MG 200/463型、MG 400/985型交流电牵引采煤机；辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功我国首台应用电磁转差离合器调速技术的MG 668-WD型电牵引采煤机；无锡采煤机厂与中纺机电研究所合作研制成功国内首台应用开关磁阻电机调速技术的MG 200/500-CD型电牵引采煤机。2

结构及工作原理结构组成以MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机为例，介绍电牵引采煤机的结构。MGTY400/930—3.3D电牵引采煤机适用于缓倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高范围为2～3.5米。可在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的煤矿中使用，它与工作面刮板输送机、液压支架及胶带输送机等配套使用，在长壁式采煤工作面可实现采、装、运的机械化。该采煤机具有良好的工作性能和高可靠性，为目前能够满足高产高效工作面要求的一种新机型。 采煤机由左、右摇臂，左、右滚筒，牵引传动箱，外牵引，泵站，高压控制箱，牵引控制箱，调高油缸，主机架，辅助部件等部件组成。见图1-1电牵引采煤机。

电牵引采煤机总体结构为多电机横向布臵，牵引方式为机载式交流变频无级调速销轨式无链牵引，电源电压为3300 v，单电缆供电，以计算机操作、控制，能中文显示运行状态，并具有故障检测功能。

工作原理该机靠4个滑靴骑在工作面刮板输送机上工作，靠煤壁侧的两个滑靴支撑在输送机的铲煤板上，靠采空侧的两个滑靴支撑在输送机的槽帮上，并起导向作用，使采煤机不致脱离销轨。牵引传动部的13齿链轮与安装在中部槽上的销排相啮合，为采煤机行走提供动力。截割部安装在主机架两端，由摇臂和截割滚筒组成，摇臂将动力传递给截割滚筒，驱动滚筒旋转，实现采煤机的落煤和装煤。

电气控制系统采用工业可编程控制器，监测系统采用工控计算机，传动系统采用自回馈制动变频器，显示系统采用6英寸真彩液晶屏，操作系统采用遥控器。采煤机传动系统分为摇臂和牵引传动部两部分。 传动方式均为电机----圆柱齿轮减速----一级行星齿轮传动----二级行星齿轮传动----工作机构。这种传动方式的电机轴与滚筒轴平行，取消了容易损坏的圆锥齿轮，使传动更加简单可靠，而且调高范围更大，机身长度小。3

技术特点与发展趋势1、装机功率增大、性能参数提高

(1)单台截割电机功率多在400kW以上。多数采煤机单台截割电机功率已达到600kW以上，EL3000采煤机单台截割电机功率达900kW，SL1000采煤机的单台截割电机功率高达1 000kW，太原矿山机器集团也正在研发单台截割电机功率1000kW的新型大功率采煤机。

(2)牵引功率多在80kW以上,最大已达300kW。

(3)总装机功率超过1 000kW,如7LS5达1940kW，EL3000总装机功率达2 000kW，SL1000总装机功率更高达2 600kW。

(4)牵引速度、牵引力大幅提高。牵引速度15～ 25m/min，牵引力500kN以上。最大牵引速度60m/min(EL3000)，最大牵引力已达1 000kN以上(EL3000、SL1000、西安煤矿机械厂生产的MG 750/1910、鸡西煤矿机械厂生产的MG 800/2040)，太原矿山机械集团有限公司即将推出牵引力1 125kN的采煤机。

(5)截割功率增大，支架实现随机支护，滚筒截深加大。早期，截深大多是630～ 700mm，现普遍采用截深1 000～ 1 200mm，个别已达到1 500mm截深。

(6)采煤机可靠性和开机率提高。国外采煤机大修周期为2年，出煤量400～ 600万t；我国要求采煤机出煤量300～ 400万t而不大修，差距较大。

2、中高压供电

随着采煤机装机功率大幅度提高,工作面不断加长，整个工作面容量超过5 000kW，工作面长度达到300m。为减少输电线路损耗,提高供电质量和电机性能，普遍采用中高压供电。主要供电等级有2 300V、3 300V、4 160V、5 000V等。

3、监控保护系统智能化

现代电牵引采煤机均配备有智能化监控、监测和保护系统，可以实现交互式人机对话、无线电遥控、工况监测及状态显示、数据采集存储及传输、故障诊断及预警、自动控制、自动调高等多种功能，以保证采煤机维护量最小，利用率最高，并可实现与液压支架、工作面输送机的信息交互和联动控制等功能。如安德森公司EL系列机型上装置Impact集成保护与监控系统，EichhoFf公司的Eichhoff数据汇集技术系统，JOY公司6LS型电牵引采煤机的JNA网络信息中心等。

4、电牵引系统向交流调速发展

早期的电牵引采煤机大多采用直流调速系统。日本20世纪80年代中期研制成功第1台交流电牵引采煤机，交流调速系统以其技术先进、可靠性高、维护管理简单、价格低廉等优点,被迅速推广应用。

20世纪90年代中后期研制的大功率电牵引采煤机均采用交流变频调速牵引系统。目前，交流电牵引已经取代直流电牵引。早期的交流牵引均采用一个变频器拖动2台牵引电机，变频器对电机的性能参数难以准确检测，控
制和保护功能无法完全发挥。如今主流交流电牵引采煤机均采用2个变频器分别拖动2台牵引电机的牵引系统，使牵引的控制和保护性能更加完善。这种一拖一的牵引系统已经成为电牵引技术发展的又一特点。

5、总体结构趋向模块化及多电机横向布置

横向布置方式可使各部件由单独电机驱动，机械传动系统彼此独立，可模块化设计，结构简单，装拆方便。美国从1LS开始将截割电机横向布置在摇臂上，至今沿用。英国从Electra550开始，采用电机横向布置。德国于20世纪90年代开发了横向布置的SL系列电牵引采煤机。目前国内外的电牵引采煤机几乎都采用了横向布置方式。

6、无链牵引向齿轮-齿轨式演变

随着牵引力的不断增大，销轮-齿轨式无链牵引已经淘汰，齿轮-链轨式无链牵引也已使用不多，现在采煤机无链牵引正逐步趋向于采用齿轮-齿轨式无链牵引，这是一种从齿轮-销轨式演变而来的无链牵引结构，圆柱销被齿轨所取代，焊接结构改成了整体精密铸造或锻造，宽度增大，节距由125mm增加到175mm。2